KR102352106B1 - 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부의 유체공급장치를 통해 가압된 기체 및 액체가 인젝터를 통해 탱크 내부의 반응액을 자체 흡입하고 싸이크론 노즐를 통해 고속의 소용돌이 회전으로 혼합하는 인젝터 싸이크론이 복수로 설치된 반응 또는 용해 장치로써 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치에 관한 것이다.

Description

인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치 {Reactor with injector cyclone}
본 발명은 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치로 외부에서 공급되는 기체 및액체가 탱크 내부의 반응액을 자체 흡입하여 혼합할 수 있는 인젝터 싸이크론 노즐이 복수의 개수로 설치되어 있어, 적은 에너지로 유체가 혼합되고 순환할 수 있는 고속의 소용돌이 회전이 발생하는 반응장치에 관한 것이다.
대부분의 반응기는 반응액과 유체의 반응과 혼합을 위하여 유체의 진행 방향 및 균일한 분포를 유도하는 기계역학적인 방법을 이용하고 있기 때문에, 반응기의 기계장치 또는 전기장치에 따라 유지보수 및 운전비용 등 비효율적인 부분이 발생하게 된다. 따라서 각 공정은 취급하는 물질에 따라 적합하고 특성화된 교반장치 및 분배장치의 기술개발이 필요하게 된다.
이에 대해 본 발명은 인젝터 싸이클론 노즐을 설치하여 구성을 단순화하였고 유체의 고속 소용돌이 회전으로 균일한 반응 및 혼합을 유도하는 유체역학적인 방법을 이용하고자 하였다.
본 발명의 목적은, 반응을 위한 별도의 순환장치 및 교반장치 없이 외부의 유체공급장치를 통해 가압된 기체 및 액체를 이용하여 직접 혼합하고 순환하는 반응 또는 용해장치로 그 구성을 단순화하여 비용을 절감하고자 하는 것이다.
또한 짧은 배관을 구성으로 단순화하여 반응 진행에 따른 배관 스케일 등 영향을 최소화할 수 있는 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응장치의 반응 및 혼합 방법은 반응액을 반응(용해) 탱크에 공급하는 단계; 유체를 인젝터 노즐에 주입하는 단계; 인젝터 노즐로 유입된 유체가 벤츄리를 통과하면서 주변의 반응액을 흡입하는 단계; 인젝터 노즐에 유입된 유체와 반응액이 내부 디퓨져를 통해 싸이크론 노즐로 공급되는 단계; 싸이크론 노즐로 유입된 유체와 반응액이 내부의 벽면을 따라 고속회전을 통해 반응 또는 용해되는 단계; 유체가 싸이크론 노즐에서 배출되면서 반응(용해) 탱크에 혼합되는 단계; 반응(용해) 탱크에 유입되거나 반응(용해) 과정에서 발생되는 기체가 벤트장치를 통해 배출되거나 회수되는 단계; 를 포함하고 있다.
상기 반응(용해) 탱크에는 인젝터 싸이크론 노즐이 하나 이상 복수로 설치되어 있어, 유체가 분기관을 통해 공급되거나 복수의 유체가 주입될 수 있다.
상기 각 인젝터 싸이크론 노즐은 탱크내에서 반응액의 혼합이 용이하도록 상하(위, 아래) 원형으로 설치될 수 있고, 반응액의 노즐 방향은 0~90°로 배치할 수 있다.
또한 상기 인젝터 노즐의 인젝터 배출라인은 원뿔형 싸이크론 노즐의 본체의 접선 방향으로 설치되어 있고 싸이크론 노즐 중심축으로는 가이드 파이프가 설치되어 있어, 유체와 반응액이 싸이크론 벽면을 따라 고속의 소용돌이 회전으로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인젝터 싸이크론이 복수로 설치되어 있는 반응장치로 외부에서 공급되는 기체 및 액체가 내부 유체를 흡입하고 혼합할 수 있으며, 반응기의 단순화 구성으로 설치 및 유지관리 비용을 절감하는 효과가 있고 별도의 전기장치가 불필요하여 운전 비용을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치를 설명하기 위한 구성도.
도 2는 일 실시예에 따른 인젝터 싸이크론 노즐 도면.
도 3은 일 실시예에 따른 내부 배치를 설명하기 위한 반응(용해) 탱크 평면도.
도 4는 일 실시예에 따른 내부 배치를 설명하기 위한 반응(용해) 탱크 정면도.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명하는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 기재된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 기재될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 배치와 형태는 기술적인 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 용어가 구성요소들을 기술하기 위해 사용된 경우, 이들 구성요소들은 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기서 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
첨부 도면에 의거하여 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응장치의 반응 및 혼합 방법은 반응액 공급장치(20)에서 반응액 공급라인(21)을 통해 반응액이 반응(용해) 탱크(10)에 공급되는 단계; 유체 공급장치(30)에서 유체 공급라인(31)을 통해 유체가 인젝터 노즐(40)에 주입되는 단계; 인젝터 노즐(40)로 유입된 유체가 내부 벤츄리를 통과하면서 주변의 반응액이 흡입되는 단계; 인젝터 노즐(40)에 유입된 유체와 반응액이 인젝터 배출라인(41)의 내부 디퓨져를 통해 1차로 혼합되면서 싸이크론 노즐(50)로 공급되는 단계; 싸이크론 노즐(50)로 유입된 유체와 반응액이 내부의 벽면을 따라 고속으로 회전하면서 2차로 반응 또는 용해되는 단계; 싸이크론 노즐(50)에서 싸이크론 배출라인(51)을 통해 유체와 반응액이 배출되면서 반응(용해) 탱크(10) 내부의 반응액과 3차로 혼합되는 단계; 반응(용해) 탱크(10)에 유입되거나 반응(용해) 과정에서 발생되는 기체가 벤트장치(60)를 통해 배출되거나 회수되는 단계; 를 포함하고 있다.
상기 반응(용해) 탱크(10)에는 인젝터 싸이크론 노즐(40, 50)이 하나 이상 복수로 설치되어 있어, 유체가 분기관을 통해 공급되거나 복수의 유체가 주입될 수 있으며, 유체의 공급과정에서 상기 설명한 1,2,3차의 단순화된 혼합 과정으로 반응효율은 높이고, 짧은 배관 구성으로 반응의 진행에 따른 배관내 스케일 형성을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 각 인젝터 싸이크론 노즐(40, 50)은 반응액의 혼합이 용이하도록 탱크내부에 상하(위, 아래) 원형으로 설치될 수 있고, 반응액의 유동 특성에 따라 노즐 방향은 0~90°로 배치될 수 있다.
상기 인젝터 노즐(40)의 인젝터 배출라인(41)은 원뿔형 싸이크론 노즐(50)의 본체에 접선 방향으로 설치되어 있고 싸이크론 노즐(50) 중심축으로는 가이드 파이프가 설치되어 있어, 유체와 반응액의 흐름이 싸이크론 노즐(50) 중심축 상의 벽면을 따라 형성되면서 고속의 소용돌이 회전으로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
상기 싸이크론 노즐(50)에는 벤트홀이 설치되어 있어, 싸이크론 노즐(50) 내부에 체류할 수 있는 기체가 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반응장치는 반응(용해) 물질의 특성에 따라 도면에 표현되지 않은 냉각 및 가열장치가 포함될 수 있고, 적절한 반응(용해) 및 안전을 위한 밸브 및 배관라인이 추가되거나 변경될 수 있다.
10: 반응(용해) 탱크
20: 반응액 공급장치 21: 반응액 공급라인
30: 유체 공급장치 31: 유체 공급라인
40: 인젝터 노즐 41: 인젝터 배출라인
50: 싸이크론 노즐 51: 싸이크론 배출라인
60: 벤트장치

Claims (6)

  1. 가압된 기체 및 액체를 공급하는 유체공급장치;
    상기 유체공급장치에서 공급된 유체가 벤츄리를 통과하면서 주변의 반응액을 흡입하는 인젝터 노즐;
    상기 인젝터 노즐에서 공급된 유체와 반응액이 혼합되는 내부 디퓨져;
    상기 내부 디퓨져에서 공급된 유체와 반응액이 노즐의 벽면을 따라 고속의 소용돌이 회전으로 반응 또는 용해되는 싸이크론 노즐;
    상기 싸이크론 노즐의 중심축으로 설치되어 싸이크론 노즐의 벽면을 따라 고속의 소용돌이 회전으로 혼합시키는 가이드 파이프;
    상기 싸이크론 노즐에서 유체가 배출되면서 혼합되는 반응(용해) 탱크;
    반응(용해) 탱크에 유입되거나 반응(용해) 과정에서 발생되는 기체가 배출되는 벤트장치; 를 포함하고, 상기 인젝터 노즐의 배출라인은 원뿔형 싸이크론 노즐의 본체에 접선 방향으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응(용해) 탱크에는 인젝터 싸이크론 노즐이 하나 이상 복수로 설치되어 있어, 유체가 분기관을 통해 공급되거나 복수의 유체가 주입될 수 있는 것을 특징으로 하는 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인젝터 싸이크론 노즐은 탱크내에서 반응액의 혼합이 용이하도록 상하(위, 아래) 원형으로 설치되고, 반응액의 배출 방향은 0~90°로 배치되는 것을 특징으로 하는 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 싸이크론 노즐에는 벤트홀이 설치되어 있어, 싸이크론 노즐 내부에 체류할 수 있는 기체가 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 싸이크론 노즐의 가이드 파이프가 하나 이상의 복수로 설치되는 것을 특징으로 하는 인젝터 싸이크론이 구비된 반응장치
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6623154B1 (en) 2000-04-12 2003-09-23 Premier Wastewater International, Inc. Differential injector
US20080074944A1 (en) 2006-09-21 2008-03-27 Basf Aktiengesellschaft Process for mixing a liquid or mixture of a liquid and a fine solid present in an essentially self-containing vessel
JP2014217824A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 株式会社リガルジョイント 流体吸引混合装置

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