KR102601838B1 - 촉매 입자 공급 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입자형 촉매를 공급하는 과정에서 별도의 동력장치 없이도 브리징 막힘을 방지할 수 있으며, 입자형 촉매를 원활하게 공급할 수 있도록 한 촉매 입자 공급 장치에 관한 것이다.

Description

촉매 입자 공급 장치{CATALYTIC FEEDER}

본 발명은 촉매 입자 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 촉매 입자를 공급하는 과정에서 막힘을 방지할 수 있는 촉매 입자 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 촉매 입자 공급 장치는 PBR(Packed Bed Reactor) 등의 관형 반응기 내부에 촉매 입자를 투입하는 장치이다.

이 경우 상기 관형 반응기 내부에 균일한 촉매의 투입을 위해 촉매의 원활한 투입과 촉매 간 마찰로 인한 브리징(Bridging) 막힘 방지가 중요하다.

이러한 브리징 막힘을 방지하기 위해 투입되는 촉매 입자의 양과 속도제어가 필요하다. 이를 위해 종래에 진동 유도 슈트(Vibration-Induced Chute)나 컨베이어 벨트 슈트(Conveyor Belt Chute) 등을 사용하기도 하였다.

이 중에서 진동 유도 슈트에 대하여 종래 일본공개특허 제10-2018-020879호(공개일: 2018.02.08) 등으로 선 출원된 바 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 장치는 고하중 및 큰 부피로 인해 공정의 난도가 높다. 아울러 여러 개의 장비를 이용한 동시 작업에 제한이 따르는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 입자형 촉매를 공급하는 과정에서 별도의 동력장치 없이도 브리징 막힘을 방지할 수 있으며, 입자형 촉매를 원활하게 공급할 수 있도록 한 촉매 입자 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치는, 촉매 입자가 수납될 수 있도록 투입구가 구비된 수납공간이 마련되고, 하부에 배출구가 구비되는 본체부; 및 상기 수납공간에 수납된 촉매 입자의 배출 속도를 조절할 수 있도록 상기 수납공간 내에 소정각도 하향 경사지게 결합되되, 상하로 소정간격 이격됨과 아울러 서로 엇각으로 배치되는 복수의 경사판이 구비되는 배출속도 조절부;를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 배출속도 조절부를 구성하는 복수의 경사판 중 적어도 맨 위에 설치되는 경사판은 하향 경사진 방향을 따라 설치된 가이드레일에 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합되어, 상기 수납공간의 상, 하측을 구획하여 수납되는 촉매 입자의 이동을 차단하거나, 상기 촉매 입자의 배출량을 조절해주는 게이트 밸브; 역할을 할 수 있다.

또한 상기 게이트 밸브의 경사판은, 수평면을 기준으로 40 ~ 50°의 각도로 하향 경사지게 설치될 수 있다.

또한 상기 게이트 밸브의 경사판을 제외한 나머지 경사판은, 상기 게이트 밸브보다 작은 각도로 설치될 수 있다.

또한 상기 복수의 경사판은, 상기 수납공간에 수납되는 촉매 입자의 크기와 종류에 따라 서로 다른 각도로 결합될 수 있다.

또한 상기 촉매 입자 공급 장치는, 상기 게이트 밸브를 자동 제어해주는 자동제어모듈;을 더 포함하되, 상기 자동제어모듈은, 상기 투입구에 설치되어 투입되는 촉매 입자의 직경을 감지해주는 제1센서; 상기 배출구에 설치되어 배출되는 촉매 입자의 배출량을 감지해주는 제2센서; 상기 게이트 밸브의 개폐 정도를 조작해주는 액추에이터; 및 상기 제1센서와 제2센서를 통해 감지된 정보를 전달받아 상기 액추에이터를 조작하여 상기 게이트 밸브의 개폐 정도를 제어해주는 제어부;를 포함한다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 입자형 촉매를 공급하는 과정에서 별도의 동력장치 없이도 브리징 막힘을 방지할 수 있으며, 이에 따라 입자형 촉매를 원활하게 공급할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치의 내부 구성을 보여주는 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치에 적용된 게이트 밸브의 작동상태도,
도 3은 도 2의 'A' 부분 상세도,
도 4는 본 발명에 따른 게이트 밸브를 자동을 제어해주는 자동제어모듈이 구비된 다른 실시예,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치의 작동 과정을 보여주는 순서도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치의 내부 구성을 보여주는 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치에 적용된 게이트 밸브의 작동상태도이며, 도 3은 도 2의 'A' 부분 상세도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 촉매 입자 공급 장치(100)는, 본체부(110), 배출속도 조절부(120)를 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본체부(110)는 촉매 입자 공급 장치(100)의 주된 프레임을 구성하는 것으로, 내부에는 촉매 입자(C)가 수납될 수 있도록 수납공간(S)이 마련된다.

아울러 본체부(110)의 상부에는 촉매 입자(C)가 투입될 수 있도록 투입구(111)가 구비되고, 본체부(110)의 하부에는 수납된 촉매 입자(C)가 외부로 배출될 수 있도록 배출구(113)가 구비된다.

배출속도 조절부(120)는 상기 본체부(110)의 수납공간(S)에 수납된 촉매 입자(C)의 배출 속도를 조절해준다.

구체적으로, 상기 배출속도 조절부(120)는 수납공간(S) 내에 복수의 경사판(121)이 하향 경사지게 결합되되, 서로 다른 높이로 상하 이격되게 설치됨과 아울러 서로 엇각(θ1 ~ θ3)으로 배치될 수 있다.

즉 상기 배출속도 조절부(120)는 제각기 서로 다른 각도로 하향 경사지게 설치된 복수의 경사판(121)을 측면에서 보았을 때 지그재그(엇각)로 배치해줌으로써, 상기 수납공간(S) 내에 수납된 촉매 입자(C)의 배출 속도를 늦춰줄 수 있다.

특히, 상기 복수의 경사판(121)이 수납공간(S)의 내주면 상하로 이격되게 서로 대향되게 배치되되, 서로 엇각(θ1 ~ θ3)으로 배치됨으로써 하강 배출되는 촉매 입자(C)의 배출 방향을 바꿔줄 수 있다. 또한 상기 복수의 경사판(121)의 각도(θ1 ~ θ3)를 서로 다르게 형성해줄 수 있음으로써, 촉매 입자(C)의 배출 속도를 임의로 조절하는 것이 가능하다.

이 경우 본 발명에서는 상기 복수의 경사판(121)이 소정의 각도로 고정된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 촉매 입자(C)의 배출 시간을 조절할 수 있도록 상기 복수의 경사판(121) 각도를 조절 가능하게 조절할 수 있음은 물론이다. 구체적으로, 상기 경사판(121)의 소정의 지점에 힌지축(미도시)을 형성하고, 상기 힌지축을 회전중심으로 경사판(121)의 각도를 조절한 후 본체부(110)의 일측 또는 양측에 고정부재(미도시)를 체결하는 방식을 통해 경사판(121)의 위치를 고정해줄 수 있다. 상기 고정부재가 체결되는 위치는 사전에 정해진 소정각도마다 이격되게 체결공(미도시)을 형성하여 경사판(121)을 고정해주거나, 상기 힌지축을 회전중심으로 본체부(110)의 적어도 일면에 소정각도 관통 형성된 장공(미도시)을 마련하여, 상기 고정부재를 장공을 통해 경사판(121)에 체결 고정하는 방식으로 경사판(121)의 각도를 조절 및 고정해줄 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 배출속도 조절부(120)를 구성하는 복수의 경사판(121) 중에서 적어도 맨 위에 설치되는 경사판(121)은 하향 경사진 방향을 따라 설치된 가이드레일(121a)에 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합될 수 있다.

즉 상기 맨 위에 설치되는 경사판(121)은 수납공간(S)의 상, 하측을 구획하여 수납되는 촉매 입자(C)의 이동을 차단하거나, 또는 상기 촉매 입자(C)의 배출량을 조절해주는 게이트 밸브(123) 역할을 할 수 있다.

이러한 게이트 밸브(123)를 구성하는 경사판(121)은 수평면을 기준으로 40 ~ 50°의 각도(θ1)(도 1 참조)로 하향 경사지게 설치되는 것인 바람직하다.

즉 상기 게이트 밸브(123)의 경사판(121) 각도가 40° 미만으로 형성되는 경우 수납공간(S)에 수납된 촉매 입자(C)의 배출을 위한 이동속도가 너무 느려질 수 있다.

반대로 상기 게이트 밸브(123)의 경사판(121) 각도가 50˚를 초과하는 경우 수납공간(S)에 수납된 촉매 입자(C)의 배출을 위한 이동속도가 너무 빨라 해당 공정에 차질이 생길 수 있는 우려가 있다.

아울러, 상기 게이트 밸브(123)의 경사판(121)을 제외한 나머지 경사판(121)은 게이트 밸브(123)의 경사판(121)보다 작은 각도(θ2, θ3)로 제각기 설치될 수 있다.

즉 상기 게이트 밸브(123)의 개폐조작을 통해 수납공간(S)에 수납된 촉매 입자(C)를 하방으로 배출 이동시키기 시작한 후에는 해당 촉매 입자(C)의 종류와 크기에 따라 나머지 경사판(121)의 설정된 각도에 의해 이동 및 배출 속도를 조절해줄 수 있다.

다시 말해, 상기 복수의 경사판(121)은 수납공간(S)에 수납되는 촉매 입자(C)의 크기와 종류에 따라 서로 다른 각도로 설정될 수 있다.

이 경우 본 발명에서는 복수의 경사판(121) 중에서 맨 위에 설치된 경사판(121)이 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 나머지 경사판(121) 역시 슬라이딩 왕복이동 가능하도록 변경 적용할 수 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 상기 촉매 입자 공급 장치(100)는 투입구(111)를 통해 수납되는 촉매 입자(C)의 크기(직경)와 배출구(113)를 통해 배출되는 촉매 입자(C)의 배출량을 실시간으로 측정해주는 자동제어모듈(130)이 구비될 수 있다.

즉 자동제어모듈(130)은 작업자가 원하는 촉매 입자(C)의 배출량(기준치)과 실시간으로 배출되고 있는 촉매 입자(C)의 배출량(측정치)를 비교한 후, 상기 촉매 입자(C)가 적정 수준으로 배출되고 있는지를 자동으로 판단 및 제어해줄 수 있다.

구체적으로, 상기 자동제어모듈(130)은 본체부(110)의 투입구(111)에 설치되어 투입되는 촉매 입자의 직경을 감지해주는 제1센서(131)와, 상기 배출구(113)에 설치되어 배출되는 촉매 입자의 배출량을 감지해주는 제2센서(133)와, 상기 게이트 밸브(123)의 개폐 정도(d)(도 3 참조)를 조작해주는 액추에이터(135)와, 상기 제1센서(131)와 제2센서(133)를 통해 감지된 정보를 전달받아 상기 액추에이터(135)를 조작하여 게이트 밸브(123)의 개폐 정도를 제어해주는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.

이 경우 상기 액추에이터(135)는 모터(미도시)의 동력을 전달받아 회전하는 래크와 피니언 등의 기어열이나, 기타 통상적인 구성요소를 적용하여 게이트 밸브(123)를 개폐 조절할 수 있음에 따라, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그러면, 이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 촉매 입자 공급 장치(100)의 작동 과정에 대하여 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명해 보기로 한다.

먼저, 본체부(110)의 수납공간(S)에 촉매 입자(C)를 수납하기 전, 하향 경사지게 설치된 게이트 밸브(123)의 경사판(121)을 슬라이딩 조작하여 상기 촉매 입자(C)의 배출 통로(G)를 폐쇄시킨다(도 5a 참조).

그런 다음, 본체부(110)의 투입구(111)를 통해 소정량의 촉매 입자(C)를 수납공간(S) 내에 수납해준다.

그런 후, 게이트 밸브(123)의 경사판(121)을 소정간격(d) 개방 조작하여 배출 통로(G)를 통해 촉매 입자(C)를 소정의 배출속도로 하방으로 이동시킨다.

게이트 밸브(123)를 통과한 촉매 입자(C)는 게이트 밸브(123)의 경사판(121) 하측에 엇각으로 이격 설치된 두 번째 경사판(121)의 상면으로 유도 배출된 후 소정의 속도로 이송된다(도 5b 참조).

두 번째 경사판(121)의 끝단에 도달한 촉매 입자(C)는 그 하측에 엇각으로 이격 설치된 세번째 경사판(121)의 상면으로 유도 배출된 후 다시 소정의 속도로 이송된다. 이 경우 두 번째 경사판(121)과 세 번째 경사판(121)은 그 각도가 서로 다르게 설정되어 순차적으로 낙하 이송되는 촉매 입자(C)의 이송 속도를 조절해줄 수 있다(도 5c 참조).

상기 세 번째 경사판(121)에 의해 이송된 촉매 입자(C)는 그 끝단에 구비된 배출구(113)를 통해 외부로 배출된다(도 5d 참조).

이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

100 : 촉매 입자 공급 장치 110 : 본체부
S : 수납공간 111 : 투입구
113 : 배출구 120 : 배출속도 조절부
121 : 경사판 121a : 가이드레일
123 : 게이트 밸브 130 : 자동제어모듈
131 : 제1센서 133 : 제2센서
135 : 액추에이터 C : 촉매 입자
G : 배출 통로

Claims (6)

1. 촉매 입자가 수납될 수 있도록 투입구가 구비된 수납공간이 마련되고, 하부에 배출구가 구비되는 본체부; 및
   상기 수납공간에 수납된 촉매 입자의 배출 속도를 조절할 수 있도록 상기 수납공간 내에 소정각도 하향 경사지게 결합되되, 상하로 소정간격 이격됨과 아울러 서로 엇각으로 배치되는 복수의 경사판이 구비되는 배출속도 조절부;를 포함하되,
   상기 복수의 경사판 중 적어도 맨 위에 설치되는 경사판은,
   하향 경사진 방향을 따라 설치된 가이드레일에 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합되고, 상기 수납공간의 상, 하측을 구획하여 수납되는 촉매 입자의 이동을 차단하거나 상기 촉매 입자의 배출량을 조절하는 게이트 밸브; 역할을 하며,
   상기 게이트 밸브는,
   상기 투입구에 설치되어 투입되는 촉매 입자의 직경을 감지하는 제1센서와, 상기 배출구에 설치되어 배출되는 촉매 입자의 배출량을 감지하는 제2센서와, 상기 게이트 밸브의 개폐 정도를 조작하는 액추에이터와, 상기 제1센서와 제2센서를 통해 감지된 정보를 전달받아 상기 액추에이터를 조작하여 상기 게이트 밸브의 개폐 정도를 제어하는 제어부를 포함한 자동제어모듈;을 통해 자동 제어되는 것인 촉매 입자 공급 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 게이트 밸브의 경사판은,
   수평면을 기준으로 40 ~ 50°의 각도로 하향 경사지게 설치되는 것인 촉매 입자 공급 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 게이트 밸브의 경사판을 제외한 나머지 경사판은,
   상기 게이트 밸브보다 작은 각도로 설치되는 것인 촉매 입자 공급 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 경사판은,
   상기 수납공간에 수납되는 촉매 입자의 크기와 종류에 따라 서로 다른 각도로 결합되는 것인 촉매 입자 공급 장치.
   
6. 삭제

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