KR19990025108A - 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적고체 재주입 장치 - Google Patents
순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적고체 재주입 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990025108A KR19990025108A KR1019970046598A KR19970046598A KR19990025108A KR 19990025108 A KR19990025108 A KR 19990025108A KR 1019970046598 A KR1019970046598 A KR 1019970046598A KR 19970046598 A KR19970046598 A KR 19970046598A KR 19990025108 A KR19990025108 A KR 19990025108A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- conduit
- solid
- air injection
- mechanical
- mechanical solid
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
- B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
본 발명은 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치에 관한 것이다. 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치는 수평부 및 수직부로 구성되는 J자 형태의 도관에, 전기 도관의 수평부의 공기주입부 및 전기 도관의 수직부의 공기주입부가 구비된 순환유동층의 비기계적 고체 재주입 장치에 있어서, 도관의 수직부의 공기주입부가 도관의 수직부 벽면에 대하여 고체 흐름 방향으로 30 내지 50°의 경사를 이루면서 접선방향으로 형성된 하방 접선 공기주입식인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용하면, 순환유동층의 고체순환속도, 최대 고체 주입량 및 흐름의 안정성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 순환유동층의 고체순환속도 및 고체흐름의 안정성을 향상시킬 수 있는 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치에 관한 것이다.
순환유동층은 고속의 기체와 크기가 작은 고체 입자간의 긴밀한 접촉에 의해 비교적 대규모의 다양한 화학적, 물리적 작업을 수행하는 유동층 반응기 시스템으로, 높은 유속에서 조업되므로 상승관 내 모든 입자는 비산된다. 따라서, 상승관 내 고체량을 적절하게 유지시키기 위해 비산된 고체 입자들을 싸이클론에서 포집하고, 포집한 고체 입자들을 흐름속도를 조절하며 상승관내로 재주입하여야만 한다. 이러한 고체 재주입은 순환유동층에 연결된 고체 재주입 장치를 통해 이루어지는데, 고체 재주입 장치에는 고체 입자의 흐름속도 조절 방식에 따라 기계적 구동부에 의해 흐름속도를 조절하는 기계식과 공기주입량에 의해 흐름속도를 조절하는 비기계식이 있다. 이 중 고온 및 고압에서 조업되는 경우에는 기계적 구동부가 없고 제작비 및 유지비가 저렴하며 밀봉 문제가 없는 비기계식이 일반적으로 많이 사용된다.
이러한 비기계식 고체 재주입장치의 개발에 관한 예로는, 미합중국 특허 제5,175,943호 및 제4,951,612호가 있다.
미합중국 특허 제5,175,943호에는 L자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치가 개시되어 있다. 전기 비기계적 고체 재주입 장치는 도관의 수평부와 수직부가 L자 형태를 이루도록 구성되어져 있으며, 도관의 수평부와 수직부로 각각 공기를 주입함으로써 고체 입자를 유동시켜 고체를 상승관으로 재주입할 수 있도록 한다. 전기 비기계적 고체 재주입 장치를 첨부한 도면에 따라 설명하면, 제1도와 같이, 싸이클론(3)에서 포집된 고체를 상승관(12)으로 전달하는 장치에 있어서, 수직부(4) 및 수평부(5)로 구성되는 L자 형태의 도관에, 전기 도관의 수직부의 공기주입부(6) 및 전기 도관의 수평부의 공기주입부(8)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
한편, 미합중국 특허 제4,951,612호에는 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치가 개시되어 있다. 전기 비기계적 고체 재주입 장치는 도관의 수평부와 수직부가 J자 형태를 이루도록 구성되어져 있으며, 도관의 수평부와 수직부로 각각 공기를 주입함으로써 고체입자를 유동시켜 고체를 상승관으로 재주입할 수 있게 한다. 전기 비기계적 고체 재주입 장치를 첨부한 도면에 따라 설명하면, 제2도와 같이, 싸이클론(미도시)에서 포집된 고체를 상승관(12')으로 전달하는 장치에 있어서, 수직부(4') 및 수평부(5')로 구성되는 J자 형태의 도관에, 전기 도관의 수직부의 공기주입부(6') 및 전기 도관의 수평부의 공기 주입부(8')가 구비되는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기한 종래의 비기계적 고체 재주입 장치들은 모두 도관의 수직부의 공기주입부가 도관의 벽면에 수직방향으로 설치되어, 고체의 흐름방향에 수직으로 공기가 주입되므로, 고체흐름에 대한 모멘텀 제공에 있어 비효율적이고, 이에 따라 주입가스의 사용량이 상대적으로 매우 많으며, 고체 재주입 장치를 통해 얻을 수 있는 최대 고체 주입량도 상대적으로 낮았다. 또한, 단일지점에서 공기를 주입시키므로 고체 주입량을 증가시키기 위해 공기 주입속도를 높였을 때, 큰 기포의 형성으로 고체 입자의 흐름이 불안정해지는 경향이 있었다.
이에, 본 발명자들은 상기한 종래의 비기계적 고체 재주입 장치가 갖는 문제점을 극복하고자 예의 연구 노력한 결과, 도관의 수직부에 하방 접선 공기 주입부를 설치하므로써, 순환유동층의 고체순환속도 및 고체흐름의 안정성을 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 목적은 순환유동층의 고체순환속도 및 고체흐름의 안정성을 향상시킬 수 있는 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치를 제공하는 것이다.
제1도는 종래의 L자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
제2도는 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
제3도는 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치를 모식적으로 나타낸 개략도이다.
제4(가)도는 제3도의 비기계적 고체 재주입 장치 중 하방 접선 공기주입부를 확대해서 나타낸 측면도이다.
제4(나)도는 제3도의 비기계적 고체 재주입 장치 중 하방 접선 공기주입부를 확대해서 나타낸 평면도이다.
제5도는 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치 및 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용한 순환유동층의 고체순환속도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
제6도는 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치 및 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용한 순환유동층의 고체흐름에 의한 압력변이 신호를 비교하여 나타낸 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
3 : 싸이클론4,4',4 : 도관의 수직부
5,5',5 : 도관의 수평부6,6' : 도관의 수직부의 공기주입부
7 : 하방 접선 공기주입부8,8' : 도관의 수평부의 공기주입부
9 : 스파져10 : 보조 공기주입부
12,12',12 : 상승관
이하, 본 발명에 의한 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치를 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치는 수평부 및 수직부로 구성되는 J자 형태의 도관에, 전기 도관의 수평부의 공기주입부 및 전기 도관의 수직부의 공기주입부가 구비된 순환유동층의 비기계적 고체 재주입 장치에 있어서, 전기 도관의 수직부의 공기주입부가 도관의 수직부 벽면에 대하여 고체흐름 방향으로 30 내지 50°의 경사를 이루면서 접선방향으로 형성된 하방 접선 공기주입식인 것을 특징으로 한다.
전기에서, 도관의 수직부의 공기주입부는 도관의 수평부로부터 동일 높이에 다수개 설치될 수도 있고, 도관의 수평부로부터 도관의 수평부 지름의 3.5 내지 5.0배에 해당되는 높이에 설치하는 것이 바람직하며, 그 지름은 도관의 수직부 지름의 1 내지 10%가 바람직하다. 또한, 도관의 수평부의 공기주입부는, 바람직하게는 도관의 수평부 내에 설치된 노즐 또는 스파져로 구성된다.
전기 비기계적 고체 재주입 장치는 보조 공기주입부가 도관의 수직부에 설치될 수도 있으며, 전기 보조 공기주입부는 도관의 수평부로부터 도관의 수평부 지름의 0 내지 3.5배에 해당되는 높이에 설치하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의해 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치는 제3도에서와 같이, 수평부(5) 및 수직부(4)로 구성되는 J자 형태의 도관에, 전기 도관의 수평부의 공기주입부 및 전기 도관의 수직부의 공기주입부가 구비된 순환유동층의 비기계적 고체 재주입 장치에 있어서, 전기 도관의 수직부의 공기주입부가 고체 입자의 유동성을 제공할 뿐만 아니라 흐름 특성을 향상시키기 위하여 하방 접선 공기주입식으로 구성됨을 특징으로 한다. 이 때, 전기 하방 접선 공기주입부(7)는 제4(가)도 및 제4(나)도에서와 같이, 고체 흐름에 대해 모멘텀을 제공하기 위해 도관의 수직부(4) 벽면에 대하여 고체흐름 방향으로 30 내지 50°의 경사를 이루며, 제4(나)도에 화살표로 도시한 바와 같이 고체의 소용돌이 흐름과 균일한 모멘텀의 제공을 위해 도관의 수직부(4) 벽면에 대하여 접선방향으로 형성되어 있다.
제3도에서 보듯이, 전기 하방 접선 공기주입부(7)는 도관 벽면의 기체가 도관의 수평부로 편류되는 것을 방지하고 효율적 흐름을 갖도록 하기 위하여, 바람직하게는 도관의 수평부로부터 도관의 수평부 지름의 3.5 내지 5.0배에 해당되는 동일한 높이에 4개가 설치되며, 그 지름은 도관의 수직부 지름의 1 내지 10%인 것이 바람직하다. 또한, 제3도에서와 같이 전기 도관의 수평부의 공기주입부는 바람직하게는 전기 도관의 수평부 내에 설치되어 고체 입자의 유동성을 제공하기 위한 스파져(9)로 구성된다. 한편, 전기 도관의 수직부에 보조 공기주입부(10)가 도관의 수직부 하부 벤드에 고체 입자들이 밀착되어 유동성이 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 도관의 수평부로부터 도관의 수평부 지름의 0 내지 3.5배에 해당되는 높이로 설치될 수도 있다.
이하에서는, 본 발명의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치의 작용을 첨부 도면에 의해 설명한다.
본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치는 제3도에서 보듯이, 싸이클론(미도시)에서 포집된 고체를 하방 접선 공기주입부(7) 및 스파져(9)로 각각 공기를 주입함으로써, 상승관(12)으로 재주입하도록 유동시킨다. 이 때, 도관의 수직부의 공기주입부를 고체흐름 방향인 하방으로 형성하고 그 지름을 줄임으로써, 고체의 흐름속도를 향상시킬 수 있으며, 도관의 벽면에 대하여 접선방향으로 형성함으로써 모멘텀 제공을 균일하게 함과 동시에 도관 내에 소용돌이 흐름을 유도하고, 동일한 높이에 다수개 설치함으로써 공기의 분배를 균일하게 하여, 고체흐름을 원활하게 안정되게 할 수 있다.
본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치의 사용에 따른 효과를 확인하기 위해, 다음과 같은 방법으로 고체순환속도 및 고체흐름의 안정성을 측정하였다.
고체순환속도
본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치 및 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 각각 공지의 방법에 의해 자체 제작한 순환유동층 시스템(참조 : D. Kunni and O. Levenspiel, Fluidization Engineering, 2nd Ed., Butterworth-Heinemann(1991))에 장착한 후, 고체로 각각 유동 특성이 다른 대표적 입자인 유체촉매분해(FCC : fluid catalytic cracking) 촉매 및 모래를 사용하여, 5 내지 25의 속도로 공기를 주입하면서 고체시료채취관(sampling bottle)에서 고체입자가 일정거리를 하강하는데 걸린시간을 재어 고체순환속도를 측정하고, 그 결과를 제5도에 나타내었다. 제5도에서, X-축은 실제 공기 주입속도를 사용된 고체의 최소 유동화 속도로 나누어, 고체의 종류에 무관하도록 보정한 공기주입속도를 나타낸다. 제5도에서 보듯이, 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우, 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우에 비해, 동일한 공기주입속도에서 더 큰 고체순환속도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 특히, 고체로 FCC 촉매와 같이 유동성이 좋은 입자를 사용할 경우에는 동일한 공기주입속도에서 훨씬 더 큰 고체순환속도를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 뿐만 아니라, 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우, 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우에 비해, 최대 고체주입속도가 크므로, 최대 고체 주입량이 많다는 것을 알 수 있었다.
고체흐름의 안정성
본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치와 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우에 있어서, 고체흐름의 안정성을 비교하기 위하여, 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치 및 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 각각 동일한 순환유동층 시스템에 장착한 후, 고체로서 FCC 촉매를 사용하고 최소 유동화 속도의 7배 속도로 공기를 주입하면서 압력전송기(pressure transmitter, Cole-parmer T-30, 미국)를 이용하여 고체 재주입 장치 출구에서 고체흐름의 압력변이를 전기 신호로 측정하여, 그 결과를 제6도에 나타내었다. 제6도에서 보듯이, 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우, 종래의 J자 형태의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용할 경우보다 안정되고 균일한 고체흐름을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 순환유동층의 하방접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치를 제공한다. 본 발명의 비기계적 고체 재주입 장치를 이용하면, 순환유동층의 고체순환속도, 최대 고체 주입량 및 고체흐름의 안정성을 향상시킬 수 있다.
Claims (7)
- 수평부 및 수직부로 구성되는 J자 형태의 도관에, 전기 도관의 수평부의 공기주입부 및 전기 도관의 수직부의 공기주입부가 구비된 순환유동층의 비기계적 고체 재주입 장치에 있어서,도관의 수직부의 공기주입부가 도관의 수직부 벽면에 대하여 고체흐름 방향으로 30 내지 50°의 경사를 이루면서 접선방향으로 형성된 하방 접선 공기주입식인 것을 특징으로 하는 비기계적 고체 재주입 장치.
- 제1항에 있어서,도관의 수평부의 공기주입부는 도관의 수평부 내에 설치된 노즐 또는 스파져인 것을 특징으로 하는비기계적 고체 재주입 장치.
- 제1항에 있어서,도관의 수직부의 공기주입부가 도관의 수평부로부터 동일 높이에 다수개 설치된 것을 특징으로 하는비기계적 고체 재주입 장치.
- 제1항 또는 제3항에 있어서,도관의 수직부의 공기주입부의 지름은 도관의 수직부 지름의 1 내지 10%인 것을 특징으로 하는비기계적 고체 재주입 장치.
- 제1항, 제3항 또는 제4항에 있어서,도관의 수직부의 공기주입부는 도관의 수평부로부터 도관의 수평부 지름의 3.5 내지 5.0배에 해당되는 높이에 설치된 것을 특징으로 하는비기계적 고체 재주입 장치.
- 제1항에 있어서,보조 공기주입부가 도관의 수직부에 추가로 설치된 것을 특징으로 하는비기계적 고체 재주입 장치.
- 제6항에 있어서,보조 공기주입부는 도관의 수평부로부터 도관의 수평부 지름의 0 내지 3.5배에 해당되는 높이에 설치된 것을 특징으로 하는비기계적 고체 재주입 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970046538A KR100250625B1 (ko) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970046538A KR100250625B1 (ko) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990025108A true KR19990025108A (ko) | 1999-04-06 |
| KR100250625B1 KR100250625B1 (ko) | 2000-04-01 |
Family
ID=19521114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970046538A KR100250625B1 (ko) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100250625B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544576B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2006-01-24 | 주식회사 포스코 | 광석입자의 주입방법 |
-
1997
- 1997-09-10 KR KR1019970046538A patent/KR100250625B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100544576B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2006-01-24 | 주식회사 포스코 | 광석입자의 주입방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100250625B1 (ko) | 2000-04-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2288031C2 (ru) | Решетчатая конструкция для реактора с псевдоожиженным слоем и способ удаления крупного материала из реактора с псевдоожиженным слоем | |
| US4443551A (en) | Method and new distributor for delivering high velocity gas from a gas distributor through a nozzle with decreased erosion in the nozzle | |
| JP4455643B2 (ja) | 造粒装置及びそれを用いる造粒方法 | |
| JPS5844408B2 (ja) | リユウドウシヨウノタメノガスブンプソウチ | |
| FI109881B (fi) | Menetelmä ja laitteisto kiintoaineen erottamiseksi kaasusta | |
| US4032300A (en) | Oxygen-containing gas distribution apparatus employed in fluidized bed regeneration of carbon-contaminated catalysts | |
| CN102076421A (zh) | 直接汽提旋风分离器 | |
| KR100250625B1 (ko) | 순환유동층의 하방 접선 공기주입식 비기계적 고체 재주입 장치 | |
| Kim et al. | Solid recycle characteristics of loop‐seals in a circulating fluidized bed | |
| EP1428570B1 (en) | Process of transferring particulate solids out of a fluidized bed | |
| US3475326A (en) | Transfer line apparatus and method | |
| EP1072855B1 (en) | Multichamber division type fluidized bed furnace | |
| AU2002310844B2 (en) | Cyclone separator | |
| JP2003526502A (ja) | 液面が調節可能な液体ノズル | |
| CN108854869B (zh) | 一种细粉提升装置 | |
| US2789868A (en) | Apparatus for flowing coarse solids | |
| AU2002302533A1 (en) | FCC reactor vessel | |
| US7368052B2 (en) | Process for discharging and transferring fluidized particles | |
| KR100544576B1 (ko) | 광석입자의 주입방법 | |
| AU2002310844A1 (en) | Cyclone separator | |
| CA1184743A (en) | Superjet gas agitation process | |
| CN114682088B (zh) | 一种应用于矩阵喷嘴的喷射器 | |
| CN216630754U (zh) | 流化床反应器 | |
| JPS6334773B2 (ko) | ||
| SU718158A1 (ru) | Переточное устройство дл аппаратов с псевдоожиженным слоем |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20041231 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |