KR200187564Y1 - Structure of packed column for impurity deposition - Google Patents
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Abstract
본 고안은 액체 금속 중에 존재할 수 있는 불순물 제거용으로 계통중에 병설하여 충전탑의 내부에 적층 설치되어 불순물의 석출과 침적을 효과적으로 유도하는 충전탑의 구조이다.The present invention is a structure of a packed tower that is installed in the system for the removal of impurities that may be present in the liquid metal and laminated in the packed tower to effectively induce the precipitation and deposition of impurities.
화학적으로 활성이 큰 액체 알카리 금속(나트륨, 리튬 등)은 고온에서 여러 가지 물질과 쉽게 반응하여 금속화합물의 불순물이 존재할 확률이 높다.Chemically active liquid alkali metals (sodium, lithium, etc.) are easily reacted with various substances at high temperatures, so that impurities of metal compounds are likely to exist.
즉, 불순물 석출용 충전탑은 액체나트륨이나 리튬을 열매체로 사용하는 계통회로(액체 금속로, 핵융합로 등)또는 이들 금속을 고순도로 생산하는 공정에서는 필수적으로 요구되는 것으로서, 그 내부에 삽입적층되는 충전물의 기하학적 형태, 구성 및 설계소프트웨어 또는 설치구조를 제공하여 불순물 결정의 핵생성 및 성장의 석출과정이 효율적으로 일어날 수 있도록 함이 그 목적이 있는 것이다.That is, the packing column for impurity precipitation is essential in a system circuit (liquid metal furnace, nuclear fusion furnace, etc.) or a process of producing these metals with high purity, using liquid sodium or lithium as a heat medium, The purpose is to provide the geometry, composition and design software or installation structure of the filling so that the nucleation of the impurity crystals and the precipitation of growth can take place efficiently.
본 고안의 장치는 저온트랩(Cold Trap)에서 불순물이 석출되는 충전탑의 내부에 적층 설치되어 불순물 석출조작을 수행하는 충전탑 구조에 관한 것이다.The apparatus of the present invention relates to a packed tower structure in which an impurity deposition operation is performed by stacking the inside of a packed tower in which impurities are precipitated in a cold trap.
Description
본 고안은 불순물 석출용 충전탑의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a structure of a packed column for depositing impurities.
종래의 불순물용 충전탑은 통상 탑내에 불규칙적인 스크린 팩킹(Screen Packing)을 삽입설치 사용해 왔는데, 이런 충전탑의 스크린 팩킹 방법은 불균일한 배열로 되어 있을 뿐만아니라 불순물로 제거하여야 할 결정 물질들이 충분한 핵생성과 결정 성장 환경을 효율적으로 제공되지 못하기 때문에 과포화 상태의 용해된 불순물이 석출되지 않고 유체속에 계속 남아 계통으로 다시 유입될수 있었다.Conventional packing towers for impurities have been used by inserting irregular screen packings into the towers. The screen packing method of such packing towers is not only in a non-uniform arrangement, but also a nucleus with sufficient crystal materials to be removed by impurities. Due to the inability to provide an efficient production and crystal growth environment, supersaturated dissolved impurities could remain in the fluid and enter the system again without precipitation.
이렇게 다시 계통속으로 다시 유입되는 이유로 그 규모를 크게 하여야만 하고, 탑전체의 압력 강하 및 탑내의 유체 체류량이 매우 커져서 제작과 설치비가 많이 들며, 또한 거대해지는 장치의 배열 등에 애로가 된다.As the reason for the flow back into the system again, the scale must be increased, and the pressure drop across the tower and the fluid retention amount in the tower become very large, resulting in high manufacturing and installation costs, and also an obstacle in the arrangement of a huge device.
따라서 이와 같은 장치는 석출 정제 조작이 원활하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 냉각후 승온에 따른 에너지 비용이 많이 들고 장치를 스타트업(Start-up)할 때 정상 가동시 까지는 많은 시간이 소요되는 등의 제반 문제점이 있다.Therefore, such a device is not only smoothly precipitated and refined, but also requires a lot of energy costs due to the elevated temperature after cooling, and a lot of time until normal operation when the device is started up. There is a problem.
본 고안은 용융 액체 금속 중에 존재할 수 있는 불순물 제거용으로 계통중에 병설하는 저온 트랩(Cold Trap)에서 불순물이 석출되는 충전탑의 내부에 적층 설치되어 불순물 석출과 침적의 정제 조작을 효과적으로 유도하는 충전탑의 구조에 관한 것이다.The present invention is a stacking tower installed inside the packing tower where impurities are deposited in a cold trap installed in the system for removing impurities that may be present in the molten liquid metal. It is about the structure.
화학적으로 활성이 큰액체 알카리 금속(나트륨, 리튬 등)은 고온에서 여러 가지 물질과 쉽게 반응하여 금속 화합물의 불순물이 존재할 확률이 높다.Chemically active liquid alkali metals (sodium, lithium, etc.) are easily reacted with various substances at high temperatures, so that impurities of metal compounds are likely to exist.
즉, 불순물 석출용 충전탑은 액체 나트륨이나 리튬을 열매체로 사용하는 계통회로(액체금속로, 핵융합로 등)또는 이들 금속을 고순도로 생산하는 공정에서는 필수적으로 요구되는 것으로서, 그 내부에 삽입 적층되는 충전물의 기하학적 형태, 구성 및 설계 소프트웨어 또는 설치구조를 제공하여 불순물결정의 핵생성 및 성장 등 일련의 석출과정이 효율적으로 일어날 수 있도록 함이 그 목적이 있는 것이다.That is, the packing column for impurity precipitation is essential in a system circuit (liquid metal, fusion furnace, etc.) or a process of producing these metals with high purity, using liquid sodium or lithium as a heat medium, and inserted and stacked therein. The purpose is to provide the geometry, composition and design software or installation structure of the packing so that a series of precipitation processes, such as nucleation and growth of impurity crystals, can take place efficiently.
액체 금속로에서는 냉각재로 사용되는 고온 용융 액체 나트륨 내에 존재하는 불순물 나트륨 화합물은 열효율을 저하, 중성자 포획, 관 막힘 등의 문제를 유발하기 때문에 이를 제거하기 위해서는 온도를 낮추어 불순물의 석출을 유도하여 정제를 한다.In liquid metal furnaces, impurity sodium compounds present in the hot molten liquid sodium used as the coolant cause problems such as deterioration of thermal efficiency, trapping of neutrons, clogging of the tubes, etc. do.
불순물로 취급되는 결정의 핵생성 및 성장에 의한 정제 효율은 충전물의 재질, 형태에 의존하기 때문에 엄격한 액체 금속의 순도 관리를 위해서는 고 정제 효율의 석출용 충전물을 채택한 정화 장치를 사용하므로 과도한 냉각에 의한 열 손실을 줄이고 정화장치의 규모를 단순화 할 수 있다.Purification efficiency due to nucleation and growth of crystals treated as impurities depends on the material and form of the filler. Therefore, for the strict management of the purity of liquid metals, a purifier using a precipitation filler with high purification efficiency is used. It can reduce heat loss and simplify the scale of the purifier.
따라서 본 고안은 앞서 지적된 종래의 문제점을 해결하면서, 보다 효과적으로 석출 정제 조작을 행할 수 있는 충전탑을 제공하기 위한 것으로서, 충전물은 불순물로써의 결정을 핵생성 및 결정 성장 환경을 제공하고 여과할 수 있는 매쉬(Mesh)크기로 소정의 주름각과 경사각을 가지는 골을 구비하는 스크린 철망체로 구성하여 일정 형태로 중첩 결합하였으며, 충전탑 내경과 같은 크기 및 형태를 가지는 결합체로 구성한 뒤, 결합체 상호간 수직방향으로 일정 각도 만큼씩 엇갈리게 탑내에 적층 삽입 설치하여, 액체 금속내 과포화된 불순물 용액을 최대로 접촉할 수 있게 접촉 면적을 증가시켜 보다 효율적인 석출 정제조작을 행하도록 하는 것이다.Accordingly, the present invention is to provide a packed tower capable of more effectively performing the precipitation purification operation while solving the conventional problems pointed out above, and the packing can provide a nucleation and crystal growth environment for the crystals as impurities and provide a filtration environment. It consists of a screen mesh with a mesh having a predetermined pleat angle and inclination angle with overlapping meshes and overlaps in a certain form, and consists of a combination having the same size and shape as the inner diameter of a packed tower, and then in the vertical direction between the combinations. By stacking and inserting them into the column alternately by a predetermined angle, the contact area is increased to maximize the contact of the supersaturated impurity solution in the liquid metal to perform more efficient precipitation purification operation.
이것은 정화 처리 용량의 향상과 열손실 및 설치비 절감을 위해 주로 나트륨 옥사이드(Natrium Oxide) 및 나트륨 하이드라이드(Natrium Hydride)의 결정화 기구와 생성 역학에 초점을 맞추어 결정의 핵생성과 성장이 가능한 표면 여유를 극대화 할수 있는 구조적 석출 매체이다.It focuses primarily on the crystallization mechanisms and production kinetics of sodium oxide and sodium hydride to improve purification capacity, reduce heat loss, and reduce installation costs. It is a structural precipitation medium that can be maximized.
따라서 액체 금속의 흐름을 고루 분산시켜 국부 과포화 용해된 불순물의 편류 흐름을 막아 단위 높이당 석출 수율이 우수하여 적층 장치의 규모에 따라 최적의 수력 및 물질 전달 효과를 낼수 있는 계산 기준에 의해 적층할 수 있도록 하는 것이다.Therefore, by dispersing the flow of the liquid metal evenly, it prevents the localized supersaturation and the drift flow of dissolved impurities, so that the precipitation yield per unit height is excellent, and it can be laminated by the calculation standard that can produce the optimal hydraulic and mass transfer effect according to the size of the stacking device. To ensure that
도 1 은 본 고안에 따른 충전물의 충전탑내의 적층된 설치상태 부분사선도.1 is a partial oblique view of the stacked installation state in the packing column of the packing according to the present invention.
도 2(사선도)는 본 고안에 의하여 한가지 예시적으로 절곡 형성된 기본 충전물의 사선도, 평면도 그리고 측면도.Figure 2 (diagonal view) is a perspective view, a plan view and a side view of a basic filling formed by one exemplary embodiment bent by the present invention.
도 3 은 절곡되기 전의 평형사변형 기본 충전물의 한가지 예시 평면도.3 is an exemplary plan view of an equilibrium basic fill before bending.
도 4 는 도 1의 한가지 예시적으로 절곡 형성된 기본 충전물의 배면 사선도.4 is a rear oblique view of one exemplary bent base fill of FIG.
도 5 의 (가) 본 고안에 의하여 구성된 충전물의 결합상태 한가지 예시Figure 5 (a) one example of the combined state of the filling configured according to the present invention
평면도.Floor plan.
도 5 의 (나) 본 고안에 따른 인접충전물의 엇갈림 결합방법 한가지5 (b) one staggered coupling method of adjacent charges according to the present invention
예시사선도.Illustrative diagonal diagram.
도 6 은 본 고안에 따른 인접충전물의 상하부 중첩 결합방법 한가지 예시Figure 6 is an example of the upper and lower overlapping bonding method of the adjacent filling according to the present invention
사선도.Oblique view.
도 7 은 본 고안이 적용되는 전형적인 불순물 정화탑의 개념도.7 is a conceptual diagram of a typical impurity purification tower to which the present invention is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings
(1) : 적층된 단위 철망체군 (4) : 결합체(1): laminated unit wire mesh group (4): binder
(7)(8) : 주름 (9) : 주름(절곡)각도(7) (8): Wrinkle (9): Wrinkle (bending) angle
(10) : 경사각 (21) : 공간부10: inclination angle 21: space portion
(21)(22)(23) : 절곡 형성된 기본 충전물(21) (22) (23): Bent formed base filling
이하에서 이를 첨부된 예시의 도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, this will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 석출 정화용 충전탑에 다수의 층 삽입 적층된 총체적인 결합체의 일부분을 도시한 것이다.FIG. 1 shows a part of a total assembly in which multiple layers are stacked in a precipitation purification packed column.
단위 철망체군(1)(2)(3)이 적층되어 전체 결합체를 형성하며 인접 철망체군과는 엇갈림의 적층 상태를 (1A)(1B) 보여주고 있다.The unit wire mesh groups (1) (2) (3) are stacked to form the entire assembly, and (1A) (1B) shows a lamination state in which the unit wire mesh groups are staggered with the adjacent wire mesh groups.
도 2 는 본 고안에 따르는 기본 충전물의 실시예를 도시한 것인데, 이는 불순물 결정의 핵생성과 성장이 가능한 표면 여유인 약 20-120메쉬(Mesh)의 단위 스크린(Screen) 공간의 소정의 길이와 높이를 가지는 장방형 철망체(1)로 구성되며, 상기 철망체는 평판형일 때 보다는 전체 길이에 걸쳐 소정의 평면 주름각(θ1)과 정면 경사각(θ2)으로서 골(7)과 마루(8)를 가지는 주름이 연속 반복적으로 절곡 형성되므로서, 평면 주름각(θ1)은 충전물에 대한 불순물의 접촉면을 증대시키고 정면 경사각(θ2)은 과포화 용액된 불순물의 접촉 유로를 길게 하면서 난류를 형성하여 물질전달 효과를 증대시키도록 한다.Figure 2 shows an embodiment of a base charge according to the present invention, which has a predetermined length of unit screen space of about 20-120 mesh, which is the surface margin for nucleation and growth of impurity crystals. It is composed of a rectangular wire mesh (1) having a height, the wire mesh is a corrugated angle (7) and the floor (8) as a predetermined planar corrugation angle (θ1) and front inclination angle (θ2) over the entire length than when flat Since the wrinkles are continuously formed repeatedly bent, the planar corrugation angle θ1 increases the contact surface of the impurity to the filler and the front inclination angle θ2 forms the turbulence while lengthening the contact flow path of the supersaturated solution impurity, thereby transferring the substance. To increase it.
이때, 상기 평면 주름각(θ1)은 20≤θ〈180 의 범위로 하며, 정면 경사각(θ2)은 약 20-90의 범위에서 임의로 선택 사용토록 한다.At this time, the planar corrugation angle θ1 is in the range of 20 ≦ θ <180, and the front inclination angle θ2 is arbitrarily selected in the range of about 20-90.
이것은 액체 금속의 흐름을 주름진 골 사이를 지그재그로 통과하도록 유도하여 항상 국부 과포화된 불순물 용액의 편류 흐름을 막고 고른 접촉을 유도하여 충전물 표면까지의 확산이 효과적으로 유도하게 한다.This leads the flow of the liquid metal to zigzag between the corrugated bones, always preventing the drift flow of the locally supersaturated impurity solution and inducing even contact so that diffusion to the filler surface is effectively induced.
여기서, 절곡과 경사진 단방향 단위 철망체의 높이(6)(H)는 정화 장치의 내경에 따라서 가변되는데 통상 높이의 25-50% 의 길이 범위내에서 선택되도록 한다.Here, the height 6 (H) of the bent and inclined unidirectional unit wire mesh is varied according to the inner diameter of the purification device so that it is usually selected within the length range of 25-50% of the height.
그리고 절곡과 경사진 장방향 단위 철망체의 길이(5)(D)는 주름에 의한 폭을 고려하여 결합시에 원통형의 정화 장치 중심으로부터 가장 자리로 갈수록 짧은 치수가 선택된다.The length (5) (D) of the bent and inclined longitudinal unit wire mesh is selected to be shorter from the center of the cylindrical purifier to the edge at the time of joining in consideration of the width due to the corrugation.
도 3 은 이러한 절곡된 단위 충전물을 정화장치의 주어진 내경과 단위 충전물 엘리먼트의 높이(6)(H)에 따라 소정의 계산 소프트웨어에 의해 출력된 낱장의 평행사변형규격 즉 길이(15)(Ds), 높이(16)(Hs), 경사각(17)(θ3)을 가진 평면철망을 나타낸 것이다.FIG. 3 shows a sheet of parallelogram, i.e. length 15 (Ds), of this folded unit charge output by a given calculation software according to the given inner diameter of the purifier and the height 6 (H) of the unit charge element, A flat wire mesh having a height 16 (Hs) and an inclination angle 17 (θ3) is shown.
이 규격은 일정하게 절곡되어 소정의 경사각을 내면서 절곡된 단위충전물의 여러 치수(5)(D)를 낼 수 있는 특별히 설계된 롤링(Rolling) 장치에 의해 만들 수가 있다.This standard can be made by means of a specially designed rolling device which is capable of producing various dimensions (5) (D) of the bent unit charge while being constantly bent and having a predetermined angle of inclination.
도 4 는 도 2의 반대로 접은 철망체이다.4 is an anti-folded wire mesh of FIG. 2.
접은 주름은 도 2의 주름각과 경사각 등과 같다.The folded wrinkles are the same as the wrinkle angle and the inclination angle of FIG. 2.
위와 같이 구성된 철망 충전물을 탑내에 설치함에 있어서는 도 5 의 (가),(나)에서와 같이, 각각의 충전물 즉 절곡과 경사진 단위 철망체(22),(23),(24)를 충전탑내 위치에 알맞은 길이로 충전탑내의 소정의 위치에 설치하고 같은 방법으로 소정의 요구된 크기를 가지는 단위 철망체를 인접 설치하여 결합체(4)로 중첩결합하게 된다.In installing the wire mesh packing material configured as described above in the tower, as shown in (a) and (b) of FIG. 5, each filling material, that is, bent and inclined unit wire meshes 22, 23, and 24 in the packed column It is installed at a predetermined position in the packed column with a length appropriate to the position, and in the same manner, unit wire meshes having a predetermined required size are adjacently installed and overlapped with the coupling body 4.
이때에는 일측 철망체의 골(7)과 인접 철망체의 마루(8)가 접하도록 하여 그 사이에는 용융 금속의 원활한 통과를 위한 공간부(21)를 확보토록 한다.At this time, the valleys 7 of one side of the wire mesh and the floor 8 of the adjacent wire mesh are in contact with each other to secure a space 21 for smooth passage of the molten metal therebetween.
이와 같이 결합 구성된 결합체(25),(26)은 도 1 에서와 같이 충전탑내에 다수의 층이 삽입되어 적층되는데, 각각의 삽입된 결합체(4)는 도 6에서와 같이 상호간 일정한 엇갈림각(27)(θ4)으로서 엇갈리게 채워 넣음으로서 충전탑내를 흐르는 용융 금속의 흐름에 지그재그(Zig-zag) 운동을 부여하여 난류 형성에 따른 과포화 불순물의 충전물 표면까지의 확산 촉진에 의한 석출 효과를 상승시키는데 그 목적이 있는 것이다.As described above, the combined members 25 and 26 are laminated with a plurality of layers inserted in the packed column as shown in FIG. 1, and each inserted combination 4 has a constant staggered angle between the two as shown in FIG. 6. By staggering the gap into (θ4), Zig-zag movement is given to the flow of molten metal flowing in the packed column to increase the precipitation effect by promoting diffusion to the filler surface of supersaturated impurities due to turbulence formation. Is there.
이때, 상기 엇감림각(27)(θ4)은 30-90의 범위내에서 선택토록 한다.At this time, the staggering angle 27 (θ4) is to be selected within the range of 30-90.
도 7 은 본 고안이 작용되는 전형적인 불순물 정화탑을 나타낸 것으로서 액체금속이 입구(34)로 들어와 이중 원통관외부로 유입되어 냉각이 된후 적층된 충전물부(30)쪽으로 들어가 불순물만 충전물에 석출이 되고 정화된 액체금속은 출구(35)로 빠져나가는 원리이다.7 shows a typical impurity purification tower in which the present invention works, liquid metal enters the inlet 34 and flows out of the double cylinder tube to be cooled, and then enters into the stacked packing part 30 to deposit only impurities in the packing material. The purified liquid metal exits to the outlet 35.
냉각을 위해 (38)쪽으로 공기가 유입되며 공기가 정화탑의 외부를 흐르면서 정화탑을 냉각시킨 후 (37)로 빠져나간다.Air flows into (38) for cooling and air flows out of the purification tower to cool the purification tower and then exits to (37).
공기의 유량으로 정화탑의 냉각온도를 조절할 수 있고 (41)은 정지 및 보수시 액체금속을 배출시키는 곳이다.The cooling temperature of the purification tower can be adjusted by the flow rate of air, and 41 is a place for discharging the liquid metal at the time of stopping and repair.
높은 정화 효율을 나타내는 것을 본 고안의 철망체 충전물과 그 설치장치에 따라 과포화된 불순물 알칼리 금속 화합물의 접촉 면적이 증가되고 난류 발생이 촉진되기 때문이며, 상기와 같은 특출한 작용과 효과를 나타내는 본 고안의 충전물은 용융 나트륨이나 용융 리튬내의 불순물 금속 화합물의 석출에 의한 물질의 분리에 특히 유용하지만, 통상적인 온도 변화에 따라 용해도 차에 기인되는 결정화 공정의 물질 전달 조작에도 유리하게 채용될 수 있는 것이 특징이다.It is because the contact area of the supersaturated impurity alkali metal compound is increased and turbulence generation is promoted according to the wire mesh filler of the present invention and the installation apparatus thereof, which shows high purification efficiency. The fillers are particularly useful for the separation of materials by precipitation of impurity metal compounds in molten sodium or molten lithium, but can also be advantageously employed for mass transfer operations in the crystallization process due to differences in solubility with normal temperature changes. .
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| KR2020000001633U KR200187564Y1 (en) | 1999-09-06 | 2000-01-21 | Structure of packed column for impurity deposition |
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