KR20020047095A - 고체 입자를 포함하는 기체 반응물을 반응시키기 위한방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 관형 반응기(19)에서 높은 유속의 하나 혹은 그 이상의 기체 반응물을 반응시키기 위한 방법 및 장치(12, 14)의 개선에 관한 것이다. 상기 개선된 방법 및 장치(12, 14)는 전술한 반응이 반응기(19)에 걸쳐서 낮은 압력 강하에서, 그리고 기체 반응물에 의해 수반되거나 픽업되는 고체 입자에 의해 과도한 부식 없이 실행되도록 해준다. 본 발명의 방법은 기본적으로 고체 입자를 포함하거나 픽업할 수 있는 기체 반응물을 제1의 환상의 플리넘 챔버(36)와 이에 후속하여 제2의 대경의 환상 플리넘 챔버(46)에서 와류로 되게 하는 단계와, 상기 기체 반응물과 이것에 수반된 고체 입자를 상기 반응기(19) 속으로 유동시켜 그 반응기 내에서 균일한 분포를 일으키도록, 2개 이상의 방사형 슬롯(59)을 경유하여 상기 기체 반응물을 상기 반응기 속으로 유입하는 단계를 포함한다.
Description
높은 유속의 기체 반응물을 반응기 속으로 주입시키는 것을 포함하는 관형 반응기 내에 행해지는 반응에 있어서, 반응물 내의 미립자로 된 고체 오염물의 존재로 인한 불완전한 혼합과 반응기 측벽의 심각한 부식과 관련한 문제점이 야기될 수 있다. 불완전 혼합은 기대에 미치지 못하는 반응 결과의 원인이 될 수 있으며, 부식은 반응기를 형성하는 재질에 의해 생성된 제품을 오염시킬 뿐만 아니라 반응기 장치의 수명을 현저하게 단축시키는 원인이 된다. 예컨대, 이산화티탄의 생성에서, 상기 기체 반응물은 관형의 반응기 내에서 높은 유속으로 화합되는 고온의 산소와 고온의 사염화티탄 가스이다. 때때로, 상기 반응에 사용된 산소와 사염화티탄 가스 스트림은 모두 반응 장치의 표면에 충돌하는 미립자로 된 고체 오염물을 포함하거나 픽업한다. 이러한 미립자로 된 고체 오염물은, 반응기 장치 상류의 프로세스 장치와 배관을 통해 가스 스트림을 통과함으로써 그 가스 스트림에 혼입된다. 프로세스 장치와 배관은 미립자로 된 고체 스케일, 유동화 된 베드로부터의 고체 입자, 미립자로 된 용접 슬래그 등을 포함할 수 있다. 또한, 모래 등의 미립자로 된 고체 세척 매체는 종종 반응기의 벽상에 침적된 이산화티탄을 그곳으로부터 세척해내기 위해 반응기 장치로 유입된다. 세척 매체는 수시로 반응기 장치의 다양한 상류측 부분들로 그 방향을 찾아가며, 그 중 일부는 가스 반응물 스트림에 의해 픽업 및 수반된다. 예컨대, 산소 혹은 사염화티탄의 유동이 차단될 때 세척 매체가 반응기 장치로 유입될 경우, 세척 매체는 반응기 밖으로 나와 산소 혹은 사염화티탄 유입 장치, 즉 반응기에 결합된 플리넘 챔버(plenum chamber)로 들어간다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 시도에서, 지금까지 기체 반응물의 주입 포인트인 반응기의 상류에 설치하여 그 내부에 오염물을 갇히게 하는 대형의 플리넘 챔버를 사용해 왔고, 또 기체 반응물을 작은 간극을 통해 주입시켰다. 작은 간극을 사용함으로써 높은 압력 강하를 초래하였으며, 이는 반응기 내에서 가스들의 양호한 혼합을 얻을 수 있지만 기체 반응물의 높은 압력 강하는 가압 (pressurization)을 필요로 하기 때문에 높은 비용 상승을 가져왔다.
기체 반응물의 압력 강하를 더 낮게 한 상태로 작동하기 위해, 기체 반응물은 지금까지 소형의 환상의 플리넘 챔버의 접선 방향으로 주입되어 왔으며, 이로인해 기체 반응물은 2개 혹은 그 이상의 슬롯 둘레로 분포되며, 이 슬롯을 통해 반응기 속으로 방사 방향을 따라 유동하게 된다. 슬롯을 통해 주입시키면 낮을 압력 강하를 초래하지만, 기체 반응물에 의해 수반되거나 픽업된 미립자의 고체 오염물은 환상의 플리넘 챔버에 갇힐 수 있고, 이로 인해 플리넘 챔버에 방사 방향으로의 부식이 일어난다.
따라서, 반응기 장치를 가로질러 압력 강하를 낮게 하고, 더욱 균일한 기체 반응물의 분포를 얻고, 또 고체 압력의 존재로 인한 과도한 부식 없이 더 양호한 기체 반응물의 혼합을 초래할 수 있는, 기체 반응물을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 개선된 방법 및 장치가 요구되었다.
본 발명은 미립자로 된 고체를 포함하는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기(tubular reactor) 내에서 반응시키기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하면, 이산화티탄을 생성하기 위해 미립자로 된 고체 오염물을 포함하거나 픽업(pick up)할 수 있는 산소 및 사염화티탄 가스를 고온으로 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
도 1은 관형 반응기에 결합되어 있는 본 발명에 따른 고체 입자를 포함하는 기체 반응물 주입 장치를 도시한 평면도이며,
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 절취한 측단면도이고,
도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 절취한 단면도이며,
도 4는 도 1의 선 4-4를 따라 절취한 단면도이고,
도 5는 도 1의 선 5-5를 따라 절취한 측단면도이며,
도 6은 도 5의 선 6-6을 따라 절취한 단면도이고,
도 7은 도 5의 선 7-7을 따라 절취한 단면도이다.
본 발명은 전술한 요구를 충족시키고 종래의 단점을 해결한, 고체 입자를 포함하는 기체 반응물을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공한다.
고체 입자를 포함하거나 픽업할 수 있는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 본 발명의 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 주입되어야 하는 기체 반응물을 제1의 환상의 플리넘 챔버와 이에 후속하여 제2의 대경의 환상 플리넘 챔버에서 와류(swirl)로 되게 하는 단계와, 그 다음, 기체 반응물에 수반된 고체 입자를 기체 반응물과 함께 상기 반응기 속으로 유동시켜 제1 및 제2의 플리넘 챔버에 갇히지 않도록, 상기 반응기를 제2의 플리넘 챔버와 연통시키는 2개 이상의 방사형 슬롯을 경유하여 와류 상태의 기체 혼합물을 상기 반응기 속으로 유입하는 단계를 포함한다. 방사형의 슬롯은 반응기의 중심으로 통해 기체 반응물 및 고체 입자의 유동의 균일한 분포 및 정렬을 초래하여 반응기 내의 불완전한 혼합과 부식을 방지한다. 이산화티탄이 생성에 있어서, 전술한 방법은 높은 유속의 고온의 산소를 반응기 속으로 주입하기 위해 바람직하게 사용할 수 있다.
높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기 속으로 유입하기 위해 사용할 수 있고, 또 전술한 요구를 충족시킬 수 있는 본 발명의 또 따른 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. 고체 입자를 포획하기 위한 부트(boot)가 내부에 형성되어 있는 환상의 플리넘 챔버에서 고체 입자를 포함할 수 있는 높은 유속의 기체 반응물을 와류로 되게 하는 단계와, 반응기를 플리넘 챔버와 연통시키는 2개 이상의 방사형 슬롯을 경유하여 상기 단계의 결과로서 실질적으로 고체 입자가 없는 기체 반응물을 반응기 속으로 유입하는 단계를 포함한다. 부트의 내부로부터 환상의 슬롯들 중 하나의 내부로 연장하는 도관을 플리넘 챔버 내에 선택적으로 마련할 수 있으며, 여기서 부트와 슬롯 사이의 가스 압력차는 부트에 포획된 고체 입자를 도관을 통해 반응기로 쓸어낼 수 있게 해준다. 방사형의 슬롯은 반응기의 중심을 통해 기체 반응물 및 고체 입자(만약 있다면)의 유동을 균일하게 분포하고 정렬시키는 것을 용이하게 만들도록 하류 방향으로 기울어지는 것이 바람직하다. 이산화티탄의 생성에 있어서, 이러한 방법은 높은 유속의 고온의 사염화티탄을 반응기 속으로 주입하기 위해 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 방법을 실시하기 위한 장치를 제공한다.
따라서, 본 발명의 개괄적인 목적은 기체 반응물을 포함하는 고체 입자를 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 개선된 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 미립자로 된 고체 오염물을 포함하거나 픽업할 수 있는 높은 유속의 산소 및 사염화티탄 가스를 이산화티탄 생성용 반응기 내에서 반응시키기 위한 개선된 방법과 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적과 추가의 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면에 연관하여 아래에 기재된 양호한 실시예를 통해 해당 분야의 종사자들에게 더욱 명백해질 것이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 고체 입자를 포함하는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기 속으로 주입하기 위한 본 발명의 장치가 도시되어 있다. 본 명세서에 사용한 용어 "높은 유속" 은 분당 약 400 내지 3,000 표준 세제곱 피트 혹은 그 이상의 유속을 말한다.
도 1에는, 미립자로 된 고체 오염물을 포함하거나 픽업할 수 있고 관형 반응기 속으로 주입되는 높은 유속의 고온의 산소와 고온의 사염화티탄 가스 스트림으로부터 이산화티탄을 생성하기 위한 관형 반응기와 조합된 상태로 본 발명의 장치가 도시되어 있다. 상기 관형 반응기는 물 혹은 다른 열교환에 의해 냉각되는 형태, 냉각되지 않는 형태, 그리고 다공성 매체로 형성되어 있는 형태 등을 포함하는 공지의 어떠한 반응기라도 좋다.
도 1에서 도면 부호 "10"으로 표시한 장치는 제1의 기체 반응물 주입 장치(12)와 제2의 기체 반응물 주입 장치(14)를 포함하며, 이들 두 장치는 고체 입자를 포함할 수 있는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기(19) 속으로 유입시킬 수 있다. 상기 장치(12, 14)는 각각 고체 입자이거나 또는 이것을 포함할 수 있는 높은 유속의 어떤 기체 반응물을 주입하기 위해 사용할 수 있다. 이산화티탄을 생성하기 위한 장치에 있어서, 기체 반응물 주입 장치(12, 14)는 고온의 산소 혹은 고온의 사염화티탄 가스 스트림 중 하나를 이산화티탄 생성 반응기(19) 속으로 주입시키기 위해 사용할 수 있다. 그러나, 도 1 내지 도 4에 도시된 기체 반응물 주입 장치(12)는 고온의 산소 스트림을 반응기(19) 속으로 주입시키는 것이 바람직하도록 되어 있다. 도 1 및 도 5 내지 도 7에 도시된 기체 반응물 주입 장치(14)는 고부식성의 고온 사염화 가스 스트림을 반응기(19) 속으로 주입시키는 것이 바람직하도록 되어 있다.
작동시, 상기 장치(12)와 장치(14)는 모두 고체 입자를 포함할 수 있는 높은유속의 기체 반응물을 낮은 압력 강하로, 반응기 내에서의 기체 반응물 스트림의 균일한 분포 및 양호한 혼합으로, 그리고 기체 반응물에 수반된 고체 입자에 의해 과도한 플리넘 챔버 혹은 반응기의 부식 없이 관형 반응기(19) 속으로 주입시킨다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 장치(12)는 외주 둘레에 환상의 개구(17)가 구비되어 있는 원통형의 기체 반응물 주입 챔버(16)와, 그 전방 단부(19) 및 후방 단부(21)에 각각 결합되는 플랜지 연결부(18, 20)를 포함한다. 플랜지(18)에는 폐쇄용 플랜지(22)가 부착되어 있다. 도관(24)은 이 플랜지(22)를 통해 밀봉 가능하게 결합되어 원통형의 주입 챔버(16) 속으로 연장한다. 도관(24)은 원통형 주입 챔버(16)와 동축상으로 배치되어 있고, 플랜지(22)를 통해 또한 밀봉 가능하게 결합되어 있는 제2의 도관(26)이 상기 도관(24) 둘레에 동축상으로 배치되어 있다. 입구 플랜지(28)는 도관(24)에 결합되어 있고 플랜지식 입구 연결부(30)는 도관(26)에 결합되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기체 반응물 주입 장치(12)가 수냉식 이산화티탄 생성용 반응기와 함께 사용될 때, 메탄, 프로판 혹은 톨루엔 등의 보조 연료의 공급원이 도관(26)의 입구 연결부(30)에 결합되고 반응기 세척 매체의 공급원은 도관(24)의 입구 연결부(28)에 결합된다. 보조 연료는 반응기(19)에 추가의 열을 공급하고 산화 반응을 안정화시키기 위해 사용된다. 이 연료는 이산화탄소와 물로 산화되고, 형성된 물은 생성된 이산화티탄의 특성을 향상시키는 이산화티탄화를 증대시킨다. 모래, 암염(岩鹽), 소결된 이산화티탄, 압축된 이산화티탄 등 일수 있는 반응기 세척 매체는 반응기의 냉각된 벽으로부터 이산화티탄을 세척하기 위해 반응기 장치로 주입된다. 이산화티탄이 반응기내에서 생성될 때, 이것의 일부는 반응기의 냉각된 부분의 벽 상에, 즉 물이나 다른 수단에 의해 냉각된 반응기의 일부에 침전된다. 이산화티탄을 제거하지 않으면 이것은 연속적으로 적층되어 냉각 프로세스를 대체로 방해하게 될 것이다. 따라서, 세척 매체는 반드시 반응기 속으로 연속적으로 유입되어야 한다.
주입 챔버(16)는 또한 주입 챔버의 벽을 냉각하기 위한 한 쌍의 냉각수 재킷(32, 34)을 포함한다. 추가적으로, 원통형의 기체 반응물 주입 챔버(16)의 환상의 개구(17)와 그것의 전방 단부(19) 사이에서 그 주입 챔버 내부에는 환상의 열차폐체(35)가 배치되어 있다. 이 열차폐체(35)는 도관(26)에 용접되어 구성될 수 있고, 그리고 원통형의 기체 반응물 주입 챔버(16)의 전방 단부를, 이 챔버의 환상의 개구(17)를 통해 도입되는 고온의 기체 반응물(고온의 산소)에 의해 생성된 열로부터 차폐시키는 기능을 한다. 또한, 이하에서 설명한 바와 같이, 개구(17)를 경유하여 주입 챔버(16) 속으로 주입된 고온의 산소의 유동을 편향시켜 그것이 균일해지도록 하는 변류기(deflector)가 도관(26)의 후방 단부(39)에 부착되어 있다.
제1의 환상 플리넘 챔버(36)에는 기체 반응물 주입 챔버(16)와 환상의 측면 출구(42)의 외측에 밀봉 가능하게 부착된 환상의 외벽(38)과 측벽(40)이 마련되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1의 환상 플리넘 챔버(36)는 고체 입자를 포함할 수 있는 높은 유속의 고온의 산소 스트림을 수용하여 이 스트림을 플리넘 챔버(36) 내에서 와류가 되도록 만드는 접선 방향의 입구(44)를 포함한다.
또한, 환상의 외벽(47)과 측면(48, 50)을 구비하는 제2의 환상 플리넘 챔버(46)가 주입 챔버(16)의 외부에 밀봉 가능하게 부착되어 있다. 이 제2의 플리넘 챔버(46)의 측면(50)은 제1의 플리넘 챔버(36)의 외벽(38)에 부착되고, 상기 제2의 플리넘 챔버(46)는 제1의 플리넘 챔버(36)의 환상의 측면 출구(42)와 일치하는 환상의 측면 입구(52)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 제2의 플리넘 챔버(46)는 제2의 플리넘 챔버(36)의 직경 보다 더 큰 직경을 지니며, 제2의 플리넘 챔버(46)는 주입 챔버(16)의 외주부 둘레에 있는 환상의 개구(17)를 덮는다.
환상의 슬롯(54)은 환상의 플레이트(56)에 의해 제2의 플리넘 챔버(46)의 측면(48)에 인접하게 그 내부에 형성되어 있으며, 이 환상의 플레이트(56)는 주입 챔버(16)의 외부에 밀봉 가능하게 부착되어 제2의 플리넘 챔버(46)의 외벽(47) 근처로 연장한다. 제2의 플리넘 챔버(46)의 측면(48)과 환상의 플레이트(56)에 의해 형성된 환상의 슬롯(54)은 주입 챔버(16)의 환상의 개구(17)에 걸쳐 밀봉 가능하게 부착되어 있다. 따라서, 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 제1의 플리넘 챔버(36)의 접선 방향의 입구(44)로 안내된 고체 입자를 포함할 수 있는 높은 유속의 고온의 산소는 제1의 플리넘 챔버(36) 내부에서 와류 상태로 되고, 이에 후속하여 대경의 제2의 플리넘 챔버(46)에서 와류로 되어 환상의 슬롯(54)을 경유하여 주입 챔버(16)의 내부를 향해 제2의 플리넘 챔버(46) 밖으로 흘러 나간다. 고온의 산소 스트림이 먼저 소경의 플리넘 챔버(36) 내부에서 와류로 된 다음 플리넘 챔버(46) 내에서 팽창 및 와류로 되기 때문에, 스트림에 포함된 고체 입자는 원심력에 의해 플리넘 챔버(36, 46)의 외벽(38. 47)으로 이동하며, 이 챔버에서 고체 입자가 고온의 산소와 함께 슬롯(54)을 통해 주입 챔버(16) 속으로 유동되며, 고체 입자는 플리넘 챔버(36, 46) 내부에 갇히지 않게 된다. 해당 기술 분야의 종사자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 플리넘 챔버 내에 고체 입자가 갇혀 고속의 가스 스트림이 와류로 될 때, 이 고체 입자는 단시간 내에 플리넘 챔버를 형성하는 재료를 부식 및 절단 해버린다. 도 2에 도시된 바와 같이, 플리넘 챔버(46)의 외벽(47)은 이것의 측면(48)을 향해 외측으로 기울어져 슬롯(54)으로의 고체 입자의 운동을 용이하게 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 환상의 슬롯(54)은 이것에 고정되어 있는 복수개의 간격을 둔 베인(58)을 포함하며, 이 베인은 상기 슬롯(54) 내의 복수 개의 방사방향의 슬롯(59, 도 3 참조)을 형성한다. 방사형의 슬롯(59)은 고온의 산소 스트림이 와류로 되는 것을 방지하며, 고온의 산소 스트림과 이것에 수반된 고체 입자가 주입 챔버(16)의 중심으로 유입 및 통과하도록 이들을 균일하게 분포시키는 기능을 한다. 도관(26)의 내측 단부(39)에 부착된 변류기(37)는 고온의 산소 스트림을 균일하게 분포시키고 주입 챔버(16)의 중심을 통해 균일하게 유동하도록 하는 기능을 하며, 사염화티탄 가스 주입 장치(14)와 반응기(19)는 불완전한 혼합과 부식이 일어나는 것을 방지한다.
따라서, 상기 장치(12)에 의해 실행되는 방법은 기본적으로 제1의 환상의 플리넘 챔버(36)에서 그리고 후속하여 대경의 제2 환상의 플리넘 챔버(46)에서 반응기(19)로 유입될 기체 반응물을 와류가 되게 하는 단계를 포함한다. 와류 상태의 기체 반응물과 이것에 수반된 고체 입자는 방사형 슬롯(59)과 주입 챔버(16)를 경유하여 반응기(19)로 유입된다. 즉, 기체 반응물과 고체 입자는 방사형 슬롯(59)을 통해 주입 챔버(16)와 이것에 후속하여 반응기(19) 속으로 유동하며, 그리고 고체 입자는 제1 혹은 제2의 플리넘 챔버 내에 갇히지 않게 된다. 주입 챔버(16) 내에 배치된 방사형 슬롯(59)과 변류기(37)는, 기체 반응물과 고체 입자가 주입 챔버(16)와 반응기(19)의 중심으로 균일하게 통과하여 그 챔버의 불완전한 혼합과 부식을 방지할 수 있게 하는 방식으로 기체 반응물과 고체 입자가 주입 챔버(16) 속으로 또 그곳을 통해 유동할 수 있게 해준다. 전술한 바와 같이, 상기 장치(12)가 이산화티탄을 생성하는 방법에 사용될 때, 장치(12)를 경유하여 반응기(19)로 주입된 기체 반응물은 예열된 산소, 즉 약 1000℉ 내지 약 1800℉, 양호하게는 약 1500℉ 내지 약 1800℉ 범위 내의 온도에서 예열된 산소이다. 추가적으로, 보조 연료는 도관(26)을 경유하여 주입 챔버(16)와 반응기(19) 속으로 유입되는 것이 바람직하며, 반응기의 벽을 세척하기 위한 세척 매체는 도관(24)을 경유하여 주입 챔버(16)와 반응기(19) 속으로 유입된다. 또한, 생성된 이산화티탄의 입자 크기를 조절하기 위해 반응기(19) 속으로 유입된 고온의 산소에 염화칼륨, 염화세슘 등을 첨가하여도 좋다.
도 1 및 도 5 내지 도 7에는, 고체 입자를 포함하거나 포함할 수 있는 높은 유속의 기체 반응물(고온의 사염화티탄)을 주입하기 위한 장치(14)가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 장치(14)는 원통형의 기체 반응물 주입 챔버(60)를 포함하며, 이 챔버(60)는 전방 단부(61)와, 원뿔형의 연결용 파이프 섹션(23, 도 1 참조)을 경유하여 관형의 반응기(19)의 상류측 단부에 밀봉 가능하게 결합할 수 있는 후방 단부(65)와, 그리고 챔버 내에서 그 외주 둘레에 형성된 환상의 개구(69)를 구비한다. 해당 기술 분야의 종사자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 상기 장치(14)는 바람직한 절연성, 내식성 및 다른 특성을 지닌 다양한 재료로 형성될 수 있다. 이산화티탄을 생성하기 위한 장치에 사용되는 도시된 형태에 있어서, 주입 챔버(60)는 단열의 내화 물질로 형성된 원통형의 벽 부재(63)와, 내식성 금속재로 형성된 원통형의 부재(64)와, 내식성의 탄화규소 물질로 형성된 원통형 부재(66)로 구성되어 있다. 환상의 개구(69)는 도 5에 도시된 바와 같이 주입 챔버(60)의 후방 단부(65)를 향해 기울어지는 것이 바람직하며, 환상의 개구(69)는 그 내부에 배치되어 복수개의 방사형 슬롯(62)을 형성하는 복수개의 간격을 둔 베인(68, 도 6 참조)을 포함한다. 상기 방사형 슬롯(62)과 환상의 개구(69)는 산소가 들어가 슬롯 내에서 산화물의 적층에 의해 그곳이 막히는 것을 방지하기 위해, 그리고 주입 챔버(60) 내에 균일한 분포가 용이해지도록 기울어져 있다. 상기 베인(68)은 도시된 바와 같이 원통형 부재(66)에 일체적으로 형성될 수 있다. 또한, 보조 연료가 전술한 바와 같이 추가의 열을 제공하기 위해 사용될 경우, 원통형의 벽 부재(63), 파이프 섹션(67), 원뿔형의 연결용 파이프 섹션(23, 도 1 참조) 및 반응기(19, 도 1 참조)는 모두 물로 냉각되어 연류되어 있는 높은 온도의 결과로 그들이 손상되는 것을 방지한다.
스틸 등의 금속으로 형성된 외벽(72) 및 측면(74, 76)을 구비하는 환상의 플리넘 챔버(70)는 원통형의 기체 반응물 주입 챔버(60)의 외부에 밀봉 가능하게 부착되어 있다. 환상의 플리넘 챔버(70)의 내부에는 탄화규소의 내식성 재료(78)로 라이닝되어 있고, 개스킷 재료(80)는 내식성 재료(78)와 외벽(72), 측벽(74, 76)과의 사이에 배치되어 있다. 절연 및 내식성 재료, 혹은 전술한 것 이외의 다른 기술이 상기 장치(14)에도 적용되어도 좋다는 것을 알 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 고체 입자를 포함하거나 포함할 수 있는 높은 유속의 고온의 사염화티탄 가스 스트림을 수용하기 위한 접선 방향의 입구(82)가 플리넘 챔버(70)에 부착되어 있다. 이 접선 방향의 입구(82)는 플리넘 챔버(70) 내에서 사염화티탄의 가스 스트림을 와류로 되게 만든다. 접선 방향의 부트(84)는 사염화티탄 가스 스트림에 수반된 고체 입자를 포획하기 위해 플리넘 챔버(70)의 접선 방향의 입구(82)로부터 하류 방향의 플리넘 챔버(70)에 형성되어 있다. 이 부트(84)는 고체 입자를 이곳에서부터 주기적으로 제거하기 위해 부트에 볼트 체결된 분리형 블라인드 플랜지(85)를 포함한다. 따라서, 이하에 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 고체 입자를 포함하는 사염화티탄 가스 스트림은 플리넘 챔버(70) 내에서 와류로 되고, 고체 입자는 부트(84)에 포획되어 실질적으로 고체 입자가 없는 사염화티탄 스트림이 방사형 슬롯(62)과 개구(69)를 경유하여 주입 챔버(60) 속으로 유동하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일단부(88)가 부트(84)로 연장하고 타단부가 방사형 슬롯(62)으로 연장하도록 되어 있는 도관(86)이 선택적으로 플리넘 챔버(70) 내에 부착될 수 있다. 부트(84)와 방사형 슬롯(62) 사이의 가스 압력차는 부트(84)에 포획된 고체 입자를 사염화티탄 가스 스트림의 일부와 함께 도관(86)을 통해 주입 챔버(60)와 반응기(19)로 쓸어낼 수 있게 해준다.
방사형 슬롯(62)을 형성하는 환상의 슬롯(69)에 배치되어 있는 간격을 둔 베인(68)은 사염화티탄 가스 스트림이 와류로 되는 것을 늦추거나 또는 정지시키고,또 가스 스트림과 고체 입자(만약 있다면)가 주입 챔버(60)와 반응기(19)의 중심을 통해 유동하여 불완전한 혼합과 부식을 방지할 수 있는 방식으로 그 스트림을 주입 챔버(60) 내에서 균일하게 분포되도록 해준다.
따라서, 상기 장치(14)에서 실행되는 방법은 기본적으로 고체 입자를 포획하기 위한 부츠(84)가 그 내부에 형성되어 있는 환상의 플리넘 챔버(70)에서 고체 입자를 포함하거나 픽업할 수 있는 기체 반응물을 와류로 되게 하는 단계를 포함한다. 그 결과로서 실질적으로 고체 입자가 없는 와류의 기체 반응물은 방사형 슬롯(62)과 환상의 개구(69)를 경유하여 주입 챔버(60) 속으로 유동한다. 부트(60)에 포획된 고체 입자는 그곳으로부터 수동으로 주기적으로 회수될 수 있거나 또는 도관(86)에 의해 연속적으로 회수되어 슬롯(62)으로 유동되도록 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수개의 방사형 슬롯(62)은 기체 반응물과 고체 입자(만약 있다면)가 주입 챔버(60)에서 균일하게 분포되도록 하고, 또 기체 반응물과 고체 입자의 유동을 주입 챔버(60)의 중심을 통해 정렬되도록 해주는 기능을 한다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 장치(14)가 이산화티탄을 생성하기 위한 방법에 사용될 경우, 상기 장치(14)에 의해 반응기(19)로 유입된 기체 반응물은 사염화티탄, 즉 약 350℉ 내지 약1800℉, 양호하게는 약 750℉ 내지 약 1100℉ 범위 내의 온도에서 예열된 사염화티탄 가스이다. 공지된 바와 같이, 생성된 이산화티탄의 이산화티탄화를 향상시켜 더욱 오래 사용할 수 있도록 고온의 사염화티탄에 염화알루미늄을 첨가하여도 좋다.
높은 유속의 산소와 사염화티탄 가스를 관형의 반응기(19)에서 반응하여 이산화티탄을 생성하기 위해 도 1에 도시된 장치(10)에 의해 실행되는 본 발명의 방법은 약 2 psig의 압력과 적어도 약 2200℉ 의 온도에서 일반적으로 행해진다. 또한, 산소와 사염화티탄 스트림의 온도는, 반응 전의 복합 스트림의 온도가 약 900℉ 내지 약 1800℉의 범위 내에, 양호하게는 약 1450℉ 이 되도록 제어된다. 상기 장치(10)에 의해 실행된 방법은 기본적으로 제1의 환상의 플리넘 챔버(36)에서, 이에 후속하여 제2의 대경의 환상 플리넘 챔버(46)에서 고체 입자를 포함하거나 포함할 수 있는 고온의 산소를 와류로 되게 하는 단계를 포함한다. 와류 상태의 산소는 주입 챔버(16)를 제2의 플리넘 챔버(46)의 출구와 연통시키는 제1 세트의 방사형 슬롯(59)을 통해 산소 주입 챔버(16)를 경유하여 반응기(19) 속으로 유입되며, 그 반응기에 포함된 고체 입자는 산소와 함께 주입 챔버 속으로 유동하여 제1 혹은 제2의 플리넘 챔버 내에 갇히지 않게 된다. 방사형 슬롯(59)은 환상의 개구(54)에 배치된 복수개의 간격을 둔 베인(58)에 의해 형성된다. 방사형 슬롯(59)은 산소 주입 챔버(16), 사염화티탄 주입 챔버(60) 및 반응기(19)의 중심을 통해 산소 및 그 산소에 수반된 고체 입자의 유동을 균일하게 분포시키고 또 그 정렬을 용이하게 하여 그 내부의 불완전한 혼합과 부식을 방지한다.
고체 입자를 포함하거나 포함할 수 있는 사염화티탄 가스는 고체 입자를 포획하기 위해 그 내부에 부트(84)가 형성되어 있는 제3의 환상의 플리넘 챔버(70)에서 와류로 된다. 그 결과 실질적으로 고체 입자가 없는 와류 상태의 사염화티탄 가스는 주입 챔버(16)를 플리넘 챔버(46)와 연통시키는 제2 세트의 방사형 슬롯(62)을 통해 주입 챔버(60)와 반응기(19) 속으로 유입된다. 부트(84)의 내부로부터 슬롯(62) 내로 연장하는 플리넘 챔버(70)에는 도관(86)이 선택적으로 마련되어 있으며, 부트(84)와 슬롯(62) 사이의 가스 압력차는 부트(84)에 포획된 고체 입자를 도관을 통해 주입 챔버(60)와 반응기(19)로 쓸어낼 수 있게 해준다. 환상의 개구(69)에 배치되어 있는 간격을 둔 베인(68)은 슬롯(62)을 형성하며, 이 슬롯은 사염화티탄 가스가 주입 챔버(60)에서 균일하게 분포되도록 하고, 또 사염화티탄 가스와 거기에 수반된 고체 입자(만약 있다면)의 유동을 주입 챔버(60)의 중심을 통해 정렬되도록 하여 불완전한 혼합과 부식을 방지한다.
해당 기술 분야의 종사자에게 잘 이해 될 수 있는 바와 같이, 고체 입자를 포함하는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 본 발명의 개량된 방법 및 장치는 과도한 부식의 발생 없이, 반응기 내에서 가스의 균일한 분포와 더욱 양호한 혼합으로 낮은 압력 강하에서 반응을 행할 수 있게 해준다. 또한, 해당 기술 분야의 종사자에게 잘 이해 될 수 있는 바와 같이, 본 발명의 개량된 방법 및 장치는 고체 입자를 포함하는 다양한 반응물을 높은 유속과 온도에서 반응시키기 위해 사용될 수 있다. 이 방법과 장치는 이산화티탄을 생성하기 위해 예열된 산소와 고체 입자를 포함하는 예열된 사염화티탄을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위해 특히 적합할 수 있다. 추가적으로, 상기 방법과 장치는 예열된 산소와, 사염화규소, 사염화지르코늄, 사염화알루미늄 등의 다른 예열된 금속 염화물을 반응시키는 것에 적합할 수도 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 목적을 달성하기에 적합하고, 전술한 장점뿐만 아니라 본 발명의 고유의 장점을 얻기 위해 적합하다. 비록 당업자들에 의해 수많은변형이 가능하지만, 이러한 변형례는 첨부된 청구의 범위에서 한정하고 있는 본 발명의 사상 내에 포함된다.
Claims (33)
- 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 방법으로, 상기 반응이 반응기에 걸쳐서 낮은 압력 강하에서, 그리고 기체 반응물에 의해 수반되거나 픽업되는 고체 입자에 의해 과도한 부식 없이 실행되며, 상기 반응 방법은,상기 기체 반응물을 제1의 환상의 플리넘 챔버와 이에 후속하여 제2의 대경의 환상 플리넘 챔버에서 와류로 되게 하는 단계와,상기 기체 반응물과 이것에 수반된 고체 입자를 상기 반응기 속으로 유동시켜 그 반응기 내에서 균일한 분포를 일으키도록, 상기 반응기를 상기 제2의 플리넘 챔버와 연통시키는 2개 이상의 방사형 슬롯을 경유하여 상기 기체 반응물을 상기 반응기 속으로 유입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기체 반응물은 산소이며, 상기 관형 반응기 내에서 실행된 상기 반응은 이산화티탄의 고온 생성 반응인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 산소는 약 1000℉ 내지 약 1800℉ 범위의 온도에서 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 산소는 약 350℉ 내지 약 1800℉ 범위의 온도에서 예열되는 기체 사염화티탄과 반응하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기 내에서 반응시키기 위한 방법으로, 상기 반응이 반응기에 걸쳐서 낮은 압력 강하에서, 그리고 기체 반응물에 의해 수반되거나 픽업되는 고체 입자에 의해 과도한 부식 없이 실행되며, 상기 반응 방법은,상기 기체 반응물에 수반된 고체 입자를 포획하기 위한 부트가 형성되어 있는 환상의 플리넘 챔버에서 상기 기체 반응물을 와류로 되게 하는 단계와,상기 기체 반응물이 반응기 내에서 균일하게 분포되도록, 상기 반응기를 상기 플리넘 챔버와 연통시키는 2개 이상의 방사형 슬롯을 경유하여 상기 단계의 결과로서 실질적으로 고체 입자가 없는 기체 반응물을 상기 반응기 속으로 유입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 부트와 상기 방사형 슬롯 사이의 가스 압력차가 부트에 포획된 상기 고체 입자를 상기 도관을 통해 상기 반응기로 쓸어낼 수 있게 하도록, 상기 부트의 내부로부터 상기 방사형 슬롯들 중 하나의 내부로 연장하는 도관을 상기 플리넘 챔버 내에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 기체 반응물은 사염화티탄이며, 상기 관형 반응기 내에서 실행된 상기 반응은 이산화티탄의 고온 생성 반응인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 기체 사염화티탄은 약 350℉ 내지 약 1800℉ 범위의 온도에서 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 기체 사염화티탄은 약 1000℉ 내지 약 1800℉ 범위의 온도에서 예열되는 산소와 반응하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 높은 유속의 산소와 고체 입자를 포함하는 사염화티탄 가스를 적어도 약 2 psig 의 압력과 적어도 약 2200℉ 의 온도로 관형 반응기 내에서 반응시켜 이산화티탄을 생성하기 위한 방법으로서, 상기 반응이 반응기 장치에 걸쳐서 낮은 압력 강하에서, 그리고 산소와 사염화티탄에 의해 수반되거나 픽업되는 고체 입자에 의한 과도한 부식 없이 실행되며, 상기 반응 방법은,상기 산소를 제1의 환상의 플리넘 챔버와 이에 후속하여 제2의 대경의 환상 플리넘 챔버에서 와류로 되게 하는 단계와,상기 산소와 이것에 수반된 고체 입자를 상기 반응기 속으로 유동시켜 그 반응기 내에서 균일한 분포를 일으키도록, 상기 반응기를 상기 제2의 플리넘 챔버와 연통시키는 제1 세트의 방사형 슬롯을 경유하여 상기 산소를 상기 반응기 속으로 유입하는 단계와,상기 사염화티탄 가스에 수반된 고체 입자를 포획하기 위한 부트가 형성되어있는 제3의 환상의 플리넘 챔버에서 상기 사염화티탄을 와류로 되게 하는 단계와,상기 사염화티탄 가스가 반응기 내에서 균일하게 분포되도록, 상기 반응기를 상기 제3의 플리넘 챔버와 연통시키는 제2 세트의 방사형 슬롯을 경유하여 상기 단계의 결과로서 실질적으로 고체 입자가 없는 사염화티탄 가스를 상기 반응기 속으로 유입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 부트와 상기 방사형 슬롯 사이의 가스 압력차가 상기 부트에 포획된 상기 고체 입자를 상기 도관을 통해 상기 반응기로 쓸어낼 수 있게 하도록, 상기 부트의 내부로부터 상기 방사형 슬롯의 상기 제2 세트 중 하나의 내부로 연장하는 도관을 상기 제3의 플리넘 챔버 내에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 산소는 약 1000℉ 내지 약 1800℉ 범위의 온도에서 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 사염화티탄은 약 350℉ 내지 약 1800℉ 범위의 온도에서 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 고체 입자를 포함하거나 픽업하는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기로 유입시키기 위한 장치로서,폐쇄된 전방 단부와, 상기 관형 반응기의 상류측 단부에 밀봉 가능하게 결합할 수 있게 되어 있는 후방 단부와, 그 외주 둘레에 형성된 환상의 개구를 구비하는 원통형의 기체 반응물 주입 챔버와,외벽과, 상기 기체 반응물 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하게 부착된 하나 이상의 측면을 구비하는 제1의 환상의 플리넘 챔버로, 환상의 측면 출구와, 고체 입자를 포함하는 높은 유속의 상기 기체 반응물의 스트림을 수용하여 그 스트림을 상기 챔버에서 와류로 되게 하는 접선 방향의 입구를 구비하도록 되어 있는 제1의 환상의 플리넘 챔버와,외벽과 측면을 구비하고 상기 기체 반응물 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하게 부착된 상기 제1의 플리넘 챔버보다 더 큰 직경을 갖는 제2의 환상의 플리넘 챔버로, 상기 제1의 플리넘 챔버의 상기 환상의 측면 출구에 밀봉 가능하게 부착된 환상의 측면 입구를 구비하도록 되어 있는 제2의 환상의 플리넘 챔버와,상기 제2의 플리넘 챔버의 상기 환상의 측면 입구의 반대편에 있는 측면과 인접하게 상기 제2의 플리넘 챔버 내에 형성된 환상의 슬롯으로, 상기 기체 반응물 주입 챔버의 상기 환상의 개구에 걸쳐 밀봉 가능하게 부착되며 상기 제2의 플리넘 챔버의 외벽 근처로 연장하도록 되어 있는 환상의 슬롯과,상기 환상의 슬롯 내에 2개 이상의 방사 방향의 슬롯을 형성하기 위해 상기 환상의 슬롯 내부에 부착된 복수 개의 간격을 둔 베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 기체 반응물이 상기 관형 반응기의 중심을 통해 유동하도록 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버 내에 상기 기체 반응물을 정렬 및 분포시키기 위해 그 챔버 내에 배치된 기체 반응물 변류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제14항에 있어서, 상기 기체 반응물은 고온의 산소이며, 상기 관형 반응기 내에서 실행된 상기 반응은 이산화티탄의 고온 생성 반응인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제16항에 있어서, 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버 속으로 밀봉 가능하게 연장하고, 이 챔버 내의 반응기 세척 매체를 방출하기 위해 상기 챔버와 동축상으로 위치하는 제1의 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버 속으로 밀봉 가능하게 연장하고, 이 챔버와 그리고 이 챔버 내의 보조 연료를 방출하기 위한 상기 제1의 도관과 동축상으로 위치하는 제2의 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하기 부착된 하나 이상의 냉각수 재킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제19항에 있어서, 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버의 상기 환상의 개구와 이 챔버의 상기 폐쇄된 전방 단부 사이에서 상기 챔버에 배치된 열차폐체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 고체 입자를 포함하거나 픽업하는 높은 유속의 기체 반응물을 관형 반응기로 유입시키기 위한 장치로서,전방 단부와, 상기 관형 반응기의 상류측 단부에 밀봉 가능하게 결합할 수 있게 되어 있는 후방 단부를 구비하는 원통형의 기체 반응물 주입 챔버로, 이 챔버 내에 그 외주 둘레에 형성된 환상의 개구를 구비하며, 이 환상의 개구는 그 챔버 내에 배치되어 2개 이상의 방사형 슬롯을 형성하는 복수 개의 간격을 둔 베인을 구비하도록 되어 있는 원통형의 기체 반응물 주입 챔버와,외벽과, 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하게 부착된 하나 이상의 측면을 구비하는 제1의 환상의 플리넘 챔버로, 고체 입자를 포함하는 높은 유속의 상기 기체 반응물의 스트림을 수용하여 상기 기체 반응물을 상기 플리넘 챔버에서 와류로 되게 하는 접선 방향의 입구를 구비하도록 되어 있는 제1의 환상의 플리넘 챔버를 포함하며,상기 환상의 플리넘 챔버는 상기 기체 반응물에 포함된 상기 고체 입자를 포획하기 위해 상기 접선 방향의 입구로부터 하류에 형성된 접선 방향의 부트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제20항에 있어서, 상기 부트로 연장하는 일단부와 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버 내의 상기 방사형 슬롯들 중 하나로 연장하는 타단부를 구비하는, 상기 플리넘 챔버 내에 부착된 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제21항에 있어서, 상기 기체 반응물은 고온의 사염화티탄이며, 상기 관형 반응기 내에서 실행된 반응은 이산화티탄의 고온 생성 반응인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 환상의 플리넘 챔버에 배치된 내식성 재료로 형성되는 내측 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제23항에 있어서, 상기 원통형의 기체 반응물 주입 챔버 내의 상기 환상의 개구와 그 챔버에 형성된 상기 방사형의 슬롯은 상기 챔버의 상기 후방 단부를 향해 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 장치.
- 고체 입자를 포함하거나 픽업하는 높은 유속의 산소와 사염화티탄 가스를 관형 반응기로 유입시키기 위한 장치로서,폐쇄된 전방 단부와, 후방 단부와, 그 외주 둘레에 형성된 환상의 개구를 구비하는 원통형의 산소 주입 챔버와,외벽과, 상기 원통형 산소 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하게 부착된 하나 이상의 측면을 구비하는 제1의 환상의 플리넘 챔버로, 환상의 측면 출구와, 고체 입자를 포함하는 높은 유속의 상기 산소의 스트림을 수용하여 그 스트림을 상기 챔버에서 와류로 되게 하는 접선 방향의 입구를 구비하도록 되어 있는 제1의 환상의 플리넘 챔버와,외벽과 측면을 구비하고 상기 산소 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하게 부착된 상기 제1의 플리넘 챔버보다 더 큰 직경을 갖는 제2의 환상의 플리넘 챔버로, 상기 제1의 플리넘 챔버의 상기 환상의 측면 출구에 밀봉 가능하게 부착된 환상의 측면 입구를 구비하도록 되어 있는 제2의 환상의 플리넘 챔버와,상기 제2의 플리넘 챔버의 상기 환상의 측면 입구의 반대편에 있는 측면과 인접하게 상기 제2의 플리넘 챔버 내에 형성된 환상의 슬롯으로, 상기 원통형의 산소 주입 챔버의 상기 환상의 개구에 걸쳐 밀봉 가능하게 부착되며 상기 제2의 플리넘 챔버의 외벽 근처로 연장하도록 되어 있는 환상의 슬롯과,상기 환상의 슬롯 내에 2개 이상의 방사 방향의 슬롯을 형성하기 위해 상기 환상의 슬롯 내부에 부착된 복수 개의 간격을 둔 베인과,상기 원통형의 산소 주입 챔버의 상기 후방 단부에 밀봉 가능하게 결합된 전방 단부와, 상기 관형 반응기의 상류측 단부에 결합된 후방 단부를 구비하는 원통형의 사염화티탄 가스 주입 챔버로, 이 챔버 내에 그 외주 둘레에 형성된 환상의 슬롯을 구비하며, 상기 환상의 슬롯은 그 챔버 내에 배치되어 2개 이상의 방사형 슬롯을 형성하는 복수 개의 간격을 둔 베인을 구비하도록 되어 있는 원통형의 사염화티탄 가스 주입 챔버와,외벽과, 상기 원통형의 사염화티탄 가스 주입 챔버의 외부에 밀봉 가능하게 부착된 측면을 구비하는 제3의 환상의 플리넘 챔버로, 고체 입자를 포함하는 높은 유속의 고온 사염화티탄 스트림을 수용하여 상기 사염화티탄 가스를 상기 플리넘 챔버에서 와류로 되게 하는 접선 방향의 입구를 구비하도록 되어 있는 제3의 환상의 플리넘 챔버를 포함하며,상기 제3의 환상의 플리넘 챔버는 상기 사염화티탄 가스에 포함된 상기 고체 입자를 포획하기 위해 상기 접선 방향의 입구로부터 하류에 형성된 접선 방향의 부트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 부트로 연장하는 일단부와 상기 원통형의 사염화티탄 가스 주입 챔버 내의 상기 방사형 슬롯들 중 하나로 연장하는 타단부를 구비하는, 상기 제3의 플리넘 챔버 내에 부착된 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 산소가 상기 관형 반응기의 중심을 통해 유동하도록 상기 원통형의 산소 주입 챔버 내에 상기 산소를 정렬 및 분포시키기 위해 그 챔버 내에 배치된 산소 변류기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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- 제29항에 있어서, 상기 원통형의 산소 주입 챔버 속으로 밀봉 가능하게 연장하고, 이 챔버와 그리고 이 챔버 내의 보조 연료를 방출하기 위한 상기 제1의 도관과 동축상으로 위치하는 제2의 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제30항에 있어서, 상기 원통형의 산소 주입 챔버의 상기 환상의 개구와 이 챔버의 상기 폐쇄된 전방 단부 사이에서 상기 챔버에 배치된 열차폐체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 제3의 환상의 플리넘 챔버에 배치된 내식성 재료로 형성되는 내측 라이너를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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