KR20030089016A

KR20030089016A - 유동층 장치의 유동 입자 유출 방지 방법

Info

Publication number: KR20030089016A
Application number: KR1020020026896A
Authority: KR
Inventors: 송승구; 나영수
Original assignee: 송승구; 나영수
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-11-21

Abstract

본 발명은 유동층 장치의 유동입자 유출 방지 방법에 관한 것으로서, 액상의 반응물 및 고체의 유동입자가 유동하는 유동부, 상기 유동부의 상부에 마련되는 여과부, 상기 여과부의 상부에 마련되는 반응혼합물 배출부 및 상기 유동부에 기체를 공급하는 기체공급부를 포함하는 유동층 장치의 유동입자 유출방지 방법에 있어서, 상기 액상의 반응물 및 고체의 유동입자를 상기 유동부에 유입하는 단계; 상기 여과부 하부에 기상층을 형성하는 단계; 및 상기 유동부의 액상의 반응물이 상기 여과부를 통과하여 배출될 수 있도록 상기 유동부 하부로부터 압력을 가하여 기체를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 저비용으로 유동입자를 회수할 수 있다.

Description

유동층 장치의 유동 입자 유출 방지 방법{filtering method for fluidized equipment}

본 발명은 유동층 장치의 유동입자 유출 방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동층 장치에 마련된 여과부의 하부에 기상층을 형성함으로써 유동입자의 유출을 방지하는 방법에 관한 것이다.

유동화란 미세 입자가 상승하는 기체와의 접촉으로 인해 액체와 같은 상태로 전환되는 현상을 말하며 이러한 현상을 이용한 장치가 유동층 장치이다. 이러한 유동층 장치는 기체와 고체입자간의 열 및 물질전달 속도가 다른 반응기에 비해 빠르므로 서로 상이한 물질을 반응시키거나 혼합, 분쇄 등을 할 때 많이 이용되고 있다.

상기와 같은 유동층 장치는 일반적으로 반응물이 유동하는 유동부 및 반응물을 유동시키기 위해 기체를 공급하는 기체공급부를 필수적으로 구비한다. 또한 유동층 장치는 상기의 유동부에서 반응을 한 후의 반응혼합물을 배출하는 배출부를 가진다.

한편 반응물의 반응시에는 흔히 반응물의 성분을 변화시키지 아니하고 반응 만을 도와주는 유동입자, 예를 들면 촉매, 생물학적 촉매, 세라믹 등의 부유입자 등이 사용되는 것이 보통이다. 이러한 유동입자는 반응시에 화학적 변화 등을 일으키지 아니하고 반응의 조력자 역할 만을 하므로 재회수를 통하여 다음번의 반응 등에 사용된다. 따라서 반응을 마치고 난 반응혼합물이 배출될 때 상기와 같은 유동입자가 함께 배출되지 않도록 다양한 유출 방지 방법이 고안되고 있다.

종래에는 상기 유동입자의 유출을 방지하기 위하여 반응혼합물이 배출되는 방향으로 여과부를 설치하여 반응혼합물은 배출하면서 유동입자의 유출은 여과부에 의해 방지하거나, 반응혼합물과 함께 배출되는 유동입자를 원심분리나 자연침강 장치 등의 부속장치를 통하여 재회수하여 사용하는 것이 일반적이었다.

그러나 종래의 여과부가 구비된 유동층 장치에서는, 액체인 반응혼합물은 여과부를 통과하여 배출되고 이에 섞여 있는 고체의 유동입자는 여과부를 통과하지 못하여 여과부 하부에 쌓이게 되므로, 유동층 장치의 운전시간이 경과할 수록 유동입자에 의한 여과부의 막힘 현상이 발생한다. 따라서 주기적으로 운전을 멈추어여과부를 청소하거나 역세척 혹은 별도의 자동 세척장비를 부착해야 하는 문제점을 가지고 있었다.

한편 원심분리기나 자연침강 장치와 같은 부속장비를 유동층 장치에 장착하면 상기와 같은 여과부의 막힘에 의한 문제점은 없으나, 장착에 따른 제작 원가 및 운전비용이 증가되고 장치의 부피가 커지는 단점이 있으며 또한 유동입자의 파괴나 유실 등의 문제점이 있어 유동입자의 재회수라는 기능을 적절히 수행할 수 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 부수적인 장치나 별도의 세척장치를 부착하지 아니하고 저비용으로 유동층 장치의 유동입자의 유출을 방지하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 유동층 장치의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 유동부20 : 여과부

30 : 배출부40 : 기체공급부

50 : 유입구60 : 기체공급구

70 : 배출구 A : 기상층

본 발명에 따라, 상기 목적은 액상의 반응물 및 고체의 유동입자가 유동하는 유동부, 상기 유동부의 상부에 마련되는 여과부, 상기 여과부의 상부에 마련되는 반응혼합물 배출부 및 상기 유동부에 기체를 공급하는 기체공급부를 포함하는 유동층 장치의 유동입자 유출방지 방법에 있어서, 상기 액상의 반응물 및 고체의 유동입자를 상기 유동부에 유입하는 단계; 상기 여과부 하부에 기상층을 형성하는 단계; 및 상기 유동부의 액상의 반응물이 상기 여과부를 통과하여 배출될 수 있도록 상기 유동부 하부로부터 압력을 가하여 기체를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 장치의 유동입자 유출 방지 방법에 의해 달성된다.

상기 기체를 공급하는 단계는 상기 기상층의 압력이 상기 배출부의 압력보다높거나 또는 동등하도록 공급하는 단계인 것이 바람직하다.

또한 상기 기체를 공급하는 단계는 절대압으로 대기압과, 배출부의 반응혼합물이 하부로 가하는 압력인 반응물의 밀도(ρ), 중력가속도(ｇ), 상기 배출부의 높이(ｈ)의 곱을 더한 1기압+ρｇｈ로 공급하는 것이 효과적이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유동층 장치의 개략도이다.

도시된 바와 같이, 유동층 장치는 반응물이 유동하는 유동부(10), 유동부(10) 상부에 마련되는 여과부(20) 및 여과부 (20) 상부에 마련되는 반응혼합물 배출부(30)를 가지고, 또한 유동부에 기체를 공급하는 기체공급부(40)를 가진다. 한편 유동부는 액상의 반응혼합물과 고체의 유동입자가 유입하는 유입구(50)를 가지며 상기 유동부의 하부에는 유입된 반응물 및 유동입자를 유동하기 위해 기체를 공급하는 기체공급구(60)가 마련된다. 또한 상기 배출부(30)에는 유동부에서 반응을 마치고 난 반응혼합물이 여과부(20)를 통과하여 외부로 배출되는 배출구(70)가 마련된다.

여과부(20)는 유동부(10)에서 반응을 마친 반응혼합물을 용이하게 통과하게 하면서 고체의 유동입자는 배출되지 않도록 하는 것으로 주로 시브(sieve) 또는 필터(filter) 등이 사용된다.

우선 액체의 반응물 및 고체의 유동입자를 유입구(50)를 통하여 유동부(10)에 유입한다. 유입한 후에는 상기 액상의 반응물 및 고체의 유동입자를 유동시키기 위한 기체를 기체공급구(60)를 통하여 유동부(10) 내로 공급한다. 유동부 내로공급된 기체는 반응물과 유동입자를 유동시킨 후, 반응을 마치고 난 반응혼합물과 함께 배출부(30)로 배출된다. 그러나 유동부(10)의 상부에 여과부(20)가 마련되어 있으므로 여과부(20)를 거쳐 배출부(30)로 빠져나오게 된다. 이때 여과부(20)의 구멍은 아주 미세하므로 배출부(30)로 빠져나가는 기체는 한꺼번에 모두 여과부(20)를 통과하지 못하고 일부의 기체만이 여과부(20)를 통과한다. 따라서 여과부(20)를 통과하지 못한 기체는 여과부(20)의 하부에 쌓여 기상층(A)을 형성한다. 여기서 여과부(20)의 구멍의 사이즈가 작을수록, 공급하는 기체의 양이 많을수록, 유동부(10)로부터 공급되는 기체가 여과부(20)를 거쳐 배출부(30)로 통과되기 어려우므로 기상층(A)이 두텁게 형성된다.

한편 액상의 반응물은 기체공급구(60)로부터 공급되는 기체에 의해 버블링 되면서 반응하여 튀어올라 기상층(A)을 거쳐 배출부(30)로 이동된다. 배출부로 이동된 반응혼합물은 배출부(30)와 여과부(20) 하부의 기상층(A)의 압력 차이로 인해 역류가 방지된다. 즉, 여과부(20) 상부인 배출부(30)의 압력은 절대압으로 대기압에, 배출된 반응혼합물이 하부로 가하는 압력인 반응혼합물의 밀도(ρ), 중력가속도(ｇ), 상기 배출부의 높이(ｈ)의 곱으로 나타내어지는 ρｇｈ를 더한 압력이므로, 여과부(20) 하부의 기상층(A)의 압력이 상기 배출부(30)의 압력보다 높으면 배출부(30)의 반응혼합물은 역류하지 않는 것이다. 따라서 이러한 압력을 유지할 수 있도록 기체를 공급하는 것이 중요하다.

한편 유동부(10)의 반응물에는 고체의 유동입자도 혼합되어 있는 바, 반응물이 버블링에 의해 여과부(20)로 튀어오르면 혼합되어 있는 고체의 유동입자도 기상층(A)을 통과하여 튀어오르지만 여과부(20)를 통과하지는 못하므로 여과부(20)의 하면에 부착되게 된다. 이렇게 부착된 유동입자는 중력의 영향을 받게 되므로 유동입자가 적층되어 쌓이면 자연스럽게 낙하하여 다시 액상의 반응물로 혼입한다. 즉, 액상의 반응물에 혼입되어 있는 유동입자가 직접적으로 여과부(20)에 접촉하는 것이 아니라 기상층(A)을 거쳐 여과부(20)에 접촉하므로 기상층에 노출된 유동입자는 중력을 받아 낙하하여 다시 유동부(10)의 반응물로 혼입되는 것이다. 따라서 여과부(20) 하부에는 유동입자가 쌓이지 않게 되어 여과부(20)가 막히는 현상이 발생하지 않게 된다. 따라서 여과부(20)를 세척해야 하는 등의 작업이 불필요하며, 유동입자를 회수하기 위한 별도의 장치 장착이 불필요하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 여과부의 하부와 반응물의 상부와의 사이에 기상층을 형성할 수 있는 정도의 압력으로 기체를 공급하는 것에 의해, 고가의 유동입자 회수 장치를 구비하지 않고 별도의 세척 작용 없이도 유동입자를 회수할 수 있다.

Claims

액상의 반응물 및 고체의 유동입자가 유동하는 유동부, 상기 유동부의 상부에 마련되는 여과부, 상기 여과부의 상부에 마련되는 반응혼합물 배출부 및 상기 유동부에 기체를 공급하는 기체공급부를 포함하는 유동층 장치의 유동입자 유출방지 방법에 있어서,

상기 액상의 반응물 및 고체의 유동입자를 상기 유동부에 유입하는 단계;

상기 여과부 하부에 기상층을 형성하는 단계; 및

상기 유동부의 액상의 반응물이 상기 여과부를 통과하여 배출될 수 있도록 상기 유동부 하부로부터 압력을 가하여 기체를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 장치의 유동입자 유출 방지 방법.
제1항에 있어서,

상기 기체를 공급하는 단계는 상기 기상층의 압력이 상기 배출부의 압력보다 높거나 또는 동등하도록 공급하는 단계인 것을 특징으로 하는 유동층 장치의 유동입자 유출 방지 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서

상기 기체를 공급하는 단계는 절대압으로 대기압과, 상기 배출부의 반응혼합물이 하부로 가하는 압력인 반응물의 밀도(ρ), 중력가속도(ｇ), 상기 배출부의 높이(ｈ)의 곱을 더한 1기압+ρｇｈ로 공급하는 단계인 것을 특징으로 하는 유동층 장치의 유동입자 유출 방지 방법.