KR20040004180A

KR20040004180A - 원하지 않는 재료의 축척 방지 조립체

Info

Publication number: KR20040004180A
Application number: KR1020030045432A
Authority: KR
Inventors: 디콜씨마이클스탠리; 윌리엄스코니수; 윌리엄스데이비드앨릭
Original assignee: 롬 앤드 하스 캄파니
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2004-01-13
Also published as: ZA200305028B; US20070006535A1; EP1378694A3; CN100439777C; AU2003204925A1; BR0302336B1; SG113470A1; AU2009200250B2; AU2009200250A1; ATE308703T1; DE60302109T2; EP1378694A2; US7128085B2; US20040003842A1; US7556055B2; JP2004131179A; US20050252551A1; MXPA03006050A; EP1378694B1; TW200406556A

Abstract

본 발명은 한 실시예에서, 파열 디스크(rupture disk)와 파열 디스크 홀더(rupture disk holder)를 가진 파열 디스크 조립체(rupture disk assembly)를 제공한다. 상기 파열 디스크 홀더는 상기 파열 디스크 하류측의 제1 환상 부재, 상기 파열 디스크 상류측의 제2 환상 부재 및 제 2 환상 부재 상류측의 선택적 제 3환상 부재를 갖는다. 상기 파열 디스크의 외측 둘레 부는 상기 제1 그리고 상기 제2 환상 부재 사이에서 겹쳐지고, 그리고 제3 환상 부재가 있다면, (a)제 2환상 부재는 상기 파열 디스크의 상기 외측 둘레 부와 상기 제 3 환상 부재 사이에 겹쳐지고, 그리고 (b) 제 3 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하는 유체 포트를 구비한다. 그러나, 상기 제 3 환상 부재가 없다면, 상기 제 2 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하는 유체 포트를 구비한다.

다른 실시예에서, 본 발명은 장치 액세스 커버, 장치 액세스 커버 장착부, 및 상기 장치 액세스 커버와 커버 장착부 사이에 환상 부재를 가진 장치 액세스 조립체를 제공한다. 상기 환상 부재는 장치 액세스 커버를 향하는 유체 포트를 구비한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 하류측의 밸브 장착부, 상류측의 밸브 장착부, 상기 하류측과 상류측의 밸브 장착부 중간에 배치되는 밸브, 및 상기 밸브와 상기 상류측 밸브 장착부 중간에 배치되는 환상 부재를 갖는 밸브 장착 조립체를 제공한다. 상기 환상 부재는 상기 밸브를 향하는 유체 포트를 구비한다.

Description

원하지 않는 재료의 축척 방지 조립체 {Assembly For Prevention Of Unwanted Material Accmulation }

본 발명은 공정 연결부분과 같은 하부 흐름 영역에서 원하지 않는 재료의 축적을 방지하기 위해 간단하고, 믿을 만하고, 비싸지 않고 그리고 효과적인 수단을 제공하는 조립체에 관한 것이다. 공정 장치의 하부 흐름 영역에서 원하지 않는 재료의 축적은 일상적인 화학 공정 산업에 불리하게 영향을 미치는 문제점이다. 원하지 않는 재료는 생성물, 잔류물, 중합체, 스케일, 먼지, 부식 생성물, 침전물, 또는 다른 고체, 액체 또는 증기를 포함할 수 있다. 원하지 않는 재료는 공정 흐름을 제한할 수 있고, 바람직하지 않은 (스트레스 부식 균열(cracking)과 같은)측면 반응을 개시하며, 중합체 성장을 유발할 수 있고, 그리고 밸브와 계측기기와 같은 제 2의 공정 장치를 동작 불능되게 할 수 있다. 원하지 않는 재료의 축적은 이 재료들을 제거하고 상기 공정 장치와 파이프에 발생한 손상을 수리하기 위해서, 공정 비가동시간과 인력이 요구되며 비용이 든다. 뿐만 아니라, 압력 릴리프 장치와 같은 안전 장치가 그것들이 부착되어져 있는 상기 공정 연결부분에서 원하지 않는 재료의 축적을 통해 상기 공정으로 부터 고립될 때 위험한 상황이 일어날 수 있다.

화학 공정 산업에서, 원하지 않는 재료 축적의 한 카테고리는 특히 "응축 중합체"의 형태이다. 응축 중합체는 증기상 단량체가 적합한 중합 억제제의 부존재하에 장치 표면에 응축할때 형성되고, 그리고 나서 중합을 진행한다. 응축 중합을 진행하는 것으로 알려진 단량체는 (메트)아크릴 산과 그 에스테르, 비닐 클로라이드, 하이드로겐 시아니드, 아크릴로니트릴, 스티렌, 및 다른 비닐 단량체들을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

저장 탱크, 반응 탕관 (kettles), 및 증류 컬럼(columns)과 같은 공정 장치의 증기 공간에서 응축 중합을 제거하는 하나의 알려진 방법은 장치의 표면 온도를 단량체의 이슬점 이상으로 유지하는 것이고, 공정 장치의 재킷설치(jacketing), 절연처리 및 전기적 또는 스팀 트레이싱(tracing)은 비교적 " 개방 흐름(open-flow)"영역, 즉 증기 상 단량체들이 가열된 표면으로 부터 자유롭게 흐를 수 있는 영역에서 효과적이다. 그러나 이 방법은 상기 단량체 증기가 정체하고 포착될 수 있는 공정 연결부분과 같은 하부 흐름 영역에서는 효과적이지 않고, 이 상황은 공정 연결부분이 상기 공정 장치의 탑 헤드(top head) 상에 수직 방향인 도관 노즐일 때 더 악화된다.

증기상 억제제의 추가는 증류 컬럼과 같은 공정 장치내 응축 중합을 방지하기 위한 수단으로서 또한 시도되었다. 그러한 억제제의 예로는 하이드로겐 시아니드 에서 SO₂와 (메트)아크릴 산에서 NPH를 포함한다. 그러나, 노즐과 같은 하부 흐름 영역은 본질적으로 정체되기 때문에, 증기상 억제제는 그 안으로 흐르지 않는 경향이 있어, 원하지 않는 재료의 축적은 본질적으로 감소되지 않고 진행할 수 있다.

공정 장치의 증기 공간에서 응축 중합을 제거하는 다른 방법은 내부 스프레이 장치의 사용을 통해서이다. 유럽 특허 번호 1044957 A1 은 중합체 형성 억제의 목적과 함께, 상기 증류 컬럼의 내부 표면상에 액체를 스프레이하기 위해서 증류 컬럼내에 위치한 "스프레이와 스프레이 수단" 의 사용에 대해 설명한다. 그러나 구조적으로, 이 타입의 스프레이 장치는 증류 컬럼 또는 저장 탱크의 탑 헤드와 같은, 크고 개방된 흐름(large, open-flow) 영역에서의 중합체 성장에 가장 효과적이다. 이 방법은 탱크와 컬럼의 탑 헤드상에서 공정 연결부분과 같은 작고 낮은 흐름(small, low-flow) 영역에서 재료의 동시 축적을 적합하게 방지하는데는 효과적이지 않다.

이런 경우에 용기(vessel) 노즐과 같은 작은 공정 연결부분에서의 축적도 역시 방지 되어야 하며, 유럽 특허 번호 1044957 A1은 하나 또는 그 이상 스프레이 노즐이 추가적으로 채용되어 이러한 연결부분을 특히 스프레이 하는 것을 제안하고 있다.

본 출원의 도10은 그러한 실시예를 도시하고, 여기서 스프레이와 스프레이 수단은 릴리프 장치(전형적으로 파열 디스크와 릴리프 밸브 조립체)가 부착된 탑 헤드 연결부분과 함께 조합하여 채용된다. 공정 연결부분안에 단일 스프레이 노즐이 아래로 부터 삽입되는 것이 도시되어 있고, 이 형태에서 액체 스프레이는 정체 공정 연결부분안에서 직접 위로 향한다. 상기 스프레이 노즐의 설치는 기계적으로 복잡할 뿐만 아니라 용기(vessel)가 손상되고, 별개의 용기 관통(미도시) 및 스프레이 노즐에 액체를 공급하기 위하여 용기 내부에 배관이 위치될 것이 요구된다. 이 방법에서 유량 및 스프레이 패턴 뿐만 아니라, 스프레이 노즐의 높이와 정렬은 매우 중요하고, 그리고 실제로 중합체 축적을 모두 방지하기 위한 적당한 조합을 얻기는 상당히 어렵다. 그러한 구성의 효과는 멀티 스프레이 노즐과 절대적으로 많은 액체 스프레이의 양의 사용을 통해 향상될 수 있지만, 그러한 방법은 비용이많이 들며 상업상 가동이 비실용적이다. 추가적으로 스프레이 노즐의 물리적 존재와 그것의 공급 라인은 상기 공정 연결부분에서 바람직하지 않은 장애를 일으키고, 그로 인해서 릴리프 장치에 부착을 통해 재료의 자유흐름을 방해하고, 이 구성물들 자체는 또한 응축 중합체의 축적을 위한 새로운 표면을 이룬다. 몇가지 실례에서 릴리프 장치상에 가압 스프레이 액체의 직접적 충돌은 기계적 피로를 일으킬 수 있고, 그로 인해서 상기 파열 디스크의 수명이 짧아진다. 이런 한계 때문에 중합 억제를 위해 제안된 공정은 릴리프 라인과 같은 공정 연결부분에 관련되어 작고 낮은 흐름에 적용될때 비실용적이다.

다양한 설계의 스프레이 링의 사용은 사이트 글라스(sight slass)의 표면내를 깨끗하게 하기 위한 수단으로서 당업계에 역시 알려져 있다. U.S 특허 번호 3,402,418, U.S 특허 번호 4,158, 508 및 U.S 특허 번호 4,541.277을 포함하는 다수의 특허는 이러한 장치와 그것의 개선 구조들을 제시하고 있다. 그러나, 화학 공정 산업의 필요성에도 불구하고, 사이트 글라스(sight slass)용 스프레이 링의 설계 당업자들은 공정 연결부분과 같은 하부 흐름 영역에서 원하지 않는 재료의 축적을 방지하기 위하여 그러한 장치의 사용을 전혀 예상하지 못하였다.

사실, 이러한 알려진 방법에 불구하고, 공정 연결부분과 같은 하부 흐름 영역에서 원하지 않는 재료의 축적을 방지하기 위해 간단하고, 믿을 만하고, 비싸지 않고 그리고 효과적인 수단을 제공하기 위한 필요성이 오랫동안 남아있다. 이 필요성은 특히 안전 릴리프 시스템이 하부 흐름 영역을 포함하는 공정 연결부분에 부착되는 경우에 매우 크고, 이러한 노즐에서 원하지 않는 재료의 축적은 릴리프 장치가 작동될때 노즐을 통해 재료의 자유 흐름을 제한하고, 그렇게 함으로써 릴리프 장치의 능력을 제한하고 불안전한 상태를 초래한다. 본 발명은 화학 공정 산업의 필요성을 충족하면서 종래기술의 결함을 극복하기 위한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 파열 디스크 조립체의 부분적인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 파열 디스크 조립체의 다른 실시예의 부분적인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 릴리프 장치 조립체의 부분적인 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 플러시 링의 제1 실시예의 부분적인 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 플러시 링의 제2 실시예의 부분적인 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 파열 디스크 조립체의 또다른 실시예의 부분적인 단면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 밸브 장착 조립체의 부분적인 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 화학 반응기 상에 압력 릴리프 라인에 배치된 도 1에서 보여진 형태의 디스크 조립체의 부분적인 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 액체로 가득찬 원료-탱크의 저부 소제구(cleanout) 연결부분에 장착된 플러시 링의 부분적인 단면도이다.

도 10은 스프레이 노즐 시스템을 사용한 릴리프 장치 조립체의 부분적인 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

101.. 파열 디스크 조립체 103,304,1004.. 파열 디스크

105.. 제 1 환상 부재 107.. 제 2 환상 부재

109,219a,219b.. 파열 디스크 외측 둘레부

111,211a,211b.. 유체 포트 113.. 내면

115.. 제 2 환상 부재의 축 117.. 하부 표면

119.. 연결부분 121,221a,221b.. 환상 내부 채널

123,223a,223b.. 피드 채널

225a, 225b.. 방사상 방향 구멍 327.. 하부 흐름 영역

329.. 릴리프 장치 조립체 330.. 하류측 릴리프 밸브

331.. 파이프 수풀 333.. 압력계

335.. 플러시 링 337.. 도관

439.. 환상 부재 541.. 환상 디스크

543.. 하부면 747.. 밸브

749.. 출구 라인 751.. 수소 시안니드 반응기

853.. 압력 릴리프 라인 957.. 저부 소제구 연결부분

959.. 원료 생산 탱크 961.. 막음판

따라서, 본 발명의 제1 관점의 첫번째 실시예에서, 파열 디스크(rupture disk )와 상기 파열 디스크를 작동가능하게 고정 시키는 파열 디스크 홀더(rupture disk holder)를 포함하고; 상기 파열 디스크 홀더는 상기 파열 디스크에 대해 하류측 위치에 배치되는 제1의 환상 부재(first annular member) 그리고 상기 파열 디스크에 대해 상류측 위치에 배치되는 제2의 환상 부재 (second annular member)를 포함하고; 상기 파열 디스크의 외측 둘레 부(outer peripheral portion)는 상기 제1 환상 부재와 상기 제2 환상 부재 사이에서 겹쳐지며; 상기 제2 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하는 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 파열 디스크 조립체(rupture disk assembly)가 제공된다.

대안적으로, 본 발명의 제1 관점의 두번째 실시예에서, 파열 디스크와

상기 파열 디스크를 효과적으로 고정 시키는 파열 디스크 홀더를 포함하고;

상기 파열 디스크 홀더는 상기 파열 디스크에 대해 하류측 위치에 배치되는 제1의 환상 부재, 상기 파열 디스크에 대해 상류측 위치에 배치되는 제2의 환상 부재 그리고 상기 제2 환상 부재에 대해 상류측 위치에 배치되는 제3 환상 부재를 포함하고; 상기 파열 디스크의 외측 둘레 부는 상기 제1 환상 부재와 상기 제2 환상 부재 사이에서 겹쳐지며; 상기 제2 환상 부재는 상기 파열 디스크의 상기 외측 둘레 부와 상기 제3 환상 부재 사이에서 겹쳐지며; 상기 제3 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하는 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 파열 디스크 조립체가 제공된다.

제 2 관점에서, 본 발명은 장치 액세스 커버(equipment access cover), 상기 장치 액세스 커버를 작동가능하게 고정시키는 장치 액세서 커버 장착부(equipment access cover mount) 그리고 상기 장치 액세스 커버와 상기 장치 액세스 커버 장착부의 중간에 배치되는 환상 부재를 포함하며; 상기 환상 부재는 상기 장치 액세스 커버를 향하는 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 장치 액세스 조립체(equipment access assembly)를 제공한다.

제 3 관점에서, 본 발명은 하류측 밸브 장착부, 상류측 밸브 장착부, 상기 하류측 밸브 장착부과 상기 상류측 밸브 장착부의 중간에 배치되고 작동가능하게 연결되는 밸브, 그리고 상기 밸브와 상기 상류측 밸브 장착부의 중간에 배치되는 환상 부재를 포함하며; 상기 환상 부재는 상기 밸브를 향하는 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 밸브 장착 조립체를 제공한다.

이하 본 발명을 도면에 따라서 상세하게 설명한다. 도면상에서 유사한 요소는 유사한 번호로 매겨진다.

다음 설명에서, "공정 장치"는 증류탑, 탱크와 반응기, 및 공정배관(piping) 시스템들과 같은 용기(vessels)들을 의미한다. "공정 연결부분"은 밸브들, 계측기기, 펌프 또는 압력 릴리프 장치와 같은 2차 공정의 부착물을 위해 활용할 수 있는 공정 장치의 확장부를 의미한다. 공정 연결부분은 간주(studding)출구들, 배관 가지 (예를 들어, 배관용 티(tees)), 맨웨이(manway), 핸드홀(handholes) 및 플랜지(flanged) 노즐들을 구비하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 핵심 구성요소는 플러시 링(flush ring), 즉 환상 부재이고, 이는 하나 또는 그 이상의 유체 포트들(ports)을 가지고, 상기 하나 또는 그 이상의 유체 포트들은 상기 환상 장치의 안쪽으로, 바람직하게는 환상의 축 방향으로 플러싱 유체(flushing fluid)를 향하도록 한다.

상기 환상 부재는 플러싱 유체(flushing fluid)의 외부 공급원에 하나 또는 그 이상의 포트들을 유체적으로 연결한 내부 채널을 또한 구비한다. 상기 환상 부재는 외부 직경이 일정한 것이 바람직하다. 또한 상기 환상 부재는 내부 직경이 일정한 것이 바람직하다. 상기 환상 부재가 평탄하고, 거의 평행인 상,하부 표면들을 구비하여 하나의 공정 장치 내에서 종래의 가스켓(gaskets)과 함께 설치될 때, 밀봉(sealing)을 촉진하게 된다면 더욱 바람직하다.

상기 공정의 구동에 적합한 어떤 기체 또는 액체상 재료가 플러싱 유체(flushing fluid)로서 사용될 수 있다. 상기 플러싱 유체는 요구에 따라 연속적으로 또는 단속적으로 공급될 수 있다.

하부 흐름영역내에 설치될 때, 상기 플러시 링(flush ring)은 원하지 않는재료를 분출하기 위해서 제공되고, 그렇게 함으로써 그것들의 축적을 방지하고 원하지 않는 재료의 축적에 따른 공정의 어려움을 방지한다.

상기 플러시 링은 흐름 측정 제어 장치( 제어 밸브, 니들 밸브 또는 회전 미터와 같은 제어 장치)와 함께 상기 플러시 유체 공급 연결부분 상에 선택적으로 설치될 수 있다. 이는 분출 유체 흐름이 의도에 따라 항상 적절하게 되도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 플러시 링의 한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서 본 발명에 일치하는 환상 채널과 유체 포트는 파열 디스크 홀더안에 직접적으로 결합된다. 그렇게 해서, 유체 플러시는 파열 디스크의 상류측 하부 흐름 영역에서, 응축 중합체와 같은 원하지 않는 재료의 축적을 방지하기 위해서 제공될 수 있다.

상기 파열 디스크 조립체 101 는 화학공정 산업에서 사용된 대표적인 종래의 조립체이고, 파열 디스크 103에 대해 하류측 위치에 배치된 제1 환상 부재 105 와 파열 디스크 103에 대해 상류측 위치에 배치된 제2 환상 부재 107을 포함하는 투 피스(two-piece) 파열 디스크 홀더를 함유한 파열 디스크 103을 포함한다. 상기 파열 디스크의 외측 둘레 부 109는 제 1 환상 부재 105와 제 2환상 부재 107 사이에서 겹쳐진다. 그러나 본 발명에 따르면, 상기 제2 환상 부재 107은 내면 113에서 다수의 유체 포트들 111을 구비하고 이를 통해 플러싱 유체가 통과 할 수 있다. 상기 포트 111는 제2 환상 부재107의 축 115에 관해 두개의 다른 각도로 방향이 정해져서, 상기 파열 디스크 103의 하부 표면 117을 따라 멀티-포인트(multiple-points)를 향하여 플러싱 유체가 향하도록 한다(화살표 참조). 플러싱 유체는 연결부분 119을 지나 플러싱 유체의 공급원(미도시) 및 각각의 피드 채널(feedchannels) 123에 의해서 상기 포트 111에 각각 작동가능하게 연결된 환상 내부 채널 121 에 공급된다.

도 2는 본 발명에 따른 상기 플러시 링의 한 실시예를 도시하고, 본 명세서에서는 오직 두개의 유체 포트가 활용된다. 특히 유체 포트 211a 는 제2 환상 부재 207의 축 215에 관해 제1 각으로 위치되고, 상기 파열 디스크 203의 하부 표면 217상에 제1 지역을 향하여 플러싱 유체(화살표로 도시)를 처리한다. 유체 포트 211a 는 상기 제2 환상 부재 207내에서 방사상 방향 구멍 225a과 피드 채널 223a을 지나 공급된다. 상기 방사상 방향 구멍 225a은 차례로 플러싱 유체의 공급원(미도시)에 연결된 연결기(connector) 219a로 부터 플러싱 유체가 흐르도록 제공된다. 유사하게 유체 포트 211b(상기 제2 환상 부재의 직경으로 반대편에 위치)는 상기 축 215에 관해 제2 각(제1각과 다른 각)으로 방향을 정하고, 상기 파열 디스크 203의 하부 표면 217상에 제2 지역을 향하여 플러싱 유체를 처리한다. 유체 포트 211b는 상기 제2 환상 부재 207내에서 방사상 방향 구멍 225b과 피드 채널 223b을 지나 공급된다. 상기 방사상 방향 구멍 225b은 차례로 플러싱 유체의 공급원(미도시)에 연결된 연결기 219b로 부터 플러싱 유체가 흐르도록 제공된다.

연결기 219a 와 연결기 219b는 동일한 공급원으로 부터 플러싱 유체를 인출할 수 있고, 또는 선택적으로 다른 유체를 사용할 수 있고, 예를 들어 한 유체는 물을 포함할 수 있고 다른 유체는 헥산과 같은 유기 용매를 포함할 수 있고, 또는 대안적으로 한 유체는 페놀 억제제 용액을 포함할 수 있고 다른 유체는 산소 함유 가스를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 상기 플러시 링의 다른 실시예를 도시하고, 이는 도 1 과 2의 장치가 기능적으로 유사한데 반해 독립적인 부분이다. 이 독립적인 플러시 링은 329로 표시된 릴리프 장치 조립체(relief device assembly)의 상류측의 327로 표시된 하부 흐름 영역에서 농축 중합체와 같은 원하지 않는 재료의 축적을 방지하기 위해 사용된다. 상기 릴리프 장치 조립체 329는 화학공정 산업에서 사용된 대표적인 종래의 조립체이고, 한 예로 미국 특허 번호 6,311,715에서 설명된다. 이 바람직한 실시예에서 상기 릴리프 장치 조립체는 역-버클링(reverse-buckling) 파열 디스크 304( 제1 환상 부재 305와 제2 환상 부재 307을 포함하는 투피스 파열 디스크 홀더내에 함유)를 포함한다. 적합한 역-버클링 파열 디스크는 Contienetal Disc Corporation, Fike, 및 Oseco로 부터 상업적으로 이용할 수 있다. 상기 릴리프 장치는 상기 파열 디스크 홀더로 부터 짧은 파이프 스풀(spool)331에 의해서 분리된 하류측 릴리프 밸브330을 또한 포함한다. 상기 릴리프 밸브의 상류측에 파열 디스크를 위치시키는 것은 릴리프 밸브의 입구 포트의 더러워짐을 방지하고, 또한 상기 릴리프 밸브가 통상적인 작동 조건 아래서 밀봉을 유지하지 못하는 경우, 잠재적인 방출을 최소화하기 위해 제공된다.

상기 릴리프 장치 조립체는 파이프 스풀331에 연결된 압력계 333 을 또한 구비하고, 이 압력계는 상기 파열 디스크와 상기 밸브 사이의 압력변화를 외부로 표시하고, 상기 파열 디스크가 폭발될 때 및 교체가 요구될 때 그 신호를 제공한다. 이 실시예에서 상기 플러시 링 335는 상기 파열 디스크 홀더의 제2 환상 부재 307에 대해 상류측(아래) 그리고 인접하여 설치되고, 관통 볼팅(bolting) 또는 다른종래의 수단(미도시)을 통하여 고정될 수 있다. 플러싱 유체의 공급은 도관 337을 지나 상기 링에 연결되고, 상기 플러싱 유체는 상기 링의 내부 채널안으로 흐른다.상기 내부 채널은 환상이고 다수의 포트에 플러싱 유체를 분배하며, 상기 포트들은 상기 플러시 링의 내부 원주를 따라 방사상으로 위치된다. 이 실시예에서 포트 한 세트는 링의 축에 관해서 제 1방향 각에 위치하고, 포트의 다른 세트는 링의 축에 관해 제 2 (다른)방향 각에 위치한다. 플러싱 유체가 상기 포트들을 통해 분출될때, 화살표에 의해서 보여지는 바와 같이 상기 파열 디스크의 드러난 상류측 표면을 향하여 위로 유도되고, 그렇게 함으로써 하부 흐름 영역 327의 다른 정체된 내용물을 이동시키고 이 영역에서 원하지 않는 재료의 축적을 방지한다.

도 4는 도 3의 조립체에서 활용되는 것과 같이, 본 발명에 따른 플러시 링 435의 제1 실시예의 부분적인 단면도이다. 특히 상기 플러시 링 435는 플러싱 유체가 통과할 수 있는 다수의 유체 포트들 411을 내면 413에서 구비하는 환상 부재 439를 포함한다. 상기 포트 411은 상기 환상 부재 439의 축 415에 관해 두개의 다른 각으로 방향을 정해서 파열 디스크(미도시)의 표면을 따라 멀티 포인트를 향해 플러싱 유체(화살표로 표시)를 유도한다. 상기 플러싱 유체는 플러싱 유체의 공급원과 각각의 피드 채널 423에 의해서 각각의 상기 포트들 411에 작동가능하도록 연결된 환상 내부 채널 421에 연결부 419를 통하여 공급된다.

도 5는 도3의 조립체에서 활용될 수 있는 것과 같이, 본 발명에 따른 플러시 링 535의 제2실시예의 부분적인 단면도이다. 특히 플러시 링 535는 환상 부재 539와 환상 디스크 541을 포함한다. 상기 환상 부재 539는 플러싱 유체가 통과할 수있는 내면 513에서 다수의 유체 포트들 511을 구비한다. 상기 포트 511은 상기 환상 부재 539의 축 515에 관해 두개의 다른 각에 방향을 정해서 파열 디스크(미도시)의 표면을 따라 멀티 포인트를 향해 플러싱 유체(화살표로 표시)를 유도한다. 상기 플러싱 유체는 플러싱 유체의 공급원(미도시)과 각각의 피드 채널 523에 의해서 각각의 상기 포트들 511에 작동가능하게 연결된 환상 내부 채널 521에 연결부분 519를 통하여 동시에 공급된다. 상기 환상 디스크 541는 바람직하게 환상 부재 539의 그것과 동일한 내부 직경 ID를 갖는다. 유사하게, 상기 환상 디스크 541는 바람직하게 환상 부재 539의 그것과 동일한 외부 직경 OD를 갖는다. 상기 환상 디스크 541은 환상 부재 539의 하부 면 543에 유체적으로 긴밀하게 밀봉(sealed) (예를 들어 용접에 의해서)됨으로써 환상 내부 채널 521을 유체적으로 긴밀하게 밀봉시키고, 그로부터 플러싱 유체의 누출이 없도록 보장한다.

도 6은 본 발명에 따른 파열 디스크 조립체 601의 또다른 실시예를 도시한 부분적인 단면도이며, 이는 상기 파열 디스크 603에 대해 하류측에 배치된 제1 환상 부재 605와 상기 파열 디스크 603에 대해 상류측에 배치된 제 2 환상 부재 607를 포함하는 투피스 파열 디스크 홀더내에 갖춰진 파열 디스크 603을 포함한다. 파열 디스크 603의 외측 둘레 부 609는 상기 제1 환상 부재 605와 제2 환상 부재 607 사이에서 겹쳐진다. 유체적으로 긴밀하게 밀봉된 제3 환상 부재 639와 환상 디스크 641를 갖는 플러시 링 635는 제2 환상 부재 607에 대해 상류측 위치에 배치된다. 상기 제2 환상 부재 607은 상기 파열 디스크 603의 외측 주변부 609과 상기 플러시 링 635 사이에서 겹쳐진다. 가스켓 645는 제 2 환상 부재 607과 상기 플러시 링635 사이에 배치되어 유체가 가 그 사이에서 긴밀하게 밀봉되게 한다. 제 3 환상 부재 639는 플러싱 유체가 통과할 수 있는 다수의 유체 포트들 611을 내면 613에서 구비한다. 상기 포트 611은 상기 제 3 환상 부재 639의 축 615에 관해 두개의 다른 각으로 배치되어 파열 디스크 603의 하부면 617을 따라 멀티 포인트를 향해 플러싱 유체(화살표로 표시)를 유도한다. 상기 플러싱 유체는 플러싱 유체의 공급원과, 각각의 피드 채널 623에 의해서 각각의 상기 포트들 611에 작동가능하게 연결된 폐쇄 환상 내부 채널 621로 공급된다.

상기 설명의 대부분이 공정 용기에 부착된 플랜지 노즐에 초점이 맞춰져 있을지라도, 다른 하부 흐름 영역들도 또한 본 발명으로 부터 이로울 수 있다고 여겨진다.

예를 들어, 한 실시예에서 (도 7 참조), 하부 흐름 영역 727은 수소 시안니드 반응기 751 에 대한 출구 라인 749에서 밸브 747에 인접한 짧은 파이프 부분 732 안이다. 공정이 불량하게 이루어지는 동안 상기 밸브는 열릴 수 있고, 생산 가스를 포함하는 수소 시안니드가 화염으로 바뀌어서 안전을 위협할 수 있다. 정상 작동 조건하에서는, 상기 밸브 747는 닫혀지고, 시안 중합체와 같은 원하지 않는 재료를 축적할 수 있는 하부 흐름 영역을 그 면에 만든다. 상기 밸브에 인접하게 본 발명의 플러시 링 735을 위치함으로써, 보이는 바와 같이 상기 링을 지나 플러싱 유체를 도입하고, 원하지 않는 재료의 축적은 방지되고 밸브의 작동력이 유지된다. 적합한 플러싱 유체는 N₂, SO₂, 증기, CH₄, H₂및 공기를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 플러싱 유체는 선택적으로 가열될 수 있고, 필요한 경우 상기 유체의 유량은 변할 수 있다.

또 다른 실시예에서는(도 8 참조), 상기 하부 흐름 영역 827은 화학 반응기 855, 예를 들어 배치(batch)식 에멀젼 중합 반응기상의 압력 릴리프 라인 853 안이다. 파열 디스크 803는 압력 릴리프 라인의 수평부에 설치되며, 배치식 중합의 과정을 통하여, 증기상 단량체는 상기 파열 디스크의 상류측 릴리프 라인내에서 축적될 수 있다. 상기 파열 디스크에 인접하게 본 발명의 플러시 링 835을 위치시키고, 보이는 바와 같이 각각의 배치 작업이 완성후, 소제 용매를 포함하는 플러싱 유체를 도입함으로써, 상기 파열 디스크와 상기 릴리프 라인은 정기적으로 깨끗해지고 원하지 않는 재료의 축적이 없게 유지된다.

또 다른 실시예에서 (도 9 참조), 상기 하부 흐름 영역 927은 액체로 채워진 원료 생산 탱크 959상에 막힌(blinded) 저부 소제구(cleanout) 연결부분 957 내이다. 통상의 조건 아래서, 상기 막음판(blind) 961은 상기 탱크상에 유체적으로 긴밀하게 밀봉되도록 소제구 연결부분 상에 존재한다. 침전물, 부식물, 불용해성의 불순물, 및 그와 비슷한 것과 같은 다양한 원하지 않는 재료들도 또한 존재할 수 있다. 보수 유지 기간동안 상기 막음판을 제거하고, 상기 탱크의 내용물이 제거될 수 있는 용기로서 상기 배수 연결부분을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 막음판에 인접하게 본 발명의 플러시 링 935을 위치시키고, 보이는 바와 같이 상기 링을 통해서 플러싱 유체를 도입함으로써, 원하지 않는 재료의 축적을 방지하고 상기 배수연결부분은 요구에 따라 사용할 수 있는 것이다. 적합한 플러싱 유체는 N₂, 공기 또는 생산 원료의 현탁 용액(a slip stream)등을 포함할 수 있다.

상기 플러싱 유체는 가스이거나 또는 액체일 수 있고, 요구에 따라 연속적으로 또는 단속적으로 공급될 수 있음을 알 수 있다. 해당 특정 공정의 작동에 적합한 임의의 가스 또는 액체 재료가 플러싱 유체로서 사용될 수 있다. 예를 들어 (메트)아크릴 산 또는 그 에스테르의 생산용 증류 컬럼(column)의 작동에서, 적합한 재료들은 산소 함유 가스(예를 들어 공기), 증기 상 중합 억제제, 물, (메트)아크릴 산, 메틸-이소부틸-케톤(MIBK), 톨루엔 및 아세톤을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 몇가지 실시예에서, 상기 플러싱 유체는 증류 컬럼 환류액 또는 불순한 증류 컬럼 공급액 등을 포함할 수 있다. 상기 플러싱 유체는 선택적으로 그것의 온도를 제어하기 위해서 열 교환기를 통해 통과될 수 있고, 선택적으로 하나 또는 그 이상의 중합체 억제제를 포함할 수 있다.

또한 상기 플러시 링은 하나 또는 그 이상의 포트들을 포함하고, 상기 포트들은 상기 플러시 링의 축에 관해 하나 또는 그 이상의 방향각에 있을 수 있다. 적합한 방향각은 상기 플러시 링의 축에 관해 0 내지 90도 사이이다. 포트들의 크기와 수 및 상기 플러싱 유체의 유량 뿐만 아니라 방향각의 선택은 상기 플러시 링의 내부 직경, 취급되는 표면의 방향 (예를 들어 파열 디스크의 경우에 표면이 오목한지 또는 볼록한 지 여부) 및 상기 포트들과 취급되어지는 표면사이 거리 등의 함수이다. 그들의 설계때문에, 상기 플러시 링과 공정 장치에 관계된 요소(예를 들어상기 파열 디스크 홀더)들은 모두 이 공정에서 요구되는 대로, 동일한 형태로 실험실에서 반복적으로 조립될 수 있고, 그래서 당업계의 통상의 지식을 가진자로 하여금 실험실에서, 이 같은 적절한 설계 변수들이 플러싱 유체의 흐름 조건하에서 간단한 육안 관찰을 통하여 선택되었음을 입증할 수 있도록 하는 것이다. 예를 들어 물이 플러시 유체로서 사용된다면, 적절한 변수들은 상기 파열 디스크가 상기 물 플러시에 의해서 완전히 젖는 것으로 판단될 때, 그 작동 조건 아래서, 육안 관찰에 의해서 선택되어 졌다는 것이 명백할 것이다.

본 발명의 공개의 이익은, 임의의 공정 용도에 대해서, 상기 플러시 링의 이익이 상업적으로 이용할 수 있는 스프레이 링 장치의 설치를 통해서 상당히 근사적으로 가깝게 될 수 있다는 점이다. 그러한 스프레이 링 장치는 사이트 그라스를 소제시킬 목적으로 팔리며, LJStar Inc.(Twinsburg, OH) 또는 Canty(Buffalo, NY)로 부터 표준화된 크기로 구입할 수 있다. 이런 장치들은 다른 목적을 위해 설계되기 때문에, 전술한 육안 테스트 방법Ⅰ의 사용으로 선택된 "표준" 장치가 공정 서비스의 요구 조건을 충족할 수 있음을 입증하는 것이 필수적이다.

실시예

플러시 링은 도 3에서 보여주는 것 같은 방식으로 아크릴 산 증류 컬럼의 상부 공정 연결부분 노즐의 8 인치 직경상에서 파열 디스크 홀더에 인접하게 위치된다. 316-테프론-316 합성 파열 디스크(Contienetal Disc Corporation로 부터 이용가능한)는 홀더 안에 설치되었다. 상기 플러시 링은 내부 직경 7-1/2 인치를 가졌고, 두 세트의 유체 포트들을 포함하였다. 제 1세트의 포트는 상기 링의 축에 대해 45 내지 90도 사이의 각에서 세트된 8개의 동일하게 이격된 3/32인치 직경의 포트 들을 포함한다. 제2 포트 세트는 상기 링의 축에 대해 0 내지 45도 사이의 각에서 세트된 8개의 동일하게 이격된 3/32인치 직경 포트들을 포함한다. 상기 플러시 링은 표준 가스캣 플랜지에 대해 밀봉상태로 설치되는 열린 분포 채널을 더 포함한다. 설치된 후, 플러싱 유체는 파열 디스크의 상류측(하부) 내부 표면으로 부터 응축된 중합 아크릴 산 단량체의 제거를 촉진하는 링을 통해 도입됨으로써 원하지 않는 중합체의 축적을 방지한다. 상기 플러싱 유체는 아크릴 산(증류 컬럼 공급액), 아세트 산 및 하이드로퀴논 억제제를 포함하는 액체 혼합물이고, 그리고 근사적으로 2gpm의 계속적인 유량으로 공급된다. 산소 함유 가스는 작동하는 증류 컬럼의 통상적인 작동 방식으로서 컬럼 증류 공간에 존재한다. 아크릴 산 증류 컬럼은 6달동안 이 형태에서 상기 플러시 링과 함께 작동하였고 이 시간동안 디스크와 공정 연결부분 노즐들이 전체 5번 검사되었다. 각각의 검사동안, 상기 디스크와 공정 노즐 연결부분 모두 검사되었고 중합체 축적이 없음을 알아내었다.

비교 예

동일한 8 인치 직경의 상부 공정 연결부분 노즐상에서, 단일 3/8인치 Spriraljet ? 풀콘 스프레이 노즐(Spraying Systems Co.,Wheaton, Ⅲ)은 전술한합성물 파열 디스크상에서 중합체의 축적을 방지하기 위하여 도 10에서 보여준 바와 같은 방법으로 설치되었다. 아크릴 산(증류 컬럼 공급액), 아세트 산 및 하이드로퀴논 억제제를 포함하는 가압 액체 혼합물이 Spriraljet ? 스프레이 노즐에 근사적으로 2gpm의 연속적인 유량으로 공급되었고, 후속적으로 공정 연결부분 노즐과 파열 디스크의 하부위에 스프레이되었다. 산소 함유 가스는 증류 컬럼의 통상의 작동 방식과 같이 컬럼 증기상 공간에 존재한다. 아크릴 산 증류 컬럼은 이 형태로 작동되었고, 이 시간동안 상기 디스크와 공정 연결부분 노즐은 몇번 검사되었다. 3주 만큼 짧은 기간의 작동 주기들을 변화시켜 작동시켰더니, 중합체의 상당량이 상기 공정 연결부분 노즐내 및 파열 디스크 자체 상에서 축적되는 것을 알 수 있었고, 상기 공정 연결 부분 노즐은 청소가 필요하였고, 상기 파열 디스크가 교체될 것이 요구되었다. 전형적으로 상기 공정 연결부분 노즐의 단면 부분은 검사시 중합체로 60 내지 90% 막혀있음을 알 수 있었다.

Claims

(ⅰ) 파열 디스크 ; 그리고

(ⅱ) 상기 파열 디스크를 작동가능하게 고정 시키는 파열 디스크 홀더 ;

를 포함하되,

상기 파열 디스크 홀더는 (a) 상기 파열 디스크에 대해 하류측 위치에 배치되는 제1의 환상 부재; 그리고

(b) 상기 파열 디스크에 대해 상류측 위치에 배치되는 제2의 환상 부재;

를 포함하고,

상기 파열 디스크의 외측 둘레 부는 상기 제1 환상 부재와 상기 제2 환상 부재 사이에서 겹쳐지며; 상기 제2 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하는 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 파열 디스크 조립체.
제 1항에 있어서,

상기 제2 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하는 다수의 유체 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 파열 디스크 조립체.
제 1항에 있어서,

상기 제1 환상 부재는 하나의 축을 가지고, 상기 제2 환상 부재는 하나의 축을 가지며, 그리고 상기 제1 환상 부재와 상기 제2 환상 부재는 서로에 관해 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 파열 디스크 조립체.
제 1항에 있어서,

상기 제1 환상 부재의 내부 직경은 일정하고, 상기 제2 환상 부재의 내부 직경은 일정하고, 그리고 상기 제1 환상 부재의 상기 내부 직경은 상기 제2 환상 부재의 상기 내부 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 파열 디스크 조립체.
제 1항에 있어서,

상기 제1 환상 부재의 외부 직경은 일정하고, 상기 제2 환상 부재의 외부 직경은 일정하고, 그리고 상기 제1 환상 부재의 상기 외부 직경은 상기 제2 환상 부재의 상기 외부 직경과 동일한 것을 특징으로 하는 파열 디스크 조립체.
(ⅰ) 파열 디스크 ; 그리고

(ⅱ) 상기 파열 디스크를 효과적으로 고정 시키는 파열 디스크 홀더 ;

를 포함하되,

상기 파열 디스크 홀더는

(a) 상기 파열 디스크에 대해 하류측 위치에 배치되는 제1의 환상 부재;

(b) 상기 파열 디스크에 대해 상류측 위치에 배치되는 제2의 환상 부재; 그리고

(c) 상기 제2 환상 부재에 대해 상류측 위치에 배치되는 제3 환상 부재;

를 포함하고,

상기 파열 디스크의 외측 둘레 부는 상기 제1 환상 부재와 상기 제2 환상 부재 사이에서 겹쳐지며; 상기 제2 환상 부재는 상기 파열 디스크의 상기 외측 둘레 부와 상기 제3 환상 부재 사이에서 겹쳐지며; 상기 제3 환상 부재는 상기 파열 디스크를 향하여 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 파열 디스크 조립체.
(ⅰ) 장치 액세스 커버 ;

(ⅱ) 상기 장치 액세스 커버를 작동가능하게 고정시키는 장치 액세서 커버 장착부; 그리고

(ⅲ) 상기 장치 액세스 커버와 상기 장치 액세스 커버 장착부의 중간에 배치되는 환상 부재;

를 포함하되,

상기 환상 부재는 상기 장치 액세스 커버를 향하여 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 장치 액세스 커버 조립체.
제 7항에 있어서,

상기 액세스는 맨웨이(manway), 핸드홀(handhole) 또는 저부 소제구(cleanout) 연결부분인 것을 특징으로 하는 장치 액세스 커버 조립체.
(ⅰ) 하류측 밸브 장착부;

(ⅱ) 상류측 밸브 장착부;

(ⅲ) 상기 하류측 밸브 장착부과 상기 상류측 밸브 장착부의 중간에 배치되는 밸브; 그리고

(ⅳ) 상기 밸브와 상기 상류측 밸브 장착부의 중간에 배치되는 환상 부재;

를 포함하되,

상기 환상 부재는 상기 밸브를 향하는 최소 하나의 유체 포트를 구비하는 밸브 장착 조립체.