KR20060131790A - 믹싱 엘리먼트 및 그것을 사용한 정지형 유체 혼합기 - Google Patents

믹싱 엘리먼트 및 그것을 사용한 정지형 유체 혼합기 Download PDF

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KR20060131790A
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Abstract

저비용으로 높은 혼합 교반 효과를 가지며, 대형화가 용이한 믹싱 엘리먼트 및 그것을 사용한 정지형 유체 혼합기를 제공한다. 또한, 높은 처리 능력을 갖는 기액 처리 장치를 제공한다. 믹싱 엘리먼트(1)는, 유체가 통류하는 통형상의 통로관(2)과, 이 통로관(2) 내에 내설된 복수의 나선형상의 다공체로 이루어지는 우회전형 제 1 날개체(3)를 가지며, 이 날개체(3)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(5)이 배치되고, 이 내통관(5) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 날개체(6)를 내설하고, 이 날개체(6)의 축심부에 개구부(9)를 형성하고 있다. 그 믹싱 엘리먼트(1)를 적어도 하나 이상 사용하여 정지형 유체 혼합기는 형성되어 있다.
유체 혼합기, 믹싱 엘리먼트

Description

믹싱 엘리먼트 및 그것을 사용한 정지형 유체 혼합기{MIXING ELEMENT AND STATIC FLUID MIXER USING THE SAME}
본 발명은 1종류 또는 2종류 이상의 유체(액체, 기체, 고체 또는 이들의 혼합물)를 기계적 가동부분을 갖지 않고 혼합하는 정지형 유체 혼합기에 사용되는 믹싱 엘리먼트의 개량에 관한 것이다.
이런 종류의 정지형 유체 혼합기는, 혼합, 교반, 추출, 증류, 가스 흡수, 용해, 방산(放散), 유화, 열교환, 분산, 분립체 혼합 등에서 사용되고 있다.
또한, 정지형 유체 혼합기는, 화학 공업, 종이 펄프 공업, 석유화학 공업, 제약 공업, 반도체 공업, 광파이버 제조 공업, 에너지 산업, 환경 관련 산업 등의 많은 분야에서 사용되고 있다.
예를 들면, 배기가스 중의 Hcl, NH3, NOx, SOx, Sicl4, SiHcl3, SiF4, CO2, Hg, 다이옥신 등의 유해물질의 기액(氣液;gas-liquid) 접촉에 의한 흡수탑 방식의 배기가스 처리 장치 또는 배기가스 중의 SiO2, 매진 등의 미립자나 분진을 포집·회수하는 제진 장치, 및 증류 장치의 충전물로서 사용되고 있다. 그 밖에, 배수의 방산 처리에 의한 유기염소계 화합물, 암모니아(NH4 +) 등의 제거·회수 장치로서 사용되고 있다.
종래의 믹싱 엘리먼트 및 그것을 사용한 정지형 유체 혼합기는, 본 발명자에 의해 출원되어 있지만, 통로관 내에 2장 내지 4장의 오른쪽 비틀림 또는 왼쪽 비틀림의 나선형상의 날개체로 구성되고, 또한 중심부에 개구부를 가지며, 오른쪽 비틀림 날개체와 왼쪽 비틀림의 날개체와의 단연(端緣)끼리는 스페이스부를 끼우고 직교하여 교대로 배치되어 있다. 또한, 날개체의 비틀림 각도는, 90°, 180°, 270°이다. 또한, 이 제조 방법은, 통로관의 길이 방향을 복수개로 분할하고, 이 분할한 통로관의 내벽부에 2장 내지 4장의 날개체를 접합하는 공정과, 이 통로관의 분할면 끼리를 접합하여 이루어지는 물질 이동 장치를 제조하고 있다.(일본특개평5-168882호)
다음에, 통형상의 통로관의 내측에 배설되어 복수개의 유체 통로를 형성하는 날개체를 가지며, 유체 통로끼리는 개구부를 통하여 연통하고 있는 믹싱 엘리먼트. 이 제조 방법은 통로관과 날개체는 별체로 제조하고, 각각을 접합하여 믹싱 엘리먼트를 제조하고 있다. 믹싱 엘리먼트의 비틀림 각도는 90°, 180°, 270°, 360°이다.(일본특개평7-284642호) 또한, 믹싱 엘리먼트는, 통로관 내에 배설된 나선형상의 복수의 날개체로 형성되고, 날개체는 통로관의 중심부에서 결락(缺落)되고, 이 결락부에 기계적 강도를 강하게 하기 위해 간헐적으로 내통관을 설치하고 있다. 날개체의 회전 각도는, 90°, 180°, 또는 30°, 45°, 135°로 구성되어 있다.(일본특개2001-170476호)
또한, 믹싱 엘리먼트는 외통관과 이 외통관 내에 마련된 날개와 이 날개를 외통관에 배설하기 위해 간헐적으로 내통관이 마련되어 있다.(일본특개2001-187313호)에 개시되어 있다.
종래의 믹싱 엘리먼트는, 유체가 통류하는 통로관의 내경이 커짐에 따라, 제작상의 곤란성 때문에, 개구부(중심부)의 단면적 즉 직경을 확대시킬 필요가 있다. 그 때문에, 유체가 개구부를 통류하여, 즉 단락(短絡)하여, 혼합·교반 효과가 저하되는 결점이 있다. 또한, 혼합·교반 효과의 저하를 보충하기 위해, 믹싱 엘리먼트를 다수 배치할 필요가 있고, 설비비가 고가로 된다.
또한, 대구경(내경 1000㎜ 이상)의 믹싱 엘리먼트를 제작하는 경우, 제작이 불가능하게 되고, 또한 혼합·교반 효율은 대폭적으로 저하되는 결점이 있다. 또한, 이미 설치된 증류탑 내에 충전물로서 배치하는 것은, 부재가 크기 때문에 불가능하다.
또한, 작은 회전 각도(예를 들면 약 10°)로 믹싱 엘리먼트를 제작, 사용함으로써 이미 설치된 증류탑 내에 충전물로서 배치하는 것이 가능하게 되고, 고성능화와 함께 생산 능력이 크게 향상한다.
특허 문헌 1 : 일본특개소58-128134호 공보
특허 문헌 2 : 일본특개평5-168882호 공보
특허 문헌 3 : 일본특개평7-80279호 공보
특허 문헌 4 : 일본특개평7-284642호 공보
특허 문헌 5 : 일본특개2001-170476호 공보
특허 문헌 6 : 일본특개2001-187313호 공보
특허 문헌 7 : 유럽 특허0678329호
특허 문헌 8 : 미국 특허5,605,400호
특허 문헌 9 : 미국 특허6,431,528호
비특허 문헌 1 : S.J.체인, 기타 「스태틱·믹싱·핸드북」 종합화학연구소, 1973년 6월 발행
비특허 문헌 2 : 마쓰무라 데루이치로, 모리시마 타이, 기타 「정지형 혼합기-기초와 응용-」 일간공업신문사, 1981년 9월 30일 발행
(발명이 해결하고자 하는 과제)
종래의 믹싱 엘리먼트 및 그것을 사용한 정지형 유체 혼합기는, 믹싱 엘리먼트의 직경이 확대함에 따라, 혼합·교반 효율이 저하되기 때문에, 유체끼리의 혼합·교반 시간을 많게 할 필요가 있다. 그 때문에, 설비비가 고가로 된다. 또한, 대구경이 됨에 따라 제작·조립이 어려워지고, 금형비도 고가로 된다. 또한, 이미 설치된 증류탑 내에 충전물로서의 사용은 부재의 크기와 성능면에서 불가능하였다. 또한, 대풍량 처리의 이미 설치된 흡수탑 내에 충분물로서의 사용은 상기한 바와 마찬가지로 불가능하였다.
또한, 충전물을 사용한 증류탑에서는, 큰 기액 접촉계 면적, 고성능의 액 분배 기능, 낮은 압력 손실하에서의 넓은 운전 조작 범위가 요구되어 있다.(일본특개평7-080279호) 소각로, 선박, 발전소 등으로부터 발생하는 배기가스의 처리 풍량의 대용량화에 수반하여, 배기가스 처리 장치에 사용되는 흡수탑의 고성능화, 스페이스 절약화, 에너지 절약화, 저렴화가 요망되고 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 믹싱 엘리먼트는, 유체가 통류하는 통형상의 통로관과, 상기 통로관 내에 우회전(시계 방향) 또는 좌회전(반시계 방향)의 나선형상의 제 1 날개체를 내설(內設)하고, 상기 제 1 날개체의 축심부에 제 1 내통관을 배치하고, 상기 제 1 내통관 내에 우회전 또는 좌회전의 나선형상의 제 2 날개체를 내설하고, 상기 제 2 날개체의 축심부에 제 2 내통관을 배치하고 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 혼합 효율의 고성능화와 제조의 간이성의 향상과 제조비가 저렴한 믹싱 엘리먼트를 제공한다. 또한, 대구경(1m 이상)의 증류탑 방식 및 흡수탑 방식의 기액 접촉 장치에 적용할 수 있는 믹싱 엘리먼트를 제공한다.
(발명의 효과)
본 발명의 믹싱 엘리먼트에 의하면, 혼합·교반 효율의 향상에 의해 기액 접촉 시간은 단축된다. 또한, 제조가 용이하게 됨으로써 제조비도 저감된다. 또한, 대구경의 증류탑, 흡수탑의 제작은 간이하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트의 저면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트의 부분 확대 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 관한 우회전형 제 1 날개체와 좌회전형 제 2 날개체로 이루어지는 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 관한 90° 좌회전형 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 관한 좌회전형 제 1 날개체와 우회전형 제 2 날개체로 이루어지는 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 관한 우회전형 믹싱 엘리먼트의 단면을 도시한 설명도.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 15° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 관한 15° 우회전형 날개체로 이루어지는 믹싱 엘리먼트를 4단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 10은 본 발명의 실시예에 관한 30° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 3단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 11은 본 발명의 실시예에 관한 60° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 3단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 12는 본 발명의 실시예에 관한 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 3단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도.
도 13은 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트를 사용한 정지형 유체 혼합기의 개략 측단면도.
도 14는 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트를 사용한 정지형 유체 혼합기의 개략 측부분단면도.
도 15는 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트를 사용한 정지형 혼합기의 개략 측부분단면도.
도 16은 본 발명에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 종단면 사시도.
도 17은 본 발명에 관한 믹싱 엘리먼트를 증류탑 방식 기액 접촉 장치에 적용한 경우의 실시예를 도시한 개략 부분 종단면도.
도 18은 본 발명에 관한 믹싱 엘리먼트를 흡수탑 방식 기액 접촉 장치에 적용한 경우의 실시예를 도시한 개략 부분 종단면도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1, 10, 20, 29, 38, 47, 54a, 54b, 54c, 54d, 63, 64, 64a, 64b, 64c, 73, 73a, 73b, 73c, 82, 82a, 82b, 82c, 93, 94, 103, 113. 122, 123, 141a, 141b, 141c, 141d, 146a, 146b, 146c, 146d : 믹싱 엘리먼트
2. 11, 21, 30, 39, 48, 55, 65, 74, 83, 125, 134 : 통로관
3, 12, 22, 49, 56, 66, 75, 84, 96, 104, 114, 126 : 우회전형 제 1 날개체
6, 16, 43, 51, 59, 69, 78, 87, 98, 106, 129 : 우회전형 제 2 날개체
31, 40, 135 : 좌회전형 제 1 날개체
25, 34, 116, 138 : 좌회전형 제 2 날개체
5, 14, 24, 33, 42, 50, 58, 68, 77, 86, 97, 105, 115, 128, 137 : 제 1 내통관
8, 18, 27, 36, 45, 52, 61, 71, 80. 89. 99. 107, 117, 131 : 제 2 내통관
4, 7, 13, 15, 17, 19, 23, 26, 32, 35, 41, 44, 57, 60, 67, 70, 76, 79, 85, 88, 127, 130, 132, 136 : 구멍
9, 28, 37, 46, 53, 62, 72, 81, 90, 100, 108, 118, 133 : 개구부
91, 101, 111, 121 : 정지형 유체 혼합기
92, 102, 112, 140, 145 : 케이싱
95, 110, 120, 124 : 스페이서
109, 119 : 공간부
139 : 증류탑
144 : 흡수탑
142, 147 : 지지구
143, 148 : 맨홀
이하, 본 발명의 실시예에 관해, 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1의 실시예에 관한 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 2는 제 1 실시예에 관한 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 저면도, 도 3은 제 2 실시예에 관한 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 부분 확대 사시도, 도 4는 본 발명의 제 3의 실시예에 관한 우회전형의 제 1 날개체와 좌회전형 제 2 날개체로 이루어지는 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 5는 마찬가지로 제 4의 실시예에 관한 좌회전형의 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 6은 마찬가지로 제 5의 실시예에 관한 좌회전형의 제 1 날개체와 우회전형 제 2 날개체로 이루어지는 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 우회전형 믹싱 엘리먼트의 직경 방향의 단면을 도시한 설명도, 도 8은 마찬가지로 제 6의 실시예에 관한 15° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 9는 본 발명의 제 6 실시예의 15° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 4단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 10은 마찬가지로 제 7 실시예의 30° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 3단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 11은 마찬가지로 제 8 실시예의 60° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 3단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 12는 마찬가지로 제 9 실시예의 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트를 3단 배치한 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 13은 본 발명의 믹싱 엘리먼트를 사용한 제 1 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 측단면도, 도 14는 본 발명의 믹싱 엘리먼트를 사용한 제 2 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 측부분단면도, 도 15는 마찬가지로 제 3 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 측부분단면도, 도 16은 도 13에서 도시한 본 발명의 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 종단면 사시도, 도 17은 본 발명의 믹싱 엘리먼트를 증류탑 방식 기액 접촉 장치에 적용한 경우의 실시예를 도시한 개략 부분 종단면도, 도 18은 마찬가지로 흡수탑 방식 기액 접촉 장치에 적용한 경우의 실시예를 도시한 개략 부분 종단면도이다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명에 관한 제 1 실시예를 도시한 90° 우회전형(시계 방향) 믹싱 엘리먼트의 사시도, 도 2는 이 믹싱 엘리먼트의 저면도이다. 믹싱 엘리먼트(1)는 통형상의 통로관(2)과, 이 통로관(2) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(3)를 갖고 있다. 이 제 1 날개체(3)는 다수의 천공 구멍(4)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 제 1 날개체(3)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(5)이 배 치되어 있다. 이 제 1 내통관(5)은 제 1 날개체(3)의 접속부에 축심 방향(길이 방향)에서의 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이 제 1 내통관(5) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(6)를 가지며, 이 날개체(6)는 다수의 천공 구멍(7)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 제 2 날개체(6)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(8)을 배치하고, 개구부(9)를 형성하고 있다. 이 제 2 내통관(8)은 제 2 날개체(6)의 비틀림 응력에 대해 기계적 강도를 강하게 하기 위해 설치되어 있다. 이 제 2 내통관(8)은 필요에 따라 제 2 날개체(6)의 접속부에 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 제 1 날개체(3)는 제 1 내통관(5)의 외주면에 일단부가 접속되고, 통로관(2)의 내주면을 향함에 따라, 시계 방향(우회전)으로 나선형상으로 비틀려서 타단부가 통로관(2)의 내주면에 접속되어 있다.
마찬가지로, 제 2 날개체(6)는 제 2 내통관(8)의 외주면에 일단부가 접속되고, 제 1 내통관(5)의 내주면을 향함에 따라, 시계 방향(우회전)으로 나선형상으로 비틀려서 타단부가 제 1 내통관(5)의 내주면에 접속되어 있다. 제 2 내통관(8)은 중심부가 개구되어 있기 때문에, 제 2 날개체(6)는 제 2 내통관(8)의 축심부에 존재하지 않고, 이 부분이 결락되어 있다. 이로써 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 제 2 내통관(8)의 축심부에 날개체가 존재하지 않는 개구부(9)가 형성되어 있다.
날개체(3 및 6)의 회전 각도(비틀림 각도)는 90°로 한정되는 일 없이 믹싱 엘리먼트(1)의 내경에 따라 약 5° 내지 270°의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 10° 내지 90°이다. 또한, 내통관의 배치 수는 개구부(9)의 직경이 최 소경, 예를 들면 50㎜ 이하가 되도록 믹싱 엘리먼트(1)의 내경에 따라 제 3, 제 4, 제 5, 제 n 내통관과 같이 적어도 하나 이상을 적절히 증감시켜 사용할 수 있다. 마찬가지로, 날개체도 적절히 사용할 수 있다. 또한, 날개체(3 및 6)의 내설 수는 12장 및 6장으로 한정되는 일 없이 적절히 증감시켜서 사용할 수 있다.
(실시예 2)
도 3은 본 발명에 관한 제 2 실시예를 도시한 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트의 부분 확대 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시한 믹싱 엘리먼트(1)와 마찬가지로, 믹싱 엘리먼트(10)는 통형상의 통로관(11)과, 이 통로관(11) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(12)를 갖고 있다. 이 날개체(12)는 다수의 천공 구멍(13)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(12)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(14)이 배치되고, 이 내통관(14)의 외주부에 날개체(12)의 일단부가 접속되어 있다. 이 내통관(14)은 다수의 천공 구멍(15)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 내통관(14) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(16)를 가지며, 이 날개체(16)는 다수의 천공 구멍(17)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(16)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(18)이 배치되어 있다. 이 내통관(18)은 다수의 천공 구멍(19)을 갖는 다공체로 형성되어 있다.
제 1 내통관(14) 및 제 2 내통관(18)을 다수의 천공 구멍(15 및 19)을 갖는 다공체로 형성함으로써, 믹싱 엘리먼트(10) 내의 축심 방향(길이 방향)을 통류하는 유체의 혼합 효과가 보다 향상한다. 구멍(15 및 19)의 형상은 3각 형상, 사각 형 상, 타원 형상, 슬릿 형상 등 필요에 따라 적절히 선택 사용된다. 이 구멍(15 및 19)의 개구율은 약 5% 내지 95%의 범위에서 적절히 선택 사용된다.
(실시예 3)
도 4는 본 발명에 관한 제 3 실시예를 도시한 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 믹싱 엘리먼트(20)는 통형상의 통로관(21)과, 이 통로관(21) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(22)를 갖고 있다. 이 날개체(22)는 다수의 천공 구멍(23)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(22)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(24)이 배치되어 있다. 이 내통관(24) 내에 복수의 나선형상의 좌회전형 제 2 날개체(25)를 가지며, 이 날개체(25)는 다수의 천공 구멍(26)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(25)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(27)을 배치하고, 개구부(28)를 형성하고 있다.
즉, 믹싱 엘리먼트(20) 내에 우회전(시계 방향)의 제 1 날개체(22)와 좌회전(반시계 방향)의 제 2 날개체(25)를 내설하고 있다. 이로써, 믹싱 엘리먼트(20) 내를 통류하는 우회전 및 좌회전의 유체는 믹싱 엘리먼트(20) 내의 직경 방향에서의 상반하는 와류에 의해 강력한 전단 응력이 발생하여, 혼합 효율은 보다 향상한다. 또한, 내통관(24) 및 내통관(27)을 다공체로 형성함으로써 혼합 효율은 더욱 향상한다.
(실시예 4)
도 5는 본 발명에 관한 제 4 실시예를 도시한 90° 좌회전형(반시계 방향) 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 믹싱 엘리먼트(29)는 통형상의 통로관(30)과, 이 통 로관(30) 내에 내설된 복수의 나선형상의 좌회전형 제 1 날개체(31)를 갖고 있다. 이 제 1 날개체(31)는 다수의 천공 구멍(32)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 제 1 날개체(31)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(33)이 배치되어 있다. 이 제 1 내통관(33)은 제 1 날개체(31)의 접속부에 축심 방향(길이 방향)에서의 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이 제 1 내통관(33) 내에 복수의 나선형상의 좌회전형 제 2 날개체(34)를 가지며, 이 날개체(34)는 다수의 천공 구멍(35)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 제 2 날개체(34)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(36)을 배치하고, 개구부(37)를 형성하고 있다. 상기한 바와 마찬가지로, 이 제 2 내통관(36)은 제 2 날개체(34)의 비틀림 응력에 대해 기계적 강도를 강하게 하기 위해 설치되어 있다. 이 제 2 내통관(36)은 필요에 따라 제 2 날개체(34)의 접속부에 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 제 1 날개체(31)는 제 1 내통관(33)의 외주면에 일단부가 접속되고, 통로관(30)의 내주면을 향함에 따라, 반시계 방향(좌회전)으로 나선형상으로 비틀려서 타단부가 통로관(30)의 내주면에 접속되어 있다.
마찬가지로, 제 2 날개체(34)는 제 2 내통관(36)의 외주면에 일단부가 접속되고, 제 1 내통관(33)의 내주면을 향함에 따라, 반시계 방향(좌회전)으로 나선형상으로 비틀려서 타단부가 제 1 내통관(33)의 내주면에 접속되어 있다. 제 2 내통관(36)은 중심부가 개구되어 있기 때문에, 제 2 날개체(34)는 제 2 내통관(36)의 축심부에 존재하지 않고, 이 부분이 결락되어 있다.
상기한 바와 마찬가지로, 날개체(31 및 34)의 회전 각도(비틀림 각도)는 90 °로 한정되는 일 없이 믹싱 엘리먼트(29)의 내경에 따라 약 5° 내지 180°의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 10° 내지 90°의 범위이다. 또한, 내통관의 배치 수는 믹싱 엘리먼트(29)의 내경에 따라, 적어도 하나 이상으로 적절히 증감시켜서 사용할 수 있다. 또한, 날개체(31 및 34)의 내설 수는 12장 및 6장으로 한정되는 일 없이 제작 가능한 범위에서 적절히 증감시켜서 사용된다.
(실시예 5)
도 6은 본 발명에 관한 제 5 실시예를 도시한 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 믹싱 엘리먼트(38)는 통형상의 통로관(39)과 이 통로관(39) 내에 내설된 복수의 나선형상의 좌회전형 제 1 날개체(40)를 갖고 있다. 이 날개체(40)는 다수의 천공 구멍(41)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(40)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(42)이 배치되어 있다. 이 내통관(42) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(43)를 가지며, 다수의 천공 구멍(44)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(43)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(45)을 배치하고, 개구부(46)를 형성하고 있다.
상기한 바와 마찬가지로, 즉, 믹싱 엘리먼트(38) 내에 좌회전(반시계 방향)의 날개체(40)와 우회전(시계 방향)의 날개체(43)를 내설하고 있다. 이로써, 믹싱 엘리먼트(38) 내를 통류하는 우회전 및 좌회전의 유체는 믹싱 엘리먼트(38) 내의 직경 방향에서의 상반하는 와류에 의해 강력한 전단 응력이 발생하여, 혼합 효율은 보다 향상한다. 또한, 내통관(42) 및 내통관(45)을 다공체로 형성함으로써 혼합 효율은 더욱 향상한다.
도 7은, 본 발명에 관한 믹싱 엘리먼트에서의 통로관과 내통관의 직경에 있어서의 치수(길이)에 관한 설명도이다. 믹싱 엘리먼트(47)는, 상기 도 1, 2, 3에서 설명한 바와 같이, 통로관(48), 제 1 날개체(49), 제 1 내통관(50), 제 2 날개체(51), 제 2 내통관(52)으로 구성되고, 개구부(53)를 형성하고 있다. 믹싱 엘리먼트(47)에서의 통로관과 내통관의 직경의 치수 비율은, 통로관(48)의 직경을 φD, 내통관(50)의 직경을 φd로 하면, φd는 φD의 약 1% 내지 95%의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 10% 내지 60%의 범위이다. 또한, 개구부(53)의 직경은 소구경 예를 들면 50㎜ 이하가 바람직하고, 제 1 내통관(50)의 직경(φd)의 약 5% 내지 50%의 범위이다. 보다 바람직하게는 약 10% 내지 30%의 범위이다. 또한, 통로관과 내통관의 치수 비율은 통로관의 치수에 따라 적절히 선택 사용된다. 또한, 제 1 내통관, 제 2 내통관으로 한정된 일 없이, 내통관은, 예를 들면 제 3, 제 4, 제 5 내통관 그리고 제 n 내통관으로 순차적으로 통로관의 중심부를 향하여 배치하고, 마찬가지로 날개체를 배치하여 적절히 선택 사용된다.
(실시예 6)
도 8은 본 발명에 관한 제 6 실시예를 도시한 15° 우회전형(시계 방향) 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 믹싱 엘리먼트(54a)는 통형상의 통로관(55)과, 이 통로관(55) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(56)를 갖고 있다. 이 날개체(56)는 다수의 천공 구멍(57)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(56)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(58)이 배치되어 있다. 이 내통관(58)은 제 1 날개체(56)의 접속부에 축심 방향(길이 방향)에서의 필요한 길이분만큼 마련되 고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이 내통관(58) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(59)를 가지며 다수의 천공 구멍(60)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(59)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(61)을 배치하고, 개구부(62)를 형성하고 있다. 이 내통관(61)은 날개체(59)의 비틀림 응력에 대해 기계적 강도를 강하게 하기 위해 설치되어 있다. 이 제 2 내통관(61)은 필요에 따라 제 2 날개체(59)의 접속부에 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 제 1 날개체(56)는 제 1 내통관(58)의 외주면에 일단부가 접속되고, 통로관(55)의 내주면을 향함에 따라, 약 15° 시계 방향(우회전)으로 나선형상으로 비틀려서 타단부가 통로관(55)의 내주면에 접속되어 있다.
마찬가지로, 제 2 날개체(59)는 제 2 내통관(61)의 외주면에 일단부가 접속되고, 제 1 내통관(58)의 내주면을 향함에 따라, 시계 방향(우회전)으로 나선형상으로 비틀려서 타단부가 제 1 내통관(58)의 내주면에 접속되어 있다. 제 2 내통관(61)은 중심부가 개구되어 있기 때문에, 제 2 날개체(59)는 제 2 내통관(61)의 축심부에 존재하지 않고, 이 부분이 결락되어 있다. 이로써, 제 2 내통관(61)의 축심부에 날개체가 존재하지 않는 개구부(62)가 형성되어 있다. 믹싱 엘리먼트(54b, 54c, 54d)는, 믹싱 엘리먼트(54a)와 상기한 바와 마찬가지로 형성되어 있다.
믹싱 엘리먼트(54)는, 제 1 날개체(56) 및 제 2 날개체(59)의 회전 각도를 약 15°로 함으로써, 날개체(56 및 59)의 설치 수를 용이하게 늘리는 것이 가능하게 되고, 혼합 효율이 보다 향상한다. 또한, 대구경(직경 1000㎜ 이상)의 제작이 간이하게 되고, 제조비도 염가로 된다. 또한, 기존의 증류탑, 흡수탑 내에 배치가 가능하게 되고, 현장 및 탑 내에서의 조립, 설치 공사를 용이하게 할 수 있도록 된다. 믹싱 엘리먼트(54)의 제조 방법은 통로관(55), 날개체(56 및 59), 내통관(58 및 61)은 각각 별체로 제조된다. 통로관(55) 및 내통관(58, 61)은 길이 방향으로 적어도 2개 이상으로 분할한 복수의 부재로 제작하고, 이 분할한 복수의 부재를 접속시켜서 통형상의 통로관(55) 및 내통관(58, 61)을 형성하여도 좋다. 마찬가지로 날개체(56, 59)도 2개 이상으로 분할하고, 이 분할한 복수의 부재를 접속시켜서 나선형상의 날개체(56, 59)를 형성하여도 좋다. 또한, 통로관(55), 내통관(58, 61) 및 날개체(56, 59)는, 각각 용접, 접착 및 용착, 계지(係止) 등의 수단에 의해 접속됨으로써 용이하게 믹싱 엘리먼트(54)가 제조된다.
도 9에 도시한 믹싱 엘리먼트(63)는 상기 15° 우회전형 믹싱 엘리먼트(54a, 54b, 54c, 54d)를 4단 배치하여 날개체(56)의 회전 각도(비틀림 각도)가 약 60°를 이루도록 접속되어 있다. 즉 인접하는 제 1 날개체(56)끼리를 접합함으로써, 15°+15°+15°+15°=60°가 되는 날개체를 갖는 믹싱 엘리먼트(63)가 형성된다.
이와 같이 믹싱 엘리먼트(54)를 필요 단수 배치함으로써 약 180°, 약 270°, 약 360° 등 임의의 회전 각도를 갖는 믹싱 엘리먼트를 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 인접하는 날개체(56)의 단연(端緣)끼리를 소정 위치에서 접합하는 것으로 한정되는 일 없이 임의의 위치에 배치하여 사용하여도 좋다. 또한, 믹싱 엘리먼트는 우회전형 날개체만으로 한정되는 일 없이, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6에서 도시한 믹싱 엘리먼트(10, 20, 29, 38)를 형성하는 날개체의 회전 방향의 조합은 필 요에 따라 적절히 선택 사용된다.
(실시예 7)
도 10은 본 발명에 관한 제 7 실시예를 도시한 30° 우회전형(시계 방향) 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 도 8에서 도시한 믹싱 엘리먼트와 마찬가지로, 믹싱 엘리먼트(64)는 통형상의 통로관(65)과, 이 통로관(65) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(66)를 갖고 있다. 이 제 1 날개체(66)는 다수의 천공 구멍(67)를 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 제 1 날개체(66)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(68)이 배치되어 있다. 이 내통관(68)은 날개체(66)의 접속부에 축심 방향(길이 방향)에서의 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이 내통관(68) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(69)를 가지며 다수의 천공 구멍(70)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(69)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(71)을 배치하고, 개구부(72)를 형성하고 있다. 이 내통관(71)은 날개체(69)의 비틀림 응력에 대해 기계적 강도를 강하게 하기 위해 설치되어 있다. 이 내통관(71)은 필요에 따라 날개체(69)의 접속부에 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다.
이하는 도 8에서 도시한 믹싱 엘리먼트와 같기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 10에 도시한 믹싱 엘리먼트(64)는 약 30° 우회전형 믹싱 엘리먼트(64a, 64b, 64c)를 3단 배치하여 날개체(66)의 회전 각도가 약 90°를 이루도록 접속되어 있다. 도 9에 도시한 믹싱 엘리먼트(63)와 마찬가지로 30°+30°+30°=90°를 이루 는 날개체를 갖는 믹싱 엘리먼트(64)가 형성된다.
(실시예 8)
도 11은 본 발명에 관한 제 8 실시예를 도시한 60° 우회전형(시계 방향) 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 믹싱 엘리먼트(73)는 통형상의 통로관(74)과, 이 통로관(74) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(75)를 갖고 있다. 이 날개체(75)는 다수의 천공 구멍(76)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(75)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(77)이 배치되어 있다. 이 내통관(77)은 날개체(75)의 접속부에 축심 방향(길이 방향)에 있어서의 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이 내통관(77) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(78)를 가지며 다수의 천공 구멍(79)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(78)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(80)을 배치하고, 개구부(81)를 형성하고 있다. 이 내통관(80)은 날개체(78)의 비틀림 응력에 대해 기계적 강도를 강하게 하기 위해 설치되어 있다. 이 내통관(80)은 필요에 따라 제 2 날개체(78)의 접속부에 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다.
이하는 도 8에서 도시한 믹싱 엘리먼트와 같기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 11에 도시한 믹싱 엘리먼트(73)는 약 60° 우회전형 믹싱 엘리먼트(73a, 73b, 73c)를 3단 배치하여 날개체(75)의 회전 각도가 약 180°를 이루도록 접속되어 있다. 도 9에 도시한 믹싱 엘리먼트(63)와 마찬가지로 60°+60°+60°=180°를 이루는 날개체를 갖는 믹싱 엘리먼트(73)가 형성된다.
(실시예 9)
도 12는 본 발명에 관한 제 9 실시예를 도시한 90° 우회전형(시계 방향) 믹싱 엘리먼트의 사시도이다. 믹싱 엘리먼트(82)는 통형상의 통로관(83)과, 이 통로관(83) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(84)를 갖고 있다. 이 날개체(84)는 다수의 천공 구멍(85)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(84)의 내측에 통형상의 제 1 내통관(86)이 배치되어 있다. 이 내통관(86)은 날개체(84)의 접속부에 축심 방향(길이 방향)에 있어서의 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이 내통관(86) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(87)를 가지며 다수의 천공 구멍(88)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(87)의 내측에 통형상의 제 2 내통관(89)을 배치하고, 개구부(90)를 형성하고 있다. 이 내통관(89)은 날개체(87)의 비틀림 응력에 대해 기계적 강도를 강하게 하기 위해 설치되어 있다. 이 내통관(89)은 필요에 따라 날개체(87)의 접속부에 필요한 길이분만큼 마련되고, 그 이외의 곳에는 배치되지 않는다. 이하는 도 8에서 도시한 믹싱 엘리먼트와 같기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
도 12에 도시한 믹싱 엘리먼트(82)는 약 90° 우회전형 믹싱 엘리먼트(82a, 82b, 82c)를 3단 배치하여 날개체(84)의 회전 각도가 약 270°를 이루도록 접속되어 있다. 도 9에 도시한 믹싱 엘리먼트(63)와 마찬가지로 90°+90°+90°=270°를 이루는 날개체를 갖는 믹싱 엘리먼트(82)가 형성된다.
(실시예 10)
도 13은 본 발명의 믹싱 엘리먼트를 사용한 제 1 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 측단면도이다. 통형상의 정지형 유체 혼합기(91)는 통형상의 케이싱(92) 내에 우회전형 믹싱 엘리먼트(93)와 좌회전형 믹싱 엘리먼트(94)를, 믹싱 엘리먼트(93, 94)의 직경과 같은 지름의 스페이서(95)를 끼우고 교대로 배치하여 형성되어 있다. 또한, 우회전형 제 2 날개체(98)는 우회전형 제 1 날개체(96)의 전체 길이에 걸쳐서 배치되어 있다. 또한, 믹싱 엘리먼트(93 및 94)는 도 1 및 도 5에 도시한 제 1 내통관(97) 및 제 2 내통관(99)을 각각 배치하여 형성하고 있다. 개구부(100)는 소구경(직경 50㎜ 이하)으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 이 통형상의 스페이서(95)를 배치하지 않고 믹싱 엘리먼트(93, 94)를 교대로 케이싱(92) 내에 배치하여 정지형 유체 혼합기를 형성하여도 좋다. 또한, 믹싱 엘리먼트(93, 94)의 단연끼리를 접합하여 정지형 유체 혼합기를 형성하여도 좋다.
상기한 바와 같이 구성된 정지형 유체 혼합기(91) 내를 2종의 유체(FA, FB)가 통류하는 사이에 유체의 일부는 나선형상으로 날개체의 회전 각도에 따라 회전하고, 시계 방향의 선회류가 되고, 일부는 날개체의 천공 구멍을 통류하여 전단되고, 또한 일부는 내통관의 천공 구멍을 통류하여 전단되어 유체는 합류하고, 또한 반전, 분할된다. 이와 같이 회전, 통과, 전단, 합류, 반전, 분할이 반복되어, 2종류의 유체(FA, FB)가 혼합된다.
(실시예 11)
도 14는 본 발명의 믹싱 엘리먼트를 사용한 제 2 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 측부분단면도이다. 통형상의 정지형 유체 혼합기(101)는 통형상의 케이싱(102) 내에 우회전형 믹싱 엘리먼트(103)와 동일 직경을 갖는 통형상의 스페이서(110)를 배치하여 형성되어 있다. 이 믹싱 엘리먼트(103) 내에 내설되어 있는 우회전형 제 1 날개체(104)는 도 13에 도시한 믹싱 엘리먼트(93)와 마찬가지이지만, 우회전형 제 2 날개체(106)는 제 1 내통관(105)의 축심 방향(길이 방향)의 길이의 필요한 부분에 공간부(109)를 끼우고 배치하고, 개구부(108)를 갖고 믹싱 엘리먼트(103)를 형성하고 있다. 이와 같이 제 1 내통관(105) 내에 제 2 날개체(106)가 결락한 공간부(109)를 형성함으로써 유체의 지름 방향에서의 합류의 효과에 의해, 혼합 효율이 보다 향상한다.
(실시예 12)
도 15는, 본 발명의 믹싱 엘리먼트를 사용한 제 3 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 개략 측부분단면도이다. 통형상의 정지형 유체 혼합기(111)는 통형상의 케이싱(112) 내에 우회전형 믹싱 엘리먼트(113)와 동일 직경을 갖는 통형상의 스페이서(120)를 배치하여 형성되어 있다. 이 믹싱 엘리먼트(113) 내에 내설되어 있는 우회전형 제 1 날개체(114)는 도 13에 도시한 믹싱 엘리먼트(93)와 마찬가지이지만, 제 1 내통관(115) 내에 내설되어 있는 제 2 날개체(116)는 좌회전형으로 형성되어 있다. 또한, 도 14에 도시한 믹싱 엘리먼트(103)와 마찬가지로 좌회전형 제 2 날개체(116)는 공간부(119)를 끼우고 배치하여 믹싱 엘리먼트(113)를 형성하고 있다. 또한, 도 13과 마찬가지로 제 2 내통관(117), 개구부(118)를 형성하고 있다.
이와 같이 구성된 정지형 유체 혼합기(111)는 우회전과 좌회전의 선회류의 발생에 의해 혼합 효율은 더욱 향상한다.
도 16은, 도 13에서 도시한 본 발명의 실시예에 관한 정지형 유체 혼합기의 축심 방향(길이 방향)의 개략 종단면 사시도이다. 통형상의 정지형 유체 혼합기(121)는 통형상의 우회전형 믹싱 엘리먼트(122)와 통형상의 좌회전형 믹싱 엘리먼트(123)는 통형상의 스페이서(124)를 끼우고 교대로 배치하여 형성되어 있다.
우회전형 믹싱 엘리먼트(122)는 통형상의 통로관(125)과, 이 통로관(125) 내에 내설된 복수의 나선형상의 우회전형 제 1 날개체(126)를 갖고 있다. 이 날개체(126)는 다수의 천공 구멍(127)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(126)의 내측(중심부)에 통형상의 천공 구멍을 갖는 제 1 내통관(128)이 제 1 날개체(126)의 전체 길이에 걸쳐 배치되어 있다. 이 내통관(128) 내에 복수의 나선형상의 우회전형 제 2 날개체(129)를 가지며, 다수의 천공 구멍(130)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(129)의 내측(중심부)에 통형상의 제 2 내통관(131)을 배치하고, 개구부(133)를 형성하고 있다. 이 내통관(131)은 제 1 내통관(128)과 마찬가지로 다수의 천공 구멍(132)을 갖고 형성되어 있다. 믹싱 엘리먼트(122)와 동일 직경을 갖는 통형상의 스페이서(124)의 일단부는 믹싱 엘리먼트(122)의 단연부와 접합되어 있다. 이 스페이서(124)의 축심 방향(길이 방향)에서의 길이는, 믹싱 엘리먼트(122)의 전체 길이에 대해 0.1배부터 10배의 범위가 바람직하다. 또한, 스페이서(124)의 전체 길이는 이 범위로 한정된 일 없이 적절히 선택 사용할 수 있다.
좌회전형 믹싱 엘리먼트(123)의 일단부는 스페이서(124)의 타단부에 접합되어 있다. 이 좌회전형 믹싱 엘리먼트(123)는, 상기 우회전형 믹싱 엘리먼트(122)와 마찬가지로, 상세한 설명은 생략하지만, 통형상의 통로관(134)과, 이 통로관(134) 내에 내설된 복수의 나선형상의 좌회전형 제 1 날개체(135)를 갖고 있다. 이 날개체(135)는 다수의 천공 구멍(136)을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(135)의 내측(중심부)에 도 3과 마찬가지로 천공 구멍을 갖는 통형상의 제 1 내통관(137)이 제 1 날개체(135)의 전체 길이에 걸쳐 배치되어 있다. 이 내통관(137) 내에 복수의 나선형상의 좌회전형 제 2 날개체(138)를 가지며, 다수의 천공 구멍을 갖는 다공체로 형성되어 있다. 이 날개체(138)의 내측(중심부)에 통형상의 제 2 내통관을 배치하여 개구부(133)를 형성하고 있다. 이 내통관은 제 1 내통관(137)과 마찬가지로 다수의 천공 구멍을 갖고 형성되어 있다. 이 좌회전형 믹싱 엘리먼트(123)의 타단부는 상기한 바와 마찬가지의 스페이서(124)를 접합하고, 또한, 이 스페이서를 끼우고 상기한 바와 마찬가지의 우회전형 믹싱 엘리먼트(122)를 접합하여, 정지형 유체 혼합기(121)를 형성하고 있다. 이 정지형 유체 혼합기(121)는 2체(體)의 믹싱 엘리먼트(122)와 1체(體)의 믹싱 엘리먼트(123)로 구성되어 있지만, 이것으로 한정된 일 없이, 적어도 하나 이상의 믹싱 엘리먼트를 사용하여 정지형 유체 혼합기를 형성하여도 좋다. 믹싱 엘리먼트의 배치 수, 회전 각도, 회전 방향 및 날개체의 배치 수는 용도에 따라 적절히 선택 사용된다.
(실시예 13)
도 17은 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트를 증류탑 방식 기액 접촉 장치에 적용한 경우의 실시예를 도시한 개략 부분 종단면도이다. 증류탑(139)은 통형상의 케이싱(140)과, 이 케이싱(140) 내에 믹싱 엘리먼트(141a, 141b, 141c, 141d)를 배치하여 형성되어 있다. 이 믹싱 엘리먼트(141a, 141b, 141c, 141d)는 케이싱(140) 내에 내설된 믹싱 엘리먼트 지지구(142)에 의해, 소정 위치에 계지(係止)되어 있다. 맨홀(143)은 케이싱(140) 내로 믹싱 엘리먼트의 부재, 작업자가 반출입 가능한 구조 및 치수로 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 증류탑(139)에서는 증류탑(139) 내를 상승하는 기체(FA)와 하강하는 액체(FB)는, 믹싱 엘리먼트(141) 내를 향류(向流)로 통류하여, 기체와 액체가 교반 혼합되고, 기액이 충분히 접촉한다. 이 증류탑(139)을 플래시 증류 및 수증기 증류 등에 적용함으로써, 액체중의 이종(異種) 물질의 분리, 정제 및 회수를 할 수 있다.
본 발명에 의한 믹싱 엘리먼트를 증류탑의 충전물로서 사용함으로써, 증류탑 내 가스 속도를 종래 충전물의 1.5 내지 5배의 범위의 가스 속도에서의 처리가 가능하게 되고, 설비비가 염가로 된다. 또한, 기액 접촉 효율의 향상에 의해 탑 높이도 낮게 되어, 낮은 압력 손실에서의 운전이 가능하게 되고, 공급 스팀량도 저감한다. 또한, 운전 조작 범위가 넓기 때문에 운전 관리도 용이하게 된다. 또한, 기존의 증류탑의 충분물과의 교환에 의해, 생산 능력이 용이하게 향상한다. 충전물의 교환 공사도 맨홀을 통하여 용이하게 작업 가능하게 된다. 또한, 종래의 정지형 혼합기를 사용한 증류탑과 비교하여, 믹싱 엘리먼트의 개구부의 직경을 최소(예를 들면 50㎜ 이하)로 하는 것이 가능하게 되어, 기액 접촉 효율이 보다 향상하고, 또한 믹싱 엘리먼트의 제조가 용이하게 되고, 좁은 증류탑 내에서의 제작 및 설치가 가능하게 된다. 또한, 대구경(1m 이상)의 증류탑의 제작이 안이하게 되어, 대용량의 처리가 가능하게 된다.
(실시예 14)
도 18은 본 발명의 실시예에 관한 믹싱 엘리먼트를 흡수탑 방식 기액 접촉 장치에 적용한 경우의 실시예를 도시한 개략 부분 종단면도이다. 흡수탑(144)은 통형상의 케이싱(145)과, 이 케이싱(145) 내에 믹싱 엘리먼트(146a, 146b, 146c, 146d)를 배치하여 형성되어 있다. 이 믹싱 엘리먼트(146a, 146b, 146c, 146d)는 케이싱(145) 내에 내설된 믹싱 엘리먼트 지지구(147)에 의해, 소정 위치에 계지되어 있다. 맨홀(148)은 케이싱(145) 내로 믹싱 엘리먼트의 부재의 반출입 및, 작업자의 출입이 가능한 구조 및 치수로 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 흡수탑(144)에서는 흡수탑(144) 내를 하강하는 기체(FA)와 액체(FB)는, 믹싱 엘리먼트(146) 내를 병류(竝流)로 통류하여, 기체와 액체가 교반 혼합되고, 기액이 충분히 접촉한다. 이 흡수탑(144)을 가스 흡수, 가스 냉각, 제진 조작에 적용함으로써, 기체중의 이종 물질의 분리, 정제, 회수 및 제해(除害)를 할 수 있다.
본 발명에 의한 믹싱 엘리먼트를 흡수탑의 충전물로서 적용함으로써, 흡수탑 내 가스 속도를 종래 충전물의 1.5 내지 10배의 범위의 가스 속도에서의 처리가 가능하게 되고, 설비비가 염가로 된다. 또한, 기액 접촉 효율의 향상에 의해 탑 높이도 낮고, 탑 지름도 작아져서, 낮은 압력 손실에서의 운전이 가능하게 되고, 스페이스 절약 및 에너지 절약으로 된다. 또한, 운전 조작 범위가 넓기 때문에 운전 관리도 용이하게 된다. 또한, 기존의 흡수탑의 충전물과의 교환에 의해, 생산 능력이 용이하게 향상한다. 충분물의 교환 공사도 맨홀을 통하여 용이하게 작업 가능하게 된다. 또한, 종래의 정지형 혼합기를 사용한 흡수탑과 비교하여, 믹싱 엘리먼트의 개구부의 직경을 최소로 하는 것이 가능하게 됨으로써, 기액 접촉 효율이 향상하고, 또한 대구경(1m 이상) 믹싱 엘리먼트의 제조가 용이하게 된다. 또한, 대구경(1m 이상)의 흡수탑이 용이하게 제조 가능하게 되고, 대풍량(30000㎥/Hr 이상)을 처리하는 흡수탑은 염가로 된다.

Claims (21)

  1. 유체가 통류하는 통형상의 통로관과, 상기 통로관 내에 우회전(시계 방향) 또는 좌회전(반시계 방향)의 나선형상의 제 1 날개체를 내설하고, 상기 제 1 날개체의 축심부에 제 1 내통관을 배치하고, 상기 제 1 내통관 내에 우회전 또는 좌회전의 나선형상의 제 2 날개체를 내설하고, 상기 제 2 날개체의 축심부에 제 2 내통관을 배치한 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 날개체는 다공체 또는 다공질체로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 날개체의 회전 각도는 약 5° 내지 약 270°인 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내통관은 다공체 또는 다공질체로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 내통관은 상기 제 1 날개체의 축심 방향의 전체 길이에 걸쳐서 또는 일부분에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 날개체는 다공체 또는 다공질체로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 날개체의 회전 각도는 약 5° 내지 270°인 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  8. 제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 내통관은 다공체 또는 다공질체로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  9. 제 1항 내지 제 8항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 내통관은 상기 제 2 날개체의 축심 방향의 전체 길이에 걸쳐서 또는 일부분에 배치하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  10. 제 1항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 내통관의 축심부에 개구부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  11. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 믹싱 엘리먼트는 우회전형 제 1 날개체와 좌회전형 제 2 날개체로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  12. 제 1항 내지 제 10항중 어느 한 항에 있어서,
    상기한 믹싱 엘리먼트는 좌회전형 제 1 날개체와 우회전형 제 2 날개체로 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  13. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 믹싱 엘리먼트는, 약 15°의 우회전 또는 좌회전의 상기 믹싱 엘리먼트를 4체 접합하여 약 60°의 회전 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  14. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 믹싱 엘리먼트는, 약 30°의 우회전 또는 좌회전의 상기 믹싱 엘리먼트를 3체 접합하여 약 90°의 회전 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  15. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 믹싱 엘리먼트는, 약 60°의 우회전 또는 좌회전의 상기 믹싱 엘리먼트를 3체 접합하여 약 180°의 회전 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  16. 제 1항 내지 제 12항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 믹싱 엘리먼트는, 약 90°의 우회전 또는 좌회전의 상기 믹싱 엘리먼트를 3체 접합하여 약 270°의 회전 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  17. 제 1항 내지 제 16항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 믹싱 엘리먼트 내에 적어도 하나 이상의 상기 내통관을 배치한 것을 특징으로 하는 믹싱 엘리먼트.
  18. 적어도 하나 이상의 상기 믹싱 엘리먼트를 배치한 것을 특징으로 하는 정지형 유체 혼합기.
  19. 통형상의 케이싱 내에 우회전 및 좌회전의 상기 믹싱 엘리먼트를 스페이서를 끼우고 교대로 배치한 것을 특징으로 하는 정지형 유체 혼합기.
  20. 향류로 유체가 통류하는 증류탑 방식 기액 접촉 장치 내에 적어도 하나 이상의 상기 믹싱 엘리먼트를 배치한 것을 특징으로 하는 기액 접촉 장치.
  21. 병류로 액체가 통류하는 흡수탑 방식 기액 접촉 장치 내에 적어도 하나 이상의 상기 믹싱 엘리먼트를 배치한 것을 특징으로 하는 기액 접촉 장치.
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