KR20100021695A - Spinning disc reactor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A spinning disk reactor is provided to increase conversion ratio of reactant and reaction yield and to minimize amount of non-interactant. CONSTITUTION: A spinning disk reactor(100) comprises: an interactant feeder(12) of one or more kind; spinning disks(20,22,24) which are vertically arranged from the upper end to bottom and which advance a reaction of reactant supplied through the interactant feeder; a guide member(34) included in each spinning disk bottom; a tank(50) for collecting product collection which collects a product reacted in the spinning disk and the product transferred through the guide member; and a motor(40) for rotating the spinning disk and advancing the reaction.

Description

스피닝 디스크 반응장치{Spinning disc reactor}Spinning disc reactor

본 발명은 고속 스피닝 디스크 반응장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반응물의 전환율과 반응수율이 매우 우수하고 반응성을 크게 향상시킬 수 있는 스피닝 디스크 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high speed spinning disk reaction apparatus, and more particularly, to a spinning disk reaction apparatus capable of greatly improving the conversion and reaction yield of the reactants and greatly improving the reactivity.

일반적으로 화학반응을 통해 생성물을 얻기 위해서는 반응장치가 필요하다. 이러한 반응장치로는 일반적으로 하나의 반응기에 반응물을 첨가한 후 교반 등을 통해 이루어지는 회분식 반응기가 이용된다. 하지만, 상기 방법의 경우 빠른 물질전달속도를 요구하는 반응에 대해서는 충분한 반응이 이루어지지 않아 다량의 미반응물이 생길 수 있으며, 촉매를 사용하는 경우 촉매의 분리공정이 필수적이어서 대용량이 될수록 비용을 상승시키는 비효과적인 문제가 있다.Generally, a reaction apparatus is necessary to obtain a product through chemical reaction. As such a reaction apparatus, a batch reactor made by adding a reactant to one reactor and then stirring is generally used. However, in the case of the above method, a large amount of unreacted material may be generated because a sufficient reaction is not performed for a reaction requiring a fast material transfer rate, and in case of using a catalyst, a separation process of the catalyst is essential, thereby increasing the cost as the capacity becomes larger. There is an ineffective problem.

따라서, 이러한 문제 해결을 위한 반응기로 고속 스피닝 디스크 반응장치(spinning disc reactor)가 알려져 있다. 상기 스피닝 디스크 반응장치의 일반적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 내부로 냉각수의 공급 및 배출이 이루어지는 스피닝 디스크, 반응물 투입을 위한 액체 공급부 및 생성물을 수집하기 위한 생성 물 수집탱크를 기본적으로 포함한다. 상기 반응장치는 회전하는 디스크 표면에 반응물을 공급한 후 표면에 생긴 강한 원심력으로 반응을 진행시켜 생성물을 얻을 수 있도록 한다. 유기 합성반응에 상기 반응장치를 이용할 경우 디스크 표면에 촉매를 코팅한 후 필름형태로 적용하여 반응을 진행하고 있다. 상기 스피닝 디스크 반응장치는 기존 회분식 반응기에 비해 반응 속도가 빠르고, 디스크 위에 촉매를 고정시킬 수 있으며 원심력에 의한 혼합 및 열전달 효과 때문에 촉매의 활성이 높아지고 부반응을 줄일 수 있다.Therefore, a high speed spinning disc reactor is known as a reactor for solving this problem. The general structure of the spinning disk reactor basically includes a spinning disk for supplying and discharging the cooling water into the inside, a liquid supply for adding a reactant, and a product collection tank for collecting a product. . The reactor supplies a reactant to the rotating disk surface and then proceeds the reaction with a strong centrifugal force generated on the surface to obtain a product. In the case of using the reaction apparatus for the organic synthesis reaction, the catalyst is coated on the surface of the disk and then applied in the form of a film to proceed with the reaction. The spinning disk reactor is faster than the conventional batch reactor, the catalyst can be fixed on the disk, and the activity of the catalyst is increased due to the mixing and heat transfer effect by the centrifugal force to reduce side reactions.

한편, 도 1에서 보면, 종래 스피닝 디스크 반응장치는 내부로 냉각수의 공급 및 배출이 이루어지는 1개의 스피닝 디스크로 액체를 공급한 후, 이를 회전시켜 생성물을 얻은 후 수집하고 있다. 하지만, 상기 방법의 경우 스피닝 디스크 표면에 적하된 액체 반응물의 일부가 회전에 의한 원심력으로 스피닝 디스크 외부로 튀어나가 생성물에 다량 섞이게 되는 문제가 있고, 다량의 액체가 투입될 경우 잔류시간이 짧아 반응물의 전환율이 떨어지고 반응속도도 저하되어 반응수율을 저하시킬 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 1, the conventional spinning disk reactor is supplied with a liquid to one spinning disk in which the supply and discharge of the cooling water to the inside, it is collected by rotating it to obtain the product. However, the above method has a problem in that a part of the liquid reactant dropped on the spinning disk surface sticks out of the spinning disk by centrifugal force due to rotation and is mixed with the product in a large amount, and when a large amount of liquid is added, the residence time is short. The conversion rate is lowered and the reaction rate is lowered, thereby lowering the reaction yield.

또한, 기존 스피닝 디스크 반응장치에 대한 기술로는 미국특허 제6,972,113호에 개시된 것이 있다. 이 미국특허에서는, 축에 대하여 회전 가능하도록 구성된 지지부재를 포함하고, 상기 지지부재가 표면과 적어도 1개의 반응물을 표면에 공급하기 위한 공급 수단을 가지며, 표면의 회전으로 원심력에 의해 반응물이 자유롭게 흐르도록 하여 표면에 얇은 필름을 형성하도록 하며, 표면은 반응물에 관한 유효 표면적을 늘리고 표면상에 반응물의 잔여시간을 증가시키기 위해 적어도 1종의 메 쉬층을 갖는, 스피닝 디스크 반응장치를 개시하고 있다. 하지만, 상기 방법은 각 디스크에서 별도 반응을 진행시키므로 대상반응의 반응속도가 느린 경우에는 생성물 수율에 한계가 있고, 전환율을 충분히 높이기 힘든 문제가 있다.In addition, the technology for the existing spinning disk reactor is disclosed in US Patent No. 6,972,113. This U.S. patent includes a support member configured to be rotatable about an axis, the support member having a supply means for supplying the surface and at least one reactant to the surface, and the reactant freely flows by centrifugal force by the rotation of the surface. To form a thin film on the surface, wherein the surface has at least one mesh layer to increase the effective surface area for the reactants and to increase the remaining time of the reactants on the surface. However, the method proceeds separately in each disk, so if the reaction rate of the target reaction is slow, there is a limit in product yield, there is a problem that it is difficult to increase the conversion sufficiently.

이에, 본 발명의 목적은 반응수율과 반응물의 전환율을 증가시키고 미반응물의 양을 최소화할 수 있으며 반응성이 우수하여 여러 화합물의 중합반응 및 에테르화 반응에 사용하기에 적합한 고속 스피닝 디스크 반응장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to increase the reaction yield and the conversion rate of the reactants, to minimize the amount of unreacted materials and to provide a high speed spinning disk reactor suitable for use in polymerization and etherification of various compounds. It is.

본 발명은 적어도 1종의 반응물 공급부,The present invention is at least one reactant supply,

상기 반응물 공급부를 통해 공급된 반응물의 반응을 진행시키며, 동일한 회전축을 중심으로 회전하며 상단에서 하단으로 적어도 2개 이상 수직배열된 스피닝 디스크,Spinning disk that proceeds the reaction of the reactant supplied through the reactant supply, rotated about the same axis of rotation at least two vertically arranged from the top to the bottom,

상기 스피닝 디스크에서 반응된 생성물 및 미반응된 반응물을 이동시키기 위한 경로를 제공하는 각 스피닝 디스크 하단에 구비된 가이드 부재,A guide member provided at the bottom of each spinning disk to provide a path for moving the reacted products and unreacted reactants in the spinning disk,

상기 스피닝 디스크에서 반응된 생성물 및 가이드 부재를 통해 이동한 생성물을 수집하기 위한 생성물 수집탱크, 및A product collection tank for collecting the product reacted in the spinning disk and the product moved through the guide member, and

상기 스피닝 디스크를 회전시켜 반응을 진행하기 위한 모터A motor for rotating the spinning disc to proceed with reaction

를 포함하는 스피닝 디스크 반응 장치를 제공한다.It provides a spinning disk reaction apparatus comprising a.

본 발명의 반응장치에 있어서, 스피닝 디스크는 각 단에 동일한 디스크를 설치할 수도 있고 또는 단마다 서로 다른 디스크를 설치할 수도 있지만, 2 내지 10개의 스피닝 디스크를 포함하고, 보다 바람직하게 2 내지 4개를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반응 장치는 중합반응 및 에테르화 반응에 사용하며, 상기 중합반응은 액상중합반응, 기상중합반응 또는 자유라디칼 중합반응을 포함한다.In the reactor of the present invention, the spinning disk may include the same disk in each stage or different disks in each stage, but may include 2 to 10 spinning disks, more preferably 2 to 4 disks. can do. In addition, the reaction apparatus is used for a polymerization reaction and an etherification reaction, and the polymerization reaction includes a liquid phase polymerization reaction, a gas phase polymerization reaction or a free radical polymerization reaction.

상기 스피닝 디스크는 표면에 촉매층 또는 개시제가 코팅될 수 있다. 상기 스피닝 디스크는 중력가속도의 1 내지 100배가 되도록 동일 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.The spinning disk may be coated with a catalyst layer or an initiator on the surface. The spinning disk may be rotated about the same rotation axis to be 1 to 100 times the gravity acceleration.

상기 스피닝 디스크는 표면에 홈 또는 돌기가 형성될 수 있고, 상기 홈 또는 돌기는 회전돌기 형태, 원형태, 또는 불규칙 나선형태일 수 있다. 상기 스피닝 디스크는 내부에 냉각수 공급수단 및 냉각수 배출수단을 구비한 반응챔버를 포함할 수 있다. 또한, 상기 스피닝 디스크는 내부에 가열수단 및 온도조절수단이 구비될 수 있다.The spinning disk may have a groove or a protrusion formed on a surface thereof, and the groove or the protrusion may be in the form of a rotating protrusion, a circular shape, or an irregular spiral shape. The spinning disk may include a reaction chamber having a cooling water supply means and a cooling water discharge means therein. In addition, the spinning disk may be provided with a heating means and a temperature control means therein.

상기 반응장치는 반응기 외벽 또는 내벽에 반응을 진행시키기 위한 가열수단 및 온도조절수단이 구비되어 있다. 상기 반응장치는 기체 공급부 및 잔여기체 배출부를 더 포함할 수 있다.The reactor is equipped with a heating means and a temperature control means for proceeding the reaction on the outer wall or inner wall of the reactor. The reactor may further include a gas supply unit and a residual gas discharge unit.

본 발명의 스피닝 디스크 반응장치는 동일축을 중심으로 회전하는 스피닝 디스크를 여러 단으로 수직배열하여 구성함으로써, 반응 표면적과 반응물의 잔류시간을 증가시켜 반응속도 향상을 꾀할 수 있고 미반응물의 양을 최소화하며, 반응물의 전환율과 반응수율을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 스피닝 디스크 반응장치는 여러 가지 단량체를 이용한 중합반응이나 에테르 반응에 유용하게 사용할 수 있다.The spinning disk reactor according to the present invention is configured by vertically arranging spinning disks rotating about the same axis in multiple stages, thereby increasing the reaction surface area and the residence time of the reactants, thereby improving the reaction speed and minimizing the amount of unreacted materials. In addition, the conversion rate and reaction yield of the reactants can be greatly improved. Therefore, the spinning disk reactor of the present invention can be usefully used for polymerization or ether reaction using various monomers.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명은 필름 형성으로 반응면적을 증가시켜 반응속도 향상을 꾀할 수 있는 스피닝 디스크 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spinning disk reactor that can increase the reaction area to form a film to improve the reaction rate.

본 발명에 따르면, 반응기 내에 여러 단의 스피닝 디스크를 구비하고, 이들을 동일한 회전축으로 회전시켜 반응물을 디스크 표면에서 여러 번 반응시켜 반응물의 잔류시간을 증가시켜 반응물의 전환율과 반응수율을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.According to the present invention, a reactor having multiple spinning disks in a reactor and rotating them with the same rotation axis may react the reactants several times on the surface of the disk to increase the residence time of the reactants, thereby improving the conversion rate and the yield of the reactants. There is this.

본 발명의 반응장치에 있어서, 스피닝 디스크는 동일한 회전축을 중심으로 상단에서 하단으로 적어도 2개 이상이 수직배열되며, 바람직하게는 2 내지 10개, 보다 바람직하게 2 내지 4개가 수직배열될 수 있다.In the reactor of the present invention, at least two or more spinning disks are vertically arranged from the top to the bottom about the same axis of rotation, preferably 2 to 10, more preferably 2 to 4 vertically arranged.

바람직한 일례를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 동일한 회전축을 중심으로 상단에서 하단으로 3개의 스피닝 디스크가 일렬로 수직 배열된다.As a preferred example, as shown in Fig. 2, the present invention arranges three spinning disks vertically in a row from top to bottom about the same axis of rotation.

도 2에서, 본 발명의 스피닝 디스크 반응장치(100)는 반응기(10) 내부에 3개의 스피닝 디스크(20, 22, 24)와, 각 스피닝 디스크 하단으로 설치되는 3개의 가이 드 부재(30, 32, 34)를 포함하고, 반응기(10) 외부에는 상기 스피닝 디스크를 동일 회전축으로 회전시키고 반응을 진행하기 위한 구동수단인 모터(40)와, 상기 스피닝 디스크의 회전으로 반응 완료된 생성물을 수집하기 위한 생성물 수집탱크(50)를 구비하고 있다. 이때, 반응물은 반응물 투입부(12)를 통해 투입되고, 추가로 구비될 수 있는 기체 투입부(60)를 통해 기체가 투입되며, 잔여기체는 배출구(62)를 통해 배출될 수 있다.In FIG. 2, the spinning disk reactor 100 of the present invention includes three spinning disks 20, 22, and 24 inside the reactor 10, and three guide members 30 and 32 installed at the bottom of each spinning disk. , 34), and a motor 40, which is a driving means for rotating the spinning disk on the same axis of rotation and proceeding with the reaction, and a product for collecting the reaction product completed by the rotation of the spinning disk. A collection tank 50 is provided. In this case, the reactant is introduced through the reactant inlet 12, gas is introduced through the gas inlet 60, which may be further provided, and the remaining gas may be discharged through the outlet 62.

이하 본 발명의 반응장치를 이용한 반응원리를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the reaction principle using the reaction apparatus of the present invention will be described.

본 발명에서는 반응물 투입부(12)를 통해 동일한 회전축으로 수직배열된 스피닝 디스크 중에서, 가장 위의 첫 번째 단의 스피닝 디스크(20) 표면으로 반응물을 투입한다. 이때, 반응물은 액상을 투입하는 것이 바람직하다. 이후, 스피닝 디스크의 회전에 의해 반응물의 필름이 형성되어 반응면적이 증가되며 반응이 진행된 반응물 액체는 원심력에 의해 스피닝 디스크의 바깥쪽으로 배출된다. 원심력에 의해 배출된 액체는 반응기 내벽 및 상기 첫 번째 스피닝 디스크 하단에 설치되는 가이드 부재(30)의 턱에 모아진 후 첫 번째 디스크 아래 두 번째 단의 스피닝 디스크(22)로 이동된다. 이후, 이동된 액체는 두 번째 단의 디스크의 중심부에 모아진 후 디스크의 회전으로 상기 첫 번째 단에서와 동일한 원리로 반응을 진행시킨다. 그런 다음, 회전에 의해 배출된 액체는 두 번째 스피닝 디스크 하단에 설치되는 가이드 부재(32)의 턱에 다시 모아진 후 세 번째 단의 스피닝 디스크(24)로 이동되고, 상기와 동일한 작업이 반복된다. 마지막으로, 상기 세 번째 단의 스피닝 디스크에서 배출된 액체는 세 번째 단의 하단에 설치된 가이드 부재(34)를 통해 이동하 여 생성물 수집탱크(50)로 이동된다. 이러한 과정을 통해, 반응장치 내에서의 반응물 잔류시간이 길어지며, 이에 따라 미반응 생성물의 양이 감소될 수 있고, 반응물의 전환율을 향상시킬 수 있으며, 필름 형성으로 반응속도도 증가되어 수율을 향상시킬 수 있다.In the present invention, the reactant is introduced into the surface of the spinning disk 20 of the first stage, among the spinning disks vertically arranged on the same rotation axis through the reactant input unit 12. At this time, the reactant is preferably added to the liquid phase. Thereafter, a film of the reactant is formed by the rotation of the spinning disk to increase the reaction area, and the reactant liquid undergoing the reaction is discharged to the outside of the spinning disk by centrifugal force. The liquid discharged by the centrifugal force is collected in the jaw of the guide member 30 installed on the inner wall of the reactor and the bottom of the first spinning disk and then moved to the second spinning disk 22 under the first disk. Then, the transferred liquid is collected in the center of the disk of the second stage and then proceeds with the same principle as in the first stage by the rotation of the disk. Then, the liquid discharged by the rotation is collected again in the jaw of the guide member 32 installed at the bottom of the second spinning disk and then moved to the spinning disk 24 of the third stage, and the same operation is repeated. Finally, the liquid discharged from the spinning disk of the third stage is moved through the guide member 34 installed at the bottom of the third stage to the product collection tank 50. Through this process, the residence time of the reactants in the reactor is increased, thereby reducing the amount of unreacted products, improving the conversion rate of the reactants, and increasing the reaction rate by forming the film to improve the yield. You can.

이때, 본 발명의 반응장치를 이용한 반응은 기-액 반응, 액-액 반응을 포함할 수 있으며, 바람직하게 중합반응 및 에테르화 반응을 포함한다. 상기 중합반응은 액상중합반응, 기상중합반응 또는 자유라디칼 중합반응을 포함할 수 있고, 그 반응 종류가 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들면, 에테르화 반응의 경우 적어도 하나의 올레핀과 알코올을 반응물질로 하여 상기 반응물 투입부 수단을 이용하여, 첫 번째 단의 스피닝 디스크 장치로 투입하고, 모터를 이용하여 동일 회전축을 중심으로 각 스피닝 디스크를 회전시켜 반응을 진행시킴으로써, 에테르 또는 에테르 혼합물을 제조할 수 있다. 이때 상기 스피닝 디스크 표면은 제올라이트 촉매가 코팅된 형태일 수 있다. 또한, 상기 올레핀은 탄소수 2 내지 4의 알켄 또는 알킨일 수 있고, 알코올은 탄소수 1 내지 8의 저급알코올일 수 있다.At this time, the reaction using the reaction apparatus of the present invention may include a gas-liquid reaction, a liquid-liquid reaction, and preferably include a polymerization reaction and an etherification reaction. The polymerization reaction may include a liquid phase polymerization reaction, a gas phase polymerization reaction or a free radical polymerization reaction, and the reaction type is not particularly limited. For example, in the case of an etherification reaction, at least one olefin and an alcohol are used as a reactant, and the reactant input unit is used to input the spinning disk device of the first stage, and each motor is rotated about the same axis of rotation using a motor. By spinning the spinning disc to advance the reaction, ethers or ether mixtures can be prepared. At this time, the spinning disk surface may be in the form of a zeolite catalyst coated. In addition, the olefin may be an alken or alkyne having 2 to 4 carbon atoms, and the alcohol may be a lower alcohol having 1 to 8 carbon atoms.

또한, 본 발명에서 자유라디칼 중합반응을 진행하는 경우, UV 광원을 제공하기 위한 램프가 더 구비될 수 있다.In addition, when the free radical polymerization in the present invention, a lamp for providing a UV light source may be further provided.

또한, 상기 스피닝 디스크는 표면에 촉매, 개시제 또는 이들의 혼합물이 코팅될 수 있다. 상기 촉매는 중합반응의 경우 통상의 금속촉매 또는 금속담지 촉매를 포함할 수 있고, 그 종류가 특별히 한정되지 않는다. 또한, 개시제일 경우, 중합반응에 사용되는 통상의 중합반응 개시제가 사용될 수 있다. 또한 코팅두께는 반 응을 진행할 수 있는 정도면 특별히 한정되지 않는다.In addition, the spinning disk may be coated with a catalyst, an initiator or a mixture thereof on the surface. In the case of the polymerization reaction, the catalyst may include a conventional metal catalyst or a metal supported catalyst, and the type thereof is not particularly limited. In addition, in the case of the initiator, a conventional polymerization initiator used in the polymerization may be used. In addition, the coating thickness is not particularly limited as long as the reaction can proceed.

본 발명의 반응장치에서 스피닝 디스크는 내부에 냉각수의 공급 및 배출이 가능한 수단을 구비한 반응챔버를 포함한다. 또한, 스피닝 디스크에는 반응을 진행시키기 위한 가열수단 및 온도조절수단이 구비될 수 있다. 또한 반응장치의 반응기 외벽 또는 내벽에 반응을 진행시키기 위한 가열수단 및 온도조절수단이 구비될 수 있다.In the reactor of the present invention, the spinning disk includes a reaction chamber having means for supplying and discharging cooling water therein. In addition, the spinning disk may be provided with heating means and temperature control means for proceeding the reaction. In addition, heating means and temperature control means for advancing the reaction on the reactor outer wall or inner wall of the reactor may be provided.

본 발명에서 반응물의 투입은 디스크 표면에서의 체류시간을 고려하여 결정하며, 반응물의 디스크 표면 체류시간은 1.0 내지 1초가 바람직하다.In the present invention, the input of the reactant is determined in consideration of the retention time on the disk surface, the disk surface retention time of the reactant is preferably 1.0 to 1 second.

또한 상기 각 스피닝 디스크는 디스크의 반지름에 따라 아래 계산식 1에 따른 G가 1 내지 100배가 되는 rpm을 갖는 회전 속도로 동일 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.In addition, each of the spinning disk may be rotated about the same rotation axis at a rotational speed having an rpm in which G according to the following formula 1 is 1 to 100 times according to the radius of the disk.

[계산식 1][Calculation 1]

Figure 112008058460005-PAT00001
Figure 112008058460005-PAT00001

상기 식에서, G는 중력가속도의 배수이고, r은 디스크의 반지름(m)이고, rpm은 회전속도(회/분)이다.Where G is a multiple of the gravitational acceleration, r is the radius of the disk in m and rpm is the rotational speed in revolutions per minute.

상기 스피닝 디스크는 표면이 동일 회전축에 대하여 수직으로 평평한 형태를 가지거나, 선택적으로 상기 수직면에 대하여 5 내지 85°의 각도로 회전 중심축 내부로 기울기를 갖는 형태일 수 있다. 도 3은 스피닝 디스크 (24)의 표면의 형태가 내부 중심축으로 기울임 각도를 갖는 스피닝 디스크의 단면을 간략하게 도시하여 나타낸 것이다.The spinning disk may have a shape in which the surface is vertically flat with respect to the same axis of rotation, or optionally has an inclination into the axis of rotation axis at an angle of 5 to 85 ° with respect to the vertical plane. FIG. 3 shows a simplified illustration of a cross section of a spinning disk in which the shape of the surface of the spinning disk 24 has an inclination angle with respect to the internal central axis.

또한, 상기 스피닝 디스크는 선택적으로 표면에 돌기나 홈(groove) 등의 형태를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 돌기나 홈 형태는 회전돌기 형태, 원형태, 또는 불규칙 나선형태를 포함할 수 있다. 도 4는 스피닝 디스크(24)의 표면에 원형태의 홈(26)이 형성된 스피닝 디스크의 단면을 간략하게 도시하여 나타낸 것이다.In addition, the spinning disk may optionally include a form such as a protrusion or groove on the surface. For example, the protrusion or groove shape may include a rotary protrusion shape, a circular shape, or an irregular spiral shape. 4 shows a simplified cross-sectional view of the spinning disk with the groove 26 in the shape of a circle formed on the surface of the spinning disk 24.

본 발명에서 상기 스피닝 디스크의 표면이 기울기, 돌기 또는 홈 형태를 갖는 경우 스피닝 디스크 내 반응물의 잔류시간을 더욱 증가시킬 수 있어, 반응물의 전환율과 수율을 보다 더 향상시킬 수 있다.In the present invention, when the surface of the spinning disk has a slope, protrusion or groove shape, it is possible to further increase the residence time of the reactant in the spinning disk, thereby further improving the conversion rate and yield of the reactant.

또한, 상기 가이드 부재는, 각 단의 스피닝 디스크 사이에 위치하며 반응기 내벽에 설치되고 액체가 흐를 수 있는 각도를 가지고 각 스피닝 디스크 하단부의 경로로 설치될 수 있다. 상기 가이드 부재는 각 스피닝 디스크에서 반응후 배출된 액체를 모아 다음 단의 스피닝 디스크의 중앙부에 공급하여 반응이 진행되도록 하거나, 이후 반응이 완료된 생성물을 중앙으로 모아지도록 하여 보다 용이하게 생성물 수집탱크로 이동되도록 한다.In addition, the guide member may be installed between the spinning disks of each stage and installed on the inner wall of the reactor, and may be installed in the path of the lower end of each spinning disk at an angle through which liquid can flow. The guide member collects the liquid discharged after the reaction in each spinning disk and supplies it to the center of the next spinning disk so that the reaction proceeds, or after the reaction is completed, the product is collected in the center and moved to the product collection tank more easily. Be sure to

상기 반응장치는 선택적으로 기-액 반응을 진행하는 경우 기체 공급부 및 잔여기체 배출부를 더 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 반응장치는 선택적으로 반응기 외벽에 반응기 내부로 기체를 공급할 수 있는 기체투입부가 설치될 수 있다. 이러한 경우 기체는 반응기 내벽의 턱 바로 아래에 투입구를 설치하여 투입하는 것이 보다 바람직하다. 또한 반응후 생성된 잔여 기체는 반응기 상단에 별도로 설치된 배출부를 통해 배출시킬 수 있다.The reactor may further include a gas supply unit and a residual gas discharge unit when the gas-liquid reaction is selectively performed. That is, the reactor of the present invention may be provided with a gas input unit for selectively supplying gas into the reactor on the outer wall of the reactor. In this case, the gas is more preferably introduced by installing an inlet just below the jaw of the reactor inner wall. In addition, the residual gas generated after the reaction can be discharged through the discharge unit installed separately on the top of the reactor.

상기 반응장치의 반응기는 스테인레스 재질로 이루어진 것을 사용할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The reactor of the reactor may be made of a stainless material, but is not necessarily limited thereto.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

도 1은 종래 스피닝 디스크 반응장치의 구성도를 간략히 나타낸 것이다.Figure 1 shows a schematic diagram of a conventional spinning disk reactor.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스피닝 디스크 반응장치의 구성을 간략히 도시하여 나타낸 것이다.Figure 2 shows a simplified view of the configuration of the spinning disk reactor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 스피닝 디스크 반응장치에 있어서 스피닝 디스크의 형태를 나타낸 제 1실시예이다.Figure 3 is a first embodiment showing the form of a spinning disk in the spinning disk reactor of the present invention.

도 4는 본 발명의 스피닝 디스크 반응장치에 있어서 스피닝 디스크의 형태를 나타낸 제2 실시예이다.Figure 4 is a second embodiment showing the shape of the spinning disk in the spinning disk reactor of the present invention.

<도면의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>

100 : 스피닝 디스크 반응장치100: spinning disk reactor

10 : 반응기 12: 반응물 투입부10: reactor 12: reactant input

20, 22, 24 : 스피닝 디스크20, 22, 24: spinning disc

30, 32, 34 : 가이드 부재 40 : 모터30, 32, 34: guide member 40: motor

50 : 생성물 수집탱크 60 : 기체 투입부50: product collection tank 60: gas input unit

62 : 잔여기체 배출부62: residual gas discharge unit

Claims (12)

적어도 1종의 반응물 공급부,At least one reactant supply, 상기 반응물 공급부를 통해 공급된 반응물의 반응을 진행시키며, 동일한 회전축을 중심으로 회전하며 상단에서 하단으로 적어도 2개 이상 수직배열된 스피닝 디스크,Spinning disk that proceeds the reaction of the reactant supplied through the reactant supply, rotated about the same axis of rotation at least two vertically arranged from the top to the bottom, 상기 스피닝 디스크에서 반응된 생성물 및 미반응된 반응물을 이동시키기 위한 경로를 제공하는 각 스피닝 디스크 하단에 구비된 가이드 부재,A guide member provided at the bottom of each spinning disk to provide a path for moving the reacted products and unreacted reactants in the spinning disk, 상기 스피닝 디스크에서 반응된 생성물 및 가이드 부재를 통해 이동한 생성물을 수집하기 위한 생성물 수집탱크, 및A product collection tank for collecting the product reacted in the spinning disk and the product moved through the guide member, and 상기 스피닝 디스크를 회전시켜 반응을 진행하기 위한 모터A motor for rotating the spinning disc to proceed with reaction 를 포함하는 스피닝 디스크 반응 장치.Spinning disk reaction apparatus comprising a. 제 1항에 있어서, 상기 스피닝 디스크는 동일한 회전축을 중심으로 상단에서 하단으로 2 내지 10개 수직배열된 것인, 반응장치.The reactor of claim 1, wherein the spinning disks are arranged in two to ten vertical rows from top to bottom about the same axis of rotation. 제 1항에 있어서, 상기 반응 장치는 중합반응 및 에테르화 반응에 사용하는 것인, 반응 장치.The reaction apparatus of claim 1, wherein the reaction apparatus is used for a polymerization reaction and an etherification reaction. 제 3 항에 있어서, 상기 중합반응은 액상중합반응, 기상중합반응 또는 자유라디칼 중합반응을 포함하는 것인, 반응장치.The reactor according to claim 3, wherein the polymerization reaction includes liquid phase polymerization, gas phase polymerization or free radical polymerization. 제 1항에 있어서, 상기 스피닝 디스크는 표면에 촉매층, 개시제 또는 이들의 혼합물이 코팅된 것인, 반응 장치.The reaction apparatus of claim 1, wherein the spinning disk is coated with a catalyst layer, an initiator, or a mixture thereof on a surface thereof. 제 1항에 있어서, 상기 스피닝 디스크는 하기 계산식 1에 따른 G가 1 내지 100배가 되는 회전 속도로 동일 회전축을 중심으로 회전하는 것인, 반응 장치.The reaction apparatus of claim 1, wherein the spinning disk rotates about the same rotation axis at a rotation speed at which G is 1 to 100 times according to Formula 1 below. [계산식 1][Calculation 1]
Figure 112008058460005-PAT00002
Figure 112008058460005-PAT00002
상기 식에서, G는 중력가속도의 배수이고, r은 디스크의 반지름(m)이고, rpm은 회전속도(회/분)이다.Where G is a multiple of the gravitational acceleration, r is the radius of the disk in m and rpm is the rotational speed in revolutions per minute.
제 1항에 있어서, 상기 스피닝 디스크는 표면에 홈 또는 돌기가 형성된 것인, 반응장치.The reactor of claim 1, wherein the spinning disk has grooves or protrusions formed on a surface thereof. 제 7항에 있어서, 상기 홈 또는 돌기는 회전돌기 형태, 원형태, 또는 불규칙 나선형태를 포함하는 것인, 반응장치.8. The reactor according to claim 7, wherein the groove or protrusion comprises a rotatable shape, a circular shape, or an irregular helical shape. 제 1항에 있어서, 상기 스피닝 디스크는 내부에 냉각수 공급수단 및 냉각수 배출수단을 구비한 반응챔버를 포함하는 것인, 반응장치.The reactor of claim 1, wherein the spinning disk comprises a reaction chamber having a cooling water supply means and a cooling water discharge means therein. 제 9항에 있어서, 상기 스피닝 디스크는 내부에 가열수단 및 온도조절수단이 구비되어 있는 것인, 반응장치.10. The reactor according to claim 9, wherein the spinning disk is provided with a heating means and a temperature regulating means therein. 제 1항에 있어서, 상기 반응장치는 반응기 외벽 또는 내벽에 반응을 진행시키기 위한 가열수단 및 온도조절수단이 구비되어 있는 것인, 반응장치.The reactor according to claim 1, wherein the reactor is equipped with a heating means and a temperature control means for advancing the reaction on the outer wall or the inner wall of the reactor. 제 1항에 있어서, 상기 반응장치는 기체 공급부 및 잔여기체 배출부를 더 포함하는 것인, 반응장치.The reactor of claim 1, wherein the reactor further comprises a gas supply and a residual gas outlet.
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