KR20100111557A - Salting-out crystallization apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염료합성액으로부터 고체상의 염료를 분리하기 위한 염석결정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세히는 염석결정화하는 공정조건을 다양하게 가변시킬 수 있고, 이를 통해 염료를 생산하는데 소요되는 에너지비용 및 생산비용을 절감하면서 최대의 생산수율을 얻을 수 있는 염석결정화장치에 관한 것이다.The present invention relates to a salt crystallization apparatus for separating the solid phase dye from the dye synthesis liquid, more specifically, it is possible to vary the process conditions for the salt crystallization in various ways, through which the energy cost and production cost required to produce the dye The present invention relates to a salt crystallization apparatus which can obtain a maximum production yield while reducing the cost.
특히, 본 발명은 염료합성액내에서 반응성 염료를 석출하기 위한 염석결정화 공정을 위해 고안된 장치로 염료합성 공정, 염석결정화 공정, 염료 분리/회수 공정 등의 복수의 공정을 단일 장치내에서 진행할 수 있는 염석결정화기이다. 반응기 부분은 일반적인 반응기 형태로서 염석결정화공정 이외에도 유기합성 반응공정 등을 진행할 수 있으며, 여러 단계의 반응을 하나의 반응기를 이용하여 진행할 수 있도록 연결 장치가 구성되어 있다. 반응기 윗부분의 염투입장치를 통해서 염을 적절한 양/시간 에 따라서 투입함으로서 최적화 된 염투입법을 최소의 오차로 재현해 낼 수 있다. 반응기로부터 분리회수 장치까지는 특정한 동력 없이 중력을 이용하여 용액을 전달할 수 있다. 분리회수 장치의 경우 원심분리의 원리를 이용하여 장치 내부원통의 회전을 통해서 염료용액에서 염료를 분리해 내는 방식이다. 기존의 염석결정화를 통해서 얻은 염료를 분리회수함에 있어서 일반적으로 쓰이던 진공여과장 치의 경우 많은 시간과 에너지를 소비하게 되는데 본 발명의 분리회수 장치의 경우 기존 공정보다 훨씬 적은 시간과 에너지를 소비하며 더 높은 수율을 얻을 수 있다. 일련의 공정들은 전부 장치 내부의 전자제어장치를 통해서 장치 외부의 제어패널에서 도식화된 컴퓨터 화면을 통해서 쉽게 실시간으로 제어 할 수 있으며, 장치 전체의 전력소비량을 확인할 수 있는 장비를 구비하여 염료합성 및 분리회수 공정최적화 연구에 있어서 공정조건별로 염료회수율과 에너지소비량을 확인함으로서 최종적으로 고수율, 저에너지 공정으로 고려할 수 있게끔 공정설계 및 최적화하여 에너지절감 효과를 직접적으로 계산할 수 있다. In particular, the present invention is a device designed for the salt crystallization process for the precipitation of the reactive dye in the dye synthesis liquid salt salt that can proceed a plurality of processes such as dye synthesis process, salt crystallization process, dye separation / recovery process in a single device It is a crystallizer. The reactor portion is a general reactor type, in addition to the salt crystallization process can proceed with the organic synthesis reaction process, and the connection device is configured to proceed with the reaction of several stages using a single reactor. Through the salt injector at the top of the reactor, salts can be added according to the appropriate amount / time to optimize the salt input method with minimal error. From the reactor to the separation recovery device, gravity can be used to deliver the solution without specific power. In the case of the separation recovery device, the dye is separated from the dye solution by rotating the inner cylinder using the principle of centrifugation. Vacuum filter which is generally used for separating and recovering dyes obtained through salt crystallization consumes a lot of time and energy. The separation and recovering apparatus of the present invention consumes much less time and energy than the existing process and is higher. Yield can be obtained. The entire series of processes can be easily controlled in real time through the computer screen drawn from the control panel outside the device through the electronic control device inside the device, and equipped with equipment to check the power consumption of the entire device. In the recovery process optimization study, the energy recovery effect can be directly calculated by designing and optimizing the process so that the dye recovery rate and energy consumption can be considered as a high yield and low energy process.
화학공업이 발달함에 따라 최종 생성물의 특성과 물리적 성질을 높이는 요구가 증대되고 있으며, 경제적인 관점에서 중요성이 점점 커지고 있으며, 결정화 공정은 고체, 액체, 또는 기체가 녹아있는 균일상 용액 또는 혼합 용액에서 유용한 물질을 선택적으로 분리하는 것이다. As the chemical industry develops, there is an increasing demand for improving the properties and physical properties of the final product, and it is becoming more important from an economic point of view. The crystallization process is carried out in a homogeneous solution or a mixed solution in which solid, liquid, or gas are dissolved. It is to selectively separate useful substances.
이러한 결정화 공정을 이용한 정밀화학제품의 연구개발비가 bulk 화학물질의 연구개발비를 능가하고 있으며, 최종 생성물을 결정 형태로 제조하는 결정화 공정은 생명공학, 자원공학, 환경공학, 오염제어분야, 에너지 저장, 신소재 제조 등 다양한 분야에서 응용되고 있다.The R & D cost of the fine chemicals using this crystallization process exceeds the R & D cost of bulk chemicals, and the crystallization process of producing the final product in the form of crystals includes biotechnology, resource engineering, environmental engineering, pollution control, energy storage, It is applied in various fields such as manufacturing new materials.
한편, 염료를 제조하는 과정에서도 상기의 결정화 공정이 필요하다. 염료를 제조하는데 사용되는 용매로 물과 유기용매가 주로 사용되고 있는데, 상기의 물과 유기용매는 반응물들을 용해시켜 액상 반응이 일어날 수 있게 해주는 역할을 한다.On the other hand, the above crystallization process is also required in the process of manufacturing the dye. Water and an organic solvent are mainly used as a solvent used to prepare the dye, and the water and the organic solvent dissolve the reactants so that a liquid phase reaction may occur.
그런데, 상기의 유기용매는 생성물인 중간물질에 대한 용해도가 높아 염료가 고체분말로의 석출을 방해한다. 더욱이 중간생성물에는 다량의 수분이 함유되어서 물과 유기용매의 혼합관계도 염료합성에서 중요한 변수가 되고 있다. 특히, 물과 유기용매와의 혼합용액에서는 중간생성물의 용해도가 현저히 낮아 고체입자가 석출되기도 한다. 이와 같이, 물과 유기용매와의 조성에 따라 얻어지는 고체분말의 양이 달라지며, 이러한 현상으로 인해 에너지 손실이 발생하게 되고, 제품의 질 저하와 자원의 재순환을 어렵게 하는 문제점이 있다. 따라서 결정화 공정을 개선하여 이러한 문제점을 해결할 필요성이 있었다. However, the organic solvent has a high solubility in the intermediate product as a product and prevents the dye from depositing into the solid powder. Moreover, since the intermediate product contains a large amount of water, the mixing relationship between water and the organic solvent is also an important variable in dye synthesis. In particular, in the mixed solution of water and organic solvent, the solubility of the intermediate product is remarkably low, and solid particles may be precipitated. As such, the amount of the solid powder obtained varies according to the composition of water and the organic solvent, and energy loss occurs due to the phenomenon, and there is a problem in that it is difficult to reduce the quality of the product and recycle the resources. Therefore, there was a need to solve this problem by improving the crystallization process.
일반적으로 결정화 방법은 반도체 웨이퍼나 인조다이아몬드를 제조하는 것으로 알려진 단결정 제조(Singl Crystarllization)방법과 다른 한가지는 결정을 많이 만드는 공업적 결정화(Industrial Crystallization)방법등이 알려져 있다. In general, the crystallization method is known as the single crystal manufacturing method (Singl Crystarllization), which is known to manufacture semiconductor wafers or artificial diamond, and the industrial crystallization method that produces many crystals is known.
또한, 용질을 고체상으로 석출해내는 추진력을 형성해 주는 방법에 따라서 반응성 결정화(Reaction Crystallization), 냉각 결정화(Cooling Crystallization), 염석결정화(Salting-out Crystallization) 등으로 구분될 수 있다. In addition, depending on the method of forming the driving force to precipitate the solute into a solid phase it may be classified into Reaction Crystallization, Cooling Crystallization, Salting-out Crystallization and the like.
다양한 종류의 염료가 존재하며, 각각의 염료마다 염석결정화 방법이 상이하여 기존의 염석결정화 방법은 체계적으로 수립될 수 없었고, 염석결정화에 영향을 미치는 인자의 조건을 조금만 변형하여도 염석결정화 수율이 현저히 감소하는 문제점이 있었다. 따라서 지금까지 염석결정화 방법을 개선하려는 시도조차 이루어질 수 없었다. There are various types of dyes, and each dye has a different salt crystallization method, so that the existing salt crystallization method cannot be established systematically, and the yield of salt crystallization is remarkably improved even with a slight modification of the conditions affecting the salt crystallization. There was a declining issue. Thus, no attempt has been made to improve the salt crystallization method until now.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 염석을 결정화하는 공정조건을 다양하게 가변시킬 수 있고, 염료를 생산하는데 소요되는 에너지비용 및 생산비용을 절감하면서 최대의 생산수율을 얻을 수 있는 염석결정화장치를 제공하고자 한다. Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to vary the process conditions for crystallizing salts, the maximum production yield while reducing the energy and production costs required to produce dyes It is to provide a salt crystallization apparatus that can be obtained.
본 발명을 통해서 크게 세 가지 사항에 중점을 두었는데, 첫 번째가 여러 공정장치들의 단일화, 두 번째가 분리/회수 장치의 새로운 공정 적용, 세 번째가 전체 공정의 에너지 절감이라 할 수 있다. Through the present invention, the three main points were mainly focused on, the first is the unification of the various process equipment, the second is the new process application of the separation / recovery device, the third is the energy saving of the entire process.
전체 단일 공정들의 장치들을 하나의 장치로 연동하여 기존의 여러 장치들을 이동해 가며 진행해오던 공정을 하나의 장치 안에서 구현함으로 장치이동을 하면서 소비되는 여러 자원의 손실을 줄일 수 있으며, 전자제어 시스템을 이용하여 총괄적으로 전체의 공정을 쉽고 빠르게 제어 할 수 있다. 또한 염석결정화 공정이외의 유기합성공정 등의 추가적인 공정에도 적용가능하게 설계되어있다.Implementing a process that has been carried out by moving devices of all single processes into a single device in one device can reduce the loss of various resources consumed while moving the device. Overall, the entire process can be controlled easily and quickly. It is also designed to be applicable to additional processes such as organic synthesis processes other than salt crystallization processes.
분리/회수 장치의 경우 원심분리장치의 원리를 이용하여 큰 원통 내부의 작은 원통이 돌면서 그 작은 원통 겉면에 분리막을 이용하여 염료를 분리/회수 해내는 방식으로, 기존의 진공여과 방식보다 훨씬 많은 양을 더 적은양의 에너지와 시간을 소비하여 같은 결과를 보일 수 있다. In the case of separation / recovery device, a small cylinder inside a large cylinder rotates using the principle of centrifugal separator, and dye is separated / recovered by using a membrane on the outer surface of the small cylinder, which is much larger than conventional vacuum filtration. The same result can be obtained by consuming less energy and time.
전체 공정을 하나의 장치로 묶음으로서 쉽고 빠르게 제어할수 있을 뿐만 아니라, 전체의 전력소비량을 확인할 수 있는 패널을 통해서 에너지 소비량을 알 수 있으며, 이것을 이용하여 에너지 소비량의 최적화를 한다면, 에너지 절감에 큰 영향을 줄 수 있다.By combining the whole process into a single device, you can easily and quickly control it, and you can see the energy consumption through a panel that can check the total power consumption. Can give
상기의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명은 일정량의 염이 채워진 염저장 챔버를 갖추고, 상기 염저장 챔버의 하부단에 구비된 배출구로부터 배출되는 염을 이송하는 피더부를 갖추어 염을 일측으로 이송배출하여 공급하는 이송공급부 ; 상기 이송공급부의 출구단으로부터 배출되어 투입되는 일정량의 염과 기저장된 일정량의 염료합성액이 혼합된 혼합액을 포함하는 반응조를 갖추고, 상기 반응조의 내부에 배치된 교반날개를 일방향으로 회전구동시키는 교반용 모터를 갖추어 상성액과 염이 혼합된 혼합액을 상기 반응조내에서 교반시켜 반응성 염료를 결정하는 반응부 ; 및 상기 반응조와 배출관을 매개로 연결되는 외부고정체의 내부공간에 결정화된 반응성 염료를 포함하는 혼합액이 일정량 투입되는 여과망을 구비하는 내부회전체를 구비하고, 상기 내부회전체를 일방향으로 회전시키는 분리용 모터를 갖추어 혼합액으로부터 결정화된 반응성 염료를 분리하여 회수하는 분리회수부; 를 포함하는 염석결정화 장치를 제공한다. As a specific means for achieving the above object, the present invention is provided with a salt storage chamber filled with a predetermined amount of salt, and equipped with a feeder for transferring the salt discharged from the discharge port provided in the lower end of the salt storage chamber to one side A transfer supply unit for discharging and supplying the transfer; A stirring tank including a mixed solution of a predetermined amount of salt and a predetermined amount of the dye synthesis liquid is discharged from the outlet end of the transfer supply unit for mixing, for stirring to rotate the stirring blades disposed inside the reaction tank in one direction A reaction unit equipped with a motor to stir a mixed solution of a supernatant and a salt in the reaction tank to determine a reactive dye; And an inner rotary body having a filtering network to which a predetermined amount of a mixed solution including a reactive dye crystallized in the inner space of the outer fixing body connected through the reaction tank and the discharge pipe is injected, and separating the rotating inner rotating body in one direction. A separation and recovery unit equipped with a motor for separating and recovering the crystallized reactive dye from the mixed solution; It provides a salt crystallization apparatus comprising a.
바람직하게, 상기 피더부는 상기 염저장챔버의 배출구에 일단이 연결되고, 상기 반응조에 타단이 연결되는 피더관과, 상기 피더관내에 배치된 스크류축을 일방향으로 회전구동시키는 이송용 모터를 포함한다. Preferably, the feeder unit includes a feeder tube having one end connected to the outlet of the salt storage chamber and the other end connected to the reaction tank, and a transfer motor for rotating and rotating the screw shaft disposed in the feeder tube in one direction.
바람직하게, 상기 반응조는 상기 혼합액이 일정량 저장되는 내부공간을 갖는 내부반응관과, 상기 내부반응관의 외부면과의 사이에 일정간격을 두고 공간을 형성 하도록 상기 내부반응관으로부터 연장되어 상기 내부반응관의 외부면을 감싸는 외부반응관과, 상기 내부반응관의 개방된 상부를 밀폐하도록 실링부재를 매개로 조립되는 덮개부재를 구비한다. Preferably, the reaction tank is extended from the inner reaction tube to form a space between the inner reaction tube having an inner space in which the mixed liquid is stored a certain amount, and the outer surface of the inner reaction tube to form a space, the inner reaction An outer reaction tube surrounding the outer surface of the tube and a cover member assembled through a sealing member to seal the open upper portion of the inner reaction tube.
더욱 바람직하게, 상기 내부반응관은 중앙에 배치된 교반날개의 회전시 하부로부터 상부로 혼합액의 상향류 흐름으로 유도하는 내측 중공원통관과, 상기 내측 중공원통관과 간격유지부재를 매개로 외측에 배치되어 상부로부터 하부로 혼합액의 하향류 흐름을 유도하는 외측 중공원통관을 포함한다.More preferably, the inner reaction tube is the inner hollow tube through the inner flow through the upflow flow of the mixed solution from the bottom to the upper side during the rotation of the stirring blade disposed in the center, the inner hollow tube through the gap between the maintaining member It is disposed and includes an outer hollow park clearance to induce the downflow flow of the mixed liquid from the top to the bottom.
더욱 바람직하게, 상기 내측 중공원통관은 외부면 관통형성된 복수개의 개구부에 내측으로 경사지게 돌출되는 경사판을 구비한다. More preferably, the inner hollow tube has an inclined plate protruding inwardly in a plurality of openings formed through the outer surface.
바람직하게, 상기 외부 고정체는 일정크기의 내부공간을 갖는 혼합액 처리챔버의 상부면에 탑재되고, 상기 혼합액 처리챔버의 내부공간에는 지지브라켓)에 의해서 분리용 모터가 고정 설치되며, 상기 내부고정체로부터 분리된 혼합액을 상기 혼합액 처리챔버내로 배출이송하도록 밸브부재를 갖는 드래인관을 구비한다.Preferably, the outer fixing body is mounted on the upper surface of the mixed liquid processing chamber having an internal space of a predetermined size, the separation motor is fixedly installed by the support bracket in the inner space of the mixed liquid processing chamber, and the internal fixed body And a drain tube having a valve member to discharge the mixed liquid separated from the mixture into the mixed liquid processing chamber.
바람직하게, 상기 이송공급부와 반응부는 상기 혼합액의 온도를 측정하여 표시하고, 상기 교반날개의 교반속도를 측정하여 표시하고, 상기 반응조에서의 반응시간을 표시하고, 상기 혼합액의 폐하농도를 측정하여 표시하는 디스플레이부를 갖는 본체부에 구비한다. Preferably, the conveying supply and the reaction unit measures and displays the temperature of the mixed solution, displays the measured stirring speed of the stirring blades, displays the reaction time in the reaction tank, measured by the measured concentration of the mixed liquid It is provided in the main body part which has a display part.
바람직하게, 상기 염은 KCl 또는 NaCl이고, 상기 염료합성액은 발색단과 trichlorotriazine을 결합시킨 색소중간체에 수산화암모늄을 첨가하여 반응성 염료가 20 ~ 25 중량 % 포함된다. Preferably, the salt is KCl or NaCl, and the dye synthesis solution contains 20 to 25% by weight of a reactive dye by adding ammonium hydroxide to the dye intermediate combined the chromophore and trichlorotriazine.
바람직하게, 상기 반응조에서 상기 염료합성액에 10 ~ 15 중량%의 염을 첨가하여 혼합하고, 상기 염과 염료합성액의 혼합은 20 ~ 25 ℃의 반응 온도에서 이루어진다. Preferably, 10-15% by weight of the salt is added to the dye synthesis liquid in the reaction tank and mixed, and the mixing of the salt and the dye synthesis liquid is made at a reaction temperature of 20 ~ 25 ℃.
이상에서 상술 한 바와 같이, 본 발명에 따른 염석결정화 장치에 의하면, 반응성 염료를 결정화하는 공정조건을 다양하게 가변시킬 수 있고, 염료를 생산하는데 소요되는 에너지비용을 절감하여 에너지효율을 향상시킬 수 있고, 염료를 생산하는데 소요되는 전력소모량을 줄여 생산비용을 절감하고, 이산화탄소 및 환경유해물질의 배출량을 줄일 수 있는 한편, 우수한 품질의 염료를 생산하는 수율을 현저히 향상시킬 수 있다. As described above, according to the salt crystallization apparatus according to the present invention, it is possible to vary the process conditions for crystallizing the reactive dye, and to improve energy efficiency by reducing the energy cost required to produce the dye. In addition, it can reduce the power consumption required to produce dyes, reduce production costs, reduce the emission of carbon dioxide and environmentally harmful substances, and significantly improve the yield of producing high-quality dyes.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 첨부된 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화 장치를 도시한 전체 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화 장치에 채용된 반응부를 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화장치에 채용되는 분리회수부를 도시한 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram showing a salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a reaction portion employed in the salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is Figure 2 is a block diagram showing a separation recovery portion employed in the salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 이송공급부(110), 반응부(120) 및 분리회수부(130)를 포함한다.
상기 이송공급부(110)는 상기 반응부의 반응조내로 염을 투입할 수 있도록 염저장 챔버(111)와 피더부(115)를 포함하는바, 상기 염저장부(111)는 분말상태로 보관되는 일정량의 염이 채워져 저장되고, 하부단에 염을 배출하는 배출구(112)를 구비하는 챔버부재로 이루어진다. The
상기 피더부(115)는 상기 염저장챔버(111)의 하부단에 구비된 배출구로부터 배출되는 염을 상기 반응부측으로 이송배출할 수 있도록 상기 염저장챔버(111)의 하부에 구비된다. The
이러한 피더부(115)는 상기 염저장챔버(111)의 배출구에 일단이 연결되고, 상기 반응조에 타단이 연결되는 피더관(116)과, 상기 피더관(116)내에 배치된 스크류축(117) 및 상기 스크류축(117)을 일방향으로 회전구동시켜 상기 피더관(116)의 내부로 공급된 염을 상기 반응조측으로 강제이송하는 이송용 모터(118)를 구비한다. The
여기서, 상기 이송용 모터(118)는 벨트부재(118a)를 매개로 하여 상기 스크류축(117)의 단부에 연결되어 상기 스크류축(117)을 회전구동시키는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 스크류축(117)과 이송용 모터의 구동축이 직접 연결되거나 기어부재를 매개로 연결되어 회전동력을 전달할 수도 있다. Here, the
이에 따라, 상기 염저장챔버(111)의 내부에 저장된 염은 상기 이송용 모터(118)의 회전구동시 회전량에 비례하여 상기 피더관(116)을 통하여 일정량의 염료합성액이 저장된 반응조(121)내로 투입되어 상기 반응조내에 기저장된 염료합성 액과 혼합될 수 있다. Accordingly, the salt stored in the
상기 반응부(120)는 기저장된 염료합성액과 상기 피더부를 통해 투입되는 염이 서로 혼합된 혼합액을 일정온도에서 강제 교반시켜 반응성 염료를 결정화하도록 반응조(121)와, 교반용모터(122)를 포함한다. The reaction unit 120 is a
상기 반응조(121)는 상기 피더부(115)의 출구단으로부터 배출되어 투입되는 일정량의 염과 기저장된 일정량의 염료합성액이 혼합된 혼합액을 저장하여 반응성 염료를 석출하도록 구비되는 일정크기의 반응공간을 갖는다. The
이러한 반응조(121)는 상기 혼합액이 일정량 저장되는 일정크기의 내부공간을 갖는 내부반응관(121a)과, 상기 내부반응관(121a)의 외부면과의 사이에 일정간격을 두고 공간을 형성하도록 상기 내부반응관(121a)으로부터 연장되어 상기 내부반응관(121)의 외부면을 감싸는 외부반응관(121b)과, 상기 내부반응관(121a)의 개방된 상부를 밀폐하도록 실링부재(123a)를 매개로 조립되는 덮개부재(123)를 구비한다. The
여기서, 상기 내,외부반응관(121a,121b)은 혼합액의 반응상태를 육안으로 관찰할 수 있도록 투명한 유리소재로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the inner and outer reaction tubes (121a, 121b) is preferably made of a transparent glass material so that the reaction state of the mixed liquid can be observed with the naked eye.
상기 내부 반응관(121a)의 상단에 형성된 걸림턱은 본체부(140)에 구비되는 지지대(124)의 상단에 걸쳐져 올려지고, 상기 내부반응관(121a)의 상단면에 실링부재(123a)과 밀착되는 덮개부재(123)는 복수개의 체결부재에 의해서 상기 지지대(124)에 조립된다. The locking jaw formed at the upper end of the
상기 내부반응관(121a)은 중앙에 배치된 교반날개(125)의 회전시 하부로부터 상부로 혼합액의 상향류 흐름으로 유도하는 내측 중공원통관(126a)과, 상기 내측 중공원통관(126a)과 간격유지부재(126c)를 매개로 외측에 배치되어 상부로부터 하부로 혼합액의 하향류 흐름을 유도하는 외측 중공원통관(126b)을 포함한다. The inner reaction tube (121a) and the inner
여기서, 상기 외측 중공원통관(126b)은 상기 덮개부재(123)에 상단이 고정되어 지지되는 지지봉(127)에 연결되어 상기 내부 반응관(121a)의 내부공간에 상기 내측 중공원통관(126a)과 더불어 배치될 수 있다. Here, the outer hollow park pipe (126b) is connected to the
이에 따라, 상기 교반날개(125)의 회전시 상기 내부 반응관내에 혼합액은 상기 내측 중공원통관의 하부로부터 상부로 흐르는 상향류를 형성하고, 상기 내측 중공원통관과 외측 중공원통관사이에서 상부로부터 하부로 흐르는 하향류를 형성한 다음 상기 내측 중공원통관의 하부로 유입되는 순환흐름을 형성하게 된다. Accordingly, when the
이때, 상기 내측 중공원통관(126a)은 외부면 관통형성된 복수개의 개구부(126e)에 내측으로 경사지게 돌출되는 경사판(126d)을 구비함으로써, 상기 내측 원통관(126a)의 내부에서 하부로부터 상부로 흐르는 상향류 흐름 중 일부를 상기 개구부(126e)를 통하여 상기 내,외측 중공원통관(126a,126b)사이로 안내유도할 수 있는 것이다. At this time, the inner
상기 교반용 모터(122)는 상기 반응조(121)의 내부반응관 내부에 배치된 교반날개(125)를 일방향으로 회전구동시키는 모터부재이며, 상기 교반날개(125)는 덮개부재(123)를 관통하는 구동축(122a)의 단부에 조립되고, 상기 덮개부재(123)와 구동축(122a)사이에는 베어링부재를 매개로 조립되는 것이 바람직하다.The stirring
또한, 상기 내부반응관(121a)의 내부에는 상기 염과 혼합되는 염료합성액이 보충되는 액보충관(128)을 구비하며, 이러한 염료합성액은 색소중간체에 수산화암모늄(NH4OH)를 첨가하여 반응성 염료가 일정량 포함된 수용액이다. In addition, the inner reaction tube (121a) is provided with a
상기 분리회수부(130)는 상기 반응조의 내부에서 교반된 혼합액으로부터 결정화된 반응성염료를 분리하여 회수하도록 외부고정체(131a)와 내부회전체(131b), 여과망(132) 및 분리용모터(133)를 포함하는바, 상기 외부고정체(131a)는 상기 반응조(121)의 내부 반응관(121a)과 배출관(134)을 매개로 연결되어 결정화된 반응성 염료가 포함된 혼합액을 공급받는 대략 원통형상의 수용부재이다. The separating and recovering
여기서, 상기 배출관(134)의 길이중간에는 상기 반응조(121)로부터 외부배출되는 혼합액의 배출량을 조절할 수 있도록 밸브부재(134a)를 구비한다.Here, a
상기 내부 회전체(131b)는 몸체 내부에 여과망(132)을 삽입배치하여 상기 외부고정체(131a)의 내부공간에 회전가능하게 배치되는 대략 원통형상의 구조물이다. The inner
이러한 내부 회전체(131b)는 몸체상단에 상기 배출관(134)과 연결되는 연결관(135)을 구비하고, 상기 연결관(135)은 상기 외부 고정체(131a)에 구비되는 베어링부재(135a)를 매개로 회전가능하게 조립되고, 상기 내부 회전체(131b)의 몸체 하부단은 상기 분리용 모터(133)에 의해서 회전구동되고, 베어링부재(136a)에 지지되는 회전축(136)과 연결된다. The internal
상기 여과망(132)은 상기 내부 회전체(131b)의 내부공간에 배치되어 이와 더 불어 고속회전되면서 상기 배출관(134)을 통해 내부 회전체내로 공급된 혼합액 중 이에 포함된 결정화 반응성 염료만을 잔류하고 나머지는 외부배출하도록 몸체 외부면에 일정크기의 메쉬부재를 구비하는 대략 중공원통형상의 여과부재이다. The
상기 분리용 모터(133)는 상기 내부 회전체(131b)의 몸체하단에 연결된 회전축(136)과 벨트부재(133a)를 매개로 연결되어 상기 회전축을 회전구동시키는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 회전축(136)과 분리용 모터(133)의 구동축이 직접 연결되거나 기어부재를 매개로 연결되어 회전동력을 전달할 수도 있다. The
이에 따라, 상기 여과망(132)을 내부배치한 내부 회전체(131b)는 상기 분리용 모터의 구동시 상기 외부케이싱의 내부에서 일방향으로 고속회전되면서 혼합액에 포함된 결정화 반응성 염료를 분리할 수 있는 것이다. Accordingly, the inner
한편, 상기 외부 고정체(131a)는 일정크기의 내부공간을 갖는 혼합액 처리챔버(137)의 상부면에 탑재되고, 상기 혼합액 처리챔버(137)의 내부공간에는 지지브라켓(133b)에 의해서 분리용 모터(133)가 고정 설치되며, 상기 내부고정체로부터 분리된 혼합액을 상기 혼합액 처리챔버(137)내로 배출이송하도록 밸브부재(139a)를갖는 드레인관(139)을 구비한다. On the other hand, the
그리고, 상기 이송공급부(110)와 반응부(120)는 상기 혼합액의 온도를 측정하여 표시하고, 상기 교반날개(125)의 교반속도를 측정하여 표시하고, 상기 반응조(121)에서의 반응시간을 표시하고, 상기 혼합액의 폐하농도를 측정하여 표시하는 디스플레이부(141)를 갖는 본체부(140)에 구비한다. In addition, the
이러한 본체부(140)에는 전력전산계(142), 전원스위치(143) 및 비상스위치(144)를 구비할 수도 있으며, 하부단에는 본체부의 자유로운 이동이 용이하도록 휠부재(145)를 구비할 수도 있다. The
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 염석결정화 장치를 이용하여 반응성 염료를 제조하기 전에 상기 반응조의 내부반응관 내에 공급되는 염료합성액을 제조한다. Before preparing the reactive dye using the salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention to prepare a dye synthesis liquid supplied into the inner reaction tube of the reactor.
즉, 제조하고자 하는 반응성 염료의 고유색깔을 띠게 하는 발색단(하기의 화학식 1)을 세 개의 염소기(Cl group)를 가진 trichlorotriazine과 결합시키면 trichlorotriazine의 첫번째 염소기(Cl group)가 치환된 색소중간체를 제조한다. That is, by combining the chromophore (Formula 1) below with the unique color of the reactive dye to be prepared with trichlorotriazine having three chlorine groups (Cl group), the first intermediate group of trichlorotriazine is substituted with a dye intermediate. Manufacture.
[화학식 1][Formula 1]
이어서, 상기 화학식 1로부터 제조된 색소중간체에 수산화암모늄(NH4OH)을 첨가하면, trichlorotriazine의 두번째 염소기(Cl group)가 치환된 반응성 염료인 Reactive Black 8 이 20 ~ 25 중량 % 포함된 염료 합성액을 제조하고, 제조된 염료 합성액은 액보충관(128)을 통하여 상기 반응조(121)의 내부반응관(121a)의 내부공 간을 일정량 채워지게 된다.Subsequently, when ammonium hydroxide (NH 4 OH) is added to the dye intermediate prepared in
여기서, 상기 내부반응관에 채워지는 염료합성액의 온도는 대략 45 ℃에 이르지만, 그 이후에 외부로부터 온도 유지를 위한 별도의 가열 및 냉각없이 염료 합성액의 온도가 점차적으로 낮아져 상온인 20 ~ 25 ℃의 온도범위를 갖도록 유도하여 온도유지를 위한 별도의 에너지원을 별도로 공급할 필요가 없기 때문에 에너지 비용을 절감하고, 염료를 생산하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있다. Here, the temperature of the dye synthesis liquid to be filled in the inner reaction tube reaches approximately 45 ℃, after that the temperature of the dye synthesis liquid gradually lowered without a separate heating and cooling to maintain the temperature from the outside 20 ~ 25 By inducing to have a temperature range of ℃ it is not necessary to supply a separate energy source for maintaining the temperature can reduce the energy cost, and the cost of producing the dye.
이러한 상태에서, 상기 피더부에 구비된 이송용 모터(118)가 작동되면, 상기 염저장챔버(111)의 내부에 저장되어 배출구(112)를 통해 배출되는 염은 상기 이송용 모터(118)의 회전구동시 회전량에 비례하여 상기 피더관(116)을 통해 상기 반응조(121)의 내부반응관(121a)내로 투입되어 상기 내부반응관(121a)의 내부에 기저장된 염료합성액과 혼합되어 혼합액을 제조한다. In this state, when the
이때, 상기 혼합액은 상기 염료합성액에 10 ~ 15 중량%의 염을 첨가하여 혼합하는 것이 바람직하며, 이러한 혼합은 20 내지 25 ℃의 반응온도에서 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 염료합성액과 혼합되는 염은 염화칼륨(KCl) 또는 염화나트륨(NaCl)중 어느 하나를 선택적으로 사용한다. In this case, the mixed solution is preferably mixed by adding 10 to 15% by weight of the salt to the dye synthesis liquid, this mixing is preferably made at a reaction temperature of 20 to 25 ℃, salt mixed with the dye synthesis liquid Silver selectively uses either potassium chloride (KCl) or sodium chloride (NaCl).
연속하여, 상기 반응조(121)의 내부 반응관(121a)에 배치된 교반날개(125)을 혼합액의 온도가 대략 25 ℃의 온도에서 2시간 동안 100 ~ 200 rpm으로 교반하게 되면, 상기 내부 반응관내의 혼합액은 내측 중공원통관의 하부로부터 상부로 흐르는 상향류를 형성하고, 상기 내측 중공원통관과 외측 중공원통관사이에서 상부로부터 하부로 흐르는 하향류를 형성한 다음 상기 내측 중공원통관의 하부로 유입되는 순환흐름을 형성하면서 혼합액에 포함된 반응성 염료의 결정화가 진행된다. Subsequently, when the
그리고, 상기 내부반응관(121a)과 연결된 배출관(134)을 통하여 결정화된 반응성 염료를 포함하는 혼합액을 상기 분리회수부(130)의 내부회전체(131b)의 내부공간으로 공급한다. Then, the mixed solution including the reactive dye crystallized through the
이러한 상태에서, 상기 분리용 모터(133)의 회전구동력에 의해서 상기 외부 고정체(131a)의 내부공간에 배치된 내부회전체(131b)를 일방향으로 고속 회전구동시키면, 상기 내부회전체에 공급된 혼합액중 결정화된 반응성 염료는 상기 내부회전체(131b)의 내부에 배치된 여과망(132)에 의해서 걸려져 잔류되는 반면에 나머지 혼합액은 외부 고정체내로 배출되어 혼합액과 반응성 염료를 분리회수할 수 있는 것이다. In this state, when the inner
하기 화학식 2과 같은 반응성 염료인 Reactive Black 8는 섬유제품에 착색시킬 때, trichlorotriazine의 반응하지 않은 한 개의 염소기(Cl group)가 섬유제품과 결합하여 색을 띠게 되는 것이다. Reactive Black 8, which is a reactive dye such as Chemical Formula 2, is colored when one non-reacted chlorine group (Cl group) of trichlorotriazine is combined with a fiber product when coloring the fiber product.
[화학식 2][Formula 2]
실시예 1 (반응성 염료 농도의 변수) Example 1 (variables of reactive dye concentration)
반응성 염료인 Reactive Black 8의 염료농도가 (a) 15wt%, (b)20wt%, (c) 25wt%인 경우에 대해서 염의 농도(salt conc.)와 반응 온도(temp.)에 따른 결정화 수율에 대한 등고선도는 도 4(a)(b)(c)에 나타냈다. 이때, 상기 교반날개의 교반속도는 100 rpm 으로 하고, 상기 반응조에서의 반응시간은 1시간으로 고정하였다.For the dye concentrations of Reactive Black 8, a reactive dye, (a) 15 wt%, (b) 20 wt%, and (c) 25 wt%, the crystallization yield was determined according to the salt concentration (salt conc.) And the reaction temperature (temp.). The contour diagrams are shown in Figs. 4 (a) (b) (c). At this time, the stirring speed of the stirring blade was 100 rpm, and the reaction time in the reactor was fixed at 1 hour.
도 4(a) 내지 도 4(c) 에서 나타나는 바와 같이, Reactive Black 8의 농도가 높아질수록 결정화 수율 96% 이상을 나타내는 초록색 부분이 많아지고 있다. 즉, Reactive Black 8의 농도가 높아질수록 결정화 수율이 증가하며, 반응 온도(temp.)가 낮고 염의 농도(salt conc.)가 높은 경우에 결정화 수율이 높게 나타났다.As shown in Figs. 4 (a) to 4 (c), as the concentration of Reactive Black 8 increases, the green part showing the crystallization yield of 96% or more increases. That is, the higher the concentration of Reactive Black 8, the higher the crystallization yield, and the higher the crystallization yield when the reaction temperature (temp.) Was low and the salt concentration (salt conc.) Was high.
실시예 2 (염 농도의 변수) Example 2 (variable salt concentrations)
염의 농도가 (a) 5wt%, (b) 10wt%, (c) 15wt% 인 경우에 대하여 Reactive Black 8의 농도와 반응 온도(salt conc.)에 따른 결정화 수율에 대한 등고선도는 도 5(a)(b)(c)에 나타냈다. 이때, 상기 교반날개의 교반속도는 100 rpm 으로 하고, 상기 반응조에서의 반응시간은 1시간으로 고정하였다.For the case of the salt concentration of (a) 5wt%, (b) 10wt%, (c) 15wt%, the contour diagram of the crystallization yield according to the concentration of Reactive Black 8 and the reaction temperature (salt conc.) Is shown in FIG. (b) and (c). At this time, the stirring speed of the stirring blade was 100 rpm, and the reaction time in the reactor was fixed at 1 hour.
도 5(a) 내지 도 5(c) 에서 나타나는 바와 같이, 염 농도가 높아질수록 결정화 수율 90% 이상을 나타내는 초록색 부분이 많아지고 있다. 즉, 염의 농도가 높아질수록 결정화 수율이 증가하며, 반응 온도(salt conc.)가 낮고 Reactive Black 8의 농도(dye conc.)가 높은 경우에 결정화 수율이 높게 나타났다.As shown in Fig. 5 (a) to Fig. 5 (c), as the salt concentration increases, the green portion showing a crystallization yield of 90% or more increases. That is, the higher the salt concentration, the higher the crystallization yield, the lower the reaction temperature (salt conc.) And the higher the concentration of Reactive Black 8 (dye conc.), The higher the crystallization yield.
실시예 3 (반응 온도의 변수) Example 3 (variable of reaction temperature)
반응 온도가 (a) 20℃, (b) 30℃, (c) 40℃인 경우에 대해서 Reactive Black 8의 농도(dye conc.)와 염의 농도(salt conc.)에 따른 결정화 수율에 대한 등고선도는 도 6(a)(b)(c)에 나타냈다. 이때 상기 교반날개의 교반속도는 100 rpm 으로 하고, 상기 반응조에서의 반응시간은 1시간으로 고정하였다.Contour plot for crystallization yield according to the concentration of Reactive Black 8 (dye conc.) And salt concentration (salt conc.) For the reaction temperature of (a) 20 ° C, (b) 30 ° C, and (c) 40 ° C. Is shown to Fig.6 (a) (b) (c). At this time, the stirring speed of the stirring blade was 100 rpm, and the reaction time in the reactor was fixed at 1 hour.
도 6(a) 내지 (c) 에서 나타나는 바와 같이, 반응 온도가 낮아질수록 결정화 수율 96% 이상을 나타내는 초록색 부분이 많아지고 있다. 즉, 염의 농도(salt conc.)와 Reactive Black 8의 농도(dye conc.)가 높은 경우에 결정화 수율이 높게 나타났다. As shown in Fig. 6 (a) to (c), as the reaction temperature is lowered, there are more green parts showing 96% or more of crystallization yield. That is, the crystallization yield was high when the salt concentration (salt conc.) And Reactive Black 8 concentration (dye conc.) Is high.
상기의 실시예 1 내지 3을 통해서 염석결정화 장치에서의 최적 조건은 반응성 염료인 Reactive Black 8의 농도가 20 ~ 25 wt%이고, 염의 농도가 13 ~ 15 wt%이고, 온도범위가 20 ~ 25 ℃ 임을 알 수 있었다. In Examples 1 to 3, the optimum conditions in the salt crystallization apparatus are 20 to 25 wt% of the reactive dye, Reactive Black 8, 13 to 15 wt% of the salt, and a temperature range of 20 to 25 ° C. I could see that.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be understood that various changes and modifications can be made in the art without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화 장치를 도시한 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram showing a salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화 장치에 채용된 반응부를 도시한 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing a reaction unit employed in the salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 염석결정화장치에 채용되는 분리회수부를 도시한 구성도이다. Figure 3 is a block diagram showing a separate recovery portion employed in the salt crystallization apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4(a) 내지 4(c)는 염료 농도(dye conc.)가 (a) 15wt%, (b) 20wt%, (c) 25wt%인 경우에 대해서 염의 농도(salt conc.)와 반응온도(temp.)에 따른 결정화 수율에 대한 등고선도를 나타낸 그래프이다.4 (a) to 4 (c) show the salt concentration and the reaction temperature when the dye concentration (dye conc.) Is (a) 15wt%, (b) 20wt%, and (c) 25wt%. Graph showing contour plot for crystallization yield according to (temp.).
도 5(a) 내지 3(c)는 염의 농도가 (a) 5wt%, (b) 10wt%, (c) 15wt% 인 경우에 대하여 RB 8 염료 농도(dye conc.)와 반응온도(temp.)에 따른 결정화 수율에 대한 등고선도를 나타낸 그래프이다.5 (a) to 3 (c) show the concentration of RB 8 dye (c) and the reaction temperature (temp.) When the salt concentration is (a) 5 wt%, (b) 10 wt%, and (c) 15 wt%. Is a graph showing the contour plot for the crystallization yield according to
도 6(a) 내지 4(c)는 반응온도가 (a) 20℃, (b) 30℃, (c) 40℃인 경우에 대해서 RB 8 염료 농도(dye conc.)와 염 농도(salt conc.)에 따른 결정화 수율에 대한 등고선도를 나타낸 그래프이다.6 (a) to 4 (c) show the RB 8 dye concentration and salt concentration for the reaction temperature of (a) 20 ° C, (b) 30 ° C, and (c) 40 ° C. Graph showing contour plot for crystallization yield according to.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 이송공급부 111 : 염저장 챔버110: transfer supply 111: salt storage chamber
112 : 배출구 115 : 피더부112: outlet 115: feeder portion
116 : 피더관 117 : 스크축116: feeder tube 117: the screw shaft
118 : 이송용 모터 120 : 반응부118: transfer motor 120: reaction unit
121 : 반응조 121a : 내부 반응관121:
121b : 외부반응관 122 : 교반용 모터121b: external reaction tube 122: stirring motor
123 : 덮개부재 124 : 지지대123: cover member 124: support
125 : 교반날개 128 : 액보충관125: stirring blade 128: liquid filling pipe
130 : 분리회수부 131a : 외부고정체130:
132 : 내부회전체 132 : 여과망132: internal rotating body 132: filter network
133 : 분리용 모터 134 : 배출관133: separation motor 134: discharge pipe
137 : 혼합액 처리챔버 140 : 본체부137: mixed liquid processing chamber 140: main body
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