KR20140138528A - 오존화 연속 반응 장치 및 그 작동 방법 - Google Patents

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아심켐 래보러토리즈 (톈진) 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

본 발명은 원료 공급 포트(111), 원료 분배 장치, 하나 또는 복수개의 단일 반응관(30), 생성물 배출 포트(171), 및 통기구(131, 173)를 포함하는 오존화 연속 반응 장치를 제공한다. 원료 분배 장치의 제1단말은 원료 공급 포트(111)에 연통되고, 하나 또는 복수개의 단일 반응관(30)의 제1단말은 원료 분배 장치의 제2단말에 연통되며, 생성물 배출 포트(171)는 단일 반응관(30)의 제2단말에 연통되고, 통기구(131, 173)는 단일 반응관(30)으로 오존을 이송한다. 본 발명은 또한 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 오존화 연속 반응 장치는 안전성이 보장된 상황하에서 오존화 반응의 규모화되고 연속적인 생산을 실현한다.

Description

오존화 연속 반응 장치 및 그 작동 방법 {CONTINUOUS OZONATION REACTION DEVICE AND OPERATING METHOD THEREFOR}
본 발명은 오존화 반응 장치 및 그 작동 방법에 관한 것으로, 특히 오존화 연속 반응 장치 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
오존은 이상적인 산화제로 산화력이 강하고 선택성이 좋고 반응 속도가 빠른 등 장점을 구비하고 있다. 또한 "청정" 산화제로 반응 후 자동적으로 분해되어 남는 것이 없어 후처리가 간단하고 환경오염이 없으므로 배수 처리, 소독 살균, 화학 공업 산화 등 분야에 널리 이용되고 있다. 화학 공업 산화 분야에 있어서 현재 가장 널리 이용되고 있는 오존화 반응 기기는 기포 반응 가마이다. 하지만 대량의 오존이 집중되면 폭발하기 쉽고 또한 많은 반응 용매가 가연성 성질을 구비하며 기포 반응 가마를 이용할 경우 오존의 농도를 제어하기 힘들기 때문에 큰 위험성이 존재한다. 위험성을 절감시킬 수 있는 제일 유효한 방법으로 단일 반응기 중의 반응물의 양을 절감시키는 방법이 있다.
본 발명은 기존의 기포 반응 가마를 이용하여 오존화 반응을 수행할 경우 안전성이 부족하고 간헐 작동 문제를 해결할 수 있으며 단위 시간내 단일 반응관에 존재하는 오존량과 액체 원료가 적고 반응의 안전성이 대폭 향상되고 연속 반응 장치이며 배기가스와 생성물을 반응 장치로부터 연속적으로 배출할 수 있으며 오존의 축적을 방지하고 안전성이 보장되며 고수준의 생산능력을 실현할 수 있는 오존화 연속 반응 장치 및 그 작동 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하면 원료 공급 포트와, 제1단말이 원료 공급 포트에 연통되는 원료 분배 장치와, 제1단말이 원료 분배 장치의 제2단말에 연통되는 하나 또는 복수개의 단일 반응관과, 단일 반응관의 제2단말에 연통되는 생성물 배출 포트와, 단일 반응관으로 오존을 이송하는 통기구를 포함하는 오존화 연속 반응 장치를 제공한다.
또한, 상기 단일 반응관내에 충전재가 충전되고 단일 반응관의 밑부분에 충전재를 지지하고 필터 구멍이 설치된 지지 필터판이 장착된다.
또한, 상기 충전재로 유리 충전재 또는 스테인리스강 충전재를 사용한다.
또한, 상기 단일 반응관의 높이 대 직경의 비는 20을 초과한다.
또한, 상기 통기구는 오존화 연속 반응 장치에 설치되어 각 단일 반응관의 제1단말에 각각 연통되는 가스 포트(air port) I과, 오존화 연속 반응 장치에 설치되어 각 단일 반응관의 제2단말에 각각 연통되는 가스 포트II를 포함하고, 가스 포트I가 배기가스 포트이고 가스 포트II가 오존 공급 포트이거나, 또는 가스 포트I가 오존 공급 포트이고 가스 포트II가 배기가스 포트이다.
또한, 상기 단일 반응관은 오존화 연속 반응 장치의 내부의 냉각 반응실에 설치되고 냉각 반응실의 외주면을 둘러싸는 측벽에 원료 공급 포트 주변에 설치되는 냉매 포트I와 생성물 배출 포트 주변에 설치되는 냉매 포트II가 설치되고 냉매 포트I가 냉매 배출 포트이고 냉매 포트II가 냉매 공급 포트이다.
또한, 상기 원료 분배 장치는 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현한다.
또한, 상기 오존화 연속 반응 장치는 밀봉된 용기이다.
또한, 상기 원료 분배 장치는 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되어 원료 공급 포트에 연통되는 원료 공급실과, 단일 반응관에 대응되어 설치되고 각각의 제1단말이 원료 공급실까지 뻗어있고 제2단말이 단일 반응관의 제1단말까지 뻗어있는 복수개의 원료 분배관을 포함한다.
또한, 상기 오존화 연속 반응 장치의 내부에 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되어 가스 포트I를 통하여 외부에 연통되고 또한 단일 반응관의 제1단말에 연통되며 복수개의 원료 분배관이 관통하고 단일 반응관내까지 뻗어있는 통기실과, 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되어 가스 포트II를 통하여 외부에 연통되고 또한 단일 반응관의 제2단말에 연통되는 생성물 수집실을 더 포함하고, 가스 포트I가 배기가스 포트이고 가스 포트II가 오존 공급 포트이거나, 또는 가스 포트I가 오존 공급 포트이고 가스 포트II가 배기가스 포트이다.
또한, 상기 각 단일 반응관의 제1단말은 통기실의 원료 공급실로부터 떨어진 일측의 바닥벽을 관통하여 통기실에 연통되고 각 원료 분배관은 단일 반응관의 축선에 따라 뻗어있으며 또한 원료 분배관의 단일 반응관의 내부까지 뻗어있는 부분의 외벽과 단일 반응관의 내벽 사이에 통기실에 기상 연통되는 환형 홈(groove)이 형성된다.
또한, 상기 통기실과 생성물 수집실 사이에 단일 반응관이 설치되는 냉각 반응실이 설치되고 냉각 반응실과 생성물 수집실 사이는 지지 필터판을 통하여 분리되고 각 단일 반응관은 지지 필터판에 설치되며 지지 필터판에 단일 반응관과 생성물 수집실을 연통시키는 필터 구멍이 형성되어 있다.
또한, 상기 각 단일 반응관내에 충전재가 설치되어 있다.
또한, 상기 지지 필터판의 외주면은 오존화 연속 반응 장치의 내벽에 맞물리는 구조를 가지고 내부에 6각형의 필터 구멍 분포 영역을 포함하며 필터 구멍은 6각형의 필터 구멍 분포 영역에 분포된다.
이와 동시에 본 발명에 의하면 액체 원료와 오존을 각각 원료 공급 포트와 통기구를 통하여 연속적으로 반응 장치로 공급시키는 단계(S1)와, 액체 원료를 원료 분배 장치를 통하여 단일 반응관내에 균일하게 분포시키는 단계(S2)와, 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 반응시킨 후 배기가스를 배기가스 포트로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트로부터 연속적으로 배출시키는 단계(S3)를 포함하는 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법을 제공한다.
또한, 상기 단계S1에 있어서 오존을 단일 반응관의 제2단말에 연통된 가스 포트II로부터 반응 장치로 공급시키고 단계S3에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 역류 접촉 반응시킨 후 배기가스를 단일 반응관의 제1단말에 연통된 가스 포트I로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트로부터 연속적으로 배출시키거나 또는 단계S1에 있어서 오존을 가스 포트I로부터 연속적으로 반응 장치로 공급시키고 단계S3에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 병류 접촉 반응시킨 후 배기가스를 가스 포트II로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트로부터 연속적으로 배출시킨다.
또한, 상기 단계S2에 있어서 단일 반응관내에 충전재가 충전되고 지지 필터판은 단일 반응관의 밑부분에 고정되어 충전재를 지지한다.
또한, 상기 반응 장치의 쉘 사이드(shell side)는 냉매 포트I와 냉매 포트II를 통하여 냉매를 공급 배출시켜 반응 온도를 제어한다.
또한, 상기 반응 장치의 원료 분배 장치는 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현한다.
<효과>
본 발명에 의하면 생산능력에 따라 단일 반응관의 수량이 결정되고 안전성이 보장된 상황하에서 오존화 반응의 규모화되고 연속적인 생산을 실현할 수 있고 이 반응 장치의 단일 반응관은 내경이 밀리미터 수준이고 단일 반응관의 체적은 수십부터 수백 밀리리터이며 단위 시간내 단일 반응관에 존재하는 오존량과 액체 원료가 적고 반응의 안전성이 대폭 향상되고 액체 원료와 오존이 반응 장치로 연속적으로 공급되고 배기가스와 생성물을 반응 장치로부터 연속적으로 배출시켜 오존의 축적을 방지하고 안전성을 보장할 수 있으며 고수준의 생산능력을 실현할 수 있다.
상기 목적, 특징 및 장점 이외에 본 발명은 또한 기타 목적, 특징 및 장점을 구비한다. 아래 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도면은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 명세서의 일부분이고 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 명세서와 함께 본 발명의 원리를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 오존화 연속 반응 장치의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 오존화 연속 반응 장치 중의 지지 필터판의 구조를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 오존화 연속 반응 장치 11 원료 공급실
111 원료 공급 포트 13 통기실
50 원료 분배관 131 가스포트I
133 통기실(13)의 원료 공급실(11)로부터 떨어진 일측의 바닥벽
15 냉각 반응실 30 단일 반응관
31 충전재 151 냉매 포트II
153 냉매 포트I 17 생성물 수집실
171 생성물 배출 포트 173 가스포트II
70 지지 필터판 71 필터 구멍
아래 본 발명의 실시예와 도면을 결합하여 본 발명의 실시예의 기술방안을 상세하게 설명하지만 하기 실시예 및 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명을 한정하지 않고 본 발명은 특허청구범위에 기재된 범위 및 이에 커버된 범위내에서 여러가지 형태로 실현될 수 있다.
본 발명의 전형적인 실시예에 의하면 원료 공급 포트(111)와, 원료 분배 장치와, 하나 또는 복수개의 단일 반응관(30)과, 통기구를 포함하는 오존화 연속 반응 장치를 제공한다. 원료 분배 장치의 제1단말은 원료 공급 포트에 연통되고 하나 또는 복수개의 단일 반응관(30)의 제1단말은 원료 분배 장치의 제2단말에 연통되며 생성물 배출 포트(171)는 단일 반응관(30)의 제2단말에 연통되고 통기구는 단일 반응관(30)으로 오존을 이송한다.
본 발명에 따른 오존화 연속 반응 장치 및 그 장치의 연속 오존화 생산 방법은 각각 원료 분배 장치 및 오존을 이송하는 통기구에 연결되는 복수개의 단일 반응관을 설치함으로써 단위 시간내의 단일 반응관에 존재하는 오존량과 액체 원료량을 감소시키고 오존의 집중으로 인한 안전성 문제를 피면하며 반응의 안전성을 대폭 향상시키며 안전성이 보장된 상황하에서 오존화 반응의 규모화되고 연속적인 생산을 실현할 수 있다.
실제 작동에 있어서 오존 농도를 제어하기 위하여 단일 반응관의 내경을 밀리미터 수준으로 설정하고 반응 시간의 수요에 따라 단일 반응관의 체적을 수십부터 수백 밀리리터로 설정할 수 있고 이로하여 단위 시간내의 각 단일 반응관내에 존재하는 오존량 및 액체 원료가 아주 적고 반응의 안전성이 대폭 향상된다. 본 발명에 따른 오존화 연속 반응 장치에 있어서 액체 원료는 원료 분배 유닛을 통하여 각 단일 반응관(30)으로 연속적으로 투입되고 오존 원료는 오존 분배 유닛을 통하여 각 단일 반응관(30)으로 연속적으로 투입되며 또한 단일 반응관(30)내에서 연속 반응을 거친 후 배기가스와 생성물이 반응 장치로부터 연속적으로 배출되어 오존의 축적을 방지하고 안전성을 보장하며 고수준의 생산능력을 실현할 수 있다.
단일 반응관(30)의 내부의 액체 원료와 오존이 더욱 잘 접촉되어 반응하도록 상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 단일 반응관(30)내에 충전재(31)를 충전하고 단일 반응관(30)의 밑부분에 충전재(31)를 지지하고 필터 구멍(71)이 형성된 지지 필터판(70)이 고정되는 것이 바람직하다. 이러한 구조로 충전재를 설치함으로써 단일 반응관(30)의 내부의 반응 용액의 반응 경로를 연장시키고 액체 원료와 오존이 더욱 잘 접촉되어 반응함으로써 양호한 생성물 전환율을 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서 충전재(31)는 유리 충전재 또는 스테인리스강 충전재를 포함하는데 이에 한정되는 것은 아니다. 유리 충전재와 스테인리스강 충전재는 모두 액체 원료 또는 오존과 반응하지 않고 부산물이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 단일 반응관(30)의 높이 대 직경의 비가 20을 초과하는 것이 바람직하다. 단일 반응관(30)의 높이 대 직경의 비가 20을 초과하면 적당한 단일 반응관(30)의 직경을 선택하는데 유리하고 또한 원료의 반응을 단일 반응관(30)의 내부에서 완결하여 생성물 수율의 향상에 유리하다.
상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 통기구가 오존화 연속 반응 장치에 설치되는 가스 포트I(131)와 가스 포트II(173)를 포함하고 각 단일 반응관의 제1단말이 각각 가스 포트I(131)에 연통되고 제2단말이 각각 가스 포트II(173)에 연통되며 가스 포트I(131)가 배기가스 포트이고 가스 포트II(173)가 오존 공급 포트이거나, 또는 가스 포트I(131)가 오존 공급 포트이고 가스 포트II(173)가 배기가스 포트인 것이 바람직하다.
실제 작동에 있어서 구체상황에 따라 오존의 공급 포트와 배기가스 포트의 위치를 설치할 수 있고 가스 포트I(131)가 배기가스 포트이고 가스 포트II(173)가 오존 공급 포트인 경우, 액체 원료와 오존은 단일 반응관내에서 병류 접촉 반응을 수행한다. 가스 포트I(131)가 오존 공급 포트이고 가스 포트II(173)가 배기가스 포트인 경우, 액체 원료와 오존은 단일 반응관내에서 역류 접촉 반응을 수행한다. 이 두가지 반응 형태는 모두 본 발명에 따른 효과를 얻을 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 단일 반응관(30)은 오존화 연속 반응 장치 내부의 냉각 반응실(15)에 설치되고 냉각 반응실(15)의 외주면을 둘러싸는 측벽에 원료 공급 포트(111) 주변에 설치되는 냉매 포트I(153)와 생성물 배출 포트(171) 주변에 설치되는 냉매 포트II(151)가 설치되는 것이 바람직하다. 이 구조에 의하면 냉각 반응실(15)의 외주면을 둘러싸는 측벽에 냉매를 통과시키므로 냉각 반응실(15)내의 온도를 효율적으로 절감시킬 수 있을 뿐만아니라 냉각 반응실(15)내의 온도를 일치시킬 수 있으며 단일 반응관내에서 수행되는 반응을 위하여 적당한 반응 온도를 제공할 수 있고, 또한 이렇게 온도를 낮추면 반응 원료에 접촉하지 않기 때문에 반응 품질에 영향을 줄 수 없다. 실제 작동에 있어서 냉매 포트I(153)가 냉매 배출 포트이고 냉매 포트II(151)가 냉매 공급 포트인 것이 바람직하다. 이렇게 냉매 액체가 피동적으로 위로 흐르면 냉각 반응실(15)의 내부와의 열교환에 더욱 유리하다.
상기 원료 분배 장치가 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현하는 것이 바람직하다.
상기 오존화 연속 반응 장치가 밀봉된 용기인 것이 바람직하다.
기기에 대한 상기 오존화 연속 반응 장치의 요구를 간소화하고 제조의 편의를 실현하며 공간 이용율을 향상시키기 위하여 도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 상기 오존화 연속 반응 장치중의 원료 분배 장치는 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되는 원료 공급실(11)과 복수개의 원료 분배관(50)을 포함한다. 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되는 원료 공급실(11)은 원료 공급 포트(111)에 연통되고 복수개의 원료 분배관(50)은 단일 반응관(30)에 대응되어 설치되고 각 원료 분배관(50)의 제1단말은 원료 공급실(11)까지 뻗어있으며 제2단말은 단일 반응관(30)의 제1단말까지 뻗어있다.
상기 구조에 있어서 오존화 연속 반응 장치의 내부의 밀봉 공간을 구분하여 특정 기능을 구비한 챔버를 형성함으로써 설비 투자를 절감시킨다. 또한 원료 분배관(50)을 설치함으로써 액체 원료가 원료 분배관(50)을 통과하여 직접 단일 반응관(30)으로 이동된 후 각 단일 반응관(30)에 오존을 도입하여 오존화 반응의 규모화되고 연속적인 생산을 실현할 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치(10)에 있어서 오존화 연속 반응 장치의 내부에 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되는 통기실(13)과, 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되는 생성물 수집실(17)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 통기실(13)은 가스 포트I(131)를 통하여 외부에 연통되고 또한 단일 반응관(30)의 제1단말에 연통되며 복수개의 원료 분배관(50)은 통기실(13)을 관통하고 단일 반응관(30)의 내부까지 뻗어있으며 생성물 수집실(17)은 가스 포트II(131)를 통하여 외부에 연통되고 또한 단일 반응관(30)의 제2단말에 연통되며 가스 포트I(131)가 배기가스 포트이고 가스 포트II(173)가 오존 공급 포트이거나, 또는 가스 포트I(131)가 오존 공급 포트이고 가스 포트II(173)가 배기가스 포트이다.
상기한 바와 같이 상기 구조에 있어서 오존화 연속 반응 장치의 내부의 밀봉 공간을 구분하여 특정 기능을 구비하는 챔버를 형성함으로써 설비 투자를 절감시키고 네스팅 방식(nesting mode)를 통하여 단일 반응관(30)과 원료 공급실(11) 및 오존 공급실(13) 사이의 접속 관계를 간소화하고 액체 원료가 원료 분배관(50)를 통과하여 직접 단일 반응관(30)으로 흐르게 할 수 있고 또한 통기실(13)의 원료 분배관(50)를 통하여 단일 반응관(30)까지 뻗어있는 부분과 단일 반응관(30) 사이의 간격은 단일 반응관에 기상 연통된다. 이 구조에 의하면 가스 포트I(131)와 가스 포트II(173)의 장착이 간단하고 간단한 구조로 액체 원료와 오존을 각각 이송할 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 각 단일 반응관(30)의 제1단말이 통기실(13)의 원료 공급실(11)로부터 떨어진 일측의 바닥벽(133)을 관통하여 통기실(13)에 연통되고 각 원료 분배관(50)은 단일 반응관(30)의 축선에 따라 뻗어있으며 원료 분배관(50)의 단일 반응관(30)의 내부까지 뻗어있는 부분의 외벽과 단일 반응관(30)의 내벽 사이에 통기실(13)에 기상 연통되는 환형 홈이 형성되는 것이 더 바람직하다. 이 구조를 이용할 경우, 구조가 간단하여 제조에 편리하고 오존이 단일 반응관내에 균일하게 분포하도록 제어할 수 있고 오존의 집중을 방지하며 반응의 안전성을 향상시킬 수 있다.
실제 작동에 있어서 액체 원료가 원료 공급 포트(111)로부터 원료 공급실로 흐르고 이어서 원료 공급실의 바닥벽까지 흘러들어가도록 원료 분배관(50)의 원료 공급실(11)의 내부까지 뻗어있는 부분을 원료 공급실의 단일 반응관(30)의 일측에 가까운 바닥벽보다 일정한 거리만큼 높이 설치하고 액체 원료가 원료 공급실의 바닥벽에서 원료 분배관(50)의 원료 공급 포트보다 높으면 액체 원료는 균일하게 각 원료 분배관(50)으로 흘러들어가고 각 원료 분배관내에 액체 원료를 균일하게 분배할 수 있다. 원료 공급 포트를 오존화 연속 반응 장치의 축선에 따라 원료 공급실의 끝부분에 설치하는 것이 바람직하다.
동시에 상기 구조에 있어서 통기실에 연통되는 가스 포트I(131)를 임의의 위치에 설치할 수 있고 가스 포트I(131)가 오존 공급 포트일 경우 오존은 오존 공급실에 공급된 후 원료 공급실을 향하여 이동되고 오존 공급실에 오존 분자가 가득 분포된 후 오존은 각 원료 분배관(50)의 외벽과 각 단일 반응관(30)의 내벽 사이에 형성된 환형 홈으로부터 단일 반응관(30)의 내부로 균일하게 흘러들어간다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서 상기 오존화 연속 반응 장치 중의 통기실(13)과 생성물 수집실(17) 사이에 각 단일 반응관(30)을 설치하기 위한 냉각 반응실(15)이 설치되고 냉각 반응실(15)과 생성물 수집실(17)은 지지 필터판(70)을 통하여 분리되고 각 단일 반응관(30)은 지지 필터판(70)에 설치되고 지지 필터판(70)에 단일 반응관(30)과 생성물 수집실(17)을 연통시키는 필터 구멍(71)이 더 형성되어 있다. 이 구조에 있어서 지지 필터판에 필터 구멍(71)이 형성됨으로써 가스 포트II로부터 흘러들어온 기체가 단일 반응관(30)으로 균일하게 흘러들어가 기체의 균일 분포를 실현할 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 각 단일 반응관(30)의 내부에 충전재(31)를 설치하고 충전재(31)가 단일 반응관(30)과 지지 필터판(70)에 둘러싸인 반응실에 충전되는 것이 바람직하다. 이 구조에 있어서 충전재를 설치함으로써 단일 반응관(30)의 내부의 반응 용액의 반응 경로를 연장시키기 쉽고 액체 원료와 오존이 더욱 양호하게 접촉 반응하여 더욱 좋은 생성물 전환율을 얻을 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치에 있어서 각 지지 필터판(70)의 외주면이 오존화 연속 반응 장치의 내벽에 맞물리는 구조를 구비하고 또한 내부에 6각형의 필터 구멍 분포 영역을 구비하며 필터 구멍(71)이 6각형의 필터 구멍 분포 영역에 분포되어 필터 구멍 분포 영역 중의 한변에 평행한 복수 그룹을 형성하고 각 그룹내의 각 필터 구멍(71)은 동일 간격으로 배열되고 인접한 두 그룹의 각 필터 구멍(71)이 교대로 배치되는 것이 바람직하다. 이 구조에 의하면 지지 필터판(70)의 제조가 간단하고 냉각 반응실(15)의 내부에 분포되는 단일 반응관(30)의 모든 분포 형식에 부합되고 통용성을 구비하며 교환도 편리하다.
본 발명의 전형적인 실시예에 의하면 액체 원료와 오존을 각각 원료 공급 포트와 통기구로부터 반응 장치로 연속적으로 공급시키고(S1), 액체 원료를 원료 분배 장치를 통하여 단일 반응관내에 균일하게 분포시키며(S2), 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 반응시킨 후 배기가스를 배기가스 포트로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트로부터 연속적으로 배출시키는(S3) 단계를 포함하는 상기 오존화 연속 반응 장치를 이용한 작동 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 이 방법에 의하면 복수개의 단일 반응관(30)을 설치함으로써 단위 시간내의 단일 반응관내에 존재하는 오존량과 액체 원료량을 절감시키고 오존량의 농도를 제어하기 어려운 문제로 인한 안전성 문제를 방지할 수 있고 반응의 안전성을 대폭 향상시키고 안전성이 보장된 상황하에서 오존화 반응의 규모화되고 연속적인 생산을 실현할 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법중의 단계S1에 있어서 오존을 단일 반응관의 제2단말에 연통된 가스 포트II(173)로부터 반응 장치로 공급시키고 단계S3에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 역류 접촉 반응시킨 후 배기가스를 단일 반응관(30)의 제1단말에 연통된 가스 포트I(131)로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시키는 것이 바람직하다.
상기 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법중의 단계S1에 있어서 오존을 가스 포트I(131)로부터 반응 장치로 공급시키고 단계S3에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 병류 접촉 반응시킨 후 배기가스를 가스 포트II(173)로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시키는 것이 바람직하다.
상기 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법중의 단계S2에 있어서 단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 지지 필터판(70)이 단일 반응관(30)의 밑부분에 고정되어 충전재(31)를 지지하는 것이 바람직하다. 충전재를 이용함으로써 단일 반응관(30) 중의 액체 원료와 오존이 충분히 접촉 반응할 수 있다.
상기 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법에 있어서 쉘 사이드는 냉매 포트I(153)와 냉매 포트II(151)로부터 냉매를 공급 배출시켜 반응 온도를 제어하는 것이 바람직하다.
상기 오존화 연속 반응 장치가 오존화 연속 반응을 수행하는 방법에 있어서 원료 분배 장치가 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현하는 것이 바람직하다.
아래 구체적인 실시예 1 내지 3에 의하여 본 발명에 따른 오존화 연속 반응 장치의 구조 및 유익한 효과를 상세하게 설명한다.
실시예 1：
도 1에 도시한 오존화 연속 반응 장치에 있어서 장치의 내부에 원료 분배 장치 및 43개의 단일 반응관(30)이 장착되고 오존화 연속 반응 장치의 공급단부에 원료 공급 포트(111)가 설치되고 배출단부에 생성물 배출 포트(171)가 설치되며 원료 분배 장치는 장치내의 공급단부에 장착되고 원료 분배 장치의 공급단부는 원료 공급 포트(111)에 대응되며 그 배출단부는 단일 반응관(30)의 공급단부에 연결되고 단일 반응관(30)의 배출단부는 생성물 배출 포트(171)에 대응되며 원료 분배 장치가 장착되는 부분의 장치의 벽에 가스 포트I(131)가 설치되고 단일 반응관(30)의 배출단부와 생성물 배출 포트(171) 사이의 장치의 벽에 가스 포트II(173)가 설치되어 있다.
단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 단일 반응관(30)의 밑부분에 지지 필터판(70)이 장착되며 지지 필터판(70)은 충전재(31)를 지지하고 지지 필터판(70)에 필터 구멍(71)이 형성되어 있다(도 1 및 도 2 참조).
단일 반응관(30)의 높이 대 직경의 비는 28이다.
충전재(31)로 유리 충전재를 이용한다.
원료 분배 장치는 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현한다.
가스 포트I(131)가 배기가스 포트고 가스 포트II(173)가 오존 공급 포트다.
단일 반응관(30)이 장착되는 부분의 장치의 벽에 냉매 포트I(153)와 냉매 포트II(151)가 설치되어 있다.
냉매 포트I(153)가 냉매 배출 포트고 냉매 포트II(151)가 냉매 공급 포트다.
오존화 연속 반응 장치는 밀봉된 용기이다(도 1 참조).
상기 오존화 연속 반응 장치(도 1 참조)의 작동 방법에 있어서,
액체 원료와 오존을 각각 원료 공급 포트(111)와 통기구로부터 연속적으로 반응 장치로 공급시키는 단계(S1)와,
액체 원료를 원료 분배 장치를 통하여 단일 반응관(30)내에 균일하게 분포시키는 단계(S2)와,
액체 원료와 오존을 단일 반응관(30)내에서 반응시킨 후 배기가스와 생성물을 각각 배기가스 포트와 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시키는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
단계(S1)에 있어서 오존을 가스 포트II(173)로부터 반응 장치로 공급시키고 단계(S3)에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관(30)내에서 역류 접촉 반응시킨 후 배기가스와 생성물을 각각 가스 포트I(131)와 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시킨다.
단계(S2)에 있어서 단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 지지 필터판(70)은 단일 반응관(30)의 밑부분에 고정되어 충전재(31)를 지지한다.
반응 장치의 쉘 사이드는 냉매 포트I(153)와 냉매 포트II(151)를 통하여 냉매를 공급 배출시켜 반응 온도를 제어한다.
실시예 2: 도 1에 도시한 오존화 연속 반응 장치에 있어서 장치내에 원료 분배 장치 및 37개 단일 반응관(30)이 장착되고 오존화 연속 반응 장치(10)의 공급단부에 원료 공급 포트(111)가 설치되고 배출단부에 생성물 배출 포트(171)가 설치되며 원료 분배 장치는 장치내의 공급단부에 장착되고 원료 분배 장치의 공급단부는 원료 공급 포트(111)에 대응되고 그 배출단부는 단일 반응관(30)의 공급단부에 연결되며 단일 반응관(30)의 배출단부는 생성물 배출 포트(151)에 대응되고 원료 분배 장치가 장착되는 부분의 장치의 벽에 가스 포트I(131)가 설치되고 단일 반응관(30)의 배출단부와 생성물 배출 포트(171) 사이의 장치의 벽에 가스 포트II(173)가 설치되어 있다.
단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 단일 반응관(30)의 밑부분에 지지 필터판(70)이 장착되며 지지 필터판(70)은 충전재(31)를 지지하고 지지 필터판(70)에 필터 구멍(71)이 형성되어 있다(도 1 및 도 2 참조).
단일 반응관(30)의 높이 대 직경의 비는 30이다.
충전재(31)로 스테인리스강 충전재를 이용한다.
원료 분배 장치는 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현한다.
가스 포트I(131)가 오존 공급 포트고 가스 포트II(173)가 배기가스 포트이다.
단일 반응관(30)이 장착된 부분의 장치의 벽에 냉매 포트I(153)와 냉매 포트II(151)가 설치되어 있다(도 1 참조).
냉매 포트I(153)가 냉매 배출 포트고 냉매 포트II(151)가 냉매 공급 포트이다.
오존화 연속 반응 장치는 밀봉된 용기이다(도 1 참조).
상기 오존화 연속 반응 장치(도 1 참조)의 작동 방법에 있어서,
액체 원료와 오존을 각각 원료 공급 포트(111)와 통기구로부터 연속적으로 반응 장치로 공급시키는 단계(S1)와,
액체 원료를 원료 분배장치를 통하여 단일 반응관(30)내에 균일하게 분포시키는 단계(S2)와,
액체 원료와 오존을 단일 반응관(30)내에서 반응시킨 후 배기가스와 생성물을 각각 배기가스 포트와 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시키는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
단계(S1)에 있어서 오존을 가스 포트I(131)로부터 반응 장치로 공급시키고 단계(S3)에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관(30)내에서 병류 접촉 반응시킨 후 배기가스와 생성물을 각각 가스 포트II(173)와 생성물 배출 포트(171)로부터 배출시킨다.
단계(S2)에 있어서 단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 지지 필터판(70)은 단일 반응관(30)의 밑부분에 장착되어 충전재(31)를 지지한다.
반응 장치의 쉘 사이드는 냉매 포트I(153)와 냉매 포트II(151)를 통하여 냉매를 공급 배출시켜 반응 온도를 제어한다.
상기한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예로, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 당업자라면 본 발명에 여러가지 변화를 가져올 수 있다. 본 발명의 정신과 원칙을 벗어나지 않는 범위내에서 수행하는 모든 수정, 동등교체, 개량 등은 본 발명의 보호 범위에 속한다.

Claims (19)

  1. 원료 공급 포트(111)와,
    제1단말이 상기 원료 공급 포트에 연통되는 원료 분배 장치와,
    제1단말이 상기 원료 분배 장치의 제2단말에 연통되는 하나 또는 복수개의 단일 반응관(30)과,
    상기 단일 반응관(30)의 제2단말에 연통되는 생성물 배출 포트(171)와,
    상기 단일 반응관(30)에 오존을 이송하는 통기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 상기 단일 반응관(30)의 밑부분에 상기 충전재(31)를 지지하고 필터 구멍(71)이 형성된 지지 필터판(70)이 장착되는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전재(31)로 유리 충전재 또는 스테인리스강 충전재를 이용하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단일 반응관(30)의 높이 대 직경의 비가 20을 초과하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통기구가 상기 오존화 연속 반응 장치에 설치되고 각각 상기 단일 반응관의 제1단말에 연통되는 가스 포트I(131)와 상기 오존화 연속 반응 장치에 설치되고 각각 상기 단일 반응관의 제2단말에 연통되는 가스 포트II(173)를 포함하고,
    상기 가스 포트I(131)가 배기가스 포트이고 상기 가스 포트II(173)가 오존 공급 포트이거나, 또는 상기 가스 포트I(131)가 오존 공급 포트이고 상기 가스 포트II(173)가 배기가스 포트인 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단일 반응관(30)이 오존화 연속 반응 장치(10)의 내부의 냉각 반응실(15)에 설치되고 상기 냉각 반응실(15)의 외주면을 둘러싸는 측벽에 상기 원료 공급 포트(111) 주변에 설치되는 냉매 포트I(153)와 상기 생성물 배출 포트(171) 주변에 설치되는 냉매 포트II(151)가 설치되고
    상기 냉매 포트I(153)가 냉매 배출 포트이고 상기 냉매 포트II(151)가 냉매 공급 포트인 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 원료 분배 장치가 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오존화 연속 반응 장치가 밀봉된 용기인 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 원료 분배 장치가
    상기 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되어 상기 원료 공급 포트(111)에 연통되는 원료 공급실(11)과,
    상기 단일 반응관(30)에 대응되어 설치되고 각각의 제1단말이 상기 원료 공급실(11)까지 뻗어있고 제2단말이 상기 단일 반응관(30)의 제1단말까지 뻗어있는 복수개의 원료 분배관(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오존화 연속 반응 장치의 내부에
    상기 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되어 가스 포트I(131)를 통하여 외부에 연통되고 또한 상기 단일 반응관(30)의 제1단말에 연통되며 복수개의 상기 원료 분배관(50)이 관통되고 상기 단일 반응관(30)내부까지 뻗어있는 통기실(13)과,
    상기 오존화 연속 반응 장치의 내부에 형성되어 가스 포트II(131)를 통하여 외부에 연통되고 또한 상기 단일 반응관(30)의 제2단말에 연통되는 생성물 수집실(17)을 더 포함하고
    상기 가스 포트I(131)가 배기가스 포트이고 상기 가스 포트II(173)가 오존 공급 포트이거나, 또는 상기 가스 포트I(131)가 오존 공급 포트이고 상기 가스 포트II(173)가 배기가스 포트인 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각 상기 단일 반응관(30)의 제1단말은 상기 통기실(13)의 상기 원료 공급실(11)로부터 떨어진 일측의 바닥벽(133)을 관통하고 상기 통기실(13)에 연통되며,
    각 상기 원료 분배관(50)은 상기 단일 반응관(30)의 축선에 따라 뻗어있고 또한 상기 원료 분배관(50)의 상기 단일 반응관(30)의 내부까지 뻗어있는 부분의 외벽과 상기 단일 반응관(30)의 내벽 사이에 상기 통기실(13)에 기상 연통되는 환형 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 통기실(13)과 상기 생성물 수집실(17) 사이에 각 상기 단일 반응관(30)이 설치되는 냉각 반응실(15)이 형성되고 상기 냉각 반응실(15)과 상기 생성물 수집실(17) 사이는 지지 필터판(70)을 통하여 분리되고 각 상기 단일 반응관(30)은 상기 지지 필터판(70)에 설치되고 상기 지지 필터판(70)에 상기 단일 반응관(30)과 상기 생성물 수집실(17)을 연통시키는 필터 구멍(71)이 형성되는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    각 상기 단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 설치되는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 지지 필터판(70)의 외주면이 상기 오존화 연속 반응 장치의 내벽에 맞물리는 구조를 구비하고 내부에 상기 필터 구멍(71)이 분포되는 6각형의 필터 구멍 분포 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치.
  15. 액체 원료와 오존을 각각 원료 공급 포트와 통기구로부터 반응 장치로 연속적으로 공급시키는 단계(S1)와,
    액체 원료를 원료 분배 장치를 통하여 단일 반응관내에 균일하게 분포시키는 단계(S2)와,
    액체 원료와 오존을 상기 단일 반응관내에서 반응시킨 후 배기가스를 배기가스 포트로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트로부터 연속적으로 배출시키는 단계(S3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단계(S1)에 있어서 오존을 상기 단일 반응관의 제2단말에 연통된 가스 포트II(173)로부터 반응 장치로 공급시키고 단계(S3)에 있어서 액체 원료와 오존을 상기 단일 반응관내에서 역류 접촉 반응시킨 후 배기가스를 상기 단일 반응관(30)의 제1단말에 연통된 가스 포트I(131)로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시키거나, 또는
    상기 단계(S1)에 있어서 오존을 상기 가스 포트I(131)로부터 반응 장치로 공급시키고 단계(S3)에 있어서 액체 원료와 오존을 단일 반응관내에서 병류 접촉 반응시킨 후 배기가스를 가스 포트II(173)로부터 연속적으로 배출시키고 생성물을 생성물 배출 포트(171)로부터 연속적으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 단계(S2)에 있어서 단일 반응관(30)내에 충전재(31)가 충전되고 지지 필터판(70)은 상기 단일 반응관(30)의 밑부분에 고정되어 충전재(31)를 지지하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 반응 장치의 쉘 사이드는 냉매 포트I(153)와 냉매 포트II(151)를 통하여 냉매를 공급 배출시켜 반응 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 반응 장치의 원료 분배 장치가 오버 플로우의 원리를 이용하여 액체의 균일 분포를 실현하는 것을 특징으로 하는 오존화 연속 반응 장치의 작동 방법.
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