KR20190029200A - 결정화기 - Google Patents

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D9/00—Crystallisation
    • B01D9/005—Selection of auxiliary, e.g. for control of crystallisation nuclei, of crystal growth, of adherence to walls; Arrangements for introduction thereof

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Abstract

본 발명은 결정화기 내부로 도입되는 원료가 곧바로 유출되는 것을 방지할 수 있는 결정화기에 관한 기술을 설명하고 있다.

Description

결정화기{Crystallizer}
본 발명은 결정화기에 관한 것으로, 특히, 결정화기 내부로 도입되는 원료(feed)가 곧바로 유출되는 것을 방지할 수 있는 결정화기에 관한 것이다.
일반적으로, 결정화기는 분리 기술에 사용되는 장치로서, 결정을 통하여 원하는 물질의 분리를 용이하게 할 수 있다.
도 3은 종래의 결정화기(10)를 도시한 도면으로서, 결정화기(10)는 결정화기 본체(110)와 결정화기 본체(110)와 동일한 중심축을 갖도록 결정화기 본체(110) 내부에 마련되는 드래프트 튜브(draft tube, 120) 및 드래프트 튜브(120) 내부에 구비될 수 있는 교반기(130)를 포함한다. 결정화기 본체(110)의 바닥면에는 결정화기 본체(110) 내부로 원료를 공급하는 피드 라인(140)과 본체(110) 내부의 반응물들을 내보낼 수 있는 아웃렛 라인(15)이 구비되어 있다.
종래의 결정화기(10)에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 피드 라인(140)으로 원료가 결정화기 본체(110) 내부로 들어오는 경우 하강 흐름의 영향으로(도 3b 참조) 원료의 주입과 동시에 원료가 바닥 면을 타고 흐르게 되는데, 아웃렛 라인(15)이 결정화기 본체(110) 바닥면에 위치하므로, 주입된 원료가 아웃렛 라인(15)으로 곧바로 배출되는 문제가 발생한다.
따라서, 결정화기 내부로 도입되는 원료가 곧바로 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 결정화기가 요구된다.
본 발명에 따른 결정화기에 있어서:
결정화 원료를 수용하여 결정화 원료의 결정화가 이루어지는 결정화기 본체;
결정화기 본체의 내부에 설치되는 드래프트 튜브;
드래프트 튜브의 내부에 설치되고 결정화 원료를 교반하는 교반기;
결정화기 본체의 바닥면에 구비되고 결정화 원료를 공급하는 피드 라인(feed line); 및
결정화기 본체의 바닥면에 구비되고 결정화기 본체 내부의 반응물을 배출하는 아웃렛 라인(outlet line)을 포함하고,
아웃렛 라인은 결정화기 본체의 내부로 연장되는 연장부를 포함하여, 아웃렛 라인의 입구의 높이는 결정화기 본체의 내부의 바닥면보다 높은 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 결정화기에 있어서, 아웃렛 라인의 입구의 결정화기 본체의 내부 바닥면으로부터의 높이는 드래프트 튜브의 하단부의 결정화기 본체의 내부 바닥면으로부터의 높이보다 낮을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 결정화기에 있어서, 아웃렛 라인의 입구는, 결정화기 본체의 내부의 바닥면으로부터 드래프트 튜브의 하단부까지의 높이의 1/2 또는 그 보다 높은 위치에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 결정화기에 있어서, 아웃렛 라인의 연장부는 단면이 원형인 관형상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 결정화기에 있어서, 아웃렛 라인의 연장부는 스테인리스 스틸 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 결정화기 내부로 도입되는 원료가 피드 라인으로부터 아웃렛 라인으로 곧바로 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 결정화기를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 결정화기 및 결정화기 내부의 원료의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 3a 및 3b는 각각 종래의 결정화기 및 결정화기 내부의 유체의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 4는 종래의 결정화기 및 결정화기 내부의 원료의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 5는 피드 라인에서 아웃렛 라인으로 곧바로 배출되는 유체의 양을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화기를 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화기(100)를 도시한 도면으로서, 결정화기(100)는 결정화기 본체(110)와 결정화기 본체(110), 결정화기 본체(110) 내부에 마련되는 드래프트 튜브(120), 및 드래프트 튜브(120) 내부에 구비될 수 있는 교반기(130)를 포함할 수 있다. 결정화기 본체(110)의 바닥면에는 결정화기 본체(110) 내부로 원료를 공급하는 피드 라인(140)이 구비되어 있다. 피드 라인(140)을 통해 결정화기 본체(110) 내부로 공급되는 원료는 드래프트 튜브(120) 내의 교반기(130)에 의해 교반될 수 있도록 피드 라인(140)은 결정화기 본체(110)의 중심축과 동일한 축 상에 위치할 수 있다.
원료가 피드 라인(140)을 통해 결정화기 본체(110) 내부로 공급되는 경우에, 결정화기 본체(110) 내부의 원료는, 드래프트 튜브(120) 내의 교반기(130)에 의해 드래프트 튜브(120)의 외부에서는 상승하고 드래프트 튜브(120)의 내부에서는 하강하는 흐름을 따라 결정화기 본체(110) 내부에서 순환하여 교반된다. 이는, 통상의 결정화기에서도 위와 같은 흐름으로 순환하며, 도 3b에서의 화살표로 표시된 원료의 흐름을 참조하여서도 이해할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화기 본체(110)의 바닥면에는 결정화기 본체(110) 내부에서 공정이 이루어진 이후에 결정화기 본체(110) 내부의 반응물들을 내보낼 수 있는 아웃렛 라인(150)이 구비되어 있다. 본 발명에 따르면, 아웃렛 라인(150)은 결정화기 본체(110)의 내부로 연장되는 연장부를 포함하여, 아웃렛 라인(150)의 입구는 결정화기 본체(110)의 내부의 바닥면보다 높게 위치하여 있다. 또한, 본 발명의 일 실시양태에 의하면, 아웃렛 라인(150)의 입구의 높이(즉, 결정화기 본체(110)의 내부 바닥면으로부터 아웃렛 라인(150)의 입구까지의 높이)는 결정화기 본체(110)의 내부 바닥면으로부터의 드래프트 튜브(120)의 하단부까지의 높이보다 낮을 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시양태에 의하면, 아웃렛 라인(150)의 입구는, 결정화기 본체(110) 내부의 바닥면과 드래프트 튜브(120)의 하단부 사이의 높이의 1/2에 해당하는 높이에 위치하거나 그보다 높은 곳에 위치할 수 있고 드래프트 튜브(120)의 하단부의 높이보다는 낮은 높이로 위치할 수도 있다. 본 발명의 결정화기(100)의 아웃렛 라인(150)의 입구의 높이는, 결정화기 본체의 내부의 크기, 높이, 형태, 또는 결정화기로 공급되는 원료의 종류, 등의 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞추어, 변형, 변경이 가능하다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시양태에 의하면, 아웃렛 라인(150)의 연장부는 단면이 원형인 관형상일 수 있다. 그에 따라, 피드 라인(140)으로부터 공급되어 결정화기 본체(110)의 내부 바닥면을 따라 흐르는 물질(반응물)이 아웃렛 라인(150)의 연장부의 외벽을 따라 우회하여 흐르는 데에 있어서 저항을 최소화할 수 있도록 하고, 결정화기 본체(110)의 내부의 유체의 흐름에도 저항을 최소화할 수 있도록 할 수 있다. 아웃렛 라인(150)의 연장부는 결정화기 본체(110)로부터 외부로 연장되는 아웃렛 라인의 외부 부분과 일체로 형성될 수 있고, 동일한 재질로 제작될 수 있다. 일 실시양태로서, 아웃렛 라인(150)의 연장부의 재질은 예를 들어 스테인리스 스틸 등일 수 있다. 본 발명의 결정화기(100)의 아웃렛 라인(150)의 연장부의 형상 및 재질은 상술한 것에 한정되지 않고, 본 발명이 구현되는 다양한 환경에 맞추어, 변형, 변경이 가능하다.
도 3a에 도시된 종래의 결정화기(10)에서는, 피드 라인(140)을 통해 결정화기 본체(110)의 바닥면 중앙에서 결정화기 본체(110) 내부로 원료가 공급될 때, 원료가 결정화기 본체(110) 내부로 공급됨과 동시에 결정화기 본체(110)의 바닥면을 타고 흐르게 되는데, 드래프트 튜브(120) 내부에서 하강하는 흐름(도 3b 참조)의 영향으로 인하여, 도 4에 도시된 바와 같이 원료가 결정화기 본체(110) 내부로 공급된 원료가 결정화기 본체(110)의 바닥면으로부터 외부로 연장되는 아웃렛 라인(15)으로 바로 배출되어 버리는 문제가 발생한다.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화기(100)에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 아웃렛 라인(150)의 입구가 결정화기 본체(110)의 바닥면보다 높이 위치하여 있기 때문에, 피드 라인(140)을 통해 결정화기 본체(110) 내부로 공급된 원료가, 드래프트 튜브(120) 내부에서 하강하는 흐름(즉 결정화기 본체(110) 내부의 순환의 흐름)에도 불구하고, 피드 라인(140)으로부터 아웃렛 라인(150)으로 곧바로 배출되는 것을 방지할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화기(100) 및 그에 따른 내부의 원료의 흐름을 도시하는 도면이다. 우선, 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이 종래의 결정화기(10) 내부의 원료의 흐름은 붉은색으로 도시된 화살표의 흐름과 같이, 피드 라인(140)으로부터 결정화기 본체(110) 내부로 공급될 때, 결정화기 본체(110) 내부를 순환하지 못하고, 피드 라인(140)으로부터 결정화기 본체(110)의 바닥면을 따라 흘러 아웃렛 라인(15)으로 곧바로 배출될 수 있다. 그러나, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 결정화기(100) 내부의 원료의 흐름은 붉은색으로 도시된 화살표의 흐름과 같이, 아웃렛 라인(150)의 입구가 결정화기 본체(110) 내부 바닥면보다 높게 위치하여 있기 때문에, 피드 라인(140)으로부터 결정화기 본체(110) 내부로 공급된 원료는 아웃렛 라인(150)의 벽면을 따라 우회하여 흐르게 되므로 아웃렛 라인(150)을 통해 곧바로 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는, 피드 라인에서 아웃렛 라인으로 곧바로 배출되는 유체의 양을 종래의 결정화기(10)와 본 발명에 따른 결정화기(100)의 경우로 나누어 비교한 그래프이다. 이를 위하여, 예를 들어 비스페놀 A(BPA)와 페놀(Phenol)의 혼합물을 결정화기의 피드 라인에 주입하였고, 결정화기의 아웃렛 라인으로 배출되는 반응물의 질량 분율 값을 시간에 따라 비교하였다. 피드 라인을 통해 결정화기 내부로 비스페놀 A와 페놀의 혼합물을 주입한 이후의 5분 동안의 값을 그래프로 나타내었으며, 아웃렛 라인에서 배출되는 반응물의 양이, 본 발명에 따른 결정화기(100)의 경우에서 종래의 결정화기(10)의 경우에 비하여 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 본 발명에 따른 결정화기(100)의 경우에, 피드 라인(140)을 통해 공급되는 원료가 아웃렛 라인(150)으로 곧바로 배출되지 않고 결정화기 본체(110) 내부에서 충분히 교반되어 결정화 공정을 거칠 수 있게 된다는 점을 알 수 있다.
상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서의 통상의 기술자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구 범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 결정화기 110: 결정화기 본체
120: 드래프트 튜브 130: 교반기
140: 피드 라인 150: 아웃렛 라인

Claims (5)

  1. 결정화기에 있어서:
    결정화 원료를 수용하여 결정화 원료의 결정화가 이루어지는 결정화기 본체;
    상기 결정화기 본체의 내부에 설치되는 드래프트 튜브;
    상기 드래프트 튜브의 내부에 설치되고 상기 결정화 원료를 교반하는 교반기;
    상기 결정화기 본체의 바닥면에 구비되고 결정화 원료를 공급하는 피드 라인(feed line); 및
    상기 결정화기 본체의 바닥면에 구비되고 상기 결정화기 본체 내부의 반응물을 배출하는 아웃렛 라인(outlet line)을 포함하고,
    상기 아웃렛 라인은 결정화기 본체의 내부로 연장되는 연장부를 포함하여, 상기 아웃렛 라인의 입구의 높이는 상기 결정화기 본체의 내부의 바닥면보다 높은 것을 특징으로 하는, 결정화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아웃렛 라인의 입구의 상기 결정화기 본체의 내부 바닥면으로부터의 높이는 상기 드래프트 튜브의 하단부의 상기 결정화기 본체의 내부 바닥면으로부터의 높이보다 낮은, 결정화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 아웃렛 라인의 입구는, 상기 결정화기 본체의 내부의 바닥면으로부터 상기 드래프트 튜브의 하단부까지의 높이의 1/2 또는 그 보다 높은 위치에 위치하는, 결정화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 아웃렛 라인의 연장부는 단면이 원형인 관형상인, 결정화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 아웃렛 라인의 연장부는 스테인리스 스틸 재질로 이루어지는, 결정화기.
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