KR20190123931A - 유사 이동층 흡착 분리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유사 이동층 흡착 분리장치는, 순환 흐름 배관을 구비하는 하나 이상의 흡착 체임버; 상기 흡착 체임버 내에 형성된 복수의 베드;와, 상기 베드를 구획하고 흡착제를 지지하는 그리드; 상기 그리드를 유체 혼합물 유입 및 탈착제 유입 배관과, 라피네이트 혼합물 및 추출물 유출 배관에 연결시켜 주기 위한 로터리 밸브; 상기 흡착 체임버 내에서 중앙에 형성된 중앙 배관; 상기 중앙 배관에서 각각의 상기 그리드로 연결되는 그리드 연결 배관; 상기 중앙 배관에 구비되고 각각의 그리드로 연결되는 상기 그리드 연결 배관에 연결된 중앙 배관 분배기; 및 상기 로터리 밸브에서 상기 중앙 배관 분배기를 통하여 각각의 그리드에 연통되는 복수의 액세스 라인;을 포함하여 이루어지고, 상기 그리드 연결 배관에서 상기 그리드로 공급 흐름을 전달하는 유입관과 상기 유입관의 하부에 형성된 분배 박스를 구비하되, 상기 분배 박스가 원통형으로 이루어져 있는, 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치를 구비한다.

Description

유사 이동층 흡착 분리 장치{DEVICE FOR ADSORPTION AND SEPARATION IN SIMULATED MOVING BED}

본 발명은 다른 크실렌 이성질체를 포함하는 방향족 탄화수소 혼합물에서 파라-자일렌(p-xylene)을 선택적으로 흡착 분리하는 것과 같은 공정 및 그에 사용하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유사 이동층 (Simulated Moving Bed: SMB) 흡착 크로마토그래피를 이용한 분리 공정에서, 상부로 부터 흘러 내려오는 순환 흐름인 연속 흐름(continuous flow)과 신규로 주입되는 공급 흐름(feed flow) 사이의 혼합 및 분배 효율을 향상시키기 위한 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 회분식(batch type) 크로마토그래피는 흡착 원리로 물질들을 분리하는 방법으로서 고순도 분리와 실험실에서의 분석 등에 적합하기 때문에 고순도 생합성화합물, 정밀화학 합성물, 그리고 식품첨가제 등의 분리, 정제에 널리 이용되고 있다. 그러나, 이러한 회분식 크로마토그래피를 이용한 분리공정은 이동상으로 사용되는 용매의 많은 소비량이 요구되고, 분리하고자 하는 성분의 흡착도가 차이가 적은 경우에는 분리가 어려우며, 나아가 대용량 분리 및 원료의 연속적인 분리에 부적합하다는 문제점을 지니고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 공개특허공보 제2001-51842호 등에서 언급하고 있는 실제 이동층 (True Moving Bed: TMB) 흡착 분리 공정이 있는데, 이러한 TMB공정은 열교환기, 추출 등의 여러 공정에서 효율적으로 쓰이고 있는 향류흐름(counter current flow)의 개념을 도입한 것으로써 고정상에 이동상과 반대방향의 흐름을 가하여 분리하고자 하는 혼합물의 용액이 컬럼으로 주입되면, 고정상에 대하여 흡착성질이 강한 것은 고정상의 흐름을 따라 컬럼 밖으로 유출되고 흡착성이 낮은 성분은 이동상을 따라 이동하게 함으로써, 두 물질간의 분리도의 차이가 크지 않더라도 두 물질의 농도분포 곡선의 양쪽 끝에서만 분리가 가능하다면 순수한 물질을 얻을 수 있다는 장점이 있는 반면, 기존의 고정식 분리공정에 비해 충전제의 양을 증가시켜야 하고, 충전제의 마찰과 유출 등으로 인해 정상상태의 조업이 매우 어려운 단점이 있다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 고정상인 흡착제를 분리 칼럼에 충전시켜 고정시키고, 분리 칼럼 사이의 다수의 액세스 라인을 이용하여 연결되는 포트(port)를 일정시간마다 이동시켜 고체상의 향류 이동을 모사하는 유사 이동층 (Simulated Moving Bed: SMB) 흡착 분리 공정이 개발되어 왔다. SMB 공정은 TMB 공정의 고정상 흐름에 대한 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로 방향족 탄화수소의 혼합물에서 파라-자일렌(p-xylene)의 정제, 에틸벤젠의 분리, 키랄 화합물의 제조 공정 등에 적용되고 있다. SMB 공정 중에서 상업적으로 적용되고 있는 대표적인 공정이 UOP사의 미국특허 제 4,326,092호 및 제 5,382747호에 개시되어 있으며, 통상적으로 이를 '파렉스(Parex) 공정'이라 지칭한다.

파렉스 공정은 하나 또는 두개의 긴 흡착 체임버를 여러 개의 베드 (bed) (흡착 체임버 하나당 통상 12개)로 분할하여 서로 직렬로 연결하여 구성한다. 파렉스 공정과 같은 유사 이동층 흡착 분리 공정에서는 실제로 고정상의 흐름이 없으며, 일정시간의 로터리 밸브 회전 시간간격에 따라 탈착제(desorbent), 추출물(extract), 유체 혼합물(feed), 라피네이트(raffinate), 세척용 액체 등의 유입 및 유출 포트 위치를 이동상이 흐르는 방향으로 변화시키면, 각 포트를 중심으로 칼럼이 상대적으로 이동상이 흐르는 방향의 반대 방향으로 놓이게 된다. 이때, 로터리 밸브가 회전하는 시간간격을 스위칭 타임(switching time)이라 하며, 이렇게 가상의 고정상의 흐름을 만들어 이동상과 향류 흐름을 모사할 수 있다. 고정상으로 사용되는 흡착제는 상기 베드 내에 충전된다.

즉, 파렉스 공정에서는 탈착제(desorbent), 추출물(extract), 유체 혼합물(feed) 및 라피네이트(raffinate)의 각 포트의 위치를 연속적으로 이동시킬 수 없지만, 복수의 액세스 라인(multiple access line)을 설치하여 로터리 밸브(rotary valve)를 통해 일정 스위칭 타임(switching time) 간격을 주어 주기적으로 각각의 흐름을 이웃한 라인으로 이동시켜 줌으로써 거의 같은 효과를 얻을 수 있다는 것이다. 따라서, 유체 혼합물 유입 포트를 통해 주입된 물질 중 흡착력이 약한 물질은 이동상을 따라 라피네이트 유출 포트로 나오게 되며, 흡착력이 강한 물질은 흡착 체임버의 각 베드 내에서 흡착제에 흡착되고, 일정 스위칭 타임 간격에 따라 상대적으로 칼럼이 움직이게 되므로, 일정 시간이 지난 후 추출물 유출 포트를 통해 나오게 되어 있다.

이러한 유사 이동층 (Simulated Moving Bed: SMB) 흡착 크로마토그래피를 이용한 분리 공정에서, 상부로부터 흘러 내려오는 순환 흐름인 연속 흐름(continuous flow)과 신규로 주입되는 공급 흐름(feed flow) 사이의 혼합 및 분배 효율을 향상시킬 필요가 있다.

1. 공개특허공보 제2001-51842호 2. 미국특허 제 4,326,092호 3. 미국특허 제 5,382747호

유사 이동층에서 유체가 충전물의 층을 균일하게 분산하여 흐르지 않고 일부분을 통로로 하여 불균일하게 흐르는 현상인 편류 또는 채널링(channeling) 현상을 최소화하고 이동층 베드 내에 충전된 흡착제를 고르게 사용하여 전체 공정의 효율을 높일 수 있는 혼합 분배 장치를 제공한다.

특히, 유사 이동층 흡착 분리 공정 (SMB: Simulated Moving Bed)에서 상부로 부터 흘러 내려오는 순환 흐름인 연속 흐름(continuous flow)과 신규로 주입되는 공급 흐름(feed flow) 사이의 혼합 및 분배 효율을 향상시킬 수 있는 분배기 박스를 최적화한 혼합 분배 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 유사 이동층에서 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치는,

순환 흐름 배관을 구비하는 하나 이상의 흡착 체임버;

상기 흡착 체임버 내에 형성된 복수의 베드;

상기 베드를 구획하고 흡착제를 지지하는 그리드;

상기 그리드를 유체 혼합물 유입 및 탈착제 유입 배관과, 라피네이트 혼합물 및 추출물 유출 배관에 연결시켜 주기 위한 로터리 밸브;

상기 흡착 체임버 내에서 중앙에 형성된 중앙 배관;

상기 중앙 배관에서 각각의 상기 그리드로 연결되는 그리드 연결 배관;

상기 중앙 배관에 구비되고 각각의 그리드로 연결되는 상기 그리드 연결 배관에 연결된 중앙 배관 분배기; 및

상기 로터리 밸브에서 상기 중앙 배관 분배기를 통하여 각각의 그리드에 연통되는 복수의 액세스 라인;을 포함하여 이루어진다.

상기 그리드 연결 배관에서 상기 그리드로 공급 흐름을 전달하는 유입관과 상기 유입관의 하부에 형성된 분배 박스를 구비하되, 상기 분배 박스가 원통형으로 이루어져 있고, 상기 원통형 분배 박스의 둘레에 접선방향으로 다수의 유출구가 구비되어 있다.

유사 이동층 흡착 분리 공정 (SMB: Simulated Moving Bed)에서 상부로 부터 흘러 내려오는 순환 흐름인 연속 흐름(continuous flow)과 신규로 주입되는 공급 흐름(feed flow) 사이의 혼합 및 분배 효율을 향상시킬 수 있다. 유체간 혼합 및 분배 효율을 향상시킴으로써 체임버 내 데드 볼륨(dead volume)을 최소화하고 충전된 흡착제를 보다 균일하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유사 이동층에서 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치에 사용되는 시스템의 일 실시예에 대한 개략도를 나타낸다.
도 2a는 흡착 체임버 내의 하나의 베드(12)에서 그리드를 상부에서 본 평면도를 나타낸다.
도 2b는 하나의 베드에서 그리드로 연결되는 그리드 연결 배관과 중앙 배관이 이어지는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 베드에 구비된 그리드 부분의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다.
도 4는 각각의 그리드에 형성된 유입관과 이 유입관 하부의 분배 박스의 사시도이다.
도 5는 그리드에서 본 발명에 따른 분배 박스로부터 공급 흐름이 유출되는 상태를 보여준다.
도 6은 CFD (Compuational Fluid Dynamics) 기법을 이용하여 유사 이동층에서의 유체 혼합 분배의 시뮬레이션을 실시한 결과를 정리한 것이다.
도 7은 본 발명을 수치적으로 검증하기 위해 베드 내에 설정한 99개의 지점을 나타낸다.

이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조로 하여 아래에서 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유사 이동층에서 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치가 사용되는 시스템의 일 실시예에 대한 개략도를 나타낸다.

도 1에 따르면, 본 발명에 따른 유사 이동층에서 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치에서는 흡착 체임버(10) 내에 베드(12)를 다층으로 구성하여 각각의 베드(12)가 직렬로 연결되어 있고, 각 베드(12)에는 흡착제가 충전되어 있다. 통상적으로 베드(12)의 개수는 각 체임버 별로 12개이나, 베드의 개수는 필요에 따라 조정 가능하다. 흡착 체임버는 1 개 이상이 사용된다.

상기 흡착 체임버 내의 각각의 베드(12)는 복수의 액세스 라인(14)을 통해 로터리 밸브(16)에 연결되어 있다. 상기 로터리 밸브(16)는 유체 혼합물 유입 및 탈착제 유입 배관(18)과, 라피네이트 혼합물 및 추출물 유출 배관(20)을 복수의 액세스 라인에 연결시켜 준다. 로터리 밸브의 상세한 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 익히 알려져 있으므로 간략하게 도시하였다.

상기 복수의 액세스 라인(14)은 상기 로터리 밸브(16)와 상기 각각의 베드(12)를 연결시키는데, 유체 혼합물의 공급과 탈착제의 주입 및 추출물, 라피네이트(raffinate) 혼합물의 배출이 모두 동일한 액세스 라인을 통해서 시차를 두고 이루어진다. 흡착 체임버와 로터리 밸브(16, rotary valve)를 연결하여 주는 이 배관은 흡착 체임버의 베드(bed) 개수만큼 구비되며 베드 라인(bed line)이라고도 불린다.

흡착 체임버(10)의 상하부에는 순환 흐름(continuous flow)이 공급되는 순환 흐름 배관(22)이 연결된다. 이 순환 흐름 배관(22)은 다른 흡착 체임버에 연결될 수 있다.

이러한 유사 이동층 흡착 분리 장치에서는 실제로 고정상의 흐름이 없지만, 일정시간의 스위칭 간격에 따라 로터리 밸브(16)에서 탈착제(desorbent), 추출물(extract), 유체 혼합물(feed) 및 라피네이트(raffinate)의 배관의 연결 위치를 이동상이 흐르는 방향으로 변화시키면, 각 배관의 연결 위치를 중심으로 가상의 고정상의 흐름을 만들어 이동상과 향류(counterflow) 흐름을 모사할 수 있다. 고정상으로 사용되는 흡착제는 각각의 상기 베드(12) 내에 충전되며 일정 기간마다 교체해 준다.

상기 유사 이동층의 시스템에서 유체 혼합물은 유체 혼합물 유입 배관(18)을 통해 로터리 밸브(16)와 연결되는 복수의 액세스 라인(14)을 통해 흡착 체임버(10) 내로 유입되고, 상기 흡착 체임버(10) 내의 각 베드(12)에 충전된 상기 흡착제와 접촉한다. 상기 베드(12)로부터 상대적으로 흡착력이 작은 라피네이트는 라피네이트 혼합물 유출 배관(20)으로 인출된다.

도 2a는 흡착 체임버 내의 하나의 베드(12)에서 그리드를 상부에서 본 평면도를 나타내고, 도 2b는 그리드를 포함하는 부분의 개략적인 종단면도로서, 하나의 베드에서 그리드로 연결되는 그리드 연결 배관과 중앙 배관이 이어지는 상태를 나타낸다.

흡착 체임버(10)에서 각각의 베드(12)의 평면도는 대체로 원형이며, 베드(12)의 내부에는 흡착제를 지지하는 공간인 그리드(121)가 다수 구획되어 파이 형태로 구성되어 있다. 그리드(121)는 상기 베드(12)에서 구획되어 도시된 실시예에서는 24개의 파이 조각 형태를 이룬다. 흡착 체임버(10)에서 상하부 베드(12) 사이의 유체 이동은 각각의 그리드(121)를 통해 이루어지며, 각각의 그리드(121)는 중앙 배관(122)으로부터 그리드 연결 배관(124)을 통하여 연결되고, 상기 중앙 배관(122)에는 중앙 배관 분배기(126)가 구비되어 각각의 그리드 연결 배관(124)을 중앙 배관(122)과 연통시킨다.

또 상기 중앙 배관 분배기(126)에서 액세스 라인(14)이 상기 로터리 밸브(16)로 연결되어, 공급 유체가 로터리 밸브(16)와 상기 중앙 배관(122) 및 상기 그리드 연결 배관(124)를 통하여 각각의 그리드(121)로 주입된다.

도 2b에서 보는 바와 같이, 베드(12) 내의 그리드(121)는 상하측이 스크린(121a)으로 되어 있어서 액상의 유체만을 통과시킴으로써 베드(12)의 격막 역할을 하면서 흡착제(128)를 지지한다.

도 3은 베드(12)에 구비된 그리드(121) 부분의 개략적인 수직 단면도를 나타낸다. 각각의 그리드는 독립적으로 나뉘어져 있기 때문에 한 개의 그리드에 대해서만 살펴보기로 한다.

중앙 배관(122)으로부터 그리드(121)로 연결하는 그리드 연결 배관(124)의 하부에는 분배 박스(130)가 구비되어 있으며, 본 발명에서 상기 분배 박스(130)는, 종래 기술에서 직사각형통으로 되어 있던 것과는 달리 원통형으로 이루어져 있다.

흡착 체임버의 상부에서 흡착제(128)를 거쳐 흘러내려 오는 순환 흐름(continuous flow)은 스크린(121a)을 통과하여, 도면에서 화살표 방향으로 그리드의 격판(132)에 의해 유도되어 그리드(121)의 내부 공간(134)으로 흘러 들어온다. 그리고 유체 혼합물 유입 및 탈착제 유입 배관(18)으로부터 로터리 밸브(16)를 거쳐 액세스 라인(14), 중앙 배관(122), 중앙 배관 분배기(126) 및 그리드 연결 배관(124)을 통해 그리드(121)로 공급되는 공급 흐름(feed flow)은 상기 분배 박스(130)에서 그리드(121)의 내부 공간(134)으로 유입된다. 그리하여 상기 순환 흐름의 용액과 상기 공급 흐름의 유체 혼합물, 탈착제, 라피네이트 등은 그리드 내의 내부 공간(134)에서 혼합된 후 그 아래의 흡착제(128) 층과 다른 그리드로 흘러내려가면서 흡착 체임버 내에서 이러한 과정을 반복한다.

한편 일정 시간마다 상기 로터리 밸브(16)와 액세스 라인(14), 중앙 배관(122), 중앙 배관 분배기(126) 및 그리드 연결 배관(124)을 흐르는 유체의 흐름 방향이 바뀌도록 되어 라피네이트 혼합물 및 추출물이 상기 배관들의 역순으로 유출된다.

한편, 상기 분배 박스(130)의 형상에 따라 베드에 걸리는 차압이 달라지고 공급 흐름의 베드 내에서 분산 정도가 달라질 수 있으므로, 상기 분배 박스(130)의 형상은 대단히 중요하다.

즉, 상기 분배 박스(130)의 구조와 상기 분배 박스(130)에서 그리드(121)로 나가는 구멍의 방향 등이 공급 흐름과 순환 흐름의 혼합에 있어서 중요한 작용을 하게 된다. 본 발명은 이러한 분배 박스(130)의 형상과 상기 분배 박스(130)에 형성된 구멍에 대하여 최적의 형상을 얻기 위한 것이다.

이에 따라 상기 분배 박스(130)는 위에 기술한 바와 같이 원통형 구조를 이루고, 원통형 분배 박스(130)에는 공급 흐름을 그리드(121)로 배출하는 구멍이 상기 분배 박스(130)에서 법선 방향이 아닌 접선 방향(tangential direcrtion)으로 되어 있다. 이러한 접선 방향으로 된 구멍에서 배출되는 공급 흐름은 회전흐름을 갖게 된다.

상기 회전흐름으로 인해 난류성(turbulent)이 증가하고 결과적으로 흡착 체임버의 상부에서 흘러 내려와 유입되는 순환 흐름과 그리드 연결 배관(124)으로부터 공급되는 공급 흐름의 혼합이 원활하고, 혼합 이후에는 베드 내에서 분산이 고르게 되도록 함으로써 혼합과 분배 효율을 향상시키도록 하였다.

이처럼 공급 흐름과 순환 흐름 사이의 혼합 및 분배 효율을 향상시킴으로써 흡착 체임버 내에서 데드 볼륨(dead volume)을 최소화하고 충전된 흡착제를 보다 균일하게 사용할 수 있게 된다.

실시예에서는 그리드(121)의 격판(132)는 도시된 바와 같이 계단식 형태로 되어있으며, 이러한 형태는 위에서부터 내려오는 순환 흐름과, 로터리 밸브(16)와 중앙 배관(122)을 통해 주입되는 공급 흐름의 원활한 혼합을 위한 것이다. 즉, 상기 격판(132)이 계단식 형태로 되어 있어서 순환 흐름이 분배 박스(130) 주위로 집중되도록 유도한다. 상기 순환 흐름과 상기 공급 흐름이 상기 분배 박스(130) 주위에서 혼합된 후에는 골고루 분산되어 아래쪽의 흡착제(128)로 흐른다. 또 유체의 혼합을 더욱 원활하게 하기 위하여, 이에 한정되지는 않지만, 상기 분배 박스(130)의 상면이 상기 격판(132)보다 위로 돌출하지 않도록 또는 그 아래에 오도록 배치할 수 있다.

그리드(121) 내에서 분배 박스(130)의 위치는 그리드 연결 배관(124)이 위치하는 지점을 기준으로 그리드 안쪽과 바깥쪽 부분의 면적 비가 1:1 되는 지점에 위치하는 것이 바람직하다.

도 4는 각각의 그리드에 형성된 그리드 연결 배관(124)의 단부와 이 연결 배관하부의 분배 박스(130)의 사시도이다.

분배 박스(130)의 외측 둘레에는 다수의 구멍(136)이 구비되어 있다. 상기 구멍(136)은 상기 분배 박스(130)에서 법선 방향이 아닌 접선 방향(tangential direcrtion)으로 되어 있다. 이러한 접선 방향으로 형성된 구멍(136)에서 배출되는 공급 흐름은 회전흐름을 갖게 되어 난류성(turbulent)이 증가하고, 흡착 체임버의 상부에서 흡착제를 거쳐 흘러내려와 그리드로 유입되는 순환 흐름과 그리드 연결 배관(124)으로부터 공급되는 공급 흐름의 혼합이 원활해진다.

도 5는 그리드(121)에서 분배 박스(130)로부터 공급 흐름이 유출되는 상태를 보여준다.

즉, 로터리 밸브와 중앙 배관을 거쳐 연결 배관(124)으로부터 공급되는 공급 흐름이 상기 분배 박스(130)으로부터 외측으로 원주방향으로 회전하면서 배출되는 상태를 보여준다. 이러한 공급 흐름이 회전하면서 분배 박스(130)로부터 방출됨으로써 공급 흐름과 순환 흐름 사이의 혼합 및 분배 효율을 향상시키게 된다. 그리하여 흡착 체임버 내에서 데드 볼륨(dead volume)을 최소화하고 충전된 흡착제를 보다 균일하게 사용할 수 있게 된다.

도 6은 그리드에서 종래의 직사각형 분배 박스를 사용한 경우와, 본 발명에 따른 원통형의 회전식 분배 박스를 사용한 경우의 실험 결과를 예시적으로 나타내는 도면이다.

도 6은 CFD (Compuational Fluid Dynamics) 기법을 이용하여 유사 이동층에서의 유체 혼합 분배의 시뮬레이션을 실시한 결과를 정리한 것이다.

실험에서는, 예시적으로, 베드 운전 온도: 156℃, 베드 운전 압력: 11.5 kg/cm2g, 베드 직경 6.2 m로 하였으며, 파이 구획수는 24개(파이 조각 1개의 각도는 15도)로 하였으며, 공급유체의 조성(단위 Vol %)은 Para-xylene (23.4), Meta-xylene (51.58), Ortho xylene (22.6). Ethyl-benzene (2.41), Toluene (0.01)이다. 그리고 순환 흐름의 유체는 PDEB(P-Diethylbenzene)로 하였다. 그리고 베드를 채우는 흡착제의 공극률은, 예시적으로, 0.337로 하였다.

도 6에서 왼쪽의 수직 바아는 혼합된 유체 중에서 공급 유체의 체적 비율(volume fraction)을 나타낸다. 일반적으로 공급 유체의 체적 비율이 0.2와 0.24 사이인 경우, 순환 흐름 유체와 혼합이 잘된 양질점(sufficient quality point)으로 정의하고 있다. 즉, 짙은 푸른 색은 공급 유체 부분이 거의 없어 혼합이 충분하지 못하고, 붉은 색은 거의 공급 유체로만 구성되어 혼합이 충분하지 못한 상태를 나타낸다.

도 6에서 왼편은 종래의 직사각형 분배 박스를 적용한 실험 결과를 나타내고, 오른편은 본 발명에 따른 원통형 분배 박스를 적용한 실험 결과를 나타낸다.

그림을 보면, 왼편의 그림에서, 양 끝쪽에 짙은 푸른 색을 보이는 부분이 넓은 것을 알 수 있다. 즉 공급 유체가 양 끝에서 부족하게 혼합된 상태임을 보이고 있다. 그런데, 오른편의 원통형 분배 박스에 적용한 실험 결과는 비교적 넓은 범위에 걸쳐, 잘 혼합된 상태인 공급 유체의 체적 비율이 0.2와 0.24 사이인 상태를 보이고 있다.

따라서 원통형 분배 박스에 적용한 오른편이 동일 시간대에서 전반적으로 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 흘러가는 플러그 흐름(plug flow)에 가까운 흐름을 보이고, 일부 영역으로 집중되어 흘러나가는 채널링 현상이 생기지 않는 것으로 판단된다.

도 7은 본 발명을 수치적으로 검증하기 위해 베드 내에 설정한 99개의 지점을 나타낸다. 이러한 지점에서 잘 혼합된 상태인 공급 유체의 체적 비율이 0.2와 0.24 사이에 있는지 여부를 체크하였다. 각각의 포인트에서 컴퓨터 시뮬레이션으로 측정한 잘 혼합된 상태의 지점의 개수는 종래의 직사각형 분배 박스의 경우 83개, 본 발명의 원통형 분배 박스의 경우 98개였다.

즉, 본 발명에 따른 원통형 분배 박스를 적용한 경우에, 기존의 직사각형 분배 박스를 적용한 경우보다 더 많은 영역에서 순환 흐름 유체와 공급 흐름 유체 사이의 혼합이 충분하다는 것을 알 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 명세서에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10: 흡착 체임버
12: 베드
14: 액세스 라인
16: 로터리 밸브
18: 유체 혼합물 유입 및 탈착제 유입 배관
20: 라피네이트 혼합물 및 추출물 유출 배관
22: 순환 흐름 배관
121: 그리드
121a: 스크린
122: 중앙 배관
124: 그리드 연결 배관
126: 중앙 배관 분배기
128: 흡착제
130: 분배 박스
132: 격판
134: 내부 공간
136: 구멍

Claims (3)

1. 순환 흐름 배관을 구비하는 하나 이상의 흡착 체임버;
   상기 흡착 체임버 내에 형성된 복수의 베드;
   상기 베드를 구획하고 흡착제를 지지하는 그리드;
   상기 그리드를 유체 혼합물 유입 및 탈착제 유입 배관과, 라피네이트 혼합물 및 추출물 유출 배관에 연결시켜 주기 위한 로터리 밸브;
   상기 흡착 체임버 내에서 중앙에 형성된 중앙 배관;
   상기 중앙 배관에서 각각의 상기 그리드로 연결되는 그리드 연결 배관;
   상기 중앙 배관에 구비되고 각각의 그리드로 연결되는 상기 그리드 연결 배관에 연결된 중앙 배관 분배기; 및
   상기 로터리 밸브에서 상기 중앙 배관 분배기를 통하여 각각의 그리드에 연통되는 복수의 액세스 라인;을 포함하여 이루어지는 유사 이동층 흡착 분리장치에 있어서,
   상기 그리드 연결 배관에서 상기 그리드로 공급 흐름을 전달하는 유입관과 상기 유입관의 하부에 형성된 분배 박스를 구비하되,
   상기 분배 박스가 원통형으로 이루어져 있는, 회전 흐름을 적용한 유체 혼합 분배장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유사 이동층 흡착 분리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원통형 분배 박스의 둘레에 접선방향으로 다수의 유출구가 구비된 것을 특징으로 하는, 유사 이동층 흡착 분리장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 그리드 연결 배관에서 상기 그리드로 공급 흐름을 전달하는 유입관은 그리드 안쪽과 바깥쪽 부분의 면적 비가 1:1 되는 지점에 위치하는 것을 특징으로 하는, 유사 이동층 흡착 분리장치.

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