KR20220021177A - Source-pitch continuous charge and reformed pitch continuous discharge of Pitch Reformer - Google Patents
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Abstract
Description
전구체 피치는 원료피치로부터 휘발성물질(Volatilization Material)을 증발 제거함으로 얻는다. 원료피치에 포함된 휘발성물질을 증발 제거하는 공간은 고온의 기밀 된 공간이라야 한다. 이와 같이 고온의 기밀 된 공간에 원료피치를 연속하여 주입하여 열처리 개질하고 개질된 피치를 연속하여 배출하는 기술에 관한 것이다.The precursor pitch is obtained by evaporating and removing volatile substances (Volatilization Material) from the raw pitch. The space where volatile substances contained in the raw material pitch are evaporated and removed must be a high-temperature, airtight space. As such, it relates to a technique for continuously injecting raw material pitch into a high-temperature airtight space to perform heat treatment reforming and continuously discharging the modified pitch.
피치는 산업분야의 재료인 탄소섬유, 탄소방열판, 탄소 절연 발포 체, 등의 전구체이고 이들 재료의 기계적 결합강도, 전기적 전도도, 열전도도, 및 밀도에 영향을 끼치는 전구체 피치에 포함된 여러 가지 휘발성물질의 증발온도는 압력에 따라 달라지고 대기압상태에서 350℃부터 440℃이다.Pitch is a precursor to industrial materials such as carbon fiber, carbon heat sink, and carbon insulating foam, and various volatile substances contained in the precursor pitch that affect the mechanical bonding strength, electrical conductivity, thermal conductivity, and density of these materials Evaporation temperature varies with pressure and ranges from 350°C to 440°C at atmospheric pressure.
또한 피치는 갑자기 고온에 접하면 휘발성 물질이 증발하기 전에 탄화(Coking)하여 3000℃의 고온에도 녹지 않는 고체가 되고. 그리고 톨루엔이나 퀴놀린 등의 강한 용매에도 녹지를 않는다.In addition, when the pitch is suddenly exposed to high temperature, it becomes a solid that does not melt even at a high temperature of 3000℃ by coking before the volatile substances evaporate. It is also insoluble in strong solvents such as toluene and quinoline.
그래서 피치를 전구체(Precursor)로 개질하는 장치는 온도의 불안정한 요동(Fluctuation)이 발생하지 않게 제어하여야 톨루엔이나 퀴놀린 등 용매에 녹지 않는 물질생성을 최소화 할 수 있고, 또한 피치를 전구체로 하여 제조되는 제품에 따라 열처리온도를 달리하여야 한다.Therefore, the device for reforming pitch into a precursor must be controlled so that unstable fluctuations in temperature do not occur to minimize the generation of substances that do not dissolve in solvents such as toluene or quinoline, and also products manufactured using pitch as a precursor The heat treatment temperature should be changed according to the
그리고 피치는 금속과 달리 온도에 비례하여 팽창하지 않고 오히려 온도가 증가하면 부피가 줄어지므로 온도가 상승함에 따라 비중은 증가한다.And unlike metals, pitch does not expand in proportion to temperature, but rather decreases in volume as the temperature increases, so the specific gravity increases as the temperature increases.
이와 같은 피치의 물성을 이용하여 피치를 전구체로 개질하는 수단과 수단을 실시하는 장치에 관한 것이다.It relates to an apparatus for implementing means and means for modifying the pitch into a precursor by using the physical properties of the pitch.
종래에는 열처리를 위한 원료피치를 용기에 미리 채우고 그리고 용기뚜껑을 닫고 용기뚜껑과 용기몸체 사이에 기밀을 위한 개재 물(介在 物)로 고무나 합성수지를 두었다.Conventionally, the raw material pitch for heat treatment is filled in a container in advance, the container lid is closed, and rubber or synthetic resin is placed between the container lid and the container body as an intervening material for airtightness.
고무와 합성수지의 최고 사용온도는 300℃ 이하이므로 상부 개폐부위 기밀을 위한 개재 물 주위의 온도는 300℃이하가 되게 하여야하고 하부 전열기와 접하여 원료피치에 포함된 휘발성물질을 증발하는 부위온도는 500℃까지 가열하여야 한다.Since the maximum operating temperature of rubber and synthetic resin is 300℃ or less, the temperature around the inclusions for airtightness of the upper opening/closing part should be 300℃ or less. should be heated to
그래서 휘발성물질을 증발하는 용기는 상하로 길게 하여 상부기밀부위와 하부발열부위가 일정거리로 이격되고 하부 고온에서 증발한 휘발성물질증기가 상부 저온부위에 접하여 응축 낙하하는 것을 막기 위하여 도3에서와 같이 휘발성물질증기 배출관로(114)를 증발하는 피치 용액표면에 근접하기까지 증발용기내부로 인입하고 배출관로의 외주면(外周 面)에 전열기를 두어 배출관로전체내주면의 온도를 피치에 포함된 휘발성물질의 끓는 온도(Bubbling Point)보다 높은 온도를 유지하여 증발한 휘발성물질증기가 증발용기 상부의 저온부위와 접하여 응축 낙하하기 전에 고온의 배출관로를 통해 모두 배출 분리되게 하였다.Therefore, the container for evaporating volatile substances is lengthened up and down so that the upper airtight part and the lower heating part are separated by a certain distance, and in order to prevent the volatile substance vapor evaporated from the lower high temperature from condensing and falling in contact with the upper low temperature part, as shown in FIG. The volatile material
그리고 종래의 피치개질장치는 개질공정마다 용기를 개방하고 용기내부에 원료피치를 채우고 고온으로 가열하여 열처리를 하고 열처리가 완료되면 기밀된 고온의 개질분위기를 파괴하고 개질 완료된 피치를 유동성 갖는 온도(120-℃150)로 냉각한 후 개질된 피치를 배출하고 그리고 원료 피치를 다시 채워서 개질을 하는 공정을 반복하였다. 그래서 매 공정마다 많은 양의 에너지, 시간과 인력을 낭비 하였다.And the conventional pitch reformer opens the container for each reforming process, fills the raw material pitch inside the vessel, heats it to a high temperature, and heats it. When the heat treatment is completed, the airtight high temperature reforming atmosphere is destroyed and the reformed pitch is fluidized at a temperature (120). After cooling to -°C 150), the modified pitch was discharged, and the process of reforming by refilling the raw pitch was repeated. Therefore, a large amount of energy, time and manpower was wasted in each process.
이러한 종래의 문제점을 해결하려면 개질용기 내에 고온의 기밀 된 개질분위기를 파괴하지 않고 휘발성물질이 증발제거 됨에 따라 감소되는 질량과 개질됨으로 배출되는 질량만큼 원료피치를 기밀 된 고온의 개질분위기를 갖는 용기 내부로 원료피치를 주입하는 것과 개질된 피치는 온도상승에 따라 비중이 증가하는 특성을 이용하여 열처리 완료된 피치와 열처리가 완료되지 않은 피치를 열처리 용기 내에서 자동으로 분리하여 열처리가 완료된 피치만 배출되게 하므로 전구체 피치의 물성이 항상 균일 하게 유지하는 것이 본 발명의 핵심적인 기술적 과제이다.In order to solve this conventional problem, the mass reduced as volatile substances are evaporated and removed without destroying the high-temperature, airtight reforming atmosphere in the reforming vessel and the raw material pitch as much as the mass emitted by reforming is sealed inside the vessel having a high-temperature reforming atmosphere. By using the characteristics of injecting raw material pitch into the furnace and the modified pitch increases in specific gravity as the temperature rises, the heat-treated pitch and the non-heat-treated pitch are automatically separated in the heat treatment container so that only the heat-treated pitch is discharged. It is a key technical task of the present invention to always maintain uniform properties of the precursor pitch.
이와 같은 기술적 과제를 해결하는 수단은 상온에서는 고체이고 열을 가해 온도가 100-130℃로 가열하면 유동성고체(mesophase)로 변하고 유동성고체(mesophase)로 변한 피치는 지구중력으로 원료피치 주입기(220)의 스크루에 유입되고 전동기로 구동되는 스크루가 회전함에 따라 원료피치는 증발용기 쪽으로 주입되면서 밀착 탈기되고, 점차 가열되어 증발용기 내부로 진입 시에는 온도와 압력이 증발용기 내부의 압력과 온도에 일치하므로 증발용기 내부의 압력과 온도에 영향을 끼치지 않고 원료피치를 증발용기 내부로 주입하는 것과 증발용기내부로 주입된 원료 피치는 열처리 중인 피치와 교반되어 혼합되고 휘발성물질이 증발 제거됨에 따라 비중이 증가한다. 그래서 휘발성 물질이 제거되어 비중이 증가한 고온의 피치는 지구중력에 의하여 아래로 가라앉는다.The means to solve this technical problem is a solid at room temperature, and when the temperature is 100-130 ° C. by applying heat, it changes to a mesophase, and the pitch changed to a fluid solid (mesophase) is a raw
피치의 이러한 물성을 이용하여 피치를 개질하는 증발용기는 도3에서와 같이 상하로 길게 하고, 비중이 증가한 피치는 아래로 갈아 앉고 또한 비중이 증가한 피치의 온도는 비중에 비례하여 온도도 증가하므로 가라앉은 피치의 온도를 감지하고 감지된 온도에 따라 배출유량을 자동 조절하여 배출 하면 개질이 완료된 피치와 개질이 완료되지 않은 피치를 자동 선별하여 배출할 수 있다.The evaporation vessel for reforming the pitch using these properties of the pitch is lengthened up and down as shown in FIG. 3, and the pitch with increased specific gravity is ground down, and the temperature of the pitch with increased specific gravity also increases in proportion to the specific gravity, so it sinks If the temperature of the seated pitch is detected and the discharge flow rate is automatically adjusted according to the detected temperature and discharged, the reformed pitch and the non-reformed pitch can be automatically selected and discharged.
그리고 열처리로 인해 개질된 고온의 피치를 냉각하지 않고 고온으로 열처리된 피치를 원료로 하여 탄소섬유, 탄소방열판, 탄소발포체로 제조하는 장치에 직접 원료피치를 공급하는 것이 본 발명의 과제에 대한 해결수단이다.And without cooling the modified high-temperature pitch due to heat treatment, using the high-temperature heat-treated pitch as a raw material to directly supply the raw material pitch to an apparatus for manufacturing carbon fiber, carbon heat sink, and carbon foam is a solution to the problem of the present invention am.
이와 같은 과제의 해결수단으로 원료피치를 개질하고 바로 탄소섬유, 탄소방열판, "탄소 절연 발포 체" 등 피치를 전구체로 하는 제조 장치에 고온의 전구체 피치를 직접 공급하므로 매 공정마다 기밀 고온의 분위기를 조성하는 에너지와 원료피치를 상온상압에서 고온고압으로 가열하는 에너지를 소비하지 않고, 작업 공정과 인력이 대폭 절약되는 효과가 있다.As a solution to this problem, the raw material pitch is modified and the high-temperature precursor pitch is directly supplied to the manufacturing equipment using the pitch as a precursor, such as carbon fiber, carbon heat sink, and “carbon insulating foam”, so that a hermetic high-temperature atmosphere is created for every process. It does not consume the energy to form and the energy to heat the raw material pitch from room temperature and normal pressure to high temperature and high pressure, and has the effect of greatly saving the work process and manpower.
또한 기밀 된 용기 내부의 온도와 압력을 임의로 조절 하므로 피치의 분자결정을 전구체로 하는 제품의 물성을 최상으로 개선 할 수 있는 효과도 있다.In addition, since the temperature and pressure inside the airtight container are arbitrarily adjusted, there is an effect that the physical properties of the product using the molecular crystal of the pitch as a precursor can be optimally improved.
도1 : 발명에 의한 증발용기의 상부 전개도
도2 : 발명에 의한 증발용기의 하부 전개도
도3 : 발명에 의한 원료주입 장치를 갖는 증발응축장치 개략도.
도4 : 증발온도에 따라 구분되어 연결되는 증발응축장치 개략도
도5 : 전체 개질장치 구성도
도6 : 개질장치 전체 배관과 제어 및 측정기능도.
도7 : 고온유체 "유량 자동제어 변" 전개도Figure 1: Top development view of the evaporation vessel according to the invention
Figure 2: Bottom development view of the evaporation vessel according to the invention
Figure 3: Schematic diagram of an evaporation condensing device having a raw material injection device according to the invention.
Figure 4: Schematic diagram of an evaporation condensing device that is divided and connected according to evaporation temperature
Figure 5: The overall reformer configuration diagram
Figure 6: The entire piping of the reformer and control and measurement functions.
Figure 7 : Development view of high temperature fluid "automatic flow control valve"
본 발명을 실시하는 장치의 증발용기는 상부와 하부로 구분 하고 하부 고온의 열이 상부 저온부위로 전도되는 것을 완화하기위하여 도2에서와 같이 상부 기밀부위(203)와 하부 발열부위를 서로 이격(離隔)하여 두고 "하부 발열부위 외주 면"을 따라 발열체(201)를 두고 그리고 발열체는 고온에 견디는 "섬유상의 세라믹 주조물(Ceramic Fiber Castable)"로 감싼 후 소결하고 소결된 "섬유상의 세라믹 주조물" 외주 면을 유리섬유(Glass-wool)로 보온을 한다.The evaporation vessel of the device for carrying out the present invention is divided into an upper and a lower portion, and the upper
그리고 증발용기를 상부와 하부로 구분한 하부의 상부 말단의 후랜지에 도2의 "확대그림"과 같이 오링 홈을 파고 불소고무오링을 홈에 삽입하고 증발용기 상부(도1)와 증발용기하부(도2)를 맞추고 클램프를 조이면 도3에서와 같이 기밀 되는 증발공간이 형성된다.Then, dig an O-ring groove in the flange at the upper end of the lower part that divides the evaporation vessel into upper and lower parts as shown in the “enlarged picture” of FIG. When (Fig. 2) is aligned and the clamp is tightened, an airtight evaporation space is formed as shown in Fig. 3 .
그리고 형성된 증발공간에 원료피치를 주입하는 장치는 도2에서와 같이 교반기 날개 하부 가장자리가 위치한 부위로 원료피치가 주입되게 위치하고And the device for injecting the raw material pitch into the formed evaporation space is positioned so that the raw material pitch is injected into the area where the lower edge of the agitator wing is located as shown in FIG.
원료피치주입기(220)는 고체인 원료피치를 공급하는 호프(Hopper)(210)를 두고 호프 아래로 연하여 "원료피치 예열기(211)"을 두고 "원료피치 예열기(211)" 외주 면에 전열기(212)를 두어 원료피치를 100-130℃로 녹여 원료피치주입기(220)에 유입하고 원료피치주입기(220)는 원통 실린더에 스크루(223), 기밀장치(222), 스크루 구동전동기(221)로 구성되고 원통실린더 외주 면에 설치된 발열체(224)에 전력을 공급 하고 스크루 구동전동기가 구동됨에 따라 원료피치는 서서히 가열되면서 증발용기 주입구로 진입된다.The raw
스크루가 회전함에 따라 원료피치는 증발용기 쪽으로 진입 하면서 밀착되고 원료피치에 포함된 불 응축 기체는 밀착되는 압력차에 따라 원료피치 후진방향으로 배출되게 하기 위하여 스크루 구동축은 증발용기 주입구로 진행함에 따라 구동축의 직경이 증가 하고, "스크루와 스크루 간 간격"은 좁아지게 하여 원료피치가 진입하는 공간이 점점 좁아지게 한다.As the screw rotates, the raw material pitch closes while entering the evaporation vessel, and the non-condensing gas contained in the raw material pitch is discharged in the reverse direction according to the pressure difference in contact. diameter increases, and the “gap between screw and screw” becomes narrower, making the space into which the raw material pitch enters narrower.
그리고 증발용기 내에서 휘발성물질이 증발 제거됨으로 개질 완료된 피치를 배출하는 배출관로는 배출 관(230) 과 "배출유량 조절 변(240)"으로 구성되고 온도센스(231)로 감지된 온도에 따라 "배출유량 조절 변(240)"이 배출량을 정밀제어 한다.And the discharge pipe for discharging the reformed pitch by evaporating and removing the volatile substances in the evaporation container is composed of a
배출되는 피치는 온도센스(231)가 감지한 온도가 항상 일정한 온도를 유지하고, 용기 내부압력이 일정한 압력을 유지 할 때 밀도, 전기적 전도도, 열전도도, 및 결합강도가 일정한 소재의 전구체로 배출된다.The discharged pitch is discharged as a precursor of a material having a constant density, electrical conductivity, thermal conductivity, and bonding strength when the temperature sensed by the
그래서 증발용기 상부는 도1에서와 같이 상부경판(110)의 중앙에 교반장치를 설치하고 교반장치 주위는 장치크기에 따라 여러 개의 배출관로(114)를 두고 배출관로 상부말단에는 "증기유출 공간(113)"을 두고 배출관로를 통해 배출되는 휘발성물질증기가 "증기유출 공간(113)"의 상부 저온에 접하므로 응축된 용액이 증발용기 내부로 유입되지 않게 배출관로(114) 상부 말단은 "증기유출 공간(113)" 바닥보다 높게 돌출되게 한다.So, in the upper part of the evaporation vessel, as shown in FIG. 1, a stirring device is installed in the center of the
그리고 배출관로(114)는 외주 면을 따라 발열체(115)를 두고 발열체 주위를 보온재(116)로 채운 후에 외부는 고온에 견디는 스테인리스 강판으로 기밀 되게 마감을 한다.And the
그리고 배출관로 상부 말단 부위에 온도감지기(120)을 두어 배출증기의 온도를 감지하고 온도감지기(120)가 감지한 온도가 증발용기 내부에서 증발한 증기 온도 보다 높게 유지하도록 발열체(115)에 공급되는 전력을 제어한다. 그리고 원료피치로 부터 증발한 고온의 휘발성물질 증기가 상부의 저온부와 접하지 않게 고압 하에서도 응축이 되지 않고 증발한 피치에 포함된 휘발성물질 증기보다 훨씬 가볍고 휘발성물질 증기와 화학적으로 반응하지 않는 불활성기체를 증발용기 상부에 채워서 하부의 증발용기에서 증발한 증기가 상부저온부위와 접하는 것을 막기 위하여 불활성기체를 주입하는 관로(112)와 관로(112)의 말단에 밸브를 둔다.And a
그리고 "교반기 구동전동기(111)" 출력축과 교반기 날개 구동축 사이에 "회전력 검출기(121)"을 두어 교반용 날개 구동 회전력을 측정하고 측정된 회전력은 교반되는 피치용액 액면 상승에 비례하여 증가하므로 측정된 회전력의 신호는 바로 피치용액 액면 상승위치를 나타낸다. 그래서 고온고압의 증발용기 내부에 피치용액 액면 검출기를 둘 수 없는 것을 극복하고 유입된 피치용액 액면 위치를 정확하게 검출 할 수 있다.And a "
앞에서 언급한 바와 같이 피치는 갑자기 고온에 접하면 휘발성 물질이 증발하기 전에 탄화(Coking)하여 3000℃의 고온에도 녹지 않고 톨루엔이나 퀴놀린 등의 강한 용매에도 녹지를 않는 고체가 가 되고As mentioned above, when pitch is suddenly exposed to high temperature, it is carbonized (coking) before volatile substances evaporate and becomes a solid that does not dissolve even at a high temperature of 3000°C and does not dissolve in strong solvents such as toluene or quinoline.
피치에 포함된 휘발성물질의 증발온도는 350℃에서 440℃까지 다양하므로 도5에서와 같이 증발온도에 따라 증발응축장치를 구분하여 계단식(Cascade)으로 연결구성할 때 고온으로 열처리된 피치용액은 약간의 압력차로 유출된다.Since the evaporation temperature of the volatile substances contained in the pitch varies from 350 ° C to 440 ° C, the pitch solution heat-treated at high temperature is slightly out of the pressure difference.
원료피치예열기(210)에 원료피치를 완전히 채우고 전원을 공급하여 온도를 100-130℃로 가열하면 원료피치는 녹아서 유동성의 고체(meso-phase)가 되어 원료피지 주입기의 스크루 입구로 유입되고 원료피치주입기(220)의 스크루 구동전동기를 가동 스크루가 회전함에 따라 원료피치는 증발용기(200)쪽으로 스크루 날개를 따라 주입 되는데, 스크루구동축의 직경은 증발용기 방향으로 비례하여 증가하고 스크루 날개와 날개 간 거리는 증발용기 방향으로 갈수록 감소한다. 그래서 원료피치는 스크루가 회전함에 따라 전진하는 원료피치가 머무는 공간이 축소되므로 주입되는 원료피치는 밀착되어 기밀이 형성된다.When the raw
그래서 도5에서와 같이 진공펌프(500)를 가동하고 이어서 공기압으로 구동되는 "불 응축 기체가 배출 볼밸브(502)"가 열리므로 장치의 증발 응축공간의 불응축기체가 배출되므로 증발, 응축, 용기 내부압력을 감지하는 "압력전송기(P)"로 감지된 압력으로 용기내부의 진공형성을 확인 하고 "불 응축 기체 배출 볼밸브(502)"밸브가 닫히고 이어서 진공펌프(500)가 정지한다.So, as shown in FIG. 5, the
원료피치주입기(220)의 스크루 구동전동기(221)가 일정 속도로 구동하면 전열기(225)에 전력이 공급되고 이때 공급되는 전력은 원료피치가 계속해서 유동성을 유지 할 수 있는 온도100-130℃를 유지하게 제어 공급되고 스크루가 구동하므로 주입되는 원료피치가 "주입되는 원료 피치 온도센스(226)"가 장치된 증발용기 입구에 도달하여 "주입되는 원료 피치 온도센스(226)"에 접하여 주입되는 원료피치의 온도를 감지하면 증발용기 발열체(201)와 접하는 온도센스(202)가 감지한 온도를 일정온도를 유지하게 발열체(201)에 전력이 제어 고급되고 이에 따라 증발용기 내부에 주입된 원료피치가 녹아서 완전한 액상으로 증발용기 하부에 채워지고 채워진 원료피치의 액면이 상승하여도 채워지는 원료피치의 열이 온도센스(251) 상부말단에 위치한 온도 감지부에 전도되지 않게 온도센스(251) 외주 면에 고온에 견디는 절연층(252)을 둔다.When the
그래서 원료피치액면이 온도센스(251)의 상부 말단에 도달하면 액상의 원료피치의 온도를 온도센스(251)상부말단에 있는 온도감지소자가 감지하고 감지한 온도신호에 의하여 교반기 구동 전동기가 가동된다.So, when the raw material pitch liquid level reaches the upper end of the
"교반기 구동 회전력감지기(121)"가 감지한 회전력은 원료피치의 액면상승에 비례하여 증가한다.The rotational force detected by the "stirrer driving
그래서 "교반기 구동 회전력감지기(121)"로 감지한 교반기 회전력을 일정하게 유지 하므로 증발용기(200)내부의 원료피치 액면 높이를 일정하게 유지할 수 있다.Therefore, since the agitator rotational force sensed by the "stirrer driving
그래서 원료피치 주입기의 회전수를 제어하는 인버터의 주파수 설정신호는 "주파수 설정신호 선택 계전기"를 통해 "교반기 회전력 제어기"의 출력 신호가 인버터(311)의 주파수 설정 입력신호로 선택 되어 교반기 회전력이 증가하면 원료피치 주입기의 회전속도가 감소하고 교반기 회전력이 감소하면 주입기의 회전수가 증가하게 제어 하므로 증발용기 내부의 원료피치의 액면을 일정한 높이로 유지 할 수 있다.So, the frequency setting signal of the inverter that controls the rotation speed of the raw material pitch injector is selected as the frequency setting input signal of the inverter 311 through the "frequency setting signal selection relay", and the output signal of the "stirrer torque controller" is selected as the frequency setting input signal of the inverter 311. If the rotation speed of the raw material pitch injector is reduced and the rotational force of the stirrer is reduced, the rotation speed of the injector is controlled to increase, so that the liquid level of the raw material pitch inside the evaporation vessel can be maintained at a constant height.
그리고 증발용기 내부에서 증발한 휘발성물질증기는 "배출관로(114)", "증기 유출 공간(113)" 그리고 관로를 통해 응축용기(400)에 채워진다. 그래서 용기 내부 압력이 상승하고 상승한 압력은 "압력전송기(P)" 가 감지하고 감지된 압력에 따라 냉각수가 순환 한다.And the volatile material vapor evaporated inside the evaporation vessel is filled in the
상기와 같은 본 발명의 피치개질장치를 도 6에서와 같이6, the pitch reforming apparatus of the present invention as described above
구성장치, 관로(Pipe), "측정 및 제어기(Instrument)"로 나타내고 이를 차례로 그 기능에 따라 순차적으로 설명하면If it is represented as a component device, pipe, and “measurement and controller (instrument)” and explained sequentially according to its function in turn,
상온에서 고체인 원료피치가 호프(210)에 가득 채워지면 온도센스(T0)로 감지된 온도신호는 "운전자 운전 조작 반(101)"에 위치한 온도지시조절기(TIC0)에 감지된 온도신호를 입력하고 온도지시조절기(TIC0)는 전기전자제어반(102)에 위치한 반도체전력조절기(TPR0)가 전열기(212)에 원료피치를 100-130℃로 가열하여 녹이게 제어신호를 출력한다.When the raw material pitch, which is solid at room temperature, fills the
녹은 원료피치는 원료피치 주입기(220)에 유입되어 인버터(INV)에 의하여 구동전동기에 공급되는 전력주파수를 제어하므로 구동속도가 제어되는 "원료피치 주입장치(220)"의 구동 속도에 따라 주입되는 원료피치의 양이 정해진다. 그리고 원료피치 주입장치가 구동하면 원료피치 주입기의 원통 외부면에 위치한 전열기(224)는 온도센스(226)로 감지되는 온도신호를 "운전자 조작 반(101)"에 위치한 온도지시조절기(TIC2)에 입력되고 온도지시조절기(TIC2)는 전기전자제어반(102)에 위치한 반도체전력제어기(TPR1)에 전력제어신호를 입력하여 전열기(224)가 주입되는 원료피치 온도를 증발용기 내부온도 와 같은 온도가 되게 전열기(224)에 공급되는 전력을 제어한다.The melted raw material pitch is introduced into the raw
장비를 최초 가동할 때는 운전자 운전조작 반(101)에 설치된 "원료피치공급 장치(220)"의 구동전동기 속도제어용 인버터(INV)에 "초기 원료공급 속도 설정"에 따라 주파수를 설정하고 장치를 기동하면 원료피치 주입장치는 설정된 속도로 구동하여 원료피치를 증발용기 내부로 주입 하고 그리고 주입되는 원료피치 온도를 감지하는 온도센스(T2)의 온도신호는 "운전자 운전조작 반(101)" 에 위치한 온도지시조절기(TIC2)에 입력되어 온도지시조절기(TIC2)의 출력신호에 따라 전기전자제어반(102)에 위치한 반도체전력제어기(TPR1)가 전열기에 전력을 제어공급 하여 증발용기 내부로 주입되는 원료피치의 온도는 증발용기 내부에서 원료피치에 포함된 휘발성 물질의 최저 증발온도인 300-350℃를 유지하게 제어한다.When operating the equipment for the first time, set the frequency according to the "Initial raw material supply speed setting" in the inverter (INV) for speed control of the driving motor of the "raw material
또한 증발용기 외주 면에 설치된 전열기(201)의 표면온도를 감지하는 온도센스(T3)로 감지된 온도신호는 "운전자 운전조작 반(101)"에 설치된 온도지시프로그램조절기(TIPC1)에 입력되어 전기전자제어반(102)에 위치한 반도체전력제어기(TPR2)가 전열기(201)에 공급되는 전력을 제어하여 온도감지기(T3)가 감지한 온도가 원료피치주입기를 통해 주입되는 원료피치온도(300-350℃)에서 주입되는 원료피치의 양에 따라 증발용기내부의 원료피치 액면 상승에 소요되는 시간을 고려하여 온도지시프로그램조절기의 온도상승 패튼을 설정하고 설정된 프로그램에 따라 온도가 서서히 상승하게 한다.In addition, the temperature signal sensed by the temperature sensor T3 that detects the surface temperature of the
즉 원료피치에 포함된 휘발성물질 중 증발온도가 가장 낮은 온도가 약 350℃정도이므로 전열기 표면온도를 증발용기 내부 압력을 고려하여 500℃로 설정 하면That is, the lowest temperature of evaporation among volatile substances contained in the raw material pitch is about 350°C.
도6에서 3개의 증발응축용기에서 원료피치에 포함된 휘발성 물질의 증발온도와 설정된 압력을 고려하여 각각의 증발용기 발열체(201)의 표면온도를 500, 510, 520℃로 원료피치 액면상승에 따른 시간에 따라 온도상승기울기를 정해 온도가 서서히 상승하게 설정을 하고In Fig. 6, the surface temperature of each evaporation
증발용기 내부압력은 "압력 전송 기(P)"로 감지하여 감지된 압력신호를 운전자 조작 반(101)에 위치된 압력지시조절기(PIC1)에 입력하고 압력지시조절기(PIC1)에는 대기압을 0기압으로 하고 각각 1.5, 1, 0.5기압으로 설정을 하고 설정된 압력 값에 따라 냉각수 배출 솔레노이드 밸브를 개폐하여 각각의 응축용기내부 압력을 제어 한다.The internal pressure of the evaporation vessel is sensed with the “pressure transmitter (P)” and the detected pressure signal is input to the pressure indication regulator (PIC1) located on the
"원료피치 주입기(220)"에 의하여 "초기 원료 공급 속도 설정"에 설정된 속도로 증발응축기 내부로 주입된 원료피치는 증발용기 하부 전열기(201)의 열을 전도 받아 액상으로 녹아 증발용기 하부에 고여지고 그리고 액면을 형성하고 형성된 액면은 주입되는 원료피치의 양에 따라 서서히 상승한다. 그리고 상승하는 액면이 교반기 날개 하단까지 상승하는 것을 감지 하기위하여 온도센스(251)는 보호관(Sheath Pipe) 외주 면을 고온에 견디는 절연층(252)을 두어 원료피치로부터 전도되는 열을 막고 그리고 온도센스(251)의 상부 말단의 온도감지소자는 교반기 날개 하단 부 높이가 되게 길게 하고 증발용기 바닥면과 일치하게 개폐되는 밸브(Flush Bottom Valve)(250)를 통해 증발용기 정 중앙에 두고 원료피치용액 액면이 온도감지소자에 접하면 교반기 날개 하단 부는 상승하는 피치용액 액면과 접하게 된다. 그래서 원료피치용액의 액면이 증발용기 하부에서부터 온도센스(251)의 "온도 감지 소자"가 위치한 최상부에 까지 도달하기 전에는 원료피치용액의 고온의 열이 온도감지소자에 전도되지 않다가. 온도감지소자가 있는 위치에 도달하는 순간 원료피치의 온도를 감지하고 감지된 온도 신호에 의하여 교반기 구동 전동기에 전력을 공급하여 교반기 날개가 일정속도로 회전 한다.The raw material pitch injected into the evaporative condenser at the speed set in the “initial raw material supply rate setting” by the “raw
그래서 원료피치 용액 액면 상승에 비례 하여 교반기 날개 구동축과 전동기 구동 축 사이에 설치된 회전력검출기(121)가 검출한 회전력신호는 원료피치 액면 상승에 비례 하여 증가 하고 증가하는 회전력 신호는 곧 원료피치 액면의 상승위치를 나타낸다.Therefore, the torque signal detected by the
"회전력 검출신호(Tr)"는 운전자 운전조작 반(101)에 위치한 회전력지시조절기(TrIC1)에 입력되고 회전력지시조절기(TrIC1)에 설정된 값에 따라 출력되는 제어신호를 "PLC가 출력하는 선택계전기"가 구동 전동기의 구동속도를 제어하는 인버터(INV)의 출력주파수를 설정하는 입력신호로 입력되게 선택 연결하므로 회전력지시조절기(TrIC1)의 제어출력신호로 원료피치 주입 전동기(221)의 회전속도가 제어되어 구동한다.The "turning force detection signal Tr" is input to the torque indication controller TrIC1 located on the driver's
즉 원료피치 액면이 설정된 액면에 못 미치면 원료피치 주입기의 회전속도는 증가하고 원료피치 액면이 설정된 액면에 미치면 원료피치 주입기의 회전속도는 감소한다. 그래서 증발용기 내부의 원료피치는 항상 일정한 높이의 액면을 유지하며 원료피치에 포함된 휘발성 물질의 증발온도에 따라 증발 제거되고 증발한 증기는 응축용기(400)에서 응축된다.That is, when the raw material pitch liquid level does not reach the set liquid level, the rotation speed of the raw material pitch injector increases, and when the raw material pitch liquid level reaches the set liquid level, the raw material pitch injector rotates decreases. Therefore, the raw material pitch inside the evaporation container always maintains a liquid level at a constant height, and is evaporated and removed according to the evaporation temperature of the volatile material contained in the raw material pitch, and the evaporated vapor is condensed in the
증발용기 내에서 휘발성물질이 증발제거 된 피치는 비중이 증가하므로 아래로 갈아 앉고 그리고 하부의 전열기의 열을 전도 받아 휘발성물질이 계속 증발하므로 이에 따라 피치의 비중도 동시에 증가 한다. 증발용기 내부의 압력에 따라 일정위치의 피치온도가 일정이상에 도달하면 도달한 온도에서 증발 할 수 있는 휘발성물질이 모두 증발 제거되므로 도달된 온도이다.Since the specific gravity of the pitch from which the volatile substances are removed by evaporation in the evaporation container increases, it grinds down, and the volatile substances continue to evaporate by conducting heat from the electric heater at the bottom, so the specific gravity of the pitch increases at the same time. When the pitch temperature of a certain position reaches a certain level or more according to the pressure inside the evaporation vessel, all the volatile substances that can evaporate at the reached temperature are removed by evaporation, so it is the reached temperature.
다시 말하면 휘발성물질이 증발하는데 소비되는 열은 일정온도의 증발열이므로 온도가 상승하지 못한다. 그러나 휘발성 물질이 모두 증발한 후에 가해지는 열은 온도를 상승 하게 한다. 그래서 피치의 온도 상승을 살펴보므로 휘발성물질의 증발이 완료된 것을 인지 할 수 있다.In other words, the heat consumed for evaporating the volatile material is the heat of evaporation at a certain temperature, so the temperature cannot rise. However, the heat applied after all the volatile substances have evaporated causes the temperature to rise. Therefore, by observing the temperature rise of the pitch, it can be recognized that the evaporation of the volatile material is completed.
그래서 비중증가로 인하여 아래로 갈아 앉은 위치와 피치의 온도상승 이두가지를 확인 하여 열처리 완료피치와 완료되지 않은 피치를 구별할 수 있다.Therefore, it is possible to distinguish between the heat-treated pitch and the non-completed pitch by checking the two things: the ground down position and the temperature rise of the pitch due to the increase in specific gravity.
그래서 열처리 완료된 피치를 구별하여 배출하는 것은 도3에서와 같이 개질완료 된 피치의 비중증가에 따라 갈아 앉은 위치에 배출하는 배출관로(230)를 두고 그리고 배출관로 유출 구에 온도센스(231)을 두고 온도센스(231)가 감지한 온도가 설정된 열처리완료 온도 이상에 도달한 피치만 배출하면 증발용기의 온도와 압력에 따라 증발하는 휘발성물질이 완전히 증발하여 제거된 피치만 배출된다.So, to separate and discharge the heat-treated pitch, as shown in FIG. 3, put the
즉 도6에서 온도센스(T1)가 감지한 온도신호는 운전자 운전조작 반(101)에 위치한 온도지시조절기(TIC1)에 입력되고 개질이 완료된 피치의 온도를 온도지시조절기(TIC1)에 설정하면 입력되는 온도와 설정한 온도를 비교하여 출력되는 제어출력 신호가 "밸브 개도 제어기(Valve Positioner)(320)"로 입력되고 "밸브 개도 제어기"는 입력된 신호에 따라 "자동 유량제어 변(240)"의 개도가 정해진다.That is, the temperature signal detected by the temperature sensor T1 in FIG. 6 is input to the temperature indication controller TIC1 located on the driver's
그래서 증발용기 내에서 휘발성물질의 증발온도에 따라 증발 제거된 피치만 "자동유량 조절 변(240)"의 개도에 따라 배출량이 정해져 배출된다.Therefore, only the pitch that is evaporated and removed according to the evaporation temperature of the volatile material in the evaporation container is determined and discharged according to the opening degree of the "automatic flow
피치는 갑자기 고온의 열에 접하면 탄화(Coking)하므로 원료피치에 포함된 휘발성물질의 증발온도는 대기압상태에서 350℃에서 440℃까지 약90℃의 차이가 있다. 그래서 도5에서와 같이 증발응축용기를 증발온도에 따라 대기압상태에서 증발온도를 350-380℃, 380-410℃, 410-440℃로 30℃차이로 3개로 구분한다.Since the pitch is coking when suddenly in contact with high-temperature heat, the evaporation temperature of volatile substances contained in the raw pitch has a difference of about 90°C from 350°C to 440°C under atmospheric pressure. So, as shown in FIG. 5, the evaporation condensing vessel is divided into three with a difference of 30° C., the evaporation temperature is 350-380° C., 380-410° C., and 410-440° C. under atmospheric pressure according to the evaporation temperature.
그리고 앞에서 논한 바와 같이 350℃이상으로 가열된 피치는 완전한 액상으로 압력차에 따라 유동한다. 그래서 3개의 증발응축용기의 압력차를 각각 0.5기압으로 두면 쉽게 배출을 할 수 있다.And, as discussed above, the pitch heated to 350° C. or higher flows according to the pressure difference as a complete liquid. Therefore, if the pressure difference between the three evaporation and condensing vessels is 0.5 atm, it can be easily discharged.
피치는 상온에서 점탄성 중합체로 탄화수소가 여러 가지 다양한 분자결합의 형태로 공존한다. 그래서 피치는 증발압력과 온도가 일정하지를 않다. 그래서 증발열을 공급하는 전열기는 도3에서와 같이 발열체표면온도를 감지하는 온도센스(202)를 두고 도6에서와 같이 발열체 표면온도를 감지하고 감지된 온도신호(T3)는 운전자 운전조작 반(101)에 위치한 온도지시조절기(TIC3)에 입력되고 온도지시조절기(TIC3)에 설정된 온도에 따라 제어신호를 전기전자제어반(102)에 위치한 반도체전력제어기(TPR2)의 출력전력을 제어하는 신호로 입력된다. 그래서 발열체는 항상 온도지시조절기(TIC3)에 설정한 온도를 유지 한다. 만약 온도지시조절기(TIC3)에 500℃를 설정 하면 발열체 표면온도는 항상 500℃를 유지한다. 그러만 500℃의 발열체로부터 증발용기 내부에 있는 원료피치에 포함된 휘발성물질의 증발온도가 350℃이면 150℃의 온도차로 발열체의 열이 원료피치로 전열되어 휘발성물질을 증발하고 증발한 휘발성물질 증기는 용기 내부의 압력을 증가 하게 되고 증가한 압력을 감지하는 압력전송기(P)는 감지된 압력신호를 운전자 운전조작 반(101)에 위치한 압력지시조절기(PIC1)에 입력되고 압력지시조절기(PIC1)는 설정된 압력과 "압력 전송 기(P)"로 감지된 압력신호에 따라 제어신호를 출력하여 응축용기에 냉각수를 배출하는 솔레노이드 밸브를 개폐하므로 증발응축용기 내부 압력을 설정된 압력으로 유지한다.Pitch is a viscoelastic polymer at room temperature, and hydrocarbons coexist in the form of various molecular bonds. Therefore, the pitch is not constant in evaporation pressure and temperature. Therefore, the electric heater that supplies the evaporation heat has a
이때 응축기에 냉각수가 흐르지 않는데도 설정된 압력 1.5기압을 유지하지 못하면 "발열체표면온도 지시조절기(TIC3)"의 설정온도를 올리고 그리고 냉각수가 계속 흐르는 데도 설정된 압력 1.5기압을 넘으면 발열체표면온도 지시조절기(TIC3)의 설정온도를 내려야 한다. 이와 같이 각각의 증발응축용기 내부압력유지에 따라 각각의 발열체 온도가 정해진다.At this time, if the set pressure of 1.5 atm is not maintained even though the cooling water does not flow through the condenser, the set temperature of the “heating element surface temperature indicating controller (TIC3)” is raised. ) to lower the set temperature. In this way, the temperature of each heating element is determined according to the internal pressure maintenance of each evaporation and condensation vessel.
이와 같이 피치를 구성하는 여러 가지 휘발성물질의 종류가 다양하므로 휘발성물질의 증발온도를 정의 할 수 없으므로 각각의 증발용기의 전열기의 온도를 미리정하여 설정하지 않고 증발한 증기의 증발압력에 따라 발열체의 온도를 설정하여 원료피치가 주입되고 배출되는 순서에 따라 1.5, 1, 0.5기압을 미리 정하여 설정을 하고 전열기의 발열체 표면온도를 이에 따라 정하면 자연적으로 "1.5기압으로 설정한 증발 응축 조"에서 증발한 휘발성 물질의 증발온도는 "1기압으로 설정한 증발응축 조"에서 증발한 휘발성물질 증발온도 보다 낮고 이와 같이 순차적으로 휘발성물질의 증발온도가 낮은 순으로 응축된 물질을 얻을 수 있다.As described above, since the types of various volatile substances constituting the pitch are diverse, the evaporation temperature of the volatile substances cannot be defined. Therefore, the temperature of the heating element according to the evaporation pressure of the evaporated steam is not set in advance, but the temperature of the electric heater of each evaporation vessel is not set in advance. In accordance with the order in which raw material pitch is injected and discharged, 1.5, 1, and 0.5 atm are set in advance, and the surface temperature of the heating element of the electric heater is set accordingly. The evaporation temperature of the material is lower than the evaporation temperature of the volatile material evaporated in the "evaporation and condensation tank set at 1 atmosphere", and thus, condensed materials can be obtained sequentially in the order of the evaporation temperature of the volatile material being lower.
그리고 두 번째와 세 번째 증발응축 조에서 원료피치용액 액면 유지를 일정하게 유지하는 수단을 설명하면 첫 번째 증발응축 조에서 열처리 완료된 피치는 비중이 증가하므로 일정한 높이로 가라앉고 그리고 일정한 온도에 도달한 것으로 열처리완료 된 피치와 열처리완료 되지 않은 피치로 구분하여 배출한다. 그래서 배출되는 피치는 액상의 유체로 자동 유량제어 변을 통해 두 번째 증발응축 조로 유입된다. 이때도 유입된 피치가 액면을 유지하여 상승하는 것을 앞에서 설명한 액면유지 수순에 따라 액면을 유지 하는데 이때 교반기구동 회전력검출기가 출력한 "교반기 회전력신호(Tr)"는 운전자 운전조작 반(101)에 위치한 회전력지시조절기(TrIC1)에 입력되고 회전력지시조절기(TrIC1)에 설정된 값과 입력된 회전력신호와 비교하여 출력되는 제어신호는 "밸브 개도 제어기(Valve Positioner)(320)"로 입력이 되고 "밸브 개도 제어기"는 입력된 신호에 따라 "자동 유량제어 변(240)"의 개도가 정해지고 이에 따라 배출되는 유량을 제어 하여 항상 일정한 높이에 용액의 액면이 유지된다.And the second and third evaporative and condensing tanks describe the means of maintaining a constant level of the raw material pitch solution. In the first evaporative and condensing tank, the heat-treated pitch increases in specific gravity, so it sinks to a certain height and reaches a constant temperature. Discharge is divided into the heat-treated pitch and the non-heat-treated pitch. Therefore, the discharged pitch flows into the second evaporative and condensing tank through the automatic flow control valve as a liquid fluid. Even at this time, the level of the inflow pitch is maintained by maintaining the liquid level and rising according to the liquid level maintenance procedure described above. The control signal that is input to the torque indication regulator (TrIC1) and is output by comparing the value set in the torque indication regulator (TrIC1) with the input torque signal is input to the "
즉 유지되는 액면이 설정된 액면보다 낮으면 유량제어 변을 통해 배출되는 유량을 낮게 하고 유지되는 액면이 설정된 액면보다 높아지면 유량제어 변을 통해 배출되는 유량을 증가하게 한다.That is, when the maintained liquid level is lower than the set liquid level, the flow rate discharged through the flow control valve is lowered, and when the maintained liquid level is higher than the set liquid level, the flow rate discharged through the flow control valve is increased.
세 번째 증발응축기도 두 번째 증발응축기와 꼭 같은 수순으로 용액의 액면을 일정하게 유지한다.The third evaporative condenser maintains the liquid level of the solution constant in the same procedure as the second evaporative condenser.
"증발한 휘발성물질 증기 응축기(400)"는 도3에서와 같이 "불응축기체가 고이는 공간(402)"을 "셀 앤 튜브(Shell and Tube)응축기(400)"상부에 두고 그리고 불응축기체가 고이는 공간의 온도센스(T5), 배압조절기(404), 바이패스밸브(405), 배출밸브(401)로 구성한다.The "evaporated volatile
피치에 포함된 휘발성물질이 증발한 증기는 모두 "셀 엔 튜브 응축기(400)에서 응축되어 액화 하지만 원료피치 주입기를 통해 주입된 공기 등 불 응축 기체는 응축 기체보다 가벼워서 응축기(400)상부의 불 응축 기체가 고이는 공간에 고여지고 고여지는 불응축기체가 증가하여 불응축기체가 고이는 전체공간에 채워지면 고온의 응축기체의 온도가 전도되지 않아 온도센스(T5)가 감지한 온도가 낮아진다. 낮아지는 온도신호는 운전자 운전 조작 반(101)에 위치한 온도지시조절기(TIC5)에 입력되고 온도지시조절기(TIC5)는 설정된 온도와 온도센스(T5)로 감지된 온도가 설정된 온도보다 낮으면 배출밸브(401)을 열리게 하고 그리고 이와 동시에 밸브(503)이 열리고 불 응축 기체가 고인 공간의 불응축기체가 후드를 거쳐 대기 중으로 배출되고 고온의 증기가 채워지므로 열렸든 밸브(401, 503)는 닫힌다.All the vapors from which the volatile substances contained in the pitch are evaporated are condensed and liquefied in the "cell-and-
그리고 냉각수공급이 중단 되거나 장비고장으로 인하여 용기내부의 압력이 상승하면 안전 변(Relief Valve)이 열려서 고압의 증기를 배출하고 이때 상승한 압력을 "압력 전송 기(P)"가 감지하여 감지된 압력신호가 입력되는 "운전자 운전 조작 반(101)"에 위치한 압력지시조절기(PIC1)가 이를 인지하여 이벤트 출력신호를 푸로그램 로직 콘트로러(PLC)에 입력하여 모든 가열기에 공급되는 전력이 차단되고 경보가 울리며 안전 변이 작동한 부분을 지시한다.And when the cooling water supply is stopped or the pressure inside the container rises due to equipment failure, the relief valve opens and high-pressure steam is discharged. The pressure indication controller (PIC1) located in the “
100 : 상부경판
101 : 운전자 운전조작 반 102 : 전기전자 제어반
111 : 교반기 구동 전동기 112 : 불활성기체 공급관로
113 : 증기배출 공간 114 : 증기배출 관
115 : 발열체 116 : 보온재
117 : 교반기 구동축 118 : 교반기 날개
119 : 조임 브라키트 120 : 온도감지기
121 : 회전력 감지기
200 : 발명에 의한 증발용기
201 : 증발용기 발열체 202 : 발열체 온도감지기
210 : 호프(Hopper)
211 : 원료피치 예열용 발열체 212 : 원료피치 예열기
220 : 원료피치 주입기
221 : 원료피치 주입기 구동전동기 222 : 기말(Sealing)
223 : 스크루 날개 224 : 스크루 축
225 : 원료피치 주입장치 발열체 226 : 주입된 원료피치
온도감지기
230 : 열처리 완료된 피치 배출 관로
231 : 열처리 완료된 피치 온도센스
240 : 유량 자동 제어 변
250 : 플러쉬 바탐 밸브(Flush Bottom Valve)
251 : 열처리 완료된 피치 온도센스
300 : 증발응축기
310 : 교반기구동 회전력 제어장치 311 : 인버터
312 : 주파수 설정 신호 선택 계전기
320 : 열처리 완료된 피치 배출 제어장치
321 : 열처리 완료된 피치 온도감지기
400 : 응축회수장치
401 : 불 응축기체 배출밸브 402 : 불 응축기체가 고이는 공간
403 : 불 응축기체 저장 탱크 온도센스
404 : 안전 변(Relief Valve) 405 : 바이패스 밸브
500 : 진공펌프
501 : 필터
502 : 공기압으로 작동되는 자동 볼밸브
503 : " "
T0 : 온도센스(예열온도감지) TIC0 : 온도지시조절기(예열기온도)
TPR0 : 반도체전력제어기(예열기)
T1 : 온도센스(배출피치 온도) TIC1 : 온도지시조절기(배출피치온도)
S : 솔레노이드
T2 : 온도센스(유입원료피치 온도) TIC2 : 온도지시조절기(유입원료피치)
T3 : 온도센스(증발용 발열체) TIC3 : 온도지시조절기(증발용 발열체)
TPR2 : 반도체전력제어기(증발용 발열체)
T4 : 온도센스(배출증기온도) TIC4 : 반도체전력제어기(배출증기)
T5 : 온도센스(불 응축 기체 ) TIC5 : 반도체전력제어기(불 응축 기체)
P : 압력 전송 기( 증발응축용기) PIC1 : 압력지시조절기(증발응축기)
Tr : 회전력 감지기(교반기 구동) TrIC : 회전력 지시조절기(교반기 구동)
700 : 유량 자동 조절 변
701 : 밸브 본체 702 : 변 좌(Valve seat) 고정용 스프링
703 : 변 좌 고정 조임 나사 704 : 밸브연결구
705 : 기밀장치 706 : Positioner
707 : Valve Actuator100: upper end plate
101: driver operation panel 102: electric and electronic control panel
111: agitator driving motor 112: inert gas supply pipe
113: steam discharge space 114: steam discharge pipe
115: heating element 116: insulating material
117: agitator drive shaft 118: agitator blades
119: tightening bracket 120: temperature sensor
121: torque sensor
200: evaporation vessel according to the invention
201: evaporation vessel heating element 202: heating element temperature sensor
210: Hopper
211: heating element for raw material pitch preheating 212: raw material pitch preheater
220: raw material pitch injector
221: raw material pitch injector driving motor 222: sealing
223: screw blade 224: screw shaft
225: raw material pitch injection device heating element 226: injected raw material pitch
temperature sensor
230: heat treatment completed pitch discharge pipe
231: heat-treated pitch temperature sense
240: automatic flow control valve
250: flush bottom valve (Flush Bottom Valve)
251: heat-treated pitch temperature sense
300: evaporative condenser
310: agitator driving torque control device 311: inverter
312: frequency setting signal selection relay
320: heat treatment completed pitch discharge control device
321: heat-treated pitch temperature sensor
400: condensate recovery device
401: non-condensed gas discharge valve 402: non-condensing gas space
403: non-condensed gas storage tank temperature sense
404: safety valve (Relief Valve) 405: bypass valve
500: vacuum pump
501 : filter
502: automatic ball valve operated by pneumatic pressure
503 : ""
T0: Temperature sensing (preheating temperature sensing) TIC0: Temperature indicating controller (preheating temperature)
TPR0: semiconductor power controller (preheater)
T1: Temperature sense (exhaust pitch temperature) TIC1: Temperature indication controller (exhaust pitch temperature)
S: solenoid
T2: Temperature sense (Incoming raw material pitch temperature) TIC2: Temperature indicating controller (Incoming raw material pitch)
T3: Temperature sense (heating element for evaporation) TIC3: Temperature indication controller (heating element for evaporation)
TPR2: semiconductor power controller (heating element for evaporation)
T4: temperature sense (exhaust steam temperature) TIC4: semiconductor power controller (exhaust steam)
T5: Temperature sense (non-condensing gas) TIC5: Semiconductor power controller (non-condensing gas)
P : Pressure transmitter (evaporative condensing vessel) PIC1 : Pressure indicating regulator (evaporative condenser)
Tr : torque sensor (stirrer drive) TrIC : torque indicator controller (stirrer drive)
700: automatic flow control valve
701: valve body 702: spring for fixing valve seat
703: toilet seat fixing screw 704: valve connector
705: Airtight Device 706: Positioner
707 : Valve Actuator
Claims (6)
이때 증발용기로부터 원료피치에 가해지는 열은 휘발성물질을 증발하는 증발열로 흡수되어 피치의 온도는 상승하지 않고 휘발성 물질이 모두증발한 후에야 피치의 온도를 상승하게 한다. 또한 휘발성물질이 모두 증발하여 제거된 피치의 비중은 휘발성물질이 모두 증발제거 되지 않은 피치의 비중보다 높다.
이와 같은 피치의 물성을 이용하여 휘발성물질이 모두 증발 제거된 피치와 휘발성물질이 모두 증발제거 되지 않은 피치를 구별하기위하여 증발용기를 상하로 길게 하고 상부에는 교반기 날개가 원료피치를 교반하여 휘발성물질을 증발하는 공간으로 두고, 공간 아래로는 휘발성물질이 증발제거 되어 비중이 증가한 피치가 아래로 갈아 앉게 하는 공간을 둔다. 아래로 갈아 앉은 피치는 가열원의 온도에 근접하게 온도가 상승한다.
그리고 피치에 포함된 고형체는 휘발성물질이 모두 증발 제거된 피치보다 비중이 더 무거우므로 더 아래 바닥으로 가라앉아 분리되게 개질이 완료된 피치를 배출하는 배출관로(230)를 용기 바닥으로 부터 일정한 높이에 두고 증발용기 내부의 배출관로 전단에 온도센스(231)을 두어 온도센스(231)로 감지된 온도가 일정온도 이상인 피치만 배출되게 "유량 자동제어 변(240)"의 개도를 조절하여 배출하므로 배출되는 피치는 휘발성물질이 모두 증발제거 되고 톨루엔, 퀴놀린에 녹지 않는 고형물질 까지 분리 제거된 상태로 개질할 수 있는 개질 수단In order to evaporate and remove the volatile substances contained in the pitch, the evaporation container 200 is heated as shown in FIG. 3 and the condensation recovery container 400 is airtightly connected to one of the two containers for cooling, and the raw material pitch is injected. Since the injector 220 is operated, the raw material pitch is injected into the evaporation vessel in a state where the injected raw material pitch is closely adhered and airtight is maintained, and the injected raw material pitch is heated in the evaporation vessel to evaporate the volatile substances contained in the raw material pitch, and The evaporated vapor is cooled and condensed in the connected condensing recovery unit, so it is separated and removed from the raw material pitch.
At this time, the heat applied to the raw material pitch from the evaporation container is absorbed as evaporation heat for evaporating the volatile material, so that the temperature of the pitch does not rise and the temperature of the pitch rises only after all the volatile materials have evaporated. In addition, the specific gravity of the pitch removed by evaporation of all volatile materials is higher than the specific gravity of the pitch in which all volatile materials are not evaporated and removed.
Using the physical properties of the pitch, the evaporation vessel is lengthened up and down in order to distinguish the pitch from which all volatile substances are evaporated and the pitch from which all volatile substances are not evaporated, and a stirrer blade at the top stirs the raw material pitch to remove volatile substances. It is placed as a space to evaporate, and a space is placed under the space where the pitch with increased specific gravity is ground down by evaporation and removal of volatile substances. The pitch ground down is raised in temperature close to the temperature of the heating source.
And since the solids contained in the pitch have a heavier specific gravity than the pitch from which all volatile substances are evaporated and removed, the discharge pipe 230 for discharging the reformed pitch to sink further to the bottom and separate from the bottom of the container at a certain height By placing a temperature sensor 231 at the front end of the discharge pipe inside the evaporation container, the temperature sensed by the temperature sensor 231 is discharged by adjusting the opening degree of the “automatic flow control valve 240” so that only the pitch above a certain temperature is discharged. The discharged pitch is a reforming means that can be reformed in a state in which all volatile substances are removed by evaporation and even solid substances that are not soluble in toluene and quinoline are separated and removed.
원료피치가 주입되는 동안 서서히 밀착되어 기밀을 유지하게 가압되고, 가열되어 증발용기에 주입되는 순간의 원료피치온도는 증발용기 내부압력과 온도가 일치되게 제어 하므로 증발용기 내부의 온도와 압력에 아무런 영향을 끼치지 않고 원료피치를 증발용기 내부로 주입 하는 원료피치주입장치The raw material pitch injection device for continuously injecting raw material pitch according to the amount of reforming and discharged from the inside of the high-temperature and high-pressure evaporation vessel implementing the reforming means of claim 1 is a preheater 210, a raw material pitch injector 220, and a heating element 224. , consisting of a temperature sense 226 and
While the raw material pitch is injected, it is pressurized to maintain airtightness and heated, and the raw material pitch temperature at the moment it is heated and injected into the evaporation vessel is controlled to match the internal pressure and temperature of the evaporation vessel, so it has no effect on the temperature and pressure inside the evaporation vessel Raw material pitch injection device that injects the raw material pitch into the evaporating vessel without causing
그래서 피치는 다른 물질과 달리 열에 대한 팽창계수가 낮고 그리고 온도가 증가할수록 비중이 증가하는 물성을 가진다. 이와 같은 피치의 물성을 이용하여 열처리가 완료되지 않는 피치와 열처리가 완료된 피치를 비중과 온도로 구별하여 배출하기위해 도3에서와 같이 증발용기(200)의 상부에 교반 공간을 두고, 교반 공간 아래로 개질되어 비중이 증가한 피치가 갈아 앉는 공간을 두고, 피치가 갈아 앉은 공간의 바닥에서부터 일정높이에 배출관로(230)를 두고, 배출관로(230) 전단부위에 온도센스(231)두고, 배출관로 말단에 "유량 자동 제어 변(240)"을 둔다.
그래서 개질이 완료되어 비중이 증가하면 아래로 갈아 앉고 아래로 갈아 앉은 피치가 일정한 온도를 유지하면 피치의 물성에 따라 열처리가 완료 된 피치와 열처리가 완료되지 않은 피치를 자동으로 구분 하고 열처리가 완료된 피치만 배출하는 "피치 개질 수단의 피치 배출 장치"When the volatile substances contained in the raw material pitch are removed by evaporation in the high-temperature and high-pressure airtight evaporation vessel 200 implementing the reforming means of claim 1, at the same time, the molecular crystal structure is improved and the specific gravity increases.
So, unlike other materials, pitch has a low coefficient of expansion with respect to heat, and its specific gravity increases as the temperature increases. Using the physical properties of this pitch, a stirring space is placed in the upper part of the evaporation vessel 200 as shown in FIG. 3 in order to discharge the pitch for which the heat treatment is not completed and the pitch for which the heat treatment is completed by specific gravity and temperature, and discharge it, and below the stirring space A space where the pitch of which the specific gravity has been modified and increased is replaced, and the discharge pipe 230 is placed at a certain height from the bottom of the space where the pitch is ground, and a temperature sense 231 is placed at the front end of the discharge pipe 230, and the discharge pipe A "flow automatic control valve 240" is placed at the end.
So, when the reforming is completed and the specific gravity increases, the pitch is ground down, and if the pitch ground down maintains a constant temperature, the pitch that has been heat-treated and the pitch that has not been heat-treated are automatically divided according to the physical properties of the pitch, and the pitch that has been heat-treated "Pitch exhaust device of pitch reforming means" that discharges only
원료피치예열기(210)에 고체상의 원료피지를 채우고 장치를 가동하면 원료피치는 원료피치예열기(210)에서 100-130℃로 녹아 액체와 고체의 중간상태(meso-phase)로 변하여 지구중력으로 원료피치주입기(220) 입구에 유입되고 이때 "인버터 입력신호 선택 계전기(312)"는 "원료주입 속도 설정" 쪽으로 연결되고 원료피치주입기 구동전동기는 "원료주입 속도 설정"에 따라 구동하여 원료피치는 증발용기(200)에 주입된다.
증발용기 내부로 주입된 원료피치는 액상으로 녹아서 증발용기(200)바닥에서부터 원료피치 액면이 상승한다. 그리고 상승하는 액면에 따라 원료피치의 고온의 열이 온도센스(251)로 전도 되는 것을 막기 위하여 온도센스(251)의 외주 면을 고온에 견디는 열 절연 층(252)로 감싸고 스테인리스 금속판으로 기밀 되게 마감한다.
상승하는 원료피치 액면이 온도센스(251) 최 상부 온도감지 소자가 있는 부위에 이르면 액면의 원료피치온도를 온도센스(251) 최상부에 있는 온도감지소자가 이를 감지하고 감지된 온도신호는 교반기를 가동하고 교반기가 가동함에 따라 "교반회전력 감지기(11)"가 감지하는 회전력의 변화량은 원료피치액면의 변화량과 일치한다.
그래서 "교반기 회전력 감지기(121)"가 일정한 회전력을 유지할 때 "인버터 입력신호 선택 계전기(312)"는 교반기구동 회전력지시조절기(TrIC)의 출력신호가 인버터 입력신호로 연결되게 선택한다.
그래서 회전력지시조절기(TrIC)의 제어 출력은 회전력이 증가하면 원료피치주입기 구동 회전수를 감소하게 하고, 회전력이 감소하면 원료주입기 구동회전수를 증가하게 제어하여 항상 일정한 회전력을 유지하게 제어를 하므로 기밀 되고 고온인 증발용기 내부에서 별도의 액면 검출기를 두지 않고도 증발용기 내부에 원료피치 액면의 높이를 일정하게 유지 할 수 있다.
이와 같이 기밀 되고 고온이고 흑색의 점탄성체 피치가 채워진 증발용기 내부에 별도의 "액 위 검출기"를 둘 수 없는 분위기를 극복하고 증발용기 내부의 피치용액의 액 위를 일정한 높이로 유지 할 수 있는 수단The mass of the volatile material that is evaporated and removed in the high-temperature and high-pressure evaporator 200 implementing the reforming means of claim 1 and the mass discharged through the discharging device discussed in “Claim 3” after the heat treatment is completed are the two masses A raw material pitch preheater 210, a raw material pitch injector 220, a temperature sense ( 226), evaporation vessel heating element 201, heating element temperature sense 202, evaporation vessel internal temperature sense 251, insulating insulating layer 252, stirring rotation force detector 121, stirring rotation force control device 310, inverter ( 311), "inverter input signal selection relay 312", and "injector driving motor 221"
When the raw material sebum is filled in the raw material pitch preheater 210 and the device is operated, the raw material pitch melts at 100-130° C. in the raw material pitch preheater 210 and changes to a meso-phase between liquid and solid, and the raw material by earth gravity It flows into the inlet of the pitch injector 220, and at this time, the "inverter input signal selection relay 312" is connected to the "raw material injection speed setting" side, and the raw material pitch injector driving motor is driven according to the "raw material injection speed setting" so that the raw material pitch evaporates It is injected into the container 200 .
The raw material pitch injected into the evaporation container is melted into a liquid phase, and the raw material pitch liquid level rises from the bottom of the evaporation container 200 . And in order to prevent the high temperature heat of the raw material pitch from being conducted to the temperature sensor 251 according to the rising liquid level, the outer peripheral surface of the temperature sensor 251 is wrapped with a heat insulating layer 252 that withstands high temperature and closed with a stainless steel plate to be airtight do.
When the rising raw material pitch liquid level reaches the portion where the uppermost temperature sensing element of the temperature sensor 251 is located, the temperature sensing element at the top of the temperature sense 251 detects the raw material pitch temperature of the liquid level, and the detected temperature signal operates the stirrer And as the stirrer operates, the amount of change in the rotational force detected by the "stirring rotational force sensor 11" coincides with the amount of change in the raw material pitch liquid level.
So, when the "agitator torque sensor 121" maintains a constant rotational force, the "inverter input signal selection relay 312" selects the output signal of the stirring drive driving torque indicating regulator (TrIC) to be connected to the inverter input signal.
Therefore, the control output of the rotational force indicating regulator (TrIC) decreases the driving rotational speed of the raw material pitch injector when the rotational force increases, and controls to increase the raw material injector driving rotational speed when the rotational force decreases to maintain a constant rotational force at all times. It is possible to maintain a constant height of the liquid level of the raw material pitch inside the evaporation container without a separate liquid level detector inside the high-temperature evaporation container.
A means to overcome the atmosphere in which a separate “liquid level detector” cannot be placed inside the evaporation vessel filled with the airtight, high-temperature, and pitch black viscoelastic material, and to maintain the liquid level of the pitch solution inside the evaporation vessel at a constant height.
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