KR20220088142A - Batch reactor - Google Patents
Batch reactor Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220088142A KR20220088142A KR1020200178883A KR20200178883A KR20220088142A KR 20220088142 A KR20220088142 A KR 20220088142A KR 1020200178883 A KR1020200178883 A KR 1020200178883A KR 20200178883 A KR20200178883 A KR 20200178883A KR 20220088142 A KR20220088142 A KR 20220088142A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- reactor
- sparger
- raw material
- amine salt
- impeller
- Prior art date
Links
- -1 amine salt Chemical class 0.000 claims abstract description 69
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 67
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 10
- FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(isocyanatomethyl)benzene Chemical compound O=C=NCC1=CC=CC=C1CN=C=O FKTHNVSLHLHISI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 7
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
- B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
- B01J4/004—Sparger-type elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/05—Stirrers
- B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
- B01F27/113—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/91—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
- C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
- C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
- C08G18/7628—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group
- C08G18/7642—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring containing at least one isocyanate or isothiocyanate group linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group containing at least two isocyanate or isothiocyanate groups linked to the aromatic ring by means of an aliphatic group having a primary carbon atom next to the isocyanate or isothiocyanate groups, e.g. xylylene diisocyanate or homologues substituted on the aromatic ring
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00002—Chemical plants
- B01J2219/00027—Process aspects
- B01J2219/00029—Batch processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
본 발명의 목적은 기체상의 포스겐을 이용한 지방족 이소시아네이트의 반응시, 슬러리상의 아민염에 대한 포스겐의 분배 성능을 향상시키는 회분식 반응장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회분식 반응장치는, 슬러리상의 아민염을 수용하는 반응기, 상기 반응기 내에 높이 방향으로 설치되는 회전축에 임펠러를 구비하여 회전하는 교반기, 및 상기 반응기 내의 아민염에 기체상의 원료를 공급하여 상기 교반기의 작동으로 원료를 아민염에 분배되게 하는 스파저를 포함하며, 상기 스파저는 상기 교반기의 축 방향 및 상기 반응기의 원주 방향 중 한 방향을 따라 복수로 구비되어 기체상의 원료를 공급한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a batch-type reaction apparatus that improves the distribution performance of phosgene to an amine salt in a slurry during the reaction of an aliphatic isocyanate using gaseous phosgene. A batch reaction apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reactor for accommodating a slurry-like amine salt, a stirrer rotating with an impeller on a rotating shaft installed in a height direction in the reactor, and a gaseous raw material for the amine salt in the reactor and a sparger for distributing the raw material to the amine salt by the operation of the stirrer by supplying the sparger, wherein the sparger is provided in plurality along one of the axial direction of the stirrer and the circumferential direction of the reactor to supply gaseous raw materials do.
Description
본 발명은 회분식 반응장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬러리상의 아민염에 기체상의 원료인 포스겐을 주입하여 교반기로 혼합하여 지방족 이소시아네이트를 생성하는 회분식 반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a batch-type reactor, and more particularly, to a batch-type reactor for producing aliphatic isocyanate by injecting phosgene, a gaseous raw material, into a slurry-like amine salt and mixing it with a stirrer.
자일릴렌디이소시아네이트(Xylylene Diisocyanate)의 제조 공정의 총 2단계 중 두 번째 포스겐(phosgene)화 반응을 위하여, 1단계 조염 반응에서 생성된 슬러리상의 아민염에 기체상의 포스겐을 주입하고 임펠러(Impeller)로 교반하여 지방족 이소시아네이트를 생성하는 회분식 반응장치(Batch Reactor)가 사용될 수 있다.For the second phosgene reaction of the total two steps of the xylylene diisocyanate manufacturing process, gaseous phosgene is injected into the slurry-like amine salt generated in the first step salt formation reaction, and an impeller is used. A batch reactor that produces aliphatic isocyanate by stirring may be used.
이때, 반응기에 주입되는 포스겐을 슬러리 상태의 아민염에 효과적으로 분배하여 일정 시간 내에 기체 포집률(gas holdup)을 확보해야 한다.At this time, it is necessary to effectively distribute the phosgene injected into the reactor to the amine salt in a slurry state to secure a gas holdup within a certain time.
본 발명의 목적은 기체상의 포스겐을 이용한 지방족 이소시아네이트의 반응시, 포스겐화 반응성을 향상시키는 회분식 반응장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 기체상의 포스겐을 이용한 지방족 이소시아네이트의 반응시, 슬러리상의 아민염에 대한 포스겐의 분배 성능을 향상시키는 회분식 반응장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a batch-type reactor for improving phosgenation reactivity during the reaction of aliphatic isocyanate using gaseous phosgene. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a batch-type reaction apparatus that improves the distribution performance of phosgene to an amine salt in a slurry during the reaction of an aliphatic isocyanate using gaseous phosgene.
본 발명의 일 실시예에 따른 회분식 반응장치는, 슬러리 상의 아민염을 수용하는 반응기, 상기 반응기 내에 높이 방향으로 설치되는 회전축에 임펠러를 구비하여 회전하는 교반기, 및 상기 반응기 내의 아민염에 기체상의 원료를 공급하여 상기 교반기의 작동으로 원료를 아민염에 분배되게 하는 스파저를 포함하며, 상기 스파저는 상기 교반기의 축 방향 및 상기 반응기의 원주 방향 중 한 방향을 따라 복수로 구비되어 기체상의 원료를 공급한다.A batch reaction apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reactor for accommodating a slurry-phase amine salt, a stirrer rotating with an impeller on a rotating shaft installed in a height direction in the reactor, and a gaseous raw material for the amine salt in the reactor and a sparger for distributing the raw material to the amine salt by the operation of the stirrer by supplying the sparger, wherein the sparger is provided in plurality along one of the axial direction of the stirrer and the circumferential direction of the reactor to supply gaseous raw materials do.
상기 스파저는 상기 교반기의 축 방향을 따라 설정된 간격으로 상기 반응기의 측벽부에 설치될 수 있다.The sparger may be installed on the side wall of the reactor at set intervals along the axial direction of the agitator.
상기 스파저는 그 길이 방향이 상기 교반기의 축 방향에 교차하는 방향으로 상기 반응기에 설치되는 파이프, 및 상기 파이프의 단부에 구비되어 상기 임펠러를 향하여 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 기포 형성부를 포함할 수 있다.The sparger includes a pipe installed in the reactor in a direction whose longitudinal direction intersects the axial direction of the stirrer, and a bubble forming part provided at the end of the pipe to supply gaseous raw materials in a bubble state toward the impeller. can
상기 스파저는 상기 회전축 내에 관통 형성되는 유도로, 및 상기 회전축을 관통하여 상기 유도로에 연결되어 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 기포 형성부를 포함할 수 있다.The sparger may include an induction path penetratingly formed in the rotation shaft, and a bubble forming unit connected to the induction path through the rotation shaft to supply gaseous raw materials in a bubble state.
상기 임펠러는 상기 회전축에 복수의 단으로 구비되고, 상기 기포 형성부는 상기 임펠러 각각의 하측에 구비될 수 있다.The impeller may be provided in a plurality of stages on the rotation shaft, and the bubble forming unit may be provided under each of the impellers.
상기 스파저는 상기 반응기의 하단에서 상기 반응기의 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 상기 반응기의 측벽부에 설치될 수 있다.The sparger may be installed on the side wall of the reactor at set intervals along the circumferential direction of the reactor from the lower end of the reactor.
상기 스파저는 그 길이 방향이 상기 반응기의 직경 방향으로 상기 반응기에 설치되는 파이프, 및 상기 파이프의 단부에 구비되어 상기 임펠러의 하방을 향하여 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 기포 형성부를 포함할 수 있다.The sparger may include a pipe whose longitudinal direction is installed in the reactor in the radial direction of the reactor, and a bubble forming part provided at the end of the pipe to supply gaseous raw materials in a bubble state toward the lower side of the impeller. .
본 발명의 일 실시예에 따른 회분식 반응장치는, 상기 원료인 포스겐(phosgene)을 공급하여 자일릴렌디이소시아네이트를 제조할 수 있다.The batch reaction apparatus according to an embodiment of the present invention may supply phosgene as the raw material to prepare xylylene diisocyanate.
상기 스파저는 그 길이 방향이 상기 교반기의 축 방향에 교차하는 방향으로 상기 반응기에 설치되어 상기 임펠러를 향하여 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 소결 다공형으로 이루어질 수 있다.The sparger may be installed in the reactor in a direction in which its longitudinal direction intersects the axial direction of the stirrer, and may be of a sintered porous type for supplying gaseous raw materials in a bubble state toward the impeller.
이와 같이, 일 실시예의 회분식 반응장치는 스파저를 교반기의 축 방향 또는 반응기의 원주 방향을 따라 복수로 구비되어 기체상의 원료를 공급하므로 슬러리상의 아민염에 대한 원료의 분배 성능, 즉 기체 포집률(gas holdup)을 향상시킬 수 있다.As such, the batch reactor of one embodiment is provided with a plurality of spargers along the axial direction of the stirrer or the circumferential direction of the reactor to supply gaseous raw materials, so that the distribution performance of the raw materials for the amine salt in the slurry, that is, the gas collection rate ( gas holdup) can be improved.
일 실시예의 회분식 반응장치는 교반기의 축 방향 또는 반응기의 원주 방향을 따라 복수로 구비되고 기체상의 포스겐을 임펠러 측으로 공급하므로 슬러리상의 아민염에 포스겐의 분배 성능, 즉 기체 포집률(gas holdup)을 향상시킬 수 있다. 따라서 포스겐을 이용한 지방족 이소시아네이트의 반응성이 향상될 수 있다.The batch reaction device of one embodiment is provided in plurality along the axial direction of the stirrer or the circumferential direction of the reactor and supplies gaseous phosgene to the impeller side, so the distribution performance of phosgene in the slurry-phase amine salt, that is, gas holdup. can do it Therefore, the reactivity of the aliphatic isocyanate using phosgene can be improved.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다.
도 4는 비교예 1에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a second embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a third embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to Comparative Example 1.
5 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a fourth embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 제1실시예의 회분식 반응장치(100)는 1단계 조염 반응에서 생성된 슬러리상의 아민염(101)을 수용하는 반응기(10), 교반기(20) 및 반응기(10) 내에 기체상의 원료(102)를 공급하는 스파저(sparger)(30)를 포함한다.1 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the
일례로써, 반응기(10)는 원통형의 측벽부(11)와 측벽부(11)의 하측과 상측을 각각 형성하여 반응공간을 형성하는 바닥부(12)와 덮개부(13)를 포함한다. 바닥부(12)와 덮개부(13)는 하측과 상측으로 볼록한 곡면으로 형성되어, 슬러리상의 아민염(101)과 기체상의 원료(102)가 유동되어 효과적으로 혼합될 수 있게 한다.As an example, the
교반기(20)는 반응기(10)에 높이 방향으로 설치되는 회전축(21)과, 회전축(21)에 구비되어, 아민염(101)과 원료(102)를 교반하는 임펠러(22)를 포함한다. 회전축(21)은 반응기(10)의 덮개부(13)에 회전 가능하게 설치되어 하단으로 바닥부(12)를 향하고, 외부에 구비되는 구동모터(미도시)로 구동될 수 있다.The
일례로써, 임펠러(22)는 레이디얼(radial) 타입 임펠러(221)와 액시얼(axial) 타입 임펠러(222)를 포함한다. 레이디얼 타입 임펠러(221)는 회전축(21)에 수직하는 횡 방향으로 유동을 생성하여 아민염(101) 내에서 공급되는 기체상의 원료(102)를 파쇄 및 분산시킨다. 액시얼 타입 임펠러(222)는 회전축(21)과 같은 축 방향으로 유동을 생성하여 아민염(101) 내에서 공급되는 기체상의 원료(102)를 분쇄 및 분산시킨다.As an example, the
제1실시예에서, 레이디얼 타입 임펠러(221)는 회전축(21)의 하단에 하나의 단으로 구비되고, 액시얼 타입 임펠러(222)는 레이디얼 타입 임펠러(221)의 상측에서 회전축(21)에 하나의 단으로 구비된다. 더 도시하지 않았으나 액시얼 타입 임펠러(222)는 회전축(21) 및 반응기(10)의 높이에 따라 더 많은 단 수로 설치될 수도 있다.In the first embodiment, the
스파저(30)는 교반기(20)의 축 방향 및 반응기(10)의 원주 방향 중 한 방향을 따라 복수로 구비되어 기체상의 원료(102)를 공급하도록 형성 및 설치된다. 제1실시예에 따르면, 복수로 구비되는 스파저(30)는 교반기(20)의 축 방향을 따라 설정된 간격(D)으로 반응기(10)의 측벽부(11)에 설치된다.The
스파저(30)는 파이프(31)와 기포 형성부(32)를 포함한다. 파이프(31)는 그 길이 방향이 교반기(20)의 축 방향에 교차하는 방향으로 반응기(10)의 측벽부(11)에 설치된다. 일례로써, 파이프(31)는 측벽부(11)에 설정된 각도(θ)로 설치된다.The
기포 형성부(32)는 파이프(31)의 단부에 복수의 분사구들로 구비되어 임펠러(22)를 향하여 기체상의 원료(102)를 기포 상태로 공급한다. 이러한 스파저(30)는 축 방향을 따라 반응기(10)에 복수로 구비되어, 축 방향에서 기체상의 원료(102)를 균일하게 분배할 수 있게 한다.The
임펠러(22)가 복수로 구비될 때, 스파저(30)는 임펠러(22)에 대응하여 설치될 수 있다. 따라서 각 임펠러(22)는 각 스파저(30)에서 공급되는 기체상의 원료(102)를 간격(D) 내에서도 균일하게 분배하여, 반응기(10)의 축 방향 전체에 대하여 기체상의 원료(102)를 더욱 균일하게 분배할 수 있다.When the
한편, 레이디얼 타입 임펠러(221)는 스파저(30)의 기포 형성부(32)에서 공급되는 기체상의 원료(102)의 주위에서 회전 구동되어, 아민염(101)을 횡 방향으로 유동시킨다. 따라서 스파저(30)의 기포 형성부(32)로 공급되는 기체상의 원료(102)는 아민염(101)의 횡 방향 유동에 의하여 횡 방향으로 유동하면서 아민염(101)에 혼합된다.On the other hand, the
액시얼 타입 임펠러(222)는 레이디얼 타입 임펠러(221)의 상방에서 구동되어 아민염(101)을 축 방향으로 유동시킨다. 따라서 부분적으로 혼합된 기체상의 원료(102)와 기체상의 원료(102)는 아민염(101)의 축 방향 유동에 의하여 축 방향으로 유동하면서 아민염(101)에 더욱 혼합된다.The
이와 같이, 축 방향으로 배치되는 복수의 스파저(30)는 아민염(101)에 기체상의 원료(102)를 균일하게 분배 공급하므로 일정 시간 내에 기체 포집률(Gas holdup)을 상승시킨다. 결론적으로, 아민염(101)에 원료(102)인 포스겐을 공급하여 진행되는 포스겐화 반응에서 슬러리 상태의 아민염(101)에 대한 포스겐의 분배 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서 반응기(10) 내에서의 반응 속도가 상승될 수 있다.As described above, the plurality of
한편, 반응기(10)는 회전축(21)과 나란하게 배치되어 측벽부(11)의 내면, 즉 내측면에 설치되는 배플(40)을 더 포함한다. 예를 들면, 배플(40)은 설정된 폭과 높이를 가지는 판형으로 형성될 수도 있고, 설정된 직경과 길이를 가지는 봉형으로 형성될 수도 있다.Meanwhile, the
배플(40)은 임펠러(22) 구동시, 유동하는 아민염(101)에 와류를 발생시켜 아민염(101)과 원료(102)를 반응기(10)의 높이 방향 전체 영역에서 보다 균일한 혼합을 가능케 한다.The
배플(40)은 반응기(10)의 내부에 원주 방향을 따라 복수로 구비되어, 원주 방향에서 와류를 반복적으로 형성하여 아민염(101)과 원료(102)를 원주 방향 전체 영역에서 보다 균일한 혼합을 가능케 한다.The
또한, 배플(40)은 레이디얼 타입 임펠러(221)와 액시얼 타입 임펠러(222)의 회전 구동으로 인하여 발생되는 와류 영역에 구비되어 아민염(101)과 원료(102)의 혼합에 직접적으로 작용할 수 있다.In addition, the
스파저(30)에 더하여, 레이디얼 타입 임펠러(221)와 액시얼 타입 임펠러(222) 및 배플(40)의 사용은 아민염(101)에 기체상의 원료(102)를 분사하여 혼합할 때, 기체 포집률(Gas holdup)을 더욱 상승시킬 수 있다. 따라서 반응기(10) 내에서의 반응 속도가 더 상승될 수 있다.In addition to the
본 발명의 제1실시예에 따른 회분식 반응장치(100)는, 기체상과 슬러리상 간의 반응에 사용되며, 기체상의 원료(102)인 포스겐을 아민염(101)에 공급하여 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하는 공정에 사용될 수 있다.The
이하에서 본 발명의 다른 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다. 제1실시예와 동일한 구성에 대한 설명을 생략하고, 서로 다른 구성에 대한 설명을 기재한다.Hereinafter, other examples and comparative examples of the present invention will be described. A description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted, and descriptions of different configurations will be described.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 제2실시예의 회분식 반응장치(200)에서, 복수로 구비되는 스파저(230)는 유도로(34)와 기포 형성부(35)를 포함한다.2 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , in the
유도로(34)는 교반기(20)의 회전축(21) 내에 관통 형성되어 기체상 원료(102)를 공급한다. 기포 형성부(35)는 회전축(21)을 관통하여 유도로(34)에 연결되어 기체상의 원료(102)를 기포 상태로 아민염(101)에 공급한다.The
임펠러(22)는 회전축(21)에 설정된 간격(D2)을 유지하여 복수의 단으로 구비되며, 하측에서부터 순차적으로 구비되는 레이디얼 타입 임펠러(221)와 액시얼 타입 임펠러(222)를 포함한다. 이 경우, 기포 형성부(35)는 임펠러(22) 및 간격(D2)에 대응하도록 복수로 형성될 수 있다.The
즉 제1기포 형성부(351)는 레이디얼 타입 임펠러(221)의 하측에 구비되어 기체상 연료(102)를 공급하고, 제2기포 형성부(352)는 그 다음 액시얼 타입 임펠러(222)의 하측에 구비되어 기체상 연료(102)를 공급한다.That is, the first
기포 형성부(35)는 회전축(21)에 복수의 분사구들로 구비되어 임펠러(22)의 하측을 향하여 기체상의 원료(102)를 기포 상태로 공급한다. 이러한 스파저(230)에서 제1, 제2기포 형성부(351, 352)는 축 방향을 따라 반응기(10)에 복수로 구비되어, 축 방향에서 기체상의 원료(102)를 균일하게 분배할 수 있게 한다.The
이와 같이, 축 방향으로 배치되는 스파저(230)의 제1, 제2기포 형성부(351, 352)는 아민염(101)에 기체상의 원료(102)를 균일하게 분배 공급하므로 일정 시간 내에 기체 포집률(Gas holdup)을 상승시킨다. 결론적으로, 아민염(101)에 원료(102)인 포스겐을 공급하여 진행되는 포스겐화 반응에서 슬러리 상태의 아민염에 대한 포스겐의 분배 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서 반응기(10) 내에서의 반응 속도가 상승될 수 있다.As described above, since the first and second
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제3실시예의 회분식 반응장치(300)에서, 스파저(330)는 복수로 구비되어, 반응기(10)의 하단에서 반응기(10)의 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 반응기(10)의 측벽부(11)에 설치된다.3 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , in the
스파저(330)는 파이프(31)와 기포 형성부(32)를 포함한다. 파이프(31)는 그 길이 방향이 교반기(20)의 축 방향에 교차하는 방향으로 반응기(10)의 측벽부(11)에 설치된다.The
기포 형성부(32)는 파이프(31)의 단부에 복수의 분사구들로 구비되어 임펠러의 하방을 향하여 반응기(10)의 하단에 기체상의 원료를 기포 상태로 공급한다. 이러한 스파저(330)는 원주 방향을 따라 반응기(10)에 복수로 구비되어, 원주 방향에서 기체상의 원료를 균일하게 분배할 수 있게 한다.The
한편, 임펠러(22)는 스파저(330)의 기포 형성부(32)에서 공급되는 기체상 원료(102)의 상측에서 회전 구동되어, 아민염(101)을 유동시킨다. 따라서 스파저(330)의 기포 형성부(32)로 공급되는 기체상의 원료(102)는 아민염(101)의 유동에 의하여 유동하면서 아민염(101)에 혼합된다.On the other hand, the
이와 같이, 원주 방향으로 배치되는 복수의 스파저(330)는 아민염(101)에 기체상의 원료(102)를 원주 방향에서 균일하게 분배 공급하므로 일정 시간 내에 기체 포집률(Gas holdup)을 상승시킨다. 결론적으로, 아민염(101)에 원료(102)인 포스겐을 공급하여 진행되는 포스겐화 반응에서 슬러리 상태의 아민염에 대한 포스겐의 분배 성능을 향상시킬 수 있다. 따라서 반응기(10) 내에서의 반응 속도가 상승될 수 있다.As described above, since the plurality of
도 4는 비교예 1에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 비교예 1의 회분식 반응기(400)에서, 스파저(430)는 분사구(431)를 가지는 링 타입으로 형성되고, 임펠러(22)의 하측에 배치되어 기체상 원료(102)를 아민염(101)으로 공급한다.4 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to Comparative Example 1. Referring to FIG. 4 , in the
임펠러(22)는 스파저(430)에서 분사되는 기체상의 원료(102)의 상방에서 회전 구동되어, 아민염(101)을 유동시킨다. 따라서 스파저(430)의 분사구들(431)로 분사되는 기체상 원료(102)는 아민염(101)의 유동에 의하여 유동하면서 아민염(101)에 혼합된다. 제1, 제2, 제3실시예와 비교할 때, 비교예 1은 아민염(101)에 대하여 기체상 원료(102)의 분배 성능이 저하된다.The
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 회분식 반응장치의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제4실시예의 회분식 반응장치(500)에서, 스파저(530)는 2개로 구비되어, 반응기(10)의 하단에서 반응기(10)의 측벽부(11)에 설치된다.5 is a cross-sectional view of a batch-type reactor according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , in the
스파저(530)는 소결 다공형(sintered porous type)으로 이루어진다. 소결 다공형 스파저(530)는 반응기(10) 내에서 길이 전체 범위에 다공을 형성하여 원주 방향에서 기체상의 원료(102)를 균일하게 분배할 수 있게 한다.The
본 발명의 교반기에서 임펠러는 하단에 레이디얼 타입 임펠러 또는 엑시얼 타입 임펠러를 설치하고, 그 위에 동일 또는 다른 타입의 임펠러를 하나 또는 2이상, 즉 복수로 구비할 수 있다. 또한 교반기에서 임펠러는 레이디얼 타입 임펠러와 엑시얼 타입 임펠러를 필요로 하는 n단까지 교호적으로 구비할 수도 있다. 이러한 경우에 상응하는 다양한 도면들을 생략한다.In the stirrer of the present invention, the impeller may be provided with one or two or more, that is, a plurality of radial-type impellers or axial-type impellers installed at the bottom, and the same or different types of impellers thereon. In addition, in the agitator, the impeller may be alternately provided up to n stages requiring a radial type impeller and an axial type impeller. Various drawings corresponding to this case are omitted.
표 1은 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예, 제4실시예 및 비교예에 대한 기체 포집률을 나타낸다.Table 1 shows the gas collection rates for Examples 1, 2, 3, 4, and Comparative Examples.
제1실시예first embodiment
도 1의 회분식 반응장치(100)에 아민염(101)를 담고, 스파저(30)로 기체상 원료(102)인 포스겐을 아민염(101)에 공급하여, 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하였다. 제1실시예는 2단의 임펠러(32)를 사용하고, 파이프형 스파저(30)를 축 방향을 따라 2단으로 사용하였다. 교반기(20)는 50~500rpm으로 회전하였다.The
제2실시예second embodiment
도 2의 회분식 반응장치(200)에 아민염(101)를 담고, 스파저(230)로 기체상 원료(102)인 포스겐을 아민염(101)에 공급하여, 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하였다. 제2실시예는 2단의 임펠러(22)를 사용하고, 회전축(21)에 형성되는 유도로(34)에 기포 형성부(35)를 2단으로 구비하였다. 교반기(20)는 50~500rpm으로 회전하였다.The
도 3의 회분식 반응장치(300)에 아민염(101)를 담고, 스파저(330)로 기체상 원료(102)인 포스겐을 아민염(101)에 공급하여, 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하였다. 제3실시예는 2단의 임펠러(22)를 사용하고, 파이프형 스파저(330)를 원주 방향을 따라 2개로 사용하였다. 교반기(20)는 50~500rpm으로 회전하였다.The
제4실시예4th embodiment
도 5의 회분식 반응장치(500)에 아민염(101)를 담고, 스파저(530)로 기체상 원료(102)인 포스겐을 아민염(101)에 공급하여, 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하였다. 제4실시예는 2단의 임펠러(22)를 사용하고, 소결 다공형 스파저(530)를 원주 방향을 따라 2개로 사용하였다. 교반기(20)는 50~500rpm으로 회전하였다.The
비교예 1Comparative Example 1
도 4의 회분식 반응장치(400)에 아민염(101)를 담고, 스파저(430)로 기체상 원료(102)인 포스겐을 아민염(101)에 공급하여, 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하였다. 비교예 1은 2단의 임펠러(32)를 사용하고, 하나의 링형 스파저(430)를 임펠러(22)의 하측에 사용하였다. 교반기(20)는 50~500rpm으로 회전하였다.The
실험예 1Experimental Example 1
제1실시예, 제2실시예, 제3실시예, 제4실시예 및 비교예 1의 기체 포집률을 측정하였다. 제1실시예는 반응시간 13.9hr 동안, 기체 포집률이 10%를 초과하고, 제2실시예는 반응시간 9.5hr 동안, 기체 포집률이 15%를 초과하며, 제3실시예는 반응시간 11.2hr 동안, 기체 포집률이 10%를 초과하고, 제4실시예는 반응시간 10.6hr 동안, 기체 포집률이 15%를 초과하는데 비하여, 비교예 1은 반응시간 14.3hr 동안, 기체 포집률이 5%를 초과하였다.The gas collection rates of Examples 1, 2, 3, 4 and Comparative Example 1 were measured. In Example 1, for a reaction time of 13.9 hr, the gas collection rate exceeds 10%, in Example 2, for a reaction time of 9.5 hr, the gas collection rate exceeds 15%, and in Example 3, the reaction time 11.2 For hr, the gas capture rate exceeded 10%, and Example 4 had a gas capture rate of more than 15% for a reaction time of 10.6 hr, whereas Comparative Example 1 had a gas capture rate of 5 for a reaction time of 14.3 hr. % was exceeded.
즉 제1, 제2, 제3, 제4실시예는 비교예 1에 비하여 반응시간의 짧음에도 불구하고 상승된 기체 포집률을 나타낸다. 따라서 제1, 제2, 제3, 제4실시예는 비교예 1에 비하여, 반응에 참여하는 원료(102)인 포스겐의 양을 증가시켜, 포스겐을 이용한 지방족 이소시아네이트의 반응성을 향상시킬 수 있다.That is, Examples 1, 2, 3, and 4 showed an increased gas capture rate compared to Comparative Example 1 despite a shorter reaction time. Therefore, the first, second, third, and fourth Examples may increase the amount of phosgene, which is the
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니고 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims, the description of the invention, and the accompanying drawings, and this also It goes without saying that it falls within the scope of the invention.
10: 반응기
11: 측벽부
12: 바닥부
13: 덮개부
20: 교반기
21: 회전축
22: 임펠러
30, 230, 330, 530: 스파저
31: 파이프
32: 기포 형성부
34: 유도로
35: 기포 형성부
40: 배플
100, 200, 300, 500: 회분식 반응장치
101: 슬러리상의 아민염
102: 원료
221: 레이디얼 타입 임펠러
222: 액시얼 타입 임펠러
351: 제1기포 형성부
352: 제2기포 형성부
D, D2: 간격
θ: 각도10: reactor 11: side wall
12: bottom part 13: cover part
20: agitator 21: rotation shaft
22:
31: pipe 32: bubble forming part
34: induction furnace 35: bubble forming part
40:
101: amine salt in slurry form 102: raw material
221: radial type impeller 222: axial type impeller
351: first bubble forming unit 352: second bubble forming unit
D, D2: spacing θ: angle
Claims (9)
상기 반응기 내에 높이 방향으로 설치되는 회전축에 임펠러를 구비하여 회전하는 교반기; 및
상기 반응기 내의 아민염에 기체상의 원료를 공급하여 상기 교반기의 작동으로 원료를 아민염에 분배되게 하는 스파저; 및
를 포함하며,
상기 스파저는
상기 교반기의 축 방향 및 상기 반응기의 원주 방향 중 한 방향을 따라 복수로 구비되어 기체상의 원료를 공급하는, 회분식 반응장치.a reactor for accommodating the amine salt in the slurry phase;
a stirrer rotating with an impeller on a rotating shaft installed in the height direction in the reactor; and
a sparger that supplies a gaseous raw material to the amine salt in the reactor and distributes the raw material to the amine salt by operation of the stirrer; and
includes,
The sparger
A batch type reactor for supplying a gaseous raw material provided in plurality along one of the axial direction of the stirrer and the circumferential direction of the reactor.
상기 스파저는
상기 교반기의 축 방향을 따라 설정된 간격으로 상기 반응기의 측벽부에 설치되는, 회분식 반응장치.According to claim 1,
The sparger
A batch type reactor installed on the side wall of the reactor at set intervals along the axial direction of the agitator.
상기 스파저는
그 길이 방향이 상기 교반기의 축 방향에 교차하는 방향으로 상기 반응기에 설치되는 파이프, 및
상기 파이프의 단부에 구비되어 상기 임펠러를 향하여 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 기포 형성부를 포함하는, 회분식 반응장치.According to claim 1,
The sparger
A pipe installed in the reactor in a direction whose longitudinal direction intersects the axial direction of the agitator, and
A batch type reactor comprising a bubble forming unit provided at the end of the pipe to supply the gaseous raw material in a bubble state toward the impeller.
상기 스파저는
상기 회전축 내에 관통 형성되는 유도로, 및
상기 회전축을 관통하여 상기 유도로에 연결되어 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 기포 형성부를 포함하는, 회분식 반응장치.According to claim 1,
The sparger
an induction path formed through the rotation shaft; and
and a bubble forming part connected to the induction furnace through the rotation shaft to supply gaseous raw materials in a bubble state.
상기 임펠러는
상기 회전축에 복수의 단으로 구비되고,
상기 기포 형성부는
상기 임펠러 각각의 하측에 구비되는, 회분식 반응장치.5. The method of claim 4,
The impeller is
It is provided in a plurality of stages on the rotating shaft,
The bubble forming part
A batch type reaction device provided under each of the impellers.
상기 스파저는
상기 반응기의 하단에서 상기 반응기의 원주 방향을 따라 설정된 간격으로 상기 반응기의 측벽부에 설치되는, 회분식 반응장치.According to claim 1,
The sparger
A batch type reactor installed on the side wall of the reactor at a set interval along the circumferential direction of the reactor at the lower end of the reactor.
상기 스파저는
그 길이 방향이 상기 반응기의 직경 방향으로 상기 반응기에 설치되는 파이프, 및
상기 파이프의 단부에 구비되어 상기 임펠러의 하방을 향하여 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 기포 형성부를 포함하는, 회분식 반응장치.7. The method of claim 6,
The sparger
A pipe whose longitudinal direction is installed in the reactor in the radial direction of the reactor, and
and a bubble forming part provided at the end of the pipe to supply gaseous raw materials in a bubble state toward a downward direction of the impeller.
상기 원료인 포스겐(phosgene)을 공급하여 자일릴렌디이소시아네이트를 제조하는, 회분식 반응장치.According to claim 1,
A batch type reactor for producing xylylene diisocyanate by supplying the raw material phosgene.
상기 스파저는
그 길이 방향이 상기 교반기의 축 방향에 교차하는 방향으로 상기 반응기에 설치되어 상기 임펠러를 향하여 기체상의 원료를 기포 상태로 공급하는 소결 다공형으로 이루어지는, 회분식 반응장치.
7. The method of claim 6,
The sparger
A batch-type reactor of a sintered porous type that is installed in the reactor in a direction whose longitudinal direction intersects the axial direction of the stirrer to supply gaseous raw materials in a bubble state toward the impeller.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200178883A KR20220088142A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Batch reactor |
CN202180093718.8A CN116847926A (en) | 2020-12-18 | 2021-12-17 | Batch reactor |
JP2023537396A JP2023554659A (en) | 2020-12-18 | 2021-12-17 | Batch reactor |
PCT/KR2021/019346 WO2022131877A1 (en) | 2020-12-18 | 2021-12-17 | Batch reaction apparatus |
EP21907181.8A EP4309776A1 (en) | 2020-12-18 | 2021-12-17 | Batch reaction apparatus |
US18/257,887 US20240050909A1 (en) | 2020-12-18 | 2021-12-17 | Batch reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200178883A KR20220088142A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Batch reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220088142A true KR20220088142A (en) | 2022-06-27 |
Family
ID=82247049
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200178883A KR20220088142A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Batch reactor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220088142A (en) |
CN (1) | CN116847926A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240119887A (en) | 2023-01-30 | 2024-08-07 | 김중현 | Lift for reaction tank explosion prevention |
-
2020
- 2020-12-18 KR KR1020200178883A patent/KR20220088142A/en not_active Application Discontinuation
-
2021
- 2021-12-17 CN CN202180093718.8A patent/CN116847926A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20240119887A (en) | 2023-01-30 | 2024-08-07 | 김중현 | Lift for reaction tank explosion prevention |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116847926A (en) | 2023-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9975094B2 (en) | Reactive flow static mixer with cross-flow obstructions | |
KR20130099200A (en) | Fast mixing reactor and use thereof | |
KR101187181B1 (en) | Stirring device and process for carrying out a gas-liquid reaction | |
CA2995910C (en) | Mixer and mixing method | |
US20050237853A1 (en) | Mixer | |
EP2585203B1 (en) | Static reactive jet mixer, and method of mixing during an amine-phosgene mixing process | |
CN104437173B (en) | A kind of agitating device of the gas-liquid mixed reactor of mix homogeneously | |
KR20220088142A (en) | Batch reactor | |
KR20130109140A (en) | Methods and apparatus for enhanced gas distribution | |
JP2022514854A (en) | Batch reactor | |
KR102073822B1 (en) | A urethane foaming machine | |
JP4959092B2 (en) | Process for the continuous production of organic monoisocyanates or polyisocyanates and apparatus therefor | |
KR20220088139A (en) | Batch reactor | |
CN210815498U (en) | Vertical grinder | |
CN113117623A (en) | Reaction kettle air blowing stirring device | |
US3924837A (en) | Agitator insert for reactive liquid polymer mixer | |
KR20220102304A (en) | Batch reactor and method for preparing aliphatic isocyanate | |
KR20220088140A (en) | Batch reactor | |
KR20220088141A (en) | Batch reactor | |
US5466334A (en) | Method and apparatus for mixing a treatment agent with a pulp suspension | |
JP2023554659A (en) | Batch reactor | |
CN105216211A (en) | A kind of Multifunctional high pressure mixing head | |
CN104525016B (en) | A kind of agitating device for gas-liquid mixed reactor | |
RU2389542C1 (en) | Reactor for synthesis of hydroxylamine sulphate | |
CN216572679U (en) | Distributed air intake stirring kettle for mass transfer enhancement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |