KR20230022697A - 기액 분리 장치 - Google Patents

기액 분리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230022697A
KR20230022697A KR1020210104779A KR20210104779A KR20230022697A KR 20230022697 A KR20230022697 A KR 20230022697A KR 1020210104779 A KR1020210104779 A KR 1020210104779A KR 20210104779 A KR20210104779 A KR 20210104779A KR 20230022697 A KR20230022697 A KR 20230022697A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cone
rotating
inclined surface
angle
housing
Prior art date
Application number
KR1020210104779A
Other languages
English (en)
Inventor
신현진
김형준
임예훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020210104779A priority Critical patent/KR20230022697A/ko
Publication of KR20230022697A publication Critical patent/KR20230022697A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/14—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by rotating vanes, discs, drums or brushes
    • 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
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • 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
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/002—Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 기액 분리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징, 상기 하우징 내부에 구비된 회전축, 및 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고 하단이 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 장착된 복수개의 회전콘을 포함하며, 적어도 2개의 회전콘은 각각의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 상이하게 마련된 기액 분리 장치가 제공된다.

Description

기액 분리 장치{Apparatus for separating liquid-gas}
본 발명은 기액 분리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 하우징 하부에서 상대적으로 고온인 제2 유체에 의한 제1 유체에서의 입자 뭉침을 최소화할 수 있는 기액 분리 장치에 관한 것이다.
회전축을 중심으로 회전하는 콘(cone) 및 회전하지 않는 스테이터(stator)가 다단으로 구성된 스피닝 콘 컬럼(spinning cone column, SCC)이 제안되고 있다. 상기 스피닝 콘 컬럼은 원료 반응물의 체류시간을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 기액 분리 장치(10)를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 기액 분리 장치(10)는 하우징(11)과 상기 하우징(11)의 내부에 구비된 회전축(12) 및 상기 회전축(12)을 회전시키기 위한 구동부(19)를 포함한다.
또한, 상기 기액 분리 장치(10)는, 상기 회전축(12)을 중심으로 회전하도록 상기 회전축(12)에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전콘(13) 및 상기 하우징(11)에 고정되고, y축 방향을 기준으로 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 고정 콘(14)을 포함한다.
또한, 상기 하우징(11)은 제1 유체(반응물)의 투입을 위한 제1 공급부(15), 제2 유체의 투입을 위한 제2 공급부(16), 제1 배출부(17), 및 제2 배출부(18)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 공급부(15)는 하우징(11)의 상단부의 측면에 마련될 수 있다. 또한, 제1 배출부(17)는 하우징(11)의 상단부에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제2 공급부(16)는 하우징(11)의 하단부의 측면에 마련될 수 있다. 또한, 상기 제2 배출부(18)는 하우징(11)의 하단부에 마련될 수 있다. 이때, 제1 공급부(15)를 통해 하우징(11)으로 유입된 제1 유체는 중력이 작용하는 방향을 따라 유동한 후, 제2 배출부(18)를 통해 하우징 외부로 유출될 수 있다. 또한, 상기 제2 공급부(16)를 통해 유입된 제2 유체는 제1 배출부(17)를 통해 하우징(11) 외부로 유출될 수 있다.
제1 공급부(15)를 통해 하우징(11) 내부로 유입된 제1 유체는 고정콘(14) 및 회전콘(13)을 유동하면서 하우징의 상부에서 하우징의 하부로 이동하게 되는데, 제 1 유체가 하우징 내에서 오래 체류할수록 제2 유체에 의한 제 1 유체의 분리 효율이 향상될 수 있다. 그러나, 제 1 유체가 폴리머와 같은 원료인 경우, 하우징 하부에 오래 체류하게 되면 고온인 제2 유체에 의해 제1유체의 입자 뭉침이 발생하여 장치의 연속 운전 시간을 단축시키는 문제가 있다.
따라서, 제2 유체에 의한 제1 유체의 분리 효율의 저하를 방지할 수 있으면서도 하우징 하부에서 상대적으로 고온인 제 2 유체에 의한 제1 유체의 입자 뭉침을 개선하여 장치의 연속 운전 시간을 향상 시킬 수 있는 구조가 요구된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로, 하우징 내에서 반응물의 체류 시간을 제어할 수 있는 기액 분리 장치를 제공하는데 일 목적이 있습니다.
또한, 유체의 분리 효율이 우수하면서 동시에, 하우징 하부에서 발생되는 유체의 입자 뭉침 현상을 개선할 수 있는 기액 분리 장치를 제공하는데 일 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 하우징, 상기 하우징 내부에 구비된 회전축, 및 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고 하단이 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 장착된 복수개의 회전콘을 포함하며, 적어도 2개의 회전콘은 각각의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 상이하게 마련된 기액 분리 장치가 제공된다.
또한, 복수개의 회전콘은 각 경사면과 회전축이 이루는 각도가 각각 15도 내지 60도의 범위내일 수 있다.
또한, 복수개의 회전콘 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도가 회전축의 최상단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작을 수 있다.
또한, 복수개의 회전콘 중에서 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 가장 작은 회전콘은 회전축의 최하단부에 설치될 수 있다.
또한, 복수개의 회전축 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도가 15도 내지 35도의 범위내일 수 있다.
또한, 복수개의 회전콘 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도는, 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘과 가장 근접하게 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작을 수 있다.
또한, 복수개의 회전축 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘과 가장 근접하게 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도가 25 도 내지 45도의 범위내일 수 있다.
또한, 본 출원에 따른 기액 분리 장치는 하우징에 고정되며, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 복수의 고정콘을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 복수의 고정콘은 각 경사면과 하우징이 이루는 각도가 동일할 수 있다.
또한, 회전콘과 고정콘은 교대로 이격 배치될 수 있다.
또한, 복수의 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도는 각각 15도 내지 60도의 범위내 일 수 있다.
또한, 회전축의 최하단부터 차례로 배치되는 제1 회전콘, 제2 회전콘, 제3 회전콘을 포함하며, 제1 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도는, 제2 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작을 수 있다.
또한, 제2 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도는 제3 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도보다 작을 수 있다.
또한, 하우징의 최하단부터 차례로 배치되는 제1 고정콘, 제2 고정콘, 제3 고정콘을 포함하며, 제1 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도, 제2 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도, 및 제3 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도(θs3)은 모두 동일할 수 있다.
또한, 제1 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도와 제1 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 차이는 제2 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도와 제2 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 차이 보다 클 수 있다.
본 출원의 기액 분리 장치는 하우징 내부에서 반응물의 체류시간을 제어할 수 있다.
또한, 본 출원의 기액 분리 장치는 유체의 분리 효율이 우수하면서도 동시에 하우징 하부에서 발생하는 유체의 입자 뭉침 현상을 개선할 수 있다. 따라서, 기액 분리 장치의 연속 운전 시간을 향상 시킬 수 있다.
또한, 제 1 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도범위를 제어함으로써 폼(foam) 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 종래의 기액 분리 장치의 단면도이다.
도 2는 본 출원에 따른 기액 분리 장치를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
이하 실시예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 기액 분리 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계 없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예와 관련된 기액 분리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 문서에서 기액 분리 장치(100)는 반응물(이하, '제 1 유체'라고도 함)과 스팀(steam, 이하, '제2 유체'라고도 함)을 반응시켜 반응물 중에서 휘발 성분을 제거하는 공정을 수행할 수 있다. 상기 휘발 성분은 특별히 제한되지 않고, 예로서, 휘발성 유기 화합물(VOC)일 수 있다.
여기서, 제1 유체와 제2 유체의 화학적 반응이 반드시 수행되어야 하는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 기액 분리 장치(100)는 스팀 접촉을 통하여 소정 물질을 분리하는데 사용될 수 있다. 구체적으로 액상의 혼합물(예를 들어, 폴리머)을 스팀과 접촉시켜 상기 액상의 혼합물에 함유된 휘발성 유기 화합물을 분리하는데 사용될 수 있다.
다만, 상기 혼합물은 액상의 물질에 기상의 물질이 용해되어 있는 2상 성분계 혼합물인 경우에 한정되지 않고, 고상의 물질을 추가로 함유하고 있는 3상 성분계 혼합물일 수도 있다. 또한, 상기 기액 분리 장치(100)는 2상 성분계 물질 분리 공정뿐만 아니라 3상 성분계 물질의 분리 공정에도 사용될 수 있다.
본 출원의 일 실시예와 관련된 기액 분리 장치(100)는 하우징(110), 상기 하우징 내부에 구비된 회전축(120), 및 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고, 하단이 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 장착된 복수개의 회전콘을 포함한다.
상기 회전축에 설치되어 회전축의 중심으로 회전하도록 장착된 복수개의 회전콘은, 하우징 크기 및 기액 분리의 효율을 고려 하여 3개 내지 20 개의 범위 내에서 선택될 수 있다. 예를 들어 회전축의 중심으로 회전하도록 장착된 회전콘은 3개 이상, 4개 이상, 5개 이상 또는 6 개 이상일 수 있으며, 16개 이하, 14개 이하, 12 개 이하, 10개 이하, 또는 8개 이하일 수 있다. 도 2는 6개의 회전콘(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306)이 회전축에 장착된 예시적인 기액 분리 장치의 예시적인 단면도를 보여준다.
상기 회전축에 설치되는 복수개의 회전콘 중에서 적어도 2개의 회전콘은 각각의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 상이하게 마련된다. 본 출원에서, 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도는 회전콘의 경사면과 회전축의 수직방향(R)이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 구체적으로 상기 회전축의 수직 방향(R)은 도 2 에서 x 방향을 의미할 수 있다.
복수개의 회전콘 중에서 적어도 2개의 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도를 상이하게 마련함으로써, 제1 유체가 하우징 내에서 체류할 수 있는 시간, 즉 반응물이 후술하는 제1 공급부(150)로 투입되어 제2 배출부(180)로 배출되는데 까지 소요되는 시간을 제어 할 수 있다.
제1 유체가 하우징 내에서 체류하는 시간이 짧은 경우에는 제2 유체에 의해서 제1 유체에 포함되는 휘발성 유기 화합물의 분리 효율이 떨어질 수 있다. 한편, 제 1 유체가 하우징 내에서 체류하는 시간이 긴 경우에는 하우징 하부에 존재하는 상대적으로 고온인 제 2 유체에 의해서 제 1 유체에 입자 뭉침이 발생할 수 있다.
본원 발명은 복수개의 회전콘 중에서 적어도 2개의 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도를 상이하게 마련함으로써 제1 유체가 하우징 내에서 체류할 수 있는 시간을 제어할 수 있고, 이를 통해 반응물의 분리 효율 및 장치의 연속 운전 시간을 개선할 수 있다.
하나의 예로서, 복수개의 회전콘(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306)은 각 경사면(1311, 1312, 1313, 1314, 1315, 1316)과 회전축이 이루는 각도(θr1, θr2, θr3, θr4, θr5, θr6)가 각각 15도 내지 60도의 범위내일 수 있다. 다른 예로, 약 20도 이상, 25도 이상 또는 약 30도 이상일 수 있으며, 약 55도 이하, 50도 이하, 또는 약 45도 이하일 수 있다.
복수개의 회전콘의 각 경사면이 회전축과 이루는 각도가 각각 15도에 미치지 못하는 경우에는 제1 유체가 하우징 내에서 체류하는 시간이 짧아서 제1 유체의 분리 효율이 떨어질 수 있다. 한편, 복수개의 회전콘의 각 경사면이 회전축과 이루는 각도가 각각 60도를 초과하는 경우에는 제1 유체가 하우징 내에서 체류하는 시간이 길어서 제 1 유체에 입자 뭉침이 발생할 수 있고, 따라서 장치의 연속 운전 시간이 단축될 수 있다.
하나의 예로서, 복수개의 회전콘(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306) 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘(1301)의 경사면(1311)이 회전축과 이루는 각도(θr1)가 회전축의 최상단부에 설치되는 회전콘(1306)의 경사면(1316)이 회전축과 이루는 각도(θr6) 보다 작을 수 있다.
제 1 유체(반응물)가 제2 유체(스팀)와 접촉하는 경우, 제 1 유체에 포함되는 휘발 성분이 제1 유체에서 분리된다. 이때, 제2 유체와 접촉하는 시간이 길어지는 경우 분리 효율이 향상될 수 있다. 그러나, 제 2 유체가 공급되는 후술하는 제 2 공급부(160)가 위치하는 하우징의 하부에는 제2 유체가 상대적으로 고온이어서, 상기 상대적으로 고온인 제2 유체가 제1 유체와 접촉하는 시간이 긴 경우 제1 유체에 입자의 뭉침이 발생될 수 있고 이로 인해 장치의 연속 공정 시간을 단축 시킬 수 있다.
본원 발명은 복수개의 회전콘 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도를, 회전축의 최상단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도보다 작게 하여, 하우징 상부에서 제1 유체가 체류하는 시간 보다 하우징 하부에서 제1 유체가 체류하는 시간을 단축시킬 수 있다. 이로 인해 상대적으로 고온인 제2 유체가 제1 유체와 접촉하는 시간도 단축될 수 있고, 따라서 제1 유체에 입자의 뭉침 발생을 방지하거나 감소 시킬 수 있다.
하나의 예로서, 복수개의 회전콘(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306) 중에서 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 가장 작은 회전콘(1301)은 회전축의 최하단부에 설치될 수 있다. 제 2 유체가 공급되는 후술하는 제 2 공급부(160)는 기액 분리의 효율을 고려할 때, 하우징의 하부에 설치되는 것이 유리할 수 있다. 따라서 제 2 공급부는 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘과 가장 근접하게 위치된다. 복수개의 회전콘(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306) 중에서 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 가장 작은 회전콘(1301)을 회전축의 최하단부에 설치함으로써 상대적으로 고온인 제2 유체가 제1 유체와 접촉하는 시간을 보다 효과적으로 단축할 수 있다.
하나의 예로서, 복수개의 회전콘(1301, 1302, 1303, 1304, 1305, 1306) 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘(1301)의 경사면(1311)이 회전축과 이루는 각도(θr1)가 15도 내지 35도의 범위내일 수 있다. 상기 각도(θr1)는 다른 예로 약 16도 이상, 17도 이상, 18도 이상, 19도 이상, 20도 이상, 21도 이상, 22도 이상, 23도 이상, 24도 이상, 또는 약 25도 이상일 수 있으며, 약 34도 이하 또는 약 33도 이하일 수 있다.
상기 각도(θr1)가 15도에 미치지 못하는 경우에는 최하단부에 설치되는 회전콘의 하단에서부터 상단을 따라 유동하는 제1 유체가 상기 회전콘의 상단에서 이탈하면서 하우징의 내벽면을 강하게 충격하여 폼(Foam)이 발생될 수 있다. 발생된 폼은 하우징 상부로 상승함에 따라 휘발 성분의 이동을 방해하여 장치의 분리 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 한편, 상기 각도(θr1)가 35도를 초과하는 경우 제1 유체에서 입자가 뭉치는 현상을 방지하는데 어려울 수 있다.
상기 각도(θr1)가 15도 내지 35도 범위를 만족함으로써, 상대적으로 고온인 제2 유체가 제1 유체와 접촉하는 시간을 보다 효과적으로 단축하여 제 1 유체에서 입자 뭉침이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 복수개의 회전축 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘(1301)과 가장 근접하게 설치되는 회전콘(1302)의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2)가 25 도 내지 45도의 범위내일 수 있다. 상기 각도(θr2)는 다른 예로 약 26도 이상, 27도 이상, 28도 이상, 29도 이상, 또는 약 30도 이상일 수 있으며, 약 44도 이하 또는 약 43도 이하일 수 있다. 상기 각도(θr2)가 전술한 범위를 만족함으로써, 제 1 유체에서 입자 뭉침이 발생하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 출원의 일예에 따른 기액 분리 장치는 하우징에 고정되며, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고, 상단이 상기 하우징에 장착된 복수의 고정콘(1401, 1402, 1403, 1404, 1405, 1406)을 추가로 포함할 수 있다. 상기 고정콘(1401, 1402, 1403, 1404, 1405, 1406)은 하우징(110)의 내측면에 고정콘의 상단 외측면을 고정하여 설치될 수 있다.
하나의 예로서, 복수의 고정콘(1401, 1402, 1403, 1404, 1405, 1406)은 각 경사면(1411, 1412, 1413, 1414, 1415, 1416)과 하우징이 이루는 각도(Qs1, Qs2, Qs3, Qs4, Qs5, Qs6)가 동일할 수 있다. 본 출원에서, 고정콘의 경사면(1411, 1412, 1413, 1414, 1415, 1416)과 하우징이 이루는 각도(Qs1, Qs2, Qs3, Qs4, Qs5, Qs6)는 고전콘의 경사면과 하우징의 수직 방향이 이루는 각도를 의미할 수 있다. 구체적으로 상기 하우징의 수직 방향(S)은 도 2 에서 y 방향을 의미할 수 있다.
하나의 예로서, 회전콘과 고정콘은 교대로 이격 배치될 수 있다. 한편, 고정콘 하우징(110)의 높이방향에 따른 최상단부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 하우징(110)의 최상단부에 고정콘이 장착되고, 그 바로 하단부에 회전콘과 고정콘이 교대로 이격 배치될 수 있다. 따라서, 하우징(110)의 내부로 공급된 제 1 유체는 하우징의 최상단부에서 하우징에 고정되는 고정콘의 상단에서 하단으로 유동하고, 이어서 그 바로 하단부에 배치되는 회전콘의 하단에서 상단으로 유동하는 방식으로 이동하게 된다.
하나의 예로서, 복수의 고정콘의 경사면(1411, 1412, 1413, 1414, 1415, 1416)이 하우징과 이루는 각도는 각각 15도 내지 60도의 범위내일 수 있다. 다른 예로, 약 20도 이상, 25도 이상 또는 약 30도 이상일 수 있으며, 약 55도 이하, 50도 이하, 또는 약 45도 이하일 수 있다.
복수개의 고정콘의 각 경사면이 하우징과 이루는 각도가 각각 15도 내지 60도의 범위를 만족하는 경우, 반응물의 분리 효율을 향상 시키는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 회전축의 최하단부터 차례로 배치되는 제1 회전콘(1301), 제2 회전콘(1302), 제3 회전콘(1303)을 포함하며, 제1 회전콘(1301)의 경사면(1311)이 회전축과 이루는 각도(θr1)는 제2 회전콘(1302)의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2)보다 작을 수 있다.
하나의 예로서, 제2 회전콘의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2)는 제3 회전콘(1303)의 경사면(1313)이 회전축과 이루는 각도(θr3)보다 작을 수 있다.
제1 회전콘(1301)의 경사면(1311)이 회전축과 이루는 각도(θr1)가 제2 회전콘(1302)의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2)보다 작게 설계하고, 제2 회전콘의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2)가 제3 회전콘(1303)의 경사면(1313)이 회전축과 이루는 각도(θr3)보다 작게 설계함으로써, 하우징 하부에서 상대적으로 고온인 제2 유체와의 접촉에 의한 제1 유체에서의 입자 뭉침 현상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 하우징 하부에서 제2 유체의 유속이 빨라지는 것을 방지할 수 있다, 이로 인해, 하우징 하부에서 제 2 유체가 제1 유체와 강하게 충격하는 것을 방지하여 폼(Foam) 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
하나의 예로서, 하우징의 최하단부터 차례로 배치되는 제1 고정콘(1401), 제2 고정콘(1402), 제3 고정콘(1403)을 포함하며, 제1 고정콘(1401)의 경사면(1411)이 하우징과 이루는 각도(θs1), 제2 고정콘(1402)의 경사면(1412)이 하우징과 이루는 각도(θs2), 및 제3 고정콘(1403)의 경사면(1413)이 하우징과 이루는 각도(θs3)은 모두 동일할 수 있다.
제1 고정콘(1401)의 경사면(1411)이 하우징과 이루는 각도(θs1), 제2 고정콘(1402)의 경사면(1412)이 하우징과 이루는 각도(θs2), 및 제3 고정콘(1403)의 경사면(1413)이 하우징과 이루는 각도(θs3)가 모두 동일한 경우, 반응물의 분리 효율을 향상 시키는데 유리할 수 있다.
하나의 예로서, 제1 고정콘(1401)의 경사면(1411)이 하우징과 이루는 각도(θs1)와 제1 회전콘(1301)의 경사면(1311)이 회전축과 이루는 각도(θr1) 차이(θs1 - θr1)는 제2 고정콘(1402)의 경사면(1412)이 하우징과 이루는 각도(θs2)와 제2 회전콘(1302)의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2) 차이(θs2 - θr2) 보다 클 수 있다. 제1 고정콘(1401)의 경사면(1411)이 하우징과 이루는 각도(θs1)와 제1 회전콘(1301)의 경사면(1311)이 회전축과 이루는 각도(θr1) 차이(θs1 - θr1)가 제2 고정콘(1402)의 경사면(1412)이 하우징과 이루는 각도(θs2)와 제2 회전콘(1302)의 경사면(1312)이 회전축과 이루는 각도(θr2) 차이(θs2 - θr2) 보다 크게 제어함으로써 반응물의 분리 효율을 보다 향상 시킬 수 있으며, 하우징 하부에서의 제1 유체의 입자 뭉침 현상을 보다 개선할 수 있다. 또한, 제 2 유체가 제1 유체와 강하게 충격하는 것을 방지하여 폼(Foam) 발생을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 출원의 일예에 따른 기액 분리 장치는 하우징에 위치하는 제1 및 제2 공급부(150, 160) 및 제 1 및 제 2 배출부(170, 180)를 포함할 수 있다. 또한, 회전축(120)을 회전시키기 위한 구동부(190)를 포함할 수 있다.
실시예 1
상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고, 하단이 회전축에 설치되어 회전축을 중심으로 회전하도록 장착되고, 회전축의 최하단부터 제 1 회전콘, 제2 회전콘, 제3 회전콘, 제4 회전콘, 제5 회전콘 및 제6 회전콘을 포함하는, 도 2 과 같은 구조의 기액 분리 장치를 제조하였다. 이때, 제 1 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도는 약 30도 정도이고, 제 2회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도는 약 37.5도이며, 제3회전콘 내지 제6 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도는 각각 약 45도가 되도록 설계하였다. 한편, 도 2와 같은 구조에서 복수의 고정콘은 그 경사면과 하우징이 이루는 각도가 각각 약 45도가 되도록 설계하였다.
비교예 1
제 1 회전콘, 제2 회전콘, 제3 회전콘, 제4 회전콘, 제5 회전콘 및 제6 회전콘의 경사면이 회전축이 이루는 각도를 각각 45도가 되도록 설계한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구조를 가지는 기액 분리 장치를 제조하였다 (도 1에 따른 일반적인 기액 분리 장치 제조).
비교예 2
제 1 회전콘, 제2 회전콘, 제3 회전콘, 제4 회전콘, 제5 회전콘 및 제6 회전콘의 경사면이 회전축이 이루는 각도를 각각 30도가 되도록 설계한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 구조를 가지는 기액 분리 장치를 제조하였다.
실시예 및 비교예에 따라 제조된 기액 분리 장치를 이용하여 제1 유체(반응물)의 체류량 및 제2 유체(스팀)의 유속을 측정한 결과를 하기 표 1에 정리하였다. 한편, 제 1 유체의 체류량 및 제 2 유체의 유속은 CFD(Computational Fluid Dynamicds) 시뮬레이션을 이용하여 도출하였다.
　 실시예1 비교예1 비교예2
체류량(Kg) 장치 전체 101.9 106.4 42.8
제3 내지 6 회전콘 51.5 54.1 4.1
제 2 회전콘 0.8 2.6 0.6
제1 회전콘 0.4 2.3 0.8
유속(m/s) 장치 전체 1.5 1.5 1.5
제3 내지 6 회전콘 2 1.9 2
제 2 회전콘 2 1.9 2.1
제1 회전콘 1.4 1.4 1.6
6개의 회전콘 중에서 2개 이상(제1 회전콘 및 제 2 회전콘)의 회전콘이 그 경사면과 회전축이 이루는 각도가 상이하게 설계된 실시예 1의 경우에는, 장치 전체에서 반응물의 체류량이 101.9Kg 정도로 양호하였으며, 제1 회전콘에서의 체류량은 0.4Kg 정도이고 제2 회전콘에서의 체류량은 0.8Kg정도로 낮게 나타났다. 또한, 제 2 유체의 유속이 하우징 하부에서 1.4 m/s로 양호한 것으로 확인되었다.
한편, 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 모두 45도로 동일한 비교예 1의 경우에는, 장치 전체에서 반응물의 체류량이 106.4Kg으로 양호하였으나, 제1 회전콘에서의 체류량이 2.3Kg이고, 제 2 회전콘에서의 체류량이 2.6Kg로서 높게 나타났다.
또한, 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 모두 30도로 동일한 비교예 2의 경우에는, 제1 회전콘에서의 체류량이 0.8Kg이고, 제 2 회전콘에서의 체류량이 0.6Kg로서 낮게 나타났으며, 장치 전체에서도 반응물의 체류량이 42.8Kg으로 낮게 나타났다. 또한, 제 2 유체의 유속이 하우징 하부에서 1.6 m/s로 빠른 것을 알 수 있다.
상기 결과를 통해서, 실시예 1의 기액 분리 장치는 반응물이 하우징 내에서 체류하는 시간이 양호하여 반응물의 분리 효율이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 반응물이 하우징 하부에서 체류하는 시간이 짧아서 반응물의 입자 뭉침을 개선할 수 있음을 알 수 있다.
10, 100: 기액 분리 장치
11, 110: 하우징
12, 120: 회전축
13: 회전콘
1301: 제1 회전콘 (회전축의 최하부에 설치되는 회전콘)
1302: 제2 회전콘 (회전축의 최하부에 설치되는 회전콘과 가장 근접하게 설치되는 회전콘)
1303: 제3 회전콘 (회전축의 최하부에 설치되는 회전콘과 두번째로 근접하게 설치되는 회전콘)
1304: 제4 회전콘
1305: 제5 회전콘
1306: 제6 회전콘
1311: 제1 회전콘의 경사면
1312: 제2 회전콘의 경사면
1313: 제3 회전콘의 경사면
1314: 제4 회전콘의 경사면
1315: 제5 회전콘의 경사면
1316: 제6 회전콘의 경사면
14: 고정콘
1401: 제1 고정콘
1402: 제2 고정콘
1403: 제3 고정콘
1404: 제4 고정콘
1405: 제5 고정콘
1406: 제6 고정콘
1411: 제1 고정콘의 경사면
1412: 제2 고정콘의 경사면
1413: 제3 고정콘의 경사면
1414: 제4 고정콘의 경사면
1415: 제5 고정콘의 경사면
1416: 제6 고정콘의 경사면
15, 150: 제1 공급부
16, 160: 제2 공급부
17, 170: 제1 배출부
18, 180: 제2 배출부
19, 190: 구동부
θr1: 제1 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도
θr2: 제2 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도
θr3: 제3 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도
θr4: 제4 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도
θr5: 제5 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도
θr6: 제6 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도
θs1: 제1 고정콘의 경사면과 하우징이 이루는 각도
θs2: 제2 고정콘의 경사면과 하우징이 이루는 각도
θs3: 제3 고정콘의 경사면과 하우징이 이루는 각도
θs4: 제4 고정콘의 경사면과 하우징이 이루는 각도
θs5: 제5 고정콘의 경사면과 하우징이 이루는 각도
θs6: 제6 고정콘의 경사면과 하우징이 이루는 각도
R: 회전축의 수직방향 (x축 방향)
S: 하우징의 수직 방향 (y축 방향)

Claims (15)

  1. 하우징;
    상기 하우징 내부에 구비된 회전축; 및
    상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고, 하단이 상기 회전축에 설치되어 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 장착된 복수개의 회전콘을 포함하며,
    적어도 2개의 회전콘은 각각의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 상이하게 마련된 기액 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 복수개의 회전콘은 각 경사면과 회전축이 이루는 각도가 각각 15도 내지 60도의 범위내인, 기액 분리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 복수개의 회전콘 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도가 회전축의 최상단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작은, 기액 분리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 복수개의 회전콘 중에서 회전콘의 경사면과 회전축이 이루는 각도가 가장 작은 회전콘은 회전축의 최하단부에 설치되는, 기액 분리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 복수개의 회전콘 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도가 15도 내지 35도의 범위내인, 기액 분리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 복수개의 회전축 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도는, 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘과 가장 근접하게 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작은, 기액 분리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 복수개의 회전축 중에서 회전축의 최하단부에 설치되는 회전콘과 가장 근접하게 설치되는 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도가 25 도 내지 45도의 범위내인, 기액 분리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 하우징에 고정되며, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성되어 경사면을 갖고, 상단이 상기 하우징에 장착된 복수의 고정콘을 추가로 포함하는, 기액 분리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 복수의 고정콘은 각 경사면과 하우징이 이루는 각도가 동일한, 기액 분리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서, 회전콘과 고정콘은 교대로 이격 배치되는, 기액 분리장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 복수의 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도는 각각 15도 내지 60도의 범위내인, 기액 분리 장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    회전축의 최하단부터 차례로 배치되는 제1 회전콘, 제2 회전콘, 제3 회전콘을 포함하며,
    제1 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도는 제2 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작은, 기액 분리 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    제2 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도는 제3 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 보다 작은, 기액 분리 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    하우징의 최하단부터 차례로 배치되는 제1 고정콘, 제2 고정콘, 제3 고정콘을 포함하며,
    제1 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도, 제2 고정콘의 경사면)이 하우징과 이루는 각도, 및 제3 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도는 모두 동일한, 기액 분리 장치
  15. 제 14 항에 있어서, 제1 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도와 제1 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 차이는 제2 고정콘의 경사면이 하우징과 이루는 각도와 제2 회전콘의 경사면이 회전축과 이루는 각도 차이 보다 큰, 기액 분리 장치.
KR1020210104779A 2021-08-09 2021-08-09 기액 분리 장치 KR20230022697A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210104779A KR20230022697A (ko) 2021-08-09 2021-08-09 기액 분리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210104779A KR20230022697A (ko) 2021-08-09 2021-08-09 기액 분리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230022697A true KR20230022697A (ko) 2023-02-16

Family

ID=85325832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210104779A KR20230022697A (ko) 2021-08-09 2021-08-09 기액 분리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230022697A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101815346B1 (ko) 기액 분리 장치
US9339778B2 (en) Column-type solid-liquid countercurrent contact apparatus, solid particle washing apparatus, and method
CN1781571A (zh) 分隔墙交换塔
WO2011145424A1 (ja) 縦型固液向流接触方法、固体粒子の洗浄方法、ポリアリーレンスルフィドの製造方法、及び、装置
KR101617091B1 (ko) 기액 분리 장치
CN1228119C (zh) 一种栅缝降膜脱挥塔
JP2016153123A (ja) ガス／固体流動混合物中ガスの分離方法
KR102135558B1 (ko) 혼합 디바이스를 포함하는 다층 하향류 반응기, 상기 반응기의 용도, 및 혼합 방법
KR20150034882A (ko) 기액장치
KR20230022697A (ko) 기액 분리 장치
CN104870071B (zh) 用于分离气体和液体的装置
CN105797877B (zh) 可收缩式水力旋流器
CN201101903Y (zh) 一种具有汽压补偿的超重力离心分离装置
EP1402936B1 (en) Packed beds with mixed-size particles
US10695690B2 (en) Distillation columns comprising a rotating polygonal (square) component
US20140050633A1 (en) Device for Multi Phase and Single Phase Contacting
US9192904B1 (en) Fluidized bed reactor having screw conveyor and fluidized bed solid circulation system using the same
KR101704117B1 (ko) 기액 분리 장치
CN114514068B (zh) 包括分配构件的传质旋流器
KR101702712B1 (ko) 기액 분리 장치
CN1454917A (zh) 利用旋转填充床从高粘度液体中移除其中所含的挥发成分的方法
EP4056247A1 (en) Distillation apparatus
CN109967271B (zh) 一种旋风分离器及气体清洁系统
KR20210015339A (ko) 축류식 사이클론 장치
CN114761099B (zh) 蒸馏设备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination