KR20240079917A - 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 유체가 유동하도록 구비되고, 전기전도성 재질로 이루어지는 하나 이상의 파이프라인; 외부전원장치로부터 전력을 공급받도록 구비되면서 상기 파이프라인에 전기적으로 결합하여, 상기 파이프라인에 전류가 흐르도록 상기 파이프라인에 전력을 공급하는 비발열단자부; 및 상기 파이프라인의 양 단부에 구비되면서 부도체로 이루어지는 세라믹너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체{DIRECT RESISTANCE HEATING TYPE PIPE HEATING ELEMENT FOR NAPHTHA CRACKING CENTER}

본 발명은 파이프 가열체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체에 관한 것이다.

현재 국내 산업 전 분야에 있어서 사용되고 있는 전기로의 90% 이상이 간접저항가열 방식이다.

간접저항가열 방식은 발열체의 방사, 전도, 대류에 의해 간접으로 피열물을 가열하는 방식으로, 어떤 형태 및 성질의 피열물이라도 균일한 가열이 가능하고, 대량 일괄 처리가 가능하다는 장점이 있으나, 장치 유지보수 비용이 크고, 가열 온도 조건 때문에 저항 발열체 선정에 제약이 있는 단점이 있다.

한편, 납사(naphtha) 등을 열분해하여 석유화학의 기초원료인 에틸렌, 프로필렌 등 기초유분을 생산하는 NCC(Naphtha Cracking Center) 공정은, 공정 중 충분한 열량을 공급하기 위해서 막대한 전류 (Power= I^2R) 또는 전압(Power= V^2/R)을 필요로 하는데, 이러한 NCC 공정에 간접저항가열 방식의 전기 가열로를 도입하는 경우에 불필요한 가열 공간이 넓어 에너지 소비량이 더욱 커진다는 문제점이 있다.

한국등록특허 제10-0999304호 (2010.12.01 등록)

이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 불필요한 가열 공간을 최소화하여 가열 소요 열량을 최소화할 수 있는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 내부에 유체가 유동하도록 구비되고, 전기전도성 재질로 이루어지는 하나 이상의 파이프라인; 외부전원장치로부터 전력을 공급받도록 구비되면서 상기 파이프라인에 전기적으로 결합하여, 상기 파이프라인에 전류가 흐르도록 상기 파이프라인에 전력을 공급하는 비발열단자부; 및 상기 파이프라인의 양 단부에 구비되면서 부도체로 이루어지는 세라믹너트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체를 제공한다.

또한, 상기 파이프라인은 Fe-Cr-Al 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체를 제공한다.

또한, 상기 파이프라인은 유체가 유동하는 내부면에 세라믹 코팅층(Al₂O₃)을 포함하는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 공정파이프 일체형의 직접가열체를 사용하여, 비 발열부(전극 단자부)만 제외하고 가열 코일 전체를 단열재로 팩킹하여 불필요한 가열 공간을 최소화하여 가열 소요 열량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체의 전체 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체는, 내부에 유체가 유동하도록 구비되고, 전기전도성 재질로 이루어지는 하나 이상의 파이프라인(100); 외부전원장치로부터 전력을 공급받도록 구비되면서 상기 파이프라인(100)에 전기적으로 결합하여, 상기 파이프라인(100)에 전류가 흐르도록 상기 파이프라인(100)에 전력을 공급하는 비발열단자부(210, 230); 및 상기 파이프라인(100)의 양 단부에 구비되면서 부도체로 이루어지는 세라믹너트(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

먼저, 파이프라인(100)은 중실형 파이프 부재로 이루어져 내부에 원유 등의 유체가 유동하도록 구비된다.

또한, 파이프라인(100)은 전기전도성 재질로 이루어져, 전류가 흐를 때에 줄 열(Joule heat)이 발생하도록 구비된다.

또한, 파이프라인(100)은 Fe-Cr-Al 합금 재질로 이루어질 수 있으며, 파이프라인(100)은 유체가 유동하는 내부면에 세라믹 코팅층(Al₂O₃)을 포함할 수 있다.

파이프라인(100) 내부면에 세라믹 코팅층 형성으로 인하여 파이프라인(100)의 수명이 길어질 수 있고, 나프타 등의 열분해 공정 시 발생하는 카본이 COIL에 흡착되어도, 피막 재형성으로 인하여 탄소 피막을 분해시킬 수 있다.

이어서, 비발열단자부(210, 230)는 외부전원장치로부터 전력을 공급받도록 구비되면서 파이프라인(100)에 전기적으로 결합하여, 파이프라인(100)에 전류가 흐르도록 파이프라인(100)에 전력을 공급한다.

비발열단자부(210, 230)를 통해 파이프라인(100)에 전류가 흐르는 경우, 파이프라인(100)에서 줄 열이 발생하여, 파이프라인(100) 내부를 유동하는 유체가 가열되도록 구비된다.

세라믹너트(300)는 파이프라인(100)의 양 단부에 구비되면서 부도체로 이루어져, 파이프라인(100)이 복수개로 구비되는 경우 각각의 파이프라인(100)을 구획하여 각각의 파이프라인(100)을 서로 전기적으로 단절시키도록 구비된다.

본 발명에 적용되는 직접 저항 가열 방식은, 피 열물이 도전성이 있는 경우 이 피 열물에 전극을 연결시켜 직접 충전 가열하는 방식으로, 이 경우는 전류 통로가 도체 전체가 되기 때문에 내부에서도 균일한 가열이 가능하고 , 또한 가열이 피 열물에만 한정이되므로 효율이 높은 가열 방식이다.

이상 설명한 본 발명의 일실시예에 따르면, 공정파이프 일체형의 직접가열체를 사용하여, 비 발열부(전극 단자부)만 제외하고 가열 코일 전체를 단열재로 팩킹하여 불필요한 가열 공간을 최소화하여 가열 소요 열량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 파이프라인
210, 230 : 비발열단자부
300 : 세라믹너트

Claims (3)

1. 내부에 유체가 유동하도록 구비되고, 전기전도성 재질로 이루어지는 하나 이상의 파이프라인;
   외부전원장치로부터 전력을 공급받도록 구비되면서 상기 파이프라인에 전기적으로 결합하여, 상기 파이프라인에 전류가 흐르도록 상기 파이프라인에 전력을 공급하는 비발열단자부; 및
   상기 파이프라인의 양 단부에 구비되면서 부도체로 이루어지는 세라믹너트;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파이프라인은 Fe-Cr-Al 합금 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 파이프라인은 유체가 유동하는 내부면에 세라믹 코팅층(Al₂O₃)을 포함하는 것을 특징으로 하는 나프타 분해 설비용 직접 저항 가열방식의 파이프 가열체.