KR940002334B1 - 고융점 유기화합물의 회수용 결정화 냉각장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고융점 유기화합물의 회수용 결정화 냉각장치

제1도는 본의 장치를 일부절개한 정면도.

제2도는 본 발명중 홉퍼의 평면도.

제3도는 제1도의 A-A선 단면도.

제4도는 본 발명중 다중 열교환기에 설치된 스크레퍼의 평면도.

제5도는 제4도의 정면도

제6도는 본 발명중 2중 열교환기에 설치된 스크레퍼의 평면도.

제7도는 제6도의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 홉퍼 2,2' : 열교환기

3,4 : 공압실린더 5 : 채취기

11,12 : 투시구 13,14,15,16 : 플랜지

22,36 : 위터자켓 27,41 : 스크레퍼

28,44,45 : 브러쉬 29 : 외부관

30 : 내부관 42 : 관통공

본 발명은 화학반응이나 기타 여러 화학공정이 수행되는 동안 기상으로 상 변화된 유기화합물을 본래의 고상으로 변화시켜 이를 회수할 때에 사용하는 결정화 냉각기에 관한 것이다. 덧붙여 말하면, 연속적으로 운전되고 있는 화학공정에서 융점 이상의 온도로 운반가스나 미반응 가스에 실려 나가는 상온에서 고체인 유기화합물을 공정의 마지막 단계로서 이를 회수하고자 할 때에 사용하는 열교환기의 일종인 결정화 냉각장치를 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 유기화합물이 기상으로부터 결정화될 때 입자의 크기는 보통 수십 마이크론(micron)으로부터 수 마이크론에 이르는 미세한 입자로 된다. 이 작은 입자들은 자체 응집력이 있어 큰 덩어리로 뭉쳐지고 장치 벽면에도 부착되는 특성이 있다. 이러한 특성으로 인해 벽면에 계속적으로 부착되는 입자들을 강제 탈착 시키기 위한 기계적 장비가 갖추어지지 않은 일반적인 열교환기에서는 수 시간이 못돼서 관이 막히게 된다. 관이 막히지 않는다 하더라도 관석으로 인해 열교환이 제대로 이루어지지 않으므로 열교환기의 기능이 상실되게 된다. 초기에 느슨하게 부착된 입자들에 의해 냉각 효율이 저하되어 기체와 접촉하는 부분부터 점차 용융되기 시작하면서 결국 딱딱한 관석으로 변하게 된다.

열교환기형 결정화 장치의 이러한 문제점 때문에 물과 같은 용매를 분무하여 기상 화합물을 포집하는 방법이 산업에 널리 이용되고 있으나 이 방법은 완전한 포집은 가능하지만 용매와 고체의 분리, 고체의 건조, 용매의 회수등 부수적인 장치와 운전비용이 매우 커지는 단점이 있다. 장기 운전이 가능하다면 열교환기형 회수 장치를 사용할 경우 공정이 간단해지고 제 비용이 크게 절감되므로 본 발명자들은 벽면에 증착된 입자들을 강제 제거시켜 장기 운전이 가능하도록 한, 열교환 효율이 우수한 결정화 냉각기를 개발하게 되었다. 이 결정화 냉각기는 부식성 가스 분위기 하에서 사용되는 것을 기본으로 설계되었다. 그리고 완전히 조립식으로 되어 있어 보수가 용이하며 용량을 쉽게 늘릴 수 있는 구조로 되어 있다. 이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면으로 상술하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 크게 나누어 홉퍼(1), 열교환기(2),(2') 및 공압실린더(3)(4)로 구성되며, 상기 홉퍼(1)는 열교환기(2)에서 결정화된 분체가 하부의 다른 장치로 이송될때 잠시 거처가는 곳으로 본체의 흐름이 좋도록 원추상으로 되어 있고 이때 원추의 경사각도는 분체가 쌓이지 않도록 분체의 안식각(reposeangle)을 고려하여 적절히 설계한다. 상기 홉퍼(1)의 일측면에는 분체의 표본을 채치할 수 있는 채취기(5)를 장착하며 채취기(5)는 제1도에서 보는 바와 같이 "T"자형 싸이클론(6)의 각 단부에 밸브(7)(8)(9)를 연결하고 채취관(10)을 밸브(9)의 끝에 연결시켜 홉퍼(1) 내부로 채취관(10)이 유입되도록 채취기(5)를 홉퍼(1) 일측면에 장착하는 것이며, 이의 채취방법은 밸브(7)측에 별도의 진공장치를 연결하여 진공을 건 다음 채취관(10)측의 밸브(9)를 순간적으로 열어 채취관(10) 단부에 쌓여있는 분체가 압력차이에 의해 싸이클론(6)으로 빨려 나오게 하고, 다시 밸브(9)를 닫은 다음 하부측의 밸브(8)를 여는 순서로 진행하면 표본을 채취할 수 있는 것이고, 홉퍼(1)에는 육안으로 살펴불 수 있도록 상면에 투시구(11),(12)를 형성하였다. 또한 홉퍼(1) 상면에는 상기 투시구(11)(12) 이외의 플랜지(13)(14)(15)(16)을 형성시켜 각 플랜지(13)(14)(15)(16)마다 열교환기(2)(2')를 장착하도록 하였으며 홉퍼(1)의 직경을 더 크게 하고 플랜지를 여러개 더 설치하여 용량을 계속적으로 늘릴 수 있는 것으로써 예를들어 홉퍼(1) 상면에 다수 설치된 플랜지마다 열교환기(2)(2')를 장착시켜 그 중 몇개의 열교환기(2)(2')만을 가동시키다가 용량을 늘릴 필요가 있을 경우 열교환기(2) 전부를 가동시켜 용량을 조절 사용할 수 있게 된 것을 본 발명의 특징으로 한 것이다. 또한 본 발명에서 열교환기(2)(2')를 2종류로 사용하는 것을 특징으로 한 것이며 열교환기(2)는 일종의 2중관 열교환기이며 유입된 가스가 초기에 여기에서 결정화된다.

따라서 열교환기(2)의 일측면에는 가스유입관(17)이 부착되어 있는데 이 가스유입관(17)은 플랜지(18)에 의해 그 외부에 보호관(19) 내부로 유입 연결되며 보호관(19)의 내경과 가스유입관(17)의 외경 사이에는 공간(20)을 형성시켜 열교환기(2)의 냉각 작용에 의해 가스유입관(17)으로부터 유입되는 가스가 냉각되어 결정화가 일어나 가스유입관(17)으로부터 유입되는 가스가 냉각되어 결정화가 일어나 가스유입관(17)이 막히게 되는 것을 방지하였다. 또한 만약을 위하여 가스유입관(17)으로 유입되는 가스가 냉각되지 않도록 가스유입관(17)에는 전기히터(21)를 장설하였다.

열교환기(2)의 내면에는 위터자켓(22)을 구비시켜 하방측의 입수구(23)로 냉매로 사용되는 냉각수가 입수되어 워터자켓(22)을 거쳐 상방측의 배수구(24)로 배수하도록 하였으며 열교환기(2)의 상단측 플랜지(25)에 공압실린더(3)를 수직으로 연결시켜 이 공압실린더(3)의 로드(26) 하단에 스크레퍼(27)를 연결하며 상기 스크레퍼(2)는 제6도 및 제7도에서 보는 바와 같이 링상으로 되고 둘레에 브러쉬(28)를 부착시켜 스크레퍼(27)가 상하운동할 때 열교환기(2)의 내벽면에 붙은 결정화 입자들을 마찰에 의해 제거시키도록 하였다. 또 하나의 열교환기(2')는 다관식 열교환기로서 이것은 2중관형과 다관식형을 조합한 형태의 것이다. 여기에서는 2중관 열교환기(2)에서 결정화되지 못한 가스들이 최종적으로 결정화 된다. 따라서 열교환 효과를 높이기 위하여 그 내부에 외부관(29)내에 내부관(30)으로 된 다수개의 2중관을 설치하였으며, 냉각수는 입수관(31)을 통하여 유입되어 외부관(29)으로 들어가고 내부관(30)을 통하여 배수관(32)으로 배수하게 되는 것이다. 상기의 외부관(29)가 내부관(30)으로 된 2중관을 많이 설치하면 할수록 열교환 효율은 증가될 것이나 단면적이 줄어들어 가스의 선속도의 증가로 인해 미세한 입자들이 운반가스에 실려나가게 되므로 적절한 수의 2중관이 필요하다. 또한 상기 외부관(29)과 내부관(30)으로 된 2중관 이외에 열교환기(2') 외주면에 냉각수 입수구(34)와 배수구(35)를 구비한 워터자켓(36)을 형성시켜 냉각함으로써 열교환 효율을 증대하였다.

본 발명에서 가스유입측에 열교환기(2)와 배기측에 열교환기(2')를 사용하는 이유는 가스가 유입되는 입구 부분에서 결정화가 집중적으로 일어나 그 부분의 관체를 크게 할 필요가 있기 때문에, 다관식 열교환기(2')를 통과하는 운반가스는 가스출구관(38)을 통하여 다른 장치로 흐르게 된다.

다관식 열교환기(2')의 상단측 플랜지(39)에 공압실린더(4)를 연결하고 이 공압실린더(4)의 모드(40) 하단에 스크레퍼(41)를 부착하되 이 스크레퍼(41)는 제4도 및 제5도에 표현된 바와 같이 외부관(29)과 내부관(30)으로 된 2중관이 관통되는 관통공(42)이 다수천공되어 있고 스크레퍼(41)의 둘레와 각 관통공(42)의 내경측에 각기 브러쉬(43)(44)를 부착하여 스크레퍼(41)의 승강시 벽면에 붙은 입자들을 마찰에 의하여 제거하도록 하였다.

이상과 같이 된 본 발명은 가스입구측에 2중관상의 열교환기(2)와 배출측에 다관식 열교환기(2')를 사용 용량에 따라 가감할 수 있고 각 열교환기(2)(2')의 벽면에 붙은 분체들을 스크레퍼(27)(41)로 강제 제거하는 것이어서 장기 운전이 가능한 작용 효과를 나타내는 것이다.

Claims (1)

1. 홉퍼상면에 다수개의 플랜지를 형성하여 2중관 열교환기와 다중관 열교환기를 상기 각 플랜지에 연결시켜 사용 용량에 맞추어 사용하도록 하고, 상기 각 열교환기 상단에 공압실린더와 이 공압실린더의 로드하단에 스크레퍼를 부착시켜 열교환기의 벽면에 붙은 분체 입자를 마찰에 의해 제거시키도록 함을 특징으로 한 고융점 유기화합물의 회수용 결정화 냉각장치.

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