WO2017200205A1 - 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법 - Google Patents

화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법 Download PDF

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blade
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scraper
disposed
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배선혁
송인협
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SK Geo Centric Co Ltd
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SK Innovation Co Ltd
SK Global Chemical Co Ltd
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02—Alkenes
    • C07C11/107—Alkenes with six carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
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    • C07C2/04—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation
    • C07C2/06—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation of alkenes, i.e. acyclic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C07C2/08—Catalytic processes
    • C07C2/10—Catalytic processes with metal oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823—Mixing elements
    • B01J2208/00858—Moving elements
    • B01J2208/00876—Moving elements outside the bed, e.g. rotary mixer

Definitions

  • the present invention relates to a chemical reactor capable of continuously operating the stirrer even if the products generated during the chemical reaction are adhered to the wall and the impeller of the stirring vessel, and a method for producing olefin using the same.
  • chemical reactors have a variety of structures, the type also depends on the type of chemical reaction, raw materials and reactants.
  • the product may adhere to the wall and the impeller on the inner wall of the stirring vessel constituting the reactor depending on the chemicals, the reactants and the products, and the materials to be adhered gradually as the reaction proceeds. This increases the need to shut down the stirrer.
  • linear alpha olefin using ethylene, methylcyclohexane (MCH), a chromium (Cr) catalyst and a co-catalyst methylaluminoxane (m-MAO; methylaluminoxane) is used.
  • MCH methylcyclohexane
  • Cr chromium
  • m-MAO co-catalyst methylaluminoxane
  • olefins hexene or octene is produced by forward reaction, but polymer is produced by side reaction.
  • the amount of polymer adhering and adhering to the inner wall and the impeller of the stirring vessel is gradually increased, and eventually the stirring vessel and the impeller are fixed by the polymer to stop the operation of the stirrer, remove the stuck polymer, and then There is a problem to restart.
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, the object of the present invention is to remove the product generated during the chemical reaction to stick to the impeller wall and the impeller scraped off by the rotation of the impeller to remove It is possible to provide a chemical reactor capable of continuously operating without stopping the operation of the stirrer and an olefin production method using the same.
  • a stirring vessel At least a portion thereof is disposed inside the stirring vessel, and includes a first rotating shaft formed in a height direction of the stirring vessel, a first extending portion extending from the first rotating shaft toward the side wall of the stirring vessel, and an end portion of the first extending portion.
  • a first impeller including a first blade formed adjacent to the sidewall along a sidewall of the stirring vessel; And a scraper coupled to the stirring vessel and formed in a height direction of the stirring vessel in proximity to at least one of the first rotating shaft and the first blade. It may include.
  • first rotary shaft may be formed to extend to a position whose lower end is close to the upper surface of the lower wall of the stirring vessel, the first extension may extend toward the side wall of the stirring vessel at the lower end of the first rotary shaft.
  • the scraper may be disposed in a height direction between the first rotating shaft and the first blade in a radial direction of the stirring vessel, and a lower end of the second rotating shaft disposed higher than the first extension portion, the lower end of the second rotating shaft.
  • a second lower blade extending toward a first rotational shaft, the second lower blade formed proximate to an upper surface of the first extension portion, and an extension extending in a height direction from an end of the second lower blade and proximate to the first rotational shaft in a radial direction; It may comprise a two-sided blade.
  • the first impeller further includes a first connection part extending from the first rotation shaft toward the second rotation shaft, and an inner blade extending in a height direction from an end portion of the first connection portion, the inner blade being proximate to the second rotation shaft. It may include.
  • the scraper may further include a second connection portion extending from the upper side of the second rotation shaft toward the first rotation shaft, and a second extension portion extending from the end portion of the second connection portion in the height direction and being proximate to the first rotation shaft in the radial direction. It may further include a side blade.
  • the first impeller has a first connecting portion is disposed in the center of the first axis of rotation in the height direction, the inner blade extending in the upper and lower direction at the end of the first connecting portion is formed, the scraper of the second lower blade
  • a second side blade may be formed upward from an end portion, and a second side blade may be formed downward from an end portion of the second connection portion.
  • first rotary shaft and the second rotary shaft is connected to the gear, the first impeller and the scraper may be rotated in conjunction with each other.
  • the scraper is formed in the same shape as the scraper, the other scraper disposed on the opposite side of the scraper with respect to the first axis of rotation of the first impeller; It may further include.
  • the first rotary shaft is disposed above the stirring vessel, the first extension extends toward the side wall of the stirring vessel at the lower end of the first rotary shaft, the first blade is the stirring at the end of the first extension portion Is formed extending downward along the side wall of the container, a plurality of the plurality of radially spaced apart from each other disposed inside the stirring vessel, the scraper is disposed in the lower portion of the stirring vessel is formed in the height direction coaxial with the first rotating shaft
  • a second rotating shaft disposed in the second lower shaft, extending from the upper end of the second rotating shaft toward the side wall of the stirring vessel, and disposed in the stirring vessel, and extending upward from the second lower blade,
  • the first blade may include a plurality of second side blades spaced apart from each other.
  • some of the first blades may be disposed in proximity to the side wall of the stirring vessel in the radial direction.
  • the first rotary shaft is disposed above the stirring vessel, the first extension extends toward the side wall of the stirring vessel at the lower end of the first rotary shaft, the first blade is the stirring at the end of the first extension portion Is formed extending downward along the side wall of the container, a plurality of radially spaced apart from each other is disposed in the interior of the stirring vessel, the scraper is fixed to the bottom of the stirring vessel is formed to extend upwards, the first blade A plurality may be arranged spaced apart from each other.
  • some of the first blades may be disposed in proximity to the side wall of the stirring vessel in the radial direction.
  • the first impeller is rotated to produce a chemical reaction while the raw materials are stirred While the deposits adhered to the inner wall of the stirring vessel are dropped by the rotation of the first impeller, and the deposits adhered to the first impeller are dropped by the scraper, and the dropped attachments are provided to the outlet of the stirring vessel.
  • the olefin may be prepared by discharging through the chemical reaction without stopping the first impeller.
  • the olefin may be linear alpha olefins (LAO).
  • LAO linear alpha olefins
  • the substances generated during the chemical reaction and adhering to the wall of the stirring vessel and the impeller can be removed by the rotation of the impeller, so that the operation is continued without stopping the operation of the agitator.
  • Olefins can be prepared.
  • the impeller and the scraper are connected to each other by a gear and rotated together, the impeller and the scraper may be stably rotated without colliding with each other.
  • FIG. 1 and 2 are a cross-sectional perspective view and a front cross-sectional view showing a chemical reactor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front sectional view showing another embodiment of the scraper in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along the AA 'direction of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a state in which the first impeller and the scrapers are rotated at an angle in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a front sectional schematic view of a chemical reactor according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a front sectional schematic view of a chemical reactor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6 and along CC ′ of FIG. 7.
  • the chemical reactor of the present invention the stirring vessel 400; And at least a portion of the first rotating shaft 110 disposed in the stirring vessel 400 in the height direction of the stirring vessel 400, and a sidewall of the stirring vessel 400 at the first rotating shaft 110.
  • a first blade formed to be proximate to the side wall 410 along the side wall 410 of the stirring vessel 400 at the end of the first extension part 120 extending toward the first extension part 120 A first impeller 100 including 130; It may include.
  • the stirring vessel 400 may be formed in a concave vessel shape so that the raw materials to be reacted can be accommodated therein, and the first impeller 100 extends from the first rotating shaft 110. Attached to the end of the 120 and formed in the height direction adhered to the side wall 410 by the first blade 130 is disposed adjacent to the side wall 410 of the stirring vessel 400, the first impeller It may be formed to be scraped off by the rotation of the (100).
  • the scraper 200 is coupled to the stirring vessel 400, is formed in the height direction of the stirring vessel 400 in close proximity to at least one of the first rotating shaft 110 and the first blade (130); It may further include.
  • the scraper 200 is disposed close to any one or more of the first rotating shaft 110 and the first blade 130 of the first impeller 100, and the scraper 200 is coupled to the stirring vessel 400. Can be.
  • the attachments adhering to the first rotating shaft 110 or the first blade 130 of the first impeller 100 are scratched by the scraper 200 coupled to the stirring vessel 400. You can fall off.
  • first rotary shaft 110 is formed to extend to the position of the lower end close to the upper surface of the lower wall 420 of the stirring vessel 400, the first extension portion 120 is the lower end of the first rotary shaft 110 In may extend toward the side wall of the stirring vessel 400.
  • the first rotary shaft 110 is extended to a position close to the bottom of the stirring vessel 400 so that the first extension portion 120 extends toward the side wall of the stirring vessel 400 at the lower end of the first rotary shaft 110 Can be formed.
  • FIGS. 1 and 2 are a cross-sectional perspective view and a front sectional view showing a chemical reactor according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a front sectional view showing another embodiment of the scraper in Figure 2
  • Figure 4 is AA of Figure 3 'Direction cross section.
  • the chemical reactor 1000 includes a stirring vessel 400;
  • the first extension part 120 is disposed in the stirring vessel 400 and extends toward the sidewall of the stirring vessel 400 at a lower end of the first rotation shaft 110 and the first rotation shaft 110.
  • a first blade 130 extending in a height direction along the side wall 410 of the stirring vessel 400 at an end of the first extension part 120, and being proximate to the side wall 410.
  • a scraper 200 wherein the scraper 200 is disposed in the height direction between the first rotational shaft 110 and the first blade 130 in the radial direction of the stirring vessel 400.
  • the second rotary shaft 210 having a lower end disposed higher than the first extension part 120, is formed extending from the lower end of the second rotary shaft 210 toward the first rotation shaft 110, but of the first extension portion 120
  • the second lower blade 220 is formed close to the upper side, and the second side blade is formed extending in the height direction from the end of the second lower blade 220 in the radial direction proximate to the first rotation shaft 110 ( 230).
  • the stirring vessel 400 may be formed in a concave vessel shape so that the raw materials to be reacted can be accommodated therein. And the stirring vessel 400 may be formed in the form of a container that can be sealed. Stirring vessel 400 is formed so that the four sides are blocked by the side wall 410, as shown in one example, the lower portion is blocked by the lower wall 420, the outlet 421 may be formed in the lower wall 420 The outlet 421 may be provided with a valve to open and close the valve.
  • the upper upper wall 430 may be formed with an inlet 431 to inject the raw materials into the stirring vessel 400.
  • a valve may be installed at the inlet 431, and the inlet 431 may be connected to a supply device for supplying raw materials.
  • the stirring vessel 400 may be formed in various forms, the side wall 410 may be generally formed in a cylindrical shape, the lower wall 420 may be formed in a flat form or a concave downward form, Like the lower wall 420, the upper wall 430 may be formed in a flat shape or a concave downward shape.
  • the stirring vessel 400 has the side wall 410 and the lower wall 420 are integrally formed, and the upper wall 430 is formed separately so that the upper wall 430 is coupled to the top of the side wall 410 in the form of a cover. It may be.
  • the first impeller 100 may include a first rotation shaft 110, a first extension part 120, and a first blade 130. That is, the first impeller 100, the lower end of the first rotary shaft 110 may be formed to extend to a position close to the upper surface of the lower wall 420 of the stirring vessel 400, the first extension portion 120 ) Extends from the lower end of the first rotary shaft 110 toward the side wall 410 of the stirring vessel 400, and the first blade 130 is formed at the end of the first extension part 120. It may extend upward along the sidewall 410 of the 400 and may be disposed in close proximity to the sidewall 410. In more detail, the first rotation shaft 110 may be disposed such that the rotation center axis faces the height direction.
  • the first rotating shaft 110 is disposed inside the stirring vessel 400, but a portion of the upper side passes through the upper wall 430 of the stirring vessel 400 to be exposed to the outside, and the upper end of the first rotating shaft 110 is driven. It can be connected to a rotating means such as a motor.
  • the first rotary shaft 110 may be spaced apart from the bottom of the lower wall of the lower wall 420 of the stirring vessel 400, and the first rotating shaft 110 may be disposed at the center of the stirring vessel 400 in the radial direction.
  • the central axis of the first rotary shaft 110 and the stirring vessel 400 may be disposed coaxially.
  • the first extension part 120 may extend from the lower end of the first rotary shaft 110 toward the side wall 410 of the stirring vessel 400.
  • the first extension part 120 may extend in a radially outward direction on an outer circumferential surface of the lower end of the first rotation shaft 110, or may be formed radially.
  • the first extension part 120 may be formed to be symmetrical to both sides with respect to the first rotational shaft 110, and the first extension part 120 may be formed in plural to be specified along a circumferential direction. It may be arranged spaced by an angle.
  • first extension part 120 may be disposed to be spaced apart by a predetermined height from the upper surface of the lower wall 420 of the stirring vessel 400, one end is connected to the first rotary shaft 110 and the other end The silver may be spaced apart from the inner surface of the side wall 410 by a predetermined distance.
  • first blade 130 may extend in the height direction along the side wall 410 of the stirring vessel 400 at the other end of the first extension portion 120, as shown in the first blade ( The lower end of 130 may be connected to the first extension part 120 and extend upward to form a free end.
  • the first extension part 120 and the first blade 130 may be formed in various forms, for example, is formed in a plate shape so that the plane forming a relatively wide portion is arranged in the shape of the height direction. Can be.
  • the scraper 200 may include a second rotation shaft 210, a second lower blade 220, and a second side blade 230.
  • the second rotation shaft 210 may be disposed so that the rotation center axis faces the height direction.
  • the second rotating shaft 210 may be disposed at a central position between the first rotating shaft 110 and the first blade 130 in a radial direction, and the upper end thereof rotates on the upper wall 430 of the stirring vessel 400. It may be coupled to be possible, the lower end is disposed higher than the first extension portion 120, when the first impeller 100 is rotated, the first extension portion 120 is smoothly rotated without being caught by the second rotary shaft 210 It may be configured to.
  • the second rotary shaft 210 may be connected to the first rotary shaft 110 and rotated together, and the second rotary shaft 210 may be connected to a separate driving means and rotated separately from the first rotary shaft 110.
  • the second lower blade 220 may extend from the lower end of the second rotation shaft 210 toward the first rotation shaft 110, and the second lower blade 220 may be formed on the upper surface of the first lower blade 120. It may be spaced apart by a predetermined height. That is, for example, the second lower blade 220 may be formed radially outwardly extending from the outer circumferential surface of the lower end of the second rotating shaft 210 about the second rotating shaft 210 and may be formed radially. have. In this case, as shown in FIG.
  • the second lower blade 220 may be formed on both sides of the second rotation shaft 210 so that both sides thereof are symmetrical with each other, and the second lower blade 220 is formed in plural. It may be arranged spaced apart by a certain angle along the circumferential direction. In addition, one end of the second lower blade 220 may be connected to the second rotation shaft 210 and the other end may be spaced apart by a predetermined distance from the first rotation shaft 110. In addition, the second side blade 230 may extend in the height direction along the first rotation shaft 110 at the other end of the second lower blade 220, as shown in the second side blade 230. A lower end of the upper end may be connected to the second lower blade 220 and extend upward to form a free end. At this time, the second lower blade 220 and the second side blade 230 may be formed in various forms, for example, is formed in a plate shape so that the plane forming a relatively wide portion to form a shape standing in the height direction. Can be arranged.
  • the first impeller 100 and the scraper 200 may be rotated to mix the raw materials, and side reactions among the materials generated by the reaction of the mixed materials may be used.
  • a fouling, such as a polymer, formed by the adhesive may adhere to the inner surface of the side wall 410 of the stirring vessel 400 and the first impeller 100.
  • Attachments adhered thereto may be scraped off and attached to the inside of the first blade 130 in the radial direction and the first rotation axis 110 by the second side blade 230 may be scraped off.
  • the attachments dropped from the stirring vessel 400 and the first impeller 100 may be discharged to the outside of the stirring vessel 400 through the outlet 421.
  • the products generated during the chemical reaction and adhered to the wall of the stirring vessel and the impeller can be removed by the rotation of the impeller, so that the chemical reactor can be continuously operated without stopping the operation of the impeller constituting the agitator.
  • first impeller 100 the first connecting portion 140 extending from the first rotating shaft 110 toward the second rotating shaft 210, and in the height direction at the end of the first connecting portion 140
  • An extension blade may further include an inner blade 160 formed close to the second rotation shaft 210.
  • the first impeller 100 may further include an inner blade 160 that is coupled to the first rotation shaft 110 and rotates together.
  • the first connecting portion 140 may be formed to extend in the radial direction from the first rotating shaft 110 toward the second rotating shaft 210, the inner blade 160 at the end of the first connecting portion 140 is high It may be formed extending in the direction.
  • the inner blade 160 may be disposed to be close to the second rotation shaft 210, and may be formed to extend upward and downward in both directions in the height direction from the first connection part 140.
  • the lower end of the inner blade 160 is disposed at the lower end of the inner blade 160 in a position spaced upwardly from the second lower blade 220 so as not to interfere with the second lower blade 220 of the scraper 200.
  • the upper end of the inner blade 160 is spaced apart downward from the second connection portion 240 so as not to interfere with the second connection portion 240 disposed above the stirring vessel 400 and the scraper 200 to be described below.
  • An upper end of the inner blade 160 may be formed in the.
  • the adhesive adhering to the second rotating shaft 210 of the scraper 200 may be scraped off, thereby enabling continuous operation of the stirrer.
  • the second connecting portion 240 may be formed to extend in the radial direction from the upper side of the second rotating shaft 210 toward the first rotating shaft 110, and at the end of the second connecting portion 240.
  • the second side blade 230 may be formed in the direction.
  • the second side blade 230 extending from the second connector 240 may also be formed in proximity to the first rotation shaft 110.
  • the second side blade 230 is connected to the end of the second connecting portion 240 formed on the upper side of the second rotating shaft 210 and the end of the second lower blade 220 formed on the lower side.
  • the second side blade 230 may be divided into two, and may be formed in a form extending from the second connection portion 240 and the second lower blade 220, respectively.
  • the first impeller 100 has a first connecting portion 140 is disposed in the central portion of the first rotating shaft 110 in the height direction, the inner blade (in the upper and lower direction at the end of the first connecting portion 140) 160 is formed to extend, the scraper 200 has a second side blade 230 is formed upward from the end of the second lower blade 220, the second side downward from the end of the second connection portion 240 Blade 230 may be formed.
  • the first connecting portion 140 is disposed at the center of the first rotating shaft 110 of the first impeller 100 so that the height at the outer end of the first connecting portion 140 in the radial direction about the first rotating shaft 110.
  • the inner blade 160 is formed to extend in the upper direction and the lower direction in both directions.
  • the scraper 200 may have a second side blade 230 formed upward from an end of the second lower blade 220, and a second side blade 230 formed downward from an end of the second connector 240.
  • the second side blades 230 may be formed to be spaced apart from the upper side and the lower side of the first connection portion 140.
  • the inner blade 160 extending in both height directions from the first connector 140 may be formed to be symmetrical with respect to the first connector 140, thereby improving stability during rotation.
  • first rotary shaft 110 and the second rotary shaft 210 may be connected to the gears 150 and 250 so that the first impeller 100 and the scraper 200 may be interlocked with each other.
  • the driving means may be connected to the first rotary shaft 110 of the first impeller 100 and the second rotary shaft 210 of the scraper 200 to rotate the first impeller and the scraper, respectively, as shown.
  • the first gear 150 is coupled to the first rotation shaft 110
  • the second gear 250 is coupled to the second rotation shaft 210
  • the first gear 150 and the second gear 250 are engaged to each other.
  • 1 Impeller 100 and scraper 200 may be rotated in conjunction with.
  • a connection gear may be interposed between the first gear 150 and the second gear 250 to adjust the rotational direction of the first impeller and the scraper, and various forms that can accurately transmit the driving force in addition to the gear. Can be connected to.
  • the number of teeth of the first gear 150 and the second gear 250 may also be variously formed.
  • the adhesives adhered to the first impeller 100 by the scraper 200 may be evenly scraped off, and in particular, the inside of the first impeller 100 may be scraped off.
  • the blade 160 is formed, the first impeller 100, the inner blade 160, the first connector 140, and the second side blade 230 of the scraper 200 may be prevented from colliding during rotation. .
  • the other scraper 300 is formed in the same shape as the scraper 200, disposed on the opposite side of the scraper 200 on the basis of the first rotating shaft 110 of the first impeller (100); It may further include.
  • another scraper 300 formed in the same shape as the scraper 200 may be disposed at a position symmetrical to the opposite side of the scraper 200 with respect to the first rotation shaft 110. have. This improves stability during rotation and reduces vibrations.
  • the scraper 300 may include a third rotation shaft 310, a third lower blade 320, and a third side blade 330.
  • the third rotation shaft 310 may be disposed such that the rotation center axis faces the height direction.
  • the third rotary shaft 310 may be disposed at a central position between the first rotary shaft 110 and the first side blade 130 in a radial direction, and an upper end thereof may be disposed on the upper wall 430 of the stirring vessel 400.
  • the lower end is disposed higher than the first extension portion 120 so that when the first impeller 100 is rotated, the first extension portion 120 does not catch the third rotary shaft 310 smoothly It can be configured to rotate.
  • the third rotation shaft 310 is formed with a third gear 350, the third rotation shaft 310 is connected to the first rotation shaft 110 by the gears (150, 350) may be rotated in conjunction with each other, the third The rotary shaft 310 may be connected to a separate driving means and rotated separately from the first rotary shaft 110.
  • the third lower blade 320 may extend from the lower end of the third rotation shaft 310 toward the first rotation shaft 110, and the third lower blade 320 may be formed on the upper side of the first extension part 120.
  • the third side blade 330 may extend in the height direction along the first rotation shaft 110 at the other end of the third lower blade 320, and the third lower blade 320 and the third side surface.
  • the blade 330 may be formed in various forms, and for example, may be formed in a plate shape so that a plane that forms a relatively wide portion is erected in a height direction.
  • the third connector 340 may be formed to extend from the upper side of the third rotary shaft 310, and the third side blade 330 may be formed to extend from the third connector 340.
  • FIG. 6 is a front sectional schematic view showing a chemical reactor according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6.
  • the chemical reactor 1000a includes a stirring vessel 400; A first extension part 120a disposed above the stirring vessel 400 and extending toward the sidewall of the stirring vessel 400 from a lower end of the first rotation shaft 110a formed in a height direction; And a first impeller 100a extending downward from the first extension part 120a and including a plurality of first blades 130a spaced apart from each other in a radial direction and disposed inside the stirring vessel 400. ; And a second rotary shaft 210a disposed coaxially with the first rotary shaft 110a and disposed at a lower portion of the stirring vessel 400, at an upper end of the second rotary shaft 210a.
  • a second lower blade 220a which is formed to extend toward the side wall of the 400 and disposed inside the stirring vessel 400, and extends upwardly from the second lower blade 220a, wherein the first blade 130a is formed.
  • a scraper 200a including a plurality of second side blades 230a spaced apart from each other; It may include.
  • the first rotary shaft 110a is disposed above the stirring vessel 400, and the first extension portion 120a is stirred at the lower end of the first rotary shaft 110a. It extends toward the side wall 410 of the container 400, the first blade (130a) is formed extending from the first extension portion 120a to the lower side along the side wall 410 of the stirring vessel 400, Are spaced apart from each other in the radial direction and disposed inside the stirring vessel 400, wherein the scraper 200a is disposed below the stirring vessel 400 and is formed in a height direction, and is coaxial with the first rotating shaft 110a.
  • the second lower blade 220a disposed on the second rotating shaft 200a disposed on the upper side of the second rotating shaft 210a toward the side wall of the stirring vessel 400 and disposed inside the stirring vessel 400. ), And is formed to extend upward from the second lower blade 220a and spaced apart between the first blades 130a. It may include a plurality of second side blades 230a disposed.
  • the stirring vessel 400 may be formed in the same manner as in the first embodiment, and as illustrated, the first impeller 100a may be formed in a fork shape, and thus, the first vessel may be formed on the upper side of the stirring vessel 400.
  • the rotary shaft 110a is disposed, and the first extension parts 120a are formed at both ends in the radial direction from the lower end of the first rotation shaft 110a, and the plurality of first blades 130a are downward from the first extension parts 120a.
  • the first extension part 120a may be disposed at a position spaced apart from the bottom surface of the upper wall 430 of the stirring vessel 400, and both ends may be formed up to a position spaced apart from the side wall 410, and the first blade may be formed.
  • the first blades 130a may be spaced apart from the stirring vessel 400 to prevent contact and interference from occurring.
  • the first blades 130a may be arranged side by side to be spaced apart from each other in a radial direction.
  • the scraper 200a is also formed in a fork shape so that the second rotating shaft 210a is disposed at the lower side of the stirring vessel 400, and the second rotating shaft 210a is disposed coaxially with the first rotating shaft 110a.
  • the second lower blade 220a may be formed at both ends of the second rotation shaft 210a in the radial direction, and the second side blades 230a may be extended upward from the second lower blade 220a.
  • the second lower blade 220a and the second side blades 230a may be disposed so as not to interfere with the first impeller 100 and the stirring vessel 400, and the second lower blade 220a may be stirred.
  • the lower wall 420 of the container 400 may be disposed at a position spaced apart from the upper surface of the container 400.
  • the lower ends of the first blades 130a may be disposed at positions spaced apart from the upper side of the second lower blade 220a.
  • the second side blades 230a may be extended upward from the second lower blade 220a, and the second side blades 230a may be disposed between the first blades 130a and the second side blades 230a.
  • 230a may be spaced apart from each other.
  • the adhesives adhered to the inner wall of the stirring vessel 400 may be scraped off by the rotation of the first impeller 100a and the scraper 200a, and adhered to the first impeller 100a and the scraper 200a. Attachments may be scraped off by the rotation of the first impeller 100a and the scraper 200a.
  • some of the first blades 130a may be disposed to be close to the sidewall 410 of the stirring vessel 400 in the radial direction.
  • the first blades 130a disposed at the outermost side in the radial direction of the first impeller 100a are disposed close to the sidewall 410 of the stirring vessel 400, thereby preventing the first impeller 100a. Attachments adhered to the side walls by rotation can be scraped off.
  • the arrangement of the first blades 130a of the first impeller 100 and the second side blades 230a of the scraper 200a is changed, and the second side blades 230a are the stirring vessel 400. It may be disposed in close proximity to the side wall 410 of the).
  • FIG. 7 is a front cross-sectional schematic view showing a chemical reactor according to a third embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken along the CC 'direction of FIG.
  • the chemical reactor 1000b includes a stirring vessel 400; A first extension shaft disposed above the stirring vessel 400 and extending toward the side wall 410 of the stirring vessel 400 from a lower end of the first rotation shaft 110b formed in a height direction, the first rotation shaft 110b; A first impeller including a part 120b and a first blade 130b extending downward from the first extension part 120b and a plurality of parts spaced apart from each other in a radial direction and disposed inside the stirring vessel 400. 100b; And a plurality of scrapers (200b) which are fixed to the bottom of the stirring vessel (400) and formed to extend upwards, and are spaced apart between the first blades (130b). It may include.
  • the first rotary shaft 110b of the first impeller 100b is disposed above the stirring vessel 400, and the first extension portion 130b is disposed at the lower end of the first rotary shaft 110b.
  • the first blade 130b extends downward along the side wall 410 of the stirring vessel 400 at the end of the first extension part 120b.
  • the scraper 200b is fixed to the bottom of the stirring vessel 400 and formed to extend upward, and the first blade 130b.
  • the plurality may be spaced apart from each other.
  • the first impeller 100b is formed to be rotated in the form of a fork, and the scraper 200b fixed to the stirring vessel 400 is the first impeller 100b.
  • the attachments are configured to be scraped off by the rotation of the first impeller 100b in a portion disposed in close proximity to the first blades 130b.
  • the first impeller 100b may be formed in the same shape as the first impeller 100a in the second embodiment, and the length of the first blades 130b may be longer than that of the first impeller 100b.
  • the scrapers 200b may be fixed to an upper surface of the lower wall 420, the lower end of which is the bottom of the stirring vessel 400.
  • the scrapers 200b may be vertically formed by extending upward.
  • the scraper 200b may be formed in various forms, for example, may be formed in a plate shape and disposed at various angles and directions.
  • some of the first blades 130b may be disposed close to the sidewall 410 of the stirring vessel 400 in the radial direction.
  • the first blades 130b disposed at the outermost side in the radial direction of the first impeller 100b are disposed close to the sidewall 410 of the stirring vessel 400, thereby preventing the first impeller 100b. Attachments adhered to the side walls by rotation can be scraped off.
  • the rotating shafts may be formed to penetrate the stirring vessel, and the rotating shaft may be coupled to a stirring vessel so as to be rotatable with a bearing or the like, and a portion of the rotating shaft penetrating the stirring vessel may be sealed between the rotating shaft and the stirring vessel using a sealing member.
  • the chemical reactor according to the embodiments of the present invention may be provided with a heater or cooling means for controlling the temperature during the reaction of the raw materials contained in the stirring vessel, various sensors may be installed.
  • the first impeller 100 by rotating the raw material While the chemical reaction occurs while stirring, the adherents adhering to the inner wall of the stirring vessel 400 are dropped by the rotation of the first impeller 100 and the adherents adhering to the first impeller 100 are scrapers. Dropped by the adhering, the dropped deposits are discharged through the outlet 421 of the stirring vessel 400, so that the chemical reaction can occur without stopping the first impeller 100 can be produced olefin.
  • deposits adhering to the stirring vessel and the first impeller may be dropped by the first impeller and the rotating or stationary scraper so that the raw materials are stirred, and the first impeller It is possible to allow the deposited deposits to be discharged through the outlet of the stirring vessel while the chemical reaction of the raw material is rotated and the chemical reaction of the raw material occurs, so that the chemical reaction occurs without stopping the first impeller so as to continuously produce the olefin.
  • the olefin may be linear alpha olefins (LAO). That is, linear alpha olefin (LAO) using ethylene, methylcyclohexane (MCH), chromium (Cr) catalyst and co-catalyst methylaluminoxane (m-MAO; methylaluminoxane) Hexene or octene is generated by the forward reaction in the reaction of the reaction, but the polymer is produced by the side reaction, and the polymer is adhered to the inner wall and the impeller of the stirring vessel, so that the polymer is the first impeller and By stripping off the scraper and removing it, the chemical reactor can be run continuously to produce linear alpha olefins.
  • LAO linear alpha olefins

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Abstract

본 발명은 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법에 관한 것으로서, 화학 반응 시 발생되어 교반 용기의 벽면 및 임펠러에 점착되는 생성물질들을 임펠러의 회전에 의해 긁혀 떨어져나가도록 한 후 제거할 수 있도록 함으로써, 교반기의 가동을 중지시키지 않고 계속적으로 운전하여 올레핀을 제조할 수 있는 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법에 관한 것이다.

Description

화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법
본 발명은 화학 반응 시 발생된 생성물질들이 교반 용기의 벽면 및 임펠러에 점착되더라도 교반기를 계속 가동시킬 수 있는 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학 반응기는 여러 가지 구조가 있고, 그 형태도 화학 반응의 종류나 원료 물질과 반응물질에 따라 달라진다.
그리고 대부분의 화학 반응기는 원료 물질들의 균일한 혼합, 반응 속도의 향상, 균질한 생성물질의 제조를 위하여 교반기가 구비된다.
그런데 교반기를 가동하더라도 화학물질, 반응물질 및 생성물질들에 따라 반응기를 구성하는 교반 용기의 내부 벽면에 벽면 및 임펠러에 생성물질들이 점착되어 굳어질 수 있으며, 반응이 진행되면서 점착되는 생성물질들이 점차 증가되어 교반기의 가동을 중지시켜야 하는 경우가 발생하게 된다.
일례로, 에틸렌(ethylene), 용제인 메틸시클로헥산(MCH; methylcyclohexane), 크롬(Cr)계 촉매 및 조촉매인 메틸알루미녹산(m-MAO; methylaluminoxane)을 이용한 선형 알파 올레핀(LAO; Linear Alpha-Olefins)의 생성 반응 시 정반응으로 헥센(Hexene)이나 옥텐(Octene)이 생성되지만 부반응으로 폴리머가 생성된다. 이때, 생성되는 폴리머가 교반 용기의 내부 벽면 및 임펠러에 점착되고 점착되는 양이 점점 증가되어, 결국에는 교반 용기와 임펠러가 폴리머에 의해 고착되어 교반기의 가동을 중지시키고 달라붙은 폴리머를 제거한 후 교반기를 다시 가동시켜야 하는 문제점이 있다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
US 8,735,517 B2 (2014.05.27.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화학 반응 시 발생되어 교반 용기의 벽면 및 임펠러에 점착되는 생성물질들을 임펠러의 회전에 의해 긁혀 떨어져나가도록 한 후 제거할 수 있도록 함으로써, 교반기의 가동을 중지시키지 않고 계속적으로 운전할 수 있는 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 반응기는, 교반 용기; 그 적어도 일부가 상기 교반 용기의 내부에 배치되며 상기 교반 용기의 높이방향으로 형성된 제1회전축, 상기 제1회전축에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장 형성된 제1연장부, 및 상기 제1연장부의 단부에서 상기 교반 용기의 측벽을 따라 상기 측벽에 근접되어 형성된 제1블레이드를 포함하는 제1임펠러; 및 상기 교반 용기에 결합되며, 상기 제1회전축 및 제1블레이드 중 적어도 하나에 근접되어 상기 교반 용기의 높이방향으로 형성된 스크레이퍼; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1회전축은 그 하단이 교반 용기의 하부벽 상면에 근접한 위치까지 연장 형성되고, 상기 제1연장부는 제1회전축의 하단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장될 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼는, 상기 교반 용기의 반경방향으로 상기 제1회전축과 상기 제1블레이드 사이에 높이방향으로 배치되되 하단이 제1연장부보다 높게 배치된 제2회전축, 상기 제2회전축의 하단에서 제1회전축을 향해 연장 형성되되 상기 제1연장부의 상측면에 근접하여 형성된 제2하부 블레이드, 및 상기 제2하부 블레이드의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 반경방향으로 제1회전축에 근접하여 형성된 제2측면 블레이드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1임펠러는, 상기 제1회전축에서 제2회전축을 향해 연장 형성된 제1연결부, 및 상기 제1연결부의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 상기 제2회전축에 근접되어 형성된 내측 블레이드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼는, 상기 제2회전축의 상측에서 제1회전축을 향해 연장 형성된 제2연결부, 및 상기 제2연결부의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 반경방향으로 제1회전축에 근접되어 형성된 제2측면 블레이드를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1임펠러는 높이방향으로 제1회전축의 중앙부에 제1연결부가 배치되고, 상기 제1연결부의 단부에서 상측 및 하측방향으로 내측 블레이드가 연장 형성되며, 상기 스크레이퍼는 제2하부 블레이드의 단부에서 상측으로 제2측면 블레이드가 형성되며, 제2연결부의 단부에서 하측으로 제2측면 블레이드가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1회전축과 제2회전축은 기어로 연결되어, 상기 제1임펠러와 스크레이퍼가 서로 연동되어 회전될 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼와 동일한 형태로 형성되며, 상기 제1임펠러의 제1회전축을 기준으로 상기 스크레이퍼의 반대측에 배치된 다른 하나의 스크레이퍼; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1회전축은 교반 용기의 상부에 배치되고, 상기 제1연장부는 제1회전축의 하단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드는 상기 제1연장부의 단부에서 상기 교반 용기의 측벽을 따라 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기의 내부에 배치되며, 상기 스크레이퍼는, 상기 교반 용기의 하부에 배치되어 높이방향으로 형성되되 상기 제1회전축과 동축상에 배치된 제2회전축, 상기 제2회전축의 상단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장 형성되며 교반 용기의 내부에 배치된 제2하부 블레이드, 및 상기 제2하부 블레이드에서 상측으로 연장 형성되되 상기 제1블레이드들 사이에 이격되어 배치된 복수개의 제2측면 블레이드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1블레이드들 중 일부는 반경방향으로 상기 교반 용기의 측벽에 근접되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1회전축은 교반 용기의 상부에 배치되고, 상기 제1연장부는 제1회전축의 하단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드는 상기 제1연장부의 단부에서 상기 교반 용기의 측벽을 따라 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기의 내부에 배치되며, 상기 스크레이퍼는, 상기 교반 용기의 바닥에 하측이 고정되어 상측으로 연장 형성되며, 상기 제1블레이드들 사이에 이격되어 복수개가 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1블레이드들 중 일부는 반경방향으로 상기 교반 용기의 측벽에 근접되어 배치될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 반응기를 이용해 올레핀을 제조하는 올레핀 제조 방법에 있어서, 상기 교반 용기 내부에 원료 물질들을 투입한 후 상기 제1임펠러를 회전시켜 원료 물질들이 교반되면서 화학반응이 일어나도록 하는 동안, 상기 교반 용기의 내부 벽면에 점착되는 부착물들이 상기 제1임펠러의 회전에 의해 탈락되고 상기 제1임펠러에 점착되는 부착물들이 스크레이퍼에 의해 탈락되며, 상기 탈락된 부착물들은 교반 용기의 배출구를 통해 배출되도록 하여, 상기 제1임펠러를 정지시키지 않고 화학반응이 일어나도록 하여 올레핀을 제조할 수 있다.
또한, 상기 올레핀은 선형 알파 올레핀(LAO; Linear Alpha-Olefins)일 수 있다.
본 발명의 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법은, 화학 반응 시 발생되어 교반 용기의 벽면 및 임펠러에 점착되는 생성물질들이 임펠러의 회전에 의해 제거될 수 있어, 교반기의 가동을 중지시키지 않고 계속적으로 운전하여 올레핀을 제조할 수 있다.
또한, 임펠러와 스크레이퍼가 기어로 연결되어 서로 연동되어 회전됨으로써, 임펠러와 스크레이퍼가 서로 충돌하지 않고 안정적으로 회전될 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 반응기를 나타낸 단면 사시도 및 정면 단면도.
도 3은 도 2에서 스크레이퍼의 다른 실시예를 나타낸 정면 단면도.
도 4는 도 3의 AA'방향 단면도.
도 5는 도 4에서 제1임펠러 및 스크레이퍼들이 일정각도 회전된 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 반응기를 나타낸 정면 단면 개략도.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 화학 반응기를 나타낸 정면 단면 개략도.
도 8은 도 6의 BB'방향 및 도 7의 CC'방향 단면도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 화학 반응기 및 이를 이용한 올레핀 제조 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
우선, 본 발명의 화학 반응기는, 교반 용기(400); 및 그 적어도 일부가 상기 교반 용기(400)의 내부에 배치되며 상기 교반 용기(400)의 높이방향으로 형성된 제1회전축(110), 상기 제1회전축(110)에서 상기 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장 형성된 제1연장부(120), 및 상기 제1연장부(120)의 단부에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 따라 상기 측벽(410)에 근접되어 형성된 제1블레이드(130)를 포함하는 제1임펠러(100); 를 포함할 수 있다.
즉, 교반 용기(400)는 반응시키고자 하는 원료 물질들이 내부에 수용될 수 있도록 오목한 용기 형태로 형성될 수 있고, 제1임펠러(100)는 제1회전축(110)에서 연장 형성된 제1연장부(120)의 단부에 연결되어 형성되며 높이방향으로 형성되어 교반 용기(400)의 측벽(410)에 근접되어 배치된 제1블레이드(130)에 의해 측벽(410)에 점착되는 부착물들이 제1임펠러(100)의 회전에 의해 긁혀 떨어져나갈 수 있도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 교반 용기(400)에 결합되며, 상기 제1회전축(110) 및 제1블레이드(130) 중 적어도 하나에 근접되어 상기 교반 용기(400)의 높이방향으로 형성된 스크레이퍼(200); 를 더 포함할 수 있다.
즉, 제1임펠러(100)의 제1회전축(110) 및 제1블레이드(130) 중 어느 하나 이상에 근접되어 스크레이퍼(200)가 배치되고, 스크레이퍼(200)는 교반 용기(400)에 결합될 수 있다. 그리하여 제1임펠러(100)가 회전되면 교반 용기(400)에 결합된 스크레이퍼(200)에 의해 제1임펠러(100)의 제1회전축(110) 또는 제1블레이드(130)에 점착되는 부착물들이 긁혀 떨어져나갈 수 있다.
또한, 상기 제1회전축(110)은 그 하단이 교반 용기(400)의 하부벽(420) 상면에 근접한 위치까지 연장 형성되고, 상기 제1연장부(120)는 제1회전축(110)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장될 수 있다.
즉, 제1회전축(110)은 교반 용기(400)의 바닥에 근접한 위치까지 연장 형성되어 제1회전축(110)의 하단에서 제1연장부(120)가 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장 형성될 수 있다.
이하에서 실시예들을 통해 본 발명의 화학 반응기에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
[실시예 1]
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 반응기를 나타낸 단면 사시도 및 정면 단면도이고, 도 3은 도 2에서 스크레이퍼의 다른 실시예를 나타낸 정면 단면도이며, 도 4는 도 3의 AA'방향 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 화학 반응기(1000)는, 교반 용기(400); 상기 교반 용기(400)의 내부에 배치되며 높이방향으로 형성된 제1회전축(110), 상기 제1회전축(110)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장 형성된 제1연장부(120), 및 상기 제1연장부(120)의 단부에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 따라 높이방향으로 연장 형성되되 상기 측벽(410)에 근접되어 형성된 제1블레이드(130)를 포함하는 제1임펠러(100); 및 스크레이퍼(200)를 포함할 수 있으며, 상기 스크레이퍼(200)는, 상기 교반 용기(400)의 반경방향으로 상기 제1회전축(110)과 상기 제1블레이드(130) 사이에 높이방향으로 배치되되 하단이 제1연장부(120)보다 높게 배치된 제2회전축(210), 상기 제2회전축(210)의 하단에서 제1회전축(110)을 향해 연장 형성되되 상기 제1연장부(120)의 상측면에 근접하여 형성된 제2하부 블레이드(220), 및 상기 제2하부 블레이드(220)의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 반경방향으로 제1회전축(110)에 근접하여 형성된 제2측면 블레이드(230)를 포함할 수 있다.
교반 용기(400)는 반응시키고자 하는 원료 물질들이 내부에 수용될 수 있도록 오목한 용기 형태로 형성될 수 있다. 그리고 교반 용기(400)는 밀폐될 수 있는 용기 형태로 형성될 수도 있다. 교반 용기(400)는 일례로 도시된 바와 같이 사방이 측벽(410)으로 막혀있고, 아래쪽은 하부벽(420)에 의해 막혀있도록 형성되되 하부벽(420)에는 배출구(421)가 형성될 수 있으며 배출구(421)에는 밸브가 설치되어 밸브가 개폐되도록 할 수 있다. 또한, 위쪽의 상부벽(430)은 유입구(431)가 형성되어 원료 물질들을 교반 용기(400) 내에 투입할 수 있다. 이때, 유입구(431)에는 밸브가 설치될 수 있으며, 유입구(431)는 원료 물질들을 공급하는 공급장치에 연결될 수도 있다. 또한, 교반 용기(400)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 측벽(410)은 일반적으로 원통형으로 형성될 수 있고, 하부벽(420)은 평평한 형태 또는 하측으로 오목한 형태 등으로 형성될 수 있으며, 상부벽(430)도 하부벽(420)과 마찬가지로 평평한 형태 또는 하측으로 오목한 형태 등으로 형성될 수 있다. 또한, 교반 용기(400)는 측벽(410)과 하부벽(420)이 일체로 형성되고 상부벽(430)은 별도로 형성되어 커버 형태로 측벽(410)의 상단에 상부벽(430)이 결합될 수도 있다.
제1임펠러(100)는 제1회전축(110), 제1연장부(120) 및 제1블레이드(130)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1임펠러(100)는, 상기 제1회전축(110)의 하단이 교반 용기(400)의 하부벽(420) 상면에 근접한 위치까지 연장 형성될 수 있으며, 상기 제1연장부(120)는 제1회전축(110)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드(130)는 상기 제1연장부(120)의 단부에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 따라 상측으로 연장 형성되되 상기 측벽(410)에 근접되어 배치될 수 있다. 보다 상세하게는 제1회전축(110)은 회전 중심축이 높이방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 제1회전축(110)은 교반 용기(400)의 내부에 배치되되 상측 일부는 교반 용기(400)의 상부벽(430)을 통과하여 외부로 노출되어, 제1회전축(110)의 상단부가 구동 모터 등의 회전수단에 연결될 수 있다. 그리고 제1회전축(110)은 하단이 교반 용기(400)의 하부벽(420) 상면인 바닥에서 이격되어 배치될 수 있으며, 제1회전축(110)은 반경방향으로 교반 용기(400)의 중앙에 배치되어, 제1회전축(110)과 교반 용기(400)의 중심축이 동축상에 배치될 수 있다. 또한, 제1회전축(110)의 하단에서 교반 용기(400)의 측벽(410)을 향해 제1연장부(120)가 연장 형성될 수 있다. 즉, 일례로 제1회전축(110)의 하단부 외주면에서 제1연장부(120)가 반경방향으로 바깥쪽 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 방사상으로 형성될 수도 있다. 이때, 도 3과 같이 제1연장부(120)는 제1회전축(110)을 기준으로 양측으로 대칭이 되도록 형성될 수 있으며, 제1연장부(120)는 복수개로 형성되어 원주방향을 따라 특정한 각도만큼 이격되어 배치될 수도 있다. 또한, 제1연장부(120)는 하측면이 교반 용기(400)의 하부벽(420) 상면에서 미리 설정된 높이만큼 이격되어 배치될 수 있으며, 일단이 제1회전축(110)에 연결되어 있고 타단은 측벽(410)의 내측면에서 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제1블레이드(130)는 제1연장부(120)의 단부인 타단에서 교반 용기(400)의 측벽(410)을 따라 높이방향으로 연장 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 제1블레이드(130)의 하단이 제1연장부(120)에 연결되고 상측으로 연장 형성되어 상단은 자유단으로 형성될 수 있다. 이때, 제1연장부(120) 및 제1블레이드(130)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 판형으로 형성되어 상대적으로 넓이가 넓은 부분을 형성하는 평면이 높이방향으로 세워진 형태가 되도록 배치될 수 있다.
스크레이퍼(200)는 제2회전축(210), 제2하부 블레이드(220) 및 제2측면 블레이드(230)를 포함할 수 있다. 제2회전축(210)은 회전 중심축이 높이방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 제2회전축(210)은 반경방향으로 상기 제1회전축(110)과 제1블레이드(130) 사이의 중앙 위치에 배치될 수 있으며, 상단이 교반 용기(400)의 상부벽(430)에 회전 가능하도록 결합될 수 있으며, 하단이 제1연장부(120)보다 높게 배치되어 제1임펠러(100)가 회전될 때 제1연장부(120)가 제2회전축(210)에 걸리지 않고 원활하게 회전되도록 구성될 수 있다. 이때, 제2회전축(210)은 제1회전축(110)에 연결되어 함께 회전될 수도 있으며, 제2회전축(210)은 별도의 구동수단에 연결되어 제1회전축(110)과는 별도로 회전될 수도 있다. 제2하부 블레이드(220)는 제2회전축(210)의 하단에서 제1회전축(110)을 향해 연장 형성될 수 있으며, 제2하부 블레이드(220)는 제1하부 블레이드(120)의 상측면에서 미리 설정된 높이만큼 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 일례로 제2회전축(210)의 하단부 외주면에서 제2회전축(210)을 중심으로하여 제2하부 블레이드(220)가 반경방향으로 바깥쪽 방향으로 연장 형성될 수 있으며, 방사상으로 형성될 수도 있다. 이때, 도 3과 같이 제2하부 블레이드(220)는 제2회전축(210)을 기준으로 양측으로 형성되어 양측이 서로 대칭이 되도록 형성될 수도 있으며, 제2하부 블레이드(220)는 복수개로 형성되어 원주방향을 따라 특정한 각도만큼 이격되어 배치될 수도 있다. 또한, 제2하부 블레이드(220)는 일단이 제2회전축(210)에 연결되어 있고 타단은 제1회전축(110)에서 미리 설정된 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제2측면 블레이드(230)는 제2하부 블레이드(220)의 단부인 타단에서 제1회전축(110)을 따라 높이방향으로 연장 형성될 수 있으며, 도시된 바와 같이 제2측면 블레이드(230)의 하단이 제2하부 블레이드(220)에 연결되고 상측으로 연장 형성되어 상단은 자유단으로 형성될 수 있다. 이때, 제2하부 블레이드(220) 및 제2측면 블레이드(230)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 판형으로 형성되어 상대적으로 넓이가 넓은 부분을 형성하는 평면이 높이방향으로 세워진 형태가 되도록 배치될 수 있다.
그리하여 교반 용기(400)의 내부에 원료 물질들이 투입된 후 제1임펠러(100) 및 스크레이퍼(200)가 회전되어 원료 물질들이 혼합될 수 있으며, 이때 혼합된 물질들의 반응에 의해 생성되는 물질들 중 부반응에 의해 형성되는 폴리머와 같은 부착물(fouling)이 교반 용기(400)의 측벽(410) 내측면 및 제1임펠러(100)에 점착될 수 있다. 이때, 교반 용기(400)의 측벽(410) 내측면 및 제1임펠러(100)에 점착되는 부착물의 양이 증가하게 되면, 회전되는 제1임펠러(100)의 제1연장부(120)에 의해 교반 용기(400) 하부벽(420)의 상면에 점착된 부착물들이 긁혀 떨어져 나갈 수 있고, 제1블레이드(130)에 의해 교반 용기(400)의 측벽(410) 내측면에 점착된 부착물들이 긁혀 떨어져 나갈 수 있다. 또한, 제1임펠러(100)에 점착되는 부착물들은 스크레이퍼(200)의 회전에 의해 긁혀 떨어져 나갈 수 있으며, 스크레이퍼(200)의 제2하부 블레이드(220)에 의해 제1연장부(120)의 상측에 점착된 부착물들이 긁혀 떨어져 나갈 수 있고 제2측면 블레이드(230)에 의해 제1회전축(110) 및 반경방향으로 제1블레이드(130)의 안쪽에 점착된 부착물들이 긁혀 떨어져 나갈 수 있다. 그리고 교반 용기(400), 제1임펠러(100)에서 탈락된 부착물들은 배출구(421)를 통해 교반 용기(400)의 외부로 배출되도록 할 수 있다.
이에 따라 화학 반응 시 발생되어 교반 용기의 벽면 및 임펠러에 점착되는 생성물질들이 임펠러의 회전에 의해 제거될 수 있어, 교반기를 구성하는 임펠러의 가동을 중지시키지 않고 계속적으로 화학 반응기를 운전할 수 있다.
또한, 상기 제1임펠러(100)는, 상기 제1회전축(110)에서 제2회전축(210)을 향해 연장 형성된 제1연결부(140), 및 상기 제1연결부(140)의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 상기 제2회전축(210)에 근접되어 형성된 내측 블레이드(160)를 더 포함할 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제1임펠러(100)는 제1회전축(110)에 결합되어 함께 회전되는 내측 블레이드(160)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이때, 제1회전축(110)에서 제2회전축(210)을 향해 반경방향으로 제1연결부(140)가 연장되어 형성될 수 있으며, 제1연결부(140)의 단부에서 내측 블레이드(160)가 높이방향으로 연장 형성될 수 있다. 그리고 내측 블레이드(160)는 제2회전축(210)에 근접되어 있도록 배치될 수 있으며, 제1연결부(140)에서 높이방향으로 양측 방향인 상측 및 하측으로 연장되어 형성될 수 있다. 여기에서 내측 블레이드(160)의 하단은 스크레이퍼(200)의 제2하부 블레이드(220)와 간섭되지 않도록, 제2하부 블레이드(220)에서 상측으로 이격된 위치에 내측 블레이드(160)의 하단이 배치되도록 형성될 수 있다. 마찬가지로 내측 블레이드(160)의 상단은 교반 용기(400) 및 이하에서 설명할 스크레이퍼(200)의 상측에 배치된 제2연결부(240)와 간섭되지 않도록 제2연결부(240)에서 하측으로 이격된 위치에 내측 블레이드(160)의 상단이 배치되도록 형성될 수 있다.
그리하여 제1임펠러(100)의 내측 블레이드(160)가 회전되면서 스크레이퍼(200)의 제2회전축(210)에 점착되는 부착물을 긁어 제거할 수 있어, 연속적인 교반기의 가동이 가능할 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼(200)는, 상기 제2회전축(210)의 상측에서 제1회전축(110)을 향해 연장 형성된 제2연결부(240), 및 상기 제2연결부(240)의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 반경방향으로 제1회전축(110)0에 근접되어 형성된 제2측면 블레이드(230)를 더 포함할 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제2회전축(210)의 상측에서 제1회전축(110)을 향해 반경방향으로 제2연결부(240)가 연장되어 형성될 수 있으며, 제2연결부(240)의 단부에서 높이방향으로 제2측면 블레이드(230)가 형성될 수 있다. 이때, 제2연결부(240)에서 연장 형성된 제2측면 블레이드(230)도 제1회전축(110)에 근접되어 형성될 수 있다. 그리고 도시되지는 않았으나, 제2회전축(210)의 상측에 형성된 제2연결부(240)의 단부와 하측에 형성된 제2하부 블레이드(220)의 단부를 연결하도록 하나의 제2측면 블레이드(230)로 형성될 수도 있으며, 도시된 바와 같이 제2측면 블레이드(230)가 두 개로 나뉘어 제2연결부(240)와 제2하부 블레이드(220)에서 각각 연장 형성된 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 상기 제1임펠러(100)는 높이방향으로 제1회전축(110)의 중앙부에 제1연결부(140)가 배치되고, 상기 제1연결부(140)의 단부에서 상측 및 하측방향으로 내측 블레이드(160)가 연장 형성되며, 상기 스크레이퍼(200)는 제2하부 블레이드(220)의 단부에서 상측으로 제2측면 블레이드(230)가 형성되며, 제2연결부(240)의 단부에서 하측으로 제2측면 블레이드(230)가 형성될 수 있다.
이는 제1임펠러(100)의 제1회전축(110) 중앙부에 제1연결부(140)가 배치되어 제1회전축(110)을 중심으로 하여 반경방향으로 제1연결부(140)의 바깥쪽 단부에서 높이방향 양측인 상측방향 및 하측방향으로 내측 블레이드(160)가 연장되어 형성되는 것이다. 그리고 스크레이퍼(200)는 제2하부 블레이드(220)의 단부에서 상측으로 제2측면 블레이드(230)가 형성되고 제2연결부(240)의 단부에서 하측으로 제2측면 블레이드(230)가 형성될 수 있으며, 제2측면 블레이드(230)들이 제1연결부(140)의 상측 및 하측에서 이격된 위치까지 제2측면 블레이드(230)가 형성될 수 있다. 이때, 제1연결부(140)에서 높이방향 양측으로 연장 형성된 내측 블레이드(160)는 제1연결부(140)를 기준으로 양측이 대칭이 되도록 형성되어, 회전 시 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 제1회전축(110)과 제2회전축(210)은 기어(150,250)로 연결되어, 상기 제1임펠러(100)와 스크레이퍼(200)가 서로 연동되어 회전될 수 있다.
즉, 제1임펠러(100)의 제1회전축(110)과 스크레이퍼(200)의 제2회전축(210)에 각각 구동수단이 연결되어 제1임펠러 및 스크레이퍼가 각각 회전되도록 할 수도 있으나, 도시된 바와 같이 제1회전축(110)에 제1기어(150)가 결합되고 제2회전축(210)에 제2기어(250)가 결합되며 제1기어(150)와 제2기어(250)가 치합되어 제1임펠러(100)와 스크레이퍼(200)가 함께 연동되어 회전될 수 있다. 이때, 제1임펠러와스크레이퍼의 회전방향을 조절하기 위해 제1기어(150)와 제2기어(250)의 사이에 연결기어가 개재되어 치합될 수도 있으며, 기어 이외에도 정확하게 구동력을 전달할 수 있는 다양한 형태로 연결될 수 있다. 또한, 제1기어(150)와 제2기어(250)의 잇수비도 다양하게 형성될 수 있다.
그리하여 제1임펠러(100)와 스크레이퍼(200)가 회전됨에 있어서 스크레이퍼(200)에 의해 제1임펠러(100)에 점착된 부착물들이 고르게 긁혀 떨어지도록 할 수 있으며, 특히 제1임펠러(100)에 내측 블레이드(160)가 형성된 경우에는 회전 시 제1임펠러(100)와 내측 블레이드(160) 및 제1연결부(140)와 스크레이퍼(200)의 제2측면 블레이드(230)가 충돌되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 스크레이퍼(200)와 동일한 형태로 형성되며, 상기 제1임펠러(100)의 제1회전축(110)을 기준으로 상기 스크레이퍼(200)의 반대측에 배치된 다른 하나의 스크레이퍼(300); 를 더 포함할 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 스크레이퍼(200)와 동일한 형태로 형성된 다른 하나의 스크레이퍼(300)가 제1회전축(110)을 기준으로 하여 하나의 스크레이퍼(200)의 반대측에 대칭이 되는 위치에 배치될 수 있다. 그리하여 회전 시 안정성이 향상되고 진동을 줄일 수 있다. 여기에서 스크레이퍼(300)는 제3회전축(310), 제3하부 블레이드(320) 및 제3측면 블레이드(330)를 포함할 수 있다. 제3회전축(310)은 회전 중심축이 높이방향을 향하도록 배치될 수 있다. 그리고 제3회전축(310)은 반경방향으로 상기 제1회전축(110)과 제1측면 블레이드(130) 사이의 중앙 위치에 배치될 수 있으며, 상단이 교반 용기(400)의 상부벽(430)에 회전 가능하도록 결합될 수 있으며, 하단이 제1연장부(120)보다 높게 배치되어 제1임펠러(100)가 회전될 때 제1연장부(120)가 제3회전축(310)에 걸리지 않고 원활하게 회전되도록 구성될 수 있다. 이때, 제3회전축(310)은 제3기어(350)가 형성되어, 제1회전축(110)에 제3회전축(310)이 기어(150,350)로 연결되어 함께 연동되어 회전될 수도 있으며, 제3회전축(310)은 별도의 구동수단에 연결되어 제1회전축(110)과는 별도로 회전될 수도 있다. 제3하부 블레이드(320)는 제3회전축(310)의 하단에서 제1회전축(110)을 향해 연장 형성될 수 있으며, 제3하부 블레이드(320)는 제1연장부(120)의 상측면에서 미리 설정된 높이만큼 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 제3측면 블레이드(330)는 제3하부 블레이드(320)의 단부인 타단에서 제1회전축(110)을 따라 높이방향으로 연장 형성될 수 있으며, 제3하부 블레이드(320) 및 제3측면 블레이드(330)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 판형으로 형성되어 상대적으로 넓이가 넓은 부분을 형성하는 평면이 높이방향으로 세워진 형태가 되도록 배치될 수 있다. 또한, 제3연결부(340)가 제3회전축(310)의 상측에서 연장 형성되어, 제3연결부(340)에서 제3측면 블레이드(330)가 연장되어 형성될 수 있다.
[실시예 2]
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 반응기를 나타낸 정면 단면 개략도이며, 도 8은 도 6의 BB'방향 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 화학 반응기(1000a)는, 교반 용기(400); 상기 교반 용기(400)의 상부에 배치되어 높이방향으로 형성된 제1회전축(110a), 상기 제1회전축(110a)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장 형성된 제1연장부(120a), 및 상기 제1연장부(120a)에서 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기(400)의 내부에 배치된 제1블레이드(130a)를 포함하는 제1임펠러(100a); 및 상기 교반 용기(400)의 하부에 배치되어 높이방향으로 형성되되 상기 제1회전축(110a)과 동축상에 배치된 제2회전축(210a), 상기 제2회전축(210a)의 상단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장 형성되며 교반 용기(400)의 내부에 배치된 제2하부 블레이드(220a), 및 상기 제2하부 블레이드(220a)에서 상측으로 연장 형성되되 상기 제1블레이드(130a)들 사이에 이격되어 배치된 복수개의 제2측면 블레이드(230a)를 포함하는 스크레이퍼(200a); 를 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1임펠러(100a)는, 상기 제1회전축(110a)이 교반 용기(400)의 상부에 배치되고, 상기 제1연장부(120a)는 제1회전축(110a)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드(130a)는 상기 제1연장부(120a)에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 따라 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기(400)의 내부에 배치되며, 상기 스크레이퍼(200a)는, 상기 교반 용기(400)의 하부에 배치되어 높이방향으로 형성되되 상기 제1회전축(110a)과 동축상에 배치된 제2회전축(200a), 상기 제2회전축(210a)의 상단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽을 향해 연장 형성되며 교반 용기(400)의 내부에 배치된 제2하부 블레이드(220a), 및 상기 제2하부 블레이드(220a)에서 상측으로 연장 형성되되 상기 제1블레이드(130a)들 사이에 이격되어 배치된 복수개의 제2측면 블레이드(230a)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는 교반 용기(400)는 상기한 제1실시예와 마찬가지로 형성될 수 있고, 도시된 바와 같이 제1임펠러(100a)는 포크 형태로 형성되어 교반 용기(400)의 상부측에 제1회전축(110a)이 배치되고, 제1회전축(110a)의 하단에서 반경방향 양측으로 제1연장부(120a)가 형성되며, 제1연장부(120a)에서 하측으로 복수개의 제1블레이드(130a)들이 형성될 수 있다. 이때, 제1연장부(120a)는 교반 용기(400)의 상부벽(430) 하면에서 이격된 위치에 배치될 수 있고 양단은 측벽(410)에서 이격된 위치까지 형성될 수 있으며, 제1블레이드(130a)들은 교반 용기(400)에서 이격되도록 배치되어 접촉 및 간섭이 발생하지 않도록 할 수 있다. 그리고 제1블레이드(130a)들은 서로 반경방향으로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 또한, 스크레이퍼(200a)도 포크 형태로 형성되어 제2회전축(210a)이 교반 용기(400)의 하부측에 배치되고, 제2회전축(210a)이 제1회전축(110a)과 동축상에 배치될 수 있으며, 제2회전축(210a)의 상단에서 반경방향 양측으로 제2하부 블레이드(220a)가 형성되어 제2하부 블레이드(220a)에서 상측으로 제2측면 블레이드(230a)들이 연장 형성될 수 있다. 이때, 제2하부 블레이드(220a) 및 제2측면 블레이드(230a)들은 제1임펠러(100) 및 교반 용기(400)와 간섭이 발생하지 않도록 배치될 수 있으며, 제2하부 블레이드(220a)는 교반 용기(400)의 하부벽(420) 상면에서 이격된 위치에 배치되되 상면에 인접하여 배치될 수 있다. 그리고 제2하부 블레이드(220a)의 상측에서 이격된 위치에 제1블레이드(130a)들의 하단이 배치될 수 있다. 또한, 제2하부 블레이드(220a)에서 상측으로 제2측면 블레이드(230a)들이 연장 형성될 수 있으며, 제2측면 블레이드(230a)는 제1블레이드(130a)들의 사이에 배치되어, 제2측면 블레이드(230a)들이 서로 이격되어 배치될 수 있다.
그리하여 교반 용기(400)의 벽 내측면에 점착되는 부착물들이 제1임펠러(100a) 및 스크레이퍼(200a)의 회전에 의해 긁혀 떨어져 나갈 수 있으며, 제1임펠러(100a)와 스크레이퍼(200a)에 점착되는 부착물들은 제1임펠러(100a) 및 스크레이퍼(200a)의 회전에 의해 긁혀 떨어져나갈 수 있다.
이때, 상기 제1블레이드(130a)들 중 일부는 반경방향으로 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)에 근접되어 배치될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제1임펠러(100a)의 반경방향으로 가장 바깥쪽에 배치된 제1블레이드(130a)들이 교반 용기(400)의 측벽(410)에 근접하여 배치됨으로써 제1임펠러(100a)의 회전에 의해 측벽에 점착되는 부착물들을 긁어 제거할 수 있다. 이때, 제1임펠러(100)의 제1블레이드(130a)들과 스크레이퍼(200a)의 제2측면 블레이드(230a)들의 배치가 바뀐 형태로 형성되어, 제2측면 블레이드(230a)들이 교반 용기(400)의 측벽(410)에 근접하여 배치될 수도 있다.
[실시예 3]
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 화학 반응기를 나타낸 정면 단면 개략도이며, 도 8은 도 7의 CC'방향 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제3실시예에 따른 화학 반응기(1000b)는, 교반 용기(400); 상기 교반 용기(400)의 상부에 배치되어 높이방향으로 형성된 제1회전축(110b), 상기 제1회전축(110b)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 향해 연장 형성된 제1연장부(120b), 및 상기 제1연장부(120b)에서 하측으로 연장 형성되되 다수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기(400)의 내부에 배치된 제1블레이드(130b)를 포함하는 제1임펠러(100b); 및 상기 교반 용기(400)의 바닥에 하측이 고정되어 상측으로 연장 형성되며, 상기 제1블레이드(130b)들 사이에 이격되어 배치된 다수개의 스크레이퍼(200b); 를 포함할 수 있다.
즉, 상기 제1임펠러(100b)의 제1회전축(110b)은 교반 용기(400)의 상부에 배치되고, 상기 제1연장부(130b)는 제1회전축(110b)의 하단에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드(130b)는 상기 제1연장부(120b)의 단부에서 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)을 따라 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기(400)의 내부에 배치되며, 상기 스크레이퍼(200b)는, 상기 교반 용기(400)의 바닥에 하측이 고정되어 상측으로 연장 형성되며, 상기 제1블레이드(130b)들 사이에 이격되어 복수개가 배치될 수 있다.
이는, 상기한 제2실시예와 유사하나, 포크 형태로 형성되어 회전될 수 있도록 제1임펠러(100b)가 형성되고, 교반 용기(400)에 고정된 스크레이퍼(200b)가 제1임펠러(100b)의 제1블레이드(130b)들에 근접되어 배치된 부분에서 제1임펠러(100b)의 회전에 의해 부착물들이 긁혀 떨어져 나갈 수 있도록 구성되는 것이다.
보다 상세하게는, 제1임펠러(100b)는 제2실시예에서의 제1임펠러(100a)와 형태는 동일하게 형성될 수 있으며, 제1블레이드(130b)들의 길이만 보다 길게 형성될 수 있다. 그리고 스크레이퍼(200b)들은 하단이 교반 용기(400)의 바닥인 하부벽(420) 상면에 고정될 수 있으며 상측 방향으로 연장 형성되어 수직으로 세워진 형태가 될 수 있다. 그리고 스크레이퍼(200b)는 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 판형으로 형성되어 다양한 각도 및 방향 등으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1블레이드(130b)들 중 일부는 반경방향으로 상기 교반 용기(400)의 측벽(410)에 근접되어 배치될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 제1임펠러(100b)의 반경방향으로 가장 바깥쪽에 배치된 제1블레이드(130b)들이 교반 용기(400)의 측벽(410)에 근접하여 배치됨으로써 제1임펠러(100b)의 회전에 의해 측벽에 점착되는 부착물들을 긁어 제거할 수 있다.
그리고 회전축들은 교반 용기를 관통하도록 형성될 수 있고, 회전축은 교반 용기에 회전 가능하도록 베어링 등으로 결합될 수 있으며, 회전축이 교반 용기를 관통하는 부분에는 실링부재를 이용해 회전축과 교반 용기의 사이가 밀폐되도록 할 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 화학 반응기는 교반 용기 내부에 수용되는 원료 물질들의 반응 시 온도를 조절하기 위한 히터나 냉각수단이 구비될 수 있으며, 각종 센서 들이 설치될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 화학 반응기를 이용해 올레핀을 제조하는 올레핀 제조 방법에 있어서, 상기 교반 용기(400) 내부에 원료 물질들을 투입한 후 상기 제1임펠러(100)를 회전시켜 원료 물질들이 교반되면서 화학반응이 일어나도록 하는 동안, 상기 교반 용기(400)의 내부 벽면에 점착되는 부착물들이 상기 제1임펠러(100)의 회전에 의해 탈락되고 상기 제1임펠러(100)에 점착되는 부착물들이 스크레이퍼에 의해 탈락되며, 상기 탈락된 부착물들은 교반 용기(400)의 배출구(421)를 통해 배출되도록 하여, 상기 제1임펠러(100)를 정지시키지 않고 화학반응이 일어나도록 하여 올레핀을 제조할 수 있다.
즉, 종래에는 교반 용기 내에서 교반되는 원료 물질들이 화학 반응을 일으킬 때 부 반응으로 생성되는 물질들이 교반 용기의 내부 벽면이나 임펠러에 점착되어 고체 상태의 부착물을 형성하고, 이에 따라 부착물들이 점점 증가하여 임펠러와 교반 용기가 고착되어 임펠러의 회전을 정지시킨 후 고착된 부착물들을 제거한 다음 다시 교반하여 화학 반응이 일어나도록 해야 했다.
그러나 본 발명에서는 상기와 같은 화학 반응기를 이용하여, 원료 물질들이 교반되도록 회전되는 제1임펠러 및 회전되거나 정지된 스크레이퍼에 의해 교반 용기 및 제1임펠러에 점착되는 부착물들이 탈락될 수 있으며, 제1임펠러가 회전되고 원료 물질의 화학 반응이 일어나는 동안에도 탈락된 부착물들이 교반 용기의 배출구를 통해 배출되도록 할 수 있어, 제1임펠러를 정지시키지 않고 화학반응이 일어나도록 하여 올레핀을 지속적으로 제조할 수 있다.
또한, 상기 올레핀은 선형 알파 올레핀(LAO; Linear Alpha-Olefins)일 수 있다. 즉, 에틸렌(ethylene), 용제인 메틸시클로헥산(MCH; methylcyclohexane), 크롬(Cr)계 촉매 및 조촉매인 메틸알루미녹산(m-MAO; methylaluminoxane)을 이용한 선형 알파 올레핀(LAO; Linear Alpha-Olefins)의 생성 반응 시 정반응으로 헥센(Hexene)이나 옥텐(Octene)이 생성되지만 부반응으로 폴리머가 생성되며, 생성되는 폴리머가 교반 용기의 내부 벽면 및 임펠러에 폴리머가 점착되므로, 이 폴리머가 제1임펠러 및 스크레이퍼에 의해 탈락되도록 하여 제거함으로써 지속적으로 화학 반응기를 가동하여 선형 알파 올레핀을 제조할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
[부호의 설명]
1000 : 화학 반응기
100 : 제1임펠러
110 : 제1회전축
120 : 제1연장부
130 : 제1블레이드
140 : 제1연결부
150 : 제1기어
160 : 내측 블레이드
200 : 스크레이퍼
210 : 제2회전축
220 : 제2하부 블레이드
230 : 제2측면 블레이드
240 : 제2연결부
250 : 제2기어
300 : 스크레이퍼
310 : 제3회전축
320 : 제3하부 블레이드
330 : 제3측면 블레이드
340 : 제3연결부
350 : 제3기어
1000a : 화학 반응기
100a : 제1임펠러
110a : 제1회전축
120a : 제1연장부
130a : 제1블레이드
200a : 스크레이퍼
210a : 제2회전축
220a : 제2하부 블레이드
230a : 제2측면 블레이드
1000b : 화학 반응기
100b : 제1임펠러
110b : 제1회전축
120b : 제1연장부
130b : 제1블레이드
200b : 스크레이퍼
400 : 교반 용기
410 : 측벽
420 : 하부벽
421 : 배출구
430 : 상부벽
431 : 유입구

Claims (14)

  1. 교반 용기;
    그 적어도 일부가 상기 교반 용기의 내부에 배치되며 상기 교반 용기의 높이방향으로 형성된 제1회전축, 상기 제1회전축에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장 형성된 제1연장부, 및 상기 제1연장부의 단부에서 상기 교반 용기의 측벽을 따라 상기 측벽에 근접되어 형성된 제1블레이드를 포함하는 제1임펠러; 및
    상기 교반 용기에 결합되며, 상기 제1회전축 및 제1블레이드 중 적어도 하나에 근접되어 상기 교반 용기의 높이방향으로 형성된 스크레이퍼;
    를 포함하는 화학 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전축은 그 하단이 교반 용기의 하부벽 상면에 근접한 위치까지 연장 형성되고, 상기 제1연장부는 제1회전축의 하단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장되는 화학 반응기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스크레이퍼는,
    상기 교반 용기의 반경방향으로 상기 제1회전축과 상기 제1블레이드 사이에 높이방향으로 배치되되 하단이 제1연장부보다 높게 배치된 제2회전축, 상기 제2회전축의 하단에서 제1회전축을 향해 연장 형성되되 상기 제1연장부의 상측면에 근접하여 형성된 제2하부 블레이드, 및 상기 제2하부 블레이드의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 반경방향으로 제1회전축에 근접하여 형성된 제2측면 블레이드를 포함하는 화학 반응기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1임펠러는,
    상기 제1회전축에서 제2회전축을 향해 연장 형성된 제1연결부, 및 상기 제1연결부의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 상기 제2회전축에 근접되어 형성된 내측 블레이드를 더 포함하는 화학 반응기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 스크레이퍼는,
    상기 제2회전축의 상측에서 제1회전축을 향해 연장 형성된 제2연결부, 및 상기 제2연결부의 단부에서 높이방향으로 연장 형성되되 반경방향으로 제1회전축에 근접되어 형성된 제2측면 블레이드를 더 포함하는 화학 반응기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1임펠러는 높이방향으로 제1회전축의 중앙부에 제1연결부가 배치되고, 상기 제1연결부의 단부에서 상측 및 하측방향으로 내측 블레이드가 연장 형성되며,
    상기 스크레이퍼는 제2하부 블레이드의 단부에서 상측으로 제2측면 블레이드가 형성되며, 제2연결부의 단부에서 하측으로 제2측면 블레이드가 형성된 화학 반응기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1회전축과 제2회전축은 기어로 연결되어, 상기 제1임펠러와 스크레이퍼가 서로 연동되어 회전되는 화학 반응기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 스크레이퍼와 동일한 형태로 형성되며, 상기 제1임펠러의 제1회전축을 기준으로 상기 스크레이퍼의 반대측에 배치된 다른 하나의 스크레이퍼; 를 더 포함하는 화학 반응기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전축은 교반 용기의 상부에 배치되고, 상기 제1연장부는 제1회전축의 하단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드는 상기 제1연장부의 단부에서 상기 교반 용기의 측벽을 따라 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기의 내부에 배치되며,
    상기 스크레이퍼는,
    상기 교반 용기의 하부에 배치되어 높이방향으로 형성되되 상기 제1회전축과 동축상에 배치된 제2회전축, 상기 제2회전축의 상단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장 형성되며 교반 용기의 내부에 배치된 제2하부 블레이드, 및 상기 제2하부 블레이드에서 상측으로 연장 형성되되 상기 제1블레이드들 사이에 이격되어 배치된 복수개의 제2측면 블레이드를 포함하는 화학 반응기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1블레이드들 중 일부는 반경방향으로 상기 교반 용기의 측벽에 근접되어 배치된 화학 반응기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1회전축은 교반 용기의 상부에 배치되고, 상기 제1연장부는 제1회전축의 하단에서 상기 교반 용기의 측벽을 향해 연장되며, 상기 제1블레이드는 상기 제1연장부의 단부에서 상기 교반 용기의 측벽을 따라 하측으로 연장 형성되되 복수개가 반경방향으로 서로 이격되어 교반 용기의 내부에 배치되며,
    상기 스크레이퍼는,
    상기 교반 용기의 바닥에 하측이 고정되어 상측으로 연장 형성되며, 상기 제1블레이드들 사이에 이격되어 복수개가 배치된 화학 반응기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1블레이드들 중 일부는 반경방향으로 상기 교반 용기의 측벽에 근접되어 배치된 화학 반응기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화학 반응기를 이용해 올레핀을 제조하는 올레핀 제조 방법에 있어서,
    상기 교반 용기 내부에 원료 물질들을 투입한 후 상기 제1임펠러를 회전시켜 원료 물질들이 교반되면서 화학반응이 일어나도록 하는 동안, 상기 교반 용기의 내부 벽면에 점착되는 부착물들이 상기 제1임펠러의 회전에 의해 탈락되고 상기 제1임펠러에 점착되는 부착물들이 스크레이퍼에 의해 탈락되며, 상기 탈락된 부착물들은 교반 용기의 배출구를 통해 배출되도록 하여,
    상기 제1임펠러를 정지시키지 않고 화학반응이 일어나도록 하여 올레핀을 제조하는 올레핀 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 올레핀은 선형 알파 올레핀(LAO; Linear Alpha-Olefins)인 올레핀 제조 방법.
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