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WO2015009095A1 - 기액 분리 장치 - Google Patents

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WO2015009095A1
WO2015009095A1 PCT/KR2014/006528 KR2014006528W WO2015009095A1 WO 2015009095 A1 WO2015009095 A1 WO 2015009095A1 KR 2014006528 W KR2014006528 W KR 2014006528W WO 2015009095 A1 WO2015009095 A1 WO 2015009095A1
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WO
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gas
cone
liquid separation
separation device
housing
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2014/006528
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English (en)
French (fr)
Inventor
신대영
주은정
이동권
허창회
이종구
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Chem Ltd
Original Assignee
LG Chem Ltd
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.)
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Publication date
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Priority to JP2015540622A priority patent/JP6152609B2/ja
Priority to CN201480003655.2A priority patent/CN104884157B/zh
Priority to US14/438,470 priority patent/US9364780B2/en
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    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical

Definitions

  • the present invention relates to a gas-liquid separation device, and more particularly, to a gas-liquid separation device including a dividing or collapsible fixed cone or sealing member.
  • a reaction apparatus is necessary to obtain a product through chemical reaction.
  • a batch reactor for adding a raw material product to one reactor and then performing stirring is used.
  • a reaction that requires a fast material transfer rate may not be sufficient and a large amount of raw material may be generated.
  • the separation process of the catalyst is essential, so that the cost increases as the capacity becomes larger.
  • Korean Patent No. 10-961,765 discloses a spinning disc reactor, but the spinning disc is disposed horizontally, which causes a short residence time of the raw material reactant in the disc.
  • a spinning cone column (SCC) has been proposed which can improve the residence time of a raw material reactive material by installing a disc having a slope, that is, a cone in multiple stages.
  • a rotating cone that rotates about a rotation axis and a stationary cone or stator that is not rotated are alternately installed in one column.
  • the fluid when the fluid is introduced into the top rotating cone, the fluid is stretched in a thin film form by centrifugal force on the surface of the rotating cone and moves to the fixed cone located at the bottom.
  • the fixed cone moves downward by gravity while maintaining some of the mobility due to the centrifugal force provided by the rotating cone.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fixing cone constituting a spinning cone column according to the prior art.
  • the fixing cone is installed so that there is little tolerance with the housing so that the fluid does not flow outside the fixing cone. In this case, a problem arises in that the installation or disassembly of the fixing cone becomes very difficult.
  • An object of the present invention is to provide a gas-liquid separation device that is easy to install and separate from a fixed cone.
  • an object of the present invention is to provide a gas-liquid separation device that can prevent the reactants from flowing out of the fixed cone.
  • the housing A rotating shaft provided inside the housing; A drive unit for rotating the rotating shaft; A rotating cone mounted to the rotating shaft to rotate about the rotating shaft, the rotating cone of which decreases in diameter from an upper end to a lower end; And a fixed cone formed by connecting at least two first units along the circumferential direction of the rotating shaft, spaced apart from the rotating cone, and a fixed cone that decreases in diameter from an upper end to a lower end.
  • each first unit may be detachably mounted to the inner wall of the housing.
  • the gas-liquid separation device may further include a support portion protruding from the inner wall of the housing toward the rotation axis and supporting the first unit.
  • a protrusion extending toward the support part may be formed in the first unit body, and a binding hole for inserting the protrusion may be formed in the support part.
  • the binding hole may be formed to penetrate the support part, and the protrusion may protrude to the outside of the binding hole while the first unit is seated on the support part.
  • two adjacent first units may be detachably connected to each other.
  • the fixing cone may be formed by connecting at least a partial region of the side ends of two adjacent first units to overlap each other.
  • a first step is provided at a side end portion of one of the first units of the two adjacent first units, and a second end formed in a direction opposite to the first step at the side end of the other one of the first units. Steps may be provided.
  • a first protrusion may be formed in the first step, and a first groove portion recessed to insert the first protrusion may be formed in the second step.
  • the tubular body portion is reduced in diameter from the upper end to the lower end; And an extension part extending downward from the body part to have a constant diameter.
  • the gas-liquid separation device may further include a ring-shaped sealing member inserted into the housing to contact and support the main body portion or the extension portion and having an opening in the center thereof.
  • the sealing member may be formed by connecting at least two second units along the circumferential direction of the rotation shaft.
  • two adjacent second units may be hinged.
  • the housing A rotating shaft provided inside the housing; A drive unit for rotating the rotating shaft; A rotating cone mounted to the rotating shaft to rotate about the rotating shaft, the rotating cone of which decreases in diameter from an upper end to a lower end; A fixed cone disposed to be spaced apart from the rotating cone and including a main body formed to decrease in diameter from an upper end to a lower end, and an extension extended downward from the main body; And a sealing member inserted into the housing to support the fixed cone, the sealing member having a diameter larger than the maximum diameter of the fixed cone.
  • the sealing member may be a ring-shaped washer having an opening in the center.
  • the outer diameter of the washer may be larger than the maximum diameter of the fixing cone.
  • the sealing member may be formed by connecting at least two second units along the circumferential direction of the rotation shaft.
  • the sealing member may be formed by connecting at least a partial region of the side ends of two adjacent second units to overlap each other.
  • a third step is provided at a side end of one second unit among two adjacent second units, and a fourth step formed in a direction opposite to the third step is provided at a side end of the other second unit.
  • a second protrusion may be formed in the third step, and a second groove portion recessed to insert the second protrusion may be formed in the fourth step.
  • two adjacent second units may be hinged.
  • the gas-liquid separation device associated with at least one embodiment of the present invention has the following effects.
  • the maximum diameter of the fixing cone can be formed smaller than the inner diameter of the housing, it is easy to install and detach the fixing cone.
  • FIG. 1 is a perspective view of a fixing cone constituting a spinning cone column according to the prior art.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas-liquid separation device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the fixing cone shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the fixing cone and the support shown in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the fixed cone shown in FIG. 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a coupling relationship between the first units illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the gas-liquid separation device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a gas-liquid separation device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view of the fixing cone and the sealing member shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a modification of the fixing cone shown in FIG.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the sealing member shown in FIG. 8.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a coupling relationship between the second units illustrated in FIG. 8.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a modification of the sealing member illustrated in FIG. 11.
  • FIG. 14 is a side view illustrating an operation process of the sealing member illustrated in FIG. 13.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas-liquid separation device according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a plan view of the fixing cone shown in Figure 2
  • Figure 4 is a perspective view of the fixing cone and the support shown in Figure 2
  • 5 is an exploded perspective view of the fixed cone shown in FIG. 2.
  • the gas-liquid separation device includes a housing 100, a rotating shaft 110 provided in the housing 100, and a driving unit for rotating the rotating shaft 110. And 125.
  • the gas-liquid separation device is mounted to the rotary shaft 110 to rotate about the rotary shaft 110, spaced apart from the rotary cone 120 and the rotary cone 120 is reduced in diameter from the upper end to the lower end. It is fixed to the housing 100 so as to include a fixing cone 130 is reduced in diameter from the top to the bottom.
  • the housing 100 may be formed as a hollow cylinder (tubular) having a space for accommodating the rotating shaft 110, the rotating cone 120, and the fixed cone 130 therein.
  • the housing 100 may be a column extending along the height direction.
  • the housing 100 may be formed of stainless steel, but the material of the housing 100 is not necessarily limited thereto.
  • the housing 100 may include a first supply 111 for supplying a reactant to the housing 100 and a second supply 113 for supplying gas to the housing 100.
  • the first supply 111 for supplying the reactant may be provided at the upper end (upper end in the height direction) of the housing 100.
  • two or more first supply units 111 may be provided to supply two or more reactants.
  • the second supply part 113 for supplying the gas may be provided at the lower end of the housing 100.
  • the housing 100 may be provided with a discharge unit 115 for discharging the remaining gas from the housing 100 and a collecting unit 117 for collecting the product from the housing 100, respectively.
  • the residual gas is a gas after reacting with the reactant while moving to the upper side of the housing 100. Therefore, the discharge part 115 for discharging the residual gas may be provided at the upper end of the housing 100.
  • the product is produced by reacting or gas treating the gas while the reactants move to the lower side of the housing 110. Therefore, the collecting unit 117 for collecting the product may be provided at the lower end of the housing 110.
  • first supply part 111 and the discharge part 115 may be provided at the upper end of the housing 110, respectively, and the second supply part 113 and the collecting part 117 may be provided at the lower end of the housing 100, respectively. It can be provided.
  • the positions of the first supply unit 111, the second supply unit 113, the discharge unit 115, and the collection unit 117 are exemplary and are not necessarily limited to the positions described above.
  • the rotary shaft 110 serves to rotate the rotary cone 120, is formed along the height direction (eg, up and down direction) of the housing 100 in the interior of the housing 100.
  • the rotating shaft 110 is connected to a driving unit 125 such as a motor, the driving unit 125 performs a function of rotating the rotating shaft 110.
  • the rotary cone 120 is mounted to the rotary shaft 120 to rotate about the rotary shaft 110.
  • the rotating cone 120 may decrease in diameter from the top to the bottom in the height direction of the housing 100.
  • the rotary cone 130 may be formed in a tubular shape that decreases in diameter from the top to the bottom.
  • the rotary cone 120 and the fixed cone 140 may be alternately located along the height direction of the rotary shaft 110.
  • the plurality of rotary cones 120 may be mounted on the rotary shaft 110 at predetermined intervals, respectively.
  • the plurality of fixing cones 130 may be fixed to the housing 100 at predetermined intervals, respectively.
  • any one of the rotating cone 130 may be disposed at the upper end in the height direction of the housing 100. Specifically, along the height direction of the rotating shaft 110, the top of the rotary cone 130 is mounted, the lower fixed cone 120 and the rotary cone 130 may be alternately mounted.
  • the reactant introduced through the first supply 111 is delivered to the rotary cone 130 located at the top.
  • the reactant supplied to the housing 100 moves in the upper direction of the rotary cone 120 by centrifugal force due to the rotation of the rotary cone 120, and then moves away from the rotary cone 120 to fix the cone 130. Is passed).
  • the lower end of the rotary cone 120 is mounted to the rotary shaft 110. Therefore, when the rotating shaft 110 is rotated by the driving unit 125, the rotating cone 120 may rotate based on the rotating shaft 110.
  • the rotary cone 120 is formed in a tubular shape that decreases in diameter from the top to the bottom. In one embodiment, the rotary cone 120 may be formed in the overall "V" shape when viewed based on the longitudinal section.
  • the fixing cone 130 is fixed in the housing 100 and disposed in the housing 100 to be spaced apart from the rotating cone.
  • the fixing cone 130 is formed in a tubular shape that decreases in diameter from the top to the bottom.
  • the fixing cone 130 may be formed in the overall "V" shape based on the longitudinal section.
  • the fixed cone 130 is spaced apart from the rotary cone 120, is formed in a shape surrounding the outer side of the rotary cone 120. Accordingly, the fixed cone 130 may receive a reactant from the rotating cone 120.
  • the fixed cone 130 may be formed by connecting at least two first units 135.
  • at least two first units may be connected along the circumferential direction of the rotation shaft 110.
  • the first unit 135 may have a shape in which the fixing cones 130 are divided into n (n is a natural number of two or more) along the circumferential direction of the rotation shaft 110. Therefore, the fixing cone 130 may be easily installed in the housing 100 by inserting the first unit 135 one by one and connecting two adjacent first unit 135. In addition, by separating the two adjacent first unit 135, and withdraw the first unit 135 to the outside of the housing 100, the fixed cone 130 can be easily separated from the housing 100. .
  • each first unit 135 may be detachably mounted to an inner wall of the housing 100.
  • two adjacent first units 135 may be detachably connected to each other.
  • the fixing cone 130 may be formed by connecting at least some regions of side end portions of two adjacent first unit bodies 135 to overlap each other.
  • a first step 138a may be provided at a side end of one first unit 135 among two adjacent first units 135, and the other first unit ( The second end 138b formed in the opposite direction to the first step 138a may be provided at the side end of the 135. That is, the first step 138a and the second step 138b having mutually corresponding shapes may be formed at the side ends of the two adjacent first units 135, respectively.
  • the fixing cone 130 may be formed of two or more first units 135 by combining the first step 138a and the second step 138b.
  • a first protrusion 139a may be formed in the first step 138a, and a first groove part recessed to insert the first protrusion 139a in the second step 138b.
  • 139b may be formed. Therefore, when the first step 138a and the second step 138b are combined, the first protrusion 139a is inserted into the first groove 139b.
  • first step 138a, the second step 138b, the first protrusion 139a, and the first groove 139b are formed on both side ends of the first unit 135, respectively.
  • the bonding area between the first units 135 is increased. Accordingly, not only the coupling force between the adjacent second units 155 may be increased, but the fluid may be prevented from flowing out between the adjacent second units 155.
  • forming the first step 138a, the second step 138b, the first protrusion 139a, and the first groove 139b in the first unit 135 is exemplary, and the scope of the present invention is provided. Is not limited to this. In any manner known in the art, two adjacent first units 135 may be coupled to each other.
  • the gas-liquid separation device may further include a support 140 protruding from the inner wall of the housing 100 toward the rotation shaft 110 and supporting the first unit 135. have.
  • the support unit 140 may support the plurality of first units 135, respectively.
  • the support 140 facilitates the installation or disassembly of the fixing cone 130 and performs a function of stably supporting the fixing cone 130.
  • the support 140 protrudes in the direction of the rotation shaft 110 from the inner wall of the housing 100.
  • the support part 140 may have a ring shape having an opening for passing a partial region of the fixing cone 130.
  • the support 140 may be formed integrally with the housing 100 or may be formed separately from the housing 100.
  • the upper end of the fixing cone 130 may be supported by the support part 140.
  • the fixing cone 130 can be separated from the housing 100.
  • a protrusion 137 extending toward the support part 140 may be formed in the first unit 135, and the protrusion 137 may be inserted into the support part 140.
  • the binding hole 145 may be formed.
  • the protrusion 137 may protrude downward from the top of the fixing cone 130.
  • the binding hole 145 may be formed to penetrate the support part 140 in the vertical direction.
  • the protrusion 137 may protrude to the outside of the binding hole 145 in a state in which the first unit 135 is seated on the support 140. Accordingly, the protrusion 137 of the fixing cone 130 may be inserted into the binding hole 145 of the support 140, and the fixing cone 130 may be stably coupled to the support 140.
  • At least one protrusion 137 may be formed for each first unit 135 constituting the fixed cone 130.
  • a number of binding holes 145 corresponding to the number of the protrusions 137 may be provided in the support part 140.
  • the clearance due to the tolerance may occur on the inner wall of the fixing cone 130 and the housing 100.
  • the fluid for example, the reactant
  • the fixing cone 130 is not necessarily to be supported by the support 140.
  • the fixing cone 130 may be directly coupled to the inner wall of the housing 100. That is, each first unit 135 constituting the fixing cone 130 may be directly coupled to the inner wall of the housing 100. Of course, in this case, each first unit 135 may be detachably coupled to the inner wall of the housing 100.
  • the fixing cone 130 includes a tubular body portion 130a formed in a tubular shape that decreases in diameter from top to bottom, and an extension portion 130b extending downward from the body portion 130a to have a constant diameter. It may include.
  • each first unit 135 may include the main body 130a and the extension 130b.
  • the extension 130b may extend downward from an upper end of the main body 130a. Therefore, the lower end of the extended portion 130b of the fixed cone 130 disposed on the upper side may be supported by the upper end of the main body 130a of the fixed cone 130 disposed on the lower side. Therefore, the plurality of fixing cones 130 may be stacked at appropriate intervals.
  • the gas-liquid separation device is inserted into the housing 100 to contact and support the main body 130a or the extension 130b, and has a ring-shaped sealing member 150 having an opening in the center thereof (see FIG. 8). It may further include.
  • the sealing member 150 will be described in detail by different embodiments.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the gas-liquid separation device according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view of the fixing cone and the sealing member shown in FIG. 8
  • FIG. 10 shows a modification of the fixing cone shown in FIG. 8.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the sealing member illustrated in FIG. 8.
  • the gas-liquid separator according to the second embodiment further includes the aforementioned sealing member 150 as compared to the gas-liquid separator according to the first embodiment described above. Therefore, the gas-liquid separation device according to the second embodiment to describe the sealing member 150 as a center, and the content overlapping with the gas-liquid separation device according to the first embodiment will be omitted.
  • the fixing cone 130 may include a tubular body portion (130a) formed in a tubular shape that decreases from the upper end to the lower end and an extension portion 130b extending downward from the upper end of the main body portion (130a).
  • the sealing member 150 of the gas-liquid separation device according to the second embodiment is inserted into the housing 100 to support the fixing cone 130 and has a diameter larger than the maximum diameter of the fixing cone 130.
  • the sealing member 150 may be a ring-shaped washer having an opening in the center. At this time, the outer diameter of the washer may be larger than the maximum diameter of the fixed cone.
  • the reactant may be transferred from the rotating cone 120 to the fixed cone 130 through the opening of the sealing member 150.
  • the sealing member 150 serves to support the fixing cone (130).
  • the fixing cone 130 and the sealing member 150 may be alternately inserted along the inner wall of the housing 100 from the lower end to the upper direction of the housing 100. In this case, the sealing member 150 may contact and support the main body 130a or the extension 130b.
  • the sealing member 150 may support the upper end of the main body 130a or the lower end of the extension 130b.
  • the shape of the extension 130b of the fixing cone 130 supported by the sealing member 150 may be tubular having a constant diameter.
  • the extension 130b may have a bar shape.
  • the extension 130b may be provided in plural along the circumferential direction of the main body 130a.
  • the outer circumferential surface of the sealing member 150 may contact the inner wall of the housing 100 so that the fluid does not pass along the outer circumferential surface of the sealing member 150.
  • the diameter (or outer diameter) of the sealing member 150 may be substantially the same as the diameter of the inner wall of the housing 100.
  • the fluid may be prevented from passing through the clearance through the sealing member 150. Therefore, by providing a clearance between the fixing cone 130 and the housing 100, it is easy to install or dismantle the fixing cone 130 in the interior of the housing 100.
  • the fixing cone 130 is supported by the sealing member 150, the welding process for fixing the fixing cone 130 can be omitted.
  • the sealing member 150 has a high thermal conductivity, the efficiency of the gas-liquid separation device can be improved.
  • the sealing member 150 may be integrally formed. Unlike this, referring to FIG. 11, the sealing member 150 may be formed by connecting at least two second units 155 along the circumferential direction of the rotation shaft 110.
  • the second unit 155 may have a shape in which the sealing member 150 is divided into n (n is a natural number of two or more).
  • two adjacent second units 155 may be detachably connected to each other.
  • the sealing member 150 can be easily installed or dismantled inside the housing 100.
  • sealing member 150 may be formed by connecting at least a portion of side end portions of two adjacent second unit bodies 155 to overlap each other.
  • a third step 158a may be provided at a side end of one second unit 155 among two adjacent second units 155, and the other second unit may be provided.
  • a side step portion 155 may be provided with a fourth step 158b formed in a direction opposite to the third step 158a.
  • the third step 158a and the fourth step 158b having corresponding shapes may be formed at side ends of the adjacent second unit bodies 155, respectively. Therefore, by combining the third step 158a and the fourth step 158b, two or more second unit bodies 155 may be assembled to form the sealing member 150.
  • a second protrusion 159a may be formed in the third step 158a, and a second groove 159b recessed to insert the second protrusion 159a in the fourth step 158b. Can be formed. Therefore, when the third step 158a and the fourth step 158b are coupled, the second protrusion 159a is inserted into the second groove 159b.
  • the adjacent second unit 155 is formed. It can increase the bonding area of the liver. Accordingly, not only the coupling force between the adjacent second units 155 may be increased, but the fluid may be prevented from flowing out between the adjacent second units 155.
  • the third step 158a, the fourth step 158b, the second protrusion 159a and the second groove 159b in the second unit 155 is exemplary, and the scope of the present invention is It is not limited to this. In any manner known in the art, adjacent second units 155 may be coupled to each other.
  • two adjacent second units 155 may be coupled to a hinge 159c.
  • the hinge 159c may guide the folding operation of the sealing member 150 in the direction of the central axis. Accordingly, the sealing member 150 may be folded or unfolded based on the hinge 159c.
  • the sealing member 150 when the sealing member 150 is moved upward, the sealing member 150 is folded around the hinge 159c by gravity, thereby reducing the volume of the sealing member 150. Therefore, the sealing member 150 can be easily disassembled from the housing 100.
  • the sealing member 150 can be easily inserted into the housing 100 by folding the sealing member 150 around the hinge 159c and reducing the volume. Therefore, the sealing member 150 can be easily inserted and installed in the housing 100.
  • the gas-liquid separation apparatus 100 and 200 may be a gas-liquid reactor for removing volatile organic compounds from the reactants by reacting the reactants with a gas.
  • the reactants and gases do not necessarily have to be chemically reacted.
  • the gas-liquid separation apparatus 100, 200 according to the present invention can be used to separate materials through gas contact.
  • the liquid mixture can be used to contact a gas (especially hot gas) to separate the materials (eg volatiles, etc.) contained in the mixture.
  • the mixture is not limited to a two-phase component mixture in which a gaseous substance is dissolved in a liquid substance, and may be a three-phase component mixture further containing a solid substance. That is, the gas-liquid separation apparatus 100 and 200 according to the present invention may be used not only for separating two-phase component materials but also for separating three-phase component materials.
  • the fixing cone is divided into a plurality of units and connected to facilitate installation and disassembly of the fixing cone.

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Abstract

본 발명은 기액 분리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징; 상기 하우징의 내부에 마련된 회전축; 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부; 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 회전축에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전 콘; 및 상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개 이상의 제1 단위체가 연결됨으로써 형성되고, 상기 회전 콘과 이격되도록 상기 하우징 내에 배치되며, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 고정 콘을 포함하는 기액 분리 장치가 제공된다.

Description

기액 분리 장치
본 발명은 기액 분리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 분할 가능 또는 접힘 가능한 고정 콘 또는 실링부재를 포함하는 기액 분리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학반응을 통해 생성물을 얻기 위해서는 반응장치가 필요하다. 이러한 반응장치로는 통상 하나의 반응기에 원료생성물을 첨가한 후 교반을 수행하는 회분식 반응기가 이용되고 있다. 하지만 회분식 반응기를 이용하는 경우, 빠른 물질전달속도를 요구하는 반응에 대해서는 충분한 반응이 이루어지지 않아 다량의 미원료 생성물이 발생할 수 있다. 또한, 촉매를 사용하는 경우 촉매의 분리공정이 필수적이어서 대용량이 될수록 비용이 상승하는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-961,765호는 스피닝 디스크 반응장치(spinning disc reactor)를 개시하고 있으나, 스피닝 디스크가 수평으로 배치되어 있어, 원료 반응물의 디스크 내 체류 시간이 짧다는 문제점이 있다. 이에 기울기를 가진 디스크, 즉 콘을 다단 설치함으로써, 원료 반응성물의 체류 시간을 향상시킬 수 있는 스피닝 콘 컬럼(spinning cone column, SCC)이 제안되고 있다.
특히, 스피닝 콘 컬럼은 하나의 컬럼 내부에 회전축을 중심으로 회전하는 회전 콘과 회전하지 않는 고정 콘(stationary cone 또는 stator)이 교대로 설치된다.
여기서 유체가 최상단의 회전 콘으로 투입되면, 유체는 회전 콘 표면 위에서 원심력에 의해 얇은 필름 형태로 펴지며, 하부에 위치된 고정 콘으로 이동하게 된다. 회전 콘과 달리 고정 콘에서는, 회전 콘에서 제공된 원심력에 의한 이동성을 일부 유지하면서, 중력에 의해 하부로 이동하게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 스피닝 콘 컬럼을 구성하는 고정 콘의 사시도이다.
도 1에 도시된 고정 콘을 사용하는 경우, 스피닝 콘 컬럼 내부로의 접근성이 떨어지는 문제가 발생한다. 고정 콘에 문제가 발생하지 않도록 유지하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 고정 콘에 문제가 발생한 경우 이를 보수하는 것도 어렵다.
한편, 유체가 고정 콘의 외측으로 흐르지 않도록, 고정 콘은 하우징과의 공차가 거의 없도록 설치된다. 이러한 경우, 고정 콘을 설치하거나 해체하는 작업이 매우 어려워지는 문제가 발생한다.
발명은 고정 콘의 설치 및 분리가 용이한 기액 분리 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 반응물이 고정 콘의 외측으로 유동하는 것을 방지할 수 있는 기액 분리 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징; 상기 하우징의 내부에 마련된 회전축; 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부; 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 회전축에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전 콘; 및 상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개 이상의 제1 단위체가 연결됨으로써 형성되고, 상기 회전 콘과 이격되도록 상기 하우징 내에 배치되며, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 고정 콘을 포함하는 기액 분리 장치가 제공된다.
여기서 각 제1 단위체는 상기 하우징의 내벽에 탈착 가능하게 장착될 수 있다.
또한, 상기 기액 분리 장치는 상기 하우징의 내벽으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되고, 제1 단위체를 지지하기 위한 지지부를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 제1 단위체에는 상기 지지부를 향하여 연장된 돌기가 형성되고, 상기 지지부에는, 상기 돌기가 삽입되기 위한 결속홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 결속홀은, 상기 지지부를 관통하도록 형성되고, 상기 돌기는, 상기 제1 단위체가 상기 지지부에 안착된 상태에서, 상기 결속홀 외부로 돌출될 수 있다.
또한, 인접하는 2개의 제1 단위체는, 서로에 대하여 분리 가능하게 연결될 수 있다.
또한, 상기 고정 콘은, 인접하는 2개의 제1 단위체의 측단부의 적어도 일부영역이 중첩되도록 연결됨으로써 형성될 수 있다.
또한, 인접한 2개의 상기 제1 단위체 중, 하나의 상기 제1 단위체의 측단부에는 제1 단차가 마련되고, 다른 하나의 상기 제1 단위체의 측단부에는 상기 제1 단차와 반대방향으로 형성된 제2 단차가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 단차에는 제1 돌출부가 형성되고, 상기 제2 단차에는 상기 제1 돌출부가 삽입되도록 함몰된 제1 홈부가 형성될 수 있다.
또한, 제1 단위체는, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형의 본체부; 및 일정한 직경을 갖도록 상기 본체부로부터 하부로 연장된 연장부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기액 분리 장치는 상기 본체부 또는 상기 연장부를 접촉 지지하기 위하여 하우징에 삽입되며, 중앙에 개구부를 갖는 링 형상의 실링 부재를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 실링부재는, 상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개의 제2 단위체가 연결됨으로써 형성될 수 있다.
또한, 인접한 2개의 상기 제2 단위체는 힌지 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 하우징; 상기 하우징의 내부에 마련된 회전축; 상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부; 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 회전축에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전 콘; 상기 회전 콘과 이격되도록 배치되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성된 본체부 및 상기 본체부로부터 하측으로 연장된 연장부를 포함하는 고정 콘; 및 상기 고정 콘을 지지하기 위해 상기 하우징에 삽입되며, 상기 고정 콘의 최대 직경보다 큰 직경을 갖는 실링부재를 포함하는 기액 분리 장치가 제공된다.
여기서 상기 실링 부재는, 중앙에 개구부를 갖는 링 형상의 와셔(washer)일 수 있다.
또한, 상기 와셔의 외경은, 고정 콘의 최대 직경보다 클 수 있다.
또한, 상기 실링부재는, 상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개의 제2 단위체가 연결됨으로써 형성될 수 있다.
또한, 상기 실링부재는, 인접하는 2개의 제2 단위체의 측단부의 적어도 일부영역이 중첩되도록 연결됨으로써 형성될 수 있다.
또한, 인접한 2개의 제2 단위체 중, 하나의 제2 단위체의 측단부에는 제3 단차가 마련되고, 다른 하나의 제2 단위체의 측단부에는 상기 제3 단차의 반대방향으로 형성된 제4 단차가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제3 단차에는, 제2 돌출부가 형성되고, 상기 제4 단차에는, 상기 제2 돌출부가 삽입되도록 함몰된 제2 홈부가 형성될 수 있다.
또한, 인접한 2개의 상기 제2 단위체는 힌지 결합될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 하나의 실시예와 관련된 기액 분리 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
고정 콘을 복수 개의 단위체로 분할하여 연결시킴으로써 고정 콘의 설치 및 해체가 용이하다.
또한, 고정 콘과 하우징 사이에 공차가 발생하는 경우에도, 고정 콘의 직경보다 큰 직경을 갖는 실링 부재를 배치시킴으로써, 고정 콘 외측으로 반응물이 유동하는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 고정 콘의 최대 직경을 하우징의 내경보다 작게 형성할 수 있으므로, 고정 콘의 설치 및 분리가 용이하다.
또한, 기액 분리 장치의 설치, 유지, 및 보수가 용이하다.
도 1은 종래기술에 따른 스피닝 콘 컬럼을 구성하는 고정 콘의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기액 분리 장치의 단면도이다
도 3은 도 2에 도시된 고정 콘의 평면도이다
도 4는 도 2에 도시된 고정 콘과 지지부의 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 고정 콘의 분해사시도이다.
도 6은 도 2에 도시된 제1 단위체의 결합관계를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기액 분리 장치의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기액 분리 장치의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 고정 콘과 실링부재의 사시도이다.
도 10은 도 8에 도시된 고정 콘의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 11은 도 8에 도시된 실링부재의 분해사시도이다.
도 12는 도 8에 도시된 제2 단위체의 결합관계를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 실링부재의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 실링부재의 작동과정을 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예와 관련된 기액 분리 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 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 제1 실시예에 따른 기액 분리 장치의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 고정 콘의 평면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 고정 콘과 지지부의 사시도이고, 도 5는 도 2에 도시된 고정 콘의 분해사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 실시예에 따른 기액 분리 장치는, 하우징(100)과 상기 하우징(100)의 내부에 구비된 회전축(110) 및 상기 회전축(110)을 회전시키기 위한 구동부(125)를 포함한다.
또한, 상기 기액 분리 장치는, 상기 회전축(110)을 중심으로 회전하도록 상기 회전축(110)에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전 콘(120) 및 상기 회전 콘(120)과 이격되도록 상기 하우징(100)에 고정되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 고정 콘(130)을 포함한다.
상기 하우징(100)은 내부에 회전축(110), 회전 콘(120) 및 고정 콘(130)을 수용하는 공간을 갖는 중공의 실린더(관형)로 형성될 수 있다. 또한, 상기 하우징(100)은 높이방향을 따라 연장된 컬럼(Column) 일 수 있다. 일 실시태양으로, 상기 하우징(100)은 스테인리스 스틸로 형성될 수 있지만, 상기 하우징(100)의 재질은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 하우징(100)은, 상기 하우징(100)으로 반응물이 공급되기 위한 제1 공급부(111) 및 하우징(100)으로 기체가 공급되기 위한 제2 공급부(113)를 각각 구비할 수 있다.
여기서, 반응물은 중력에 의해서 하측(하우징의 높이방향의 하단부)으로 이동하므로, 반응물을 공급하기 위한 제1 공급부(111)는 하우징(100)의 상단부(높이방향의 상단부)에 구비될 수 있다. 이때, 제1 공급부(111)는 2개 이상의 반응물을 공급할 수 있도록, 2개 이상으로 구비될 수 있다.
또한, 기체는 반응물과 반대방향인 상측(높이방향의 상단부)으로 이동하면서 반응물과 반응하므로, 기체를 공급하기 위한 제2 공급부(113)는 하우징(100)의 하단부에 구비될 수 있다.
한편, 상기 하우징(100)은 하우징(100)으로부터 잔여기체를 배출하기 위한 배출부(115) 및 하우징(100)으로부터 생성물을 수집하기 위한 수집부(117)를 각각 구비할 수 있다.
여기서, 잔여기체는 하우징(100)의 상측으로 이동하면서 반응물과 반응한 후의 기체이다. 따라서, 잔여기체를 배출하기 위한 배출부(115)는 하우징(100)의 상단부에 구비될 수 있다. 또한, 생성물은 반응물이 하우징(110)의 하측으로 이동하면서 기체와 반응하거나 기체 처리되어 생성된 것이다. 따라서, 생성물을 수집하기 위한 수집부(117)는 하우징(110)의 하단부에 구비될 수 있다.
구체적으로, 제1 공급부(111)와 배출부(115)는 하우징(110)의 상단부에 각각 구비될 수 있고, 제2 공급부(113)와 수집부(117)는 하우징(100)의 하단부에 각각 구비될 수 있는 것이다.
다만, 제1 공급부(111), 제2 공급부(113), 배출부(115), 및 수집부(117)의 위치는 예시적인 것으로 반드시 상술한 위치에 한정되는 것은 아니다.
상기 회전축(110)은 회전 콘(120)을 회전시키는 역할을 수행하며, 하우징(100)의 내부에 하우징(100)의 높이방향(예를 들어, 상하방향)을 따라 형성된다.
여기서, 상기 회전축(110)은 모터와 같은 구동부(125)와 연결되며, 상기 구동부(125)는 상기 회전축(110)을 회전시키는 기능을 수행한다.
한편, 상기 회전 콘(120)은 상기 회전축(110)을 중심으로 회전하도록 상기 회전축(120)에 장착된다. 또한, 상기 회전 콘(120)은 상기 하우징(100)의 높이방향을 기준으로 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소할 수 있다. 구체적으로, 상기 회전 콘(130)은 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성될 수 있다.
상기 회전 콘(120)과 상기 고정 콘(140)은 상기 회전축(110)의 높이방향을 따라 교대로 위치될 수 있다. 또한, 복수 개의 회전 콘(120)은 상기 회전축(110)에 소정 간격을 두고 각각 장착될 수 있다. 또한, 복수 개의 고정 콘(130)은 상기 하우징(100)에 소정 간격을 두고 각각 고정될 수 있다.
한편, 어느 한 회전 콘(130)은 상기 하우징(100)의 높이방향에 따른 최상단에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 회전축(110)의 높이방향을 따라, 최상단에 회전 콘(130)이 장착되고, 그 하부에 고정 콘(120)과 회전 콘(130)이 교대로 장착될 수 있다.
이러한 구조에서, 제1 공급부(111)를 통해 유입된 반응물은 최상단에 위치한 회전 콘(130)으로 전달된다. 또한, 상기 하우징(100)으로 공급된 반응물은, 회전 콘(120)의 회전에 따른 원심력에 의해서 회전 콘(120)의 상단 방향으로 이동한 후, 회전 콘(120)으로부터 떨어져, 고정 콘(130)으로 전달된다.
또한, 상기 회전 콘(120)은 그 하단부가 상기 회전축(110)에 장착된다. 따라서, 회전축(110)이 구동부(125)에 의해서 회전하면, 회전 콘(120)은 회전축(110)을 기준으로 회전할 수 있다. 또한, 회전 콘(120)은 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성된다. 일 실시태양으로, 회전 콘(120)은 종단면을 기준으로 볼 때 전체적으로 "V"자 형으로 형성될 수 있다.
한편, 상기 고정 콘(130)은 하우징(100) 내에 고정되며, 상기 회전 콘과 이격되도록 상기 하우징(100) 내에 배치된다. 또한, 상기 고정 콘(130)은 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성된다. 일 실시태양으로, 고정 콘(130)은 종단면을 기준으로 볼 때 전체적으로 "V"자 형으로 형성될 수 있다. 이때, 고정 콘(130)은 회전 콘(120)과 이격되고, 회전 콘(120)의 외측을 둘러싸는 형상으로 형성된다. 따라서, 고정 콘(130)은 회전 콘(120)으로부터 반응물을 전달받을 수 있다.
또한, 고정 콘(130)의 하단에는 회전축(110)을 통과시키는 홀이 형성되므로, 반응물은 고정 콘(130)의 하단으로부터 고정 콘(130)의 하측에 배치된 회전 콘(120)으로 전달될 수 있다.
한편, 고정 콘(130)은 적어도 2개 이상의 제1 단위체(135)가 연결됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 적어도 2개 이상의 제1 단위체는 회전축(110)의 원주방향을 따라 연결될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 단위체(135)는 상기 회전축(110)의 원주방향을 따라 고정 콘(130)이 n(n은 2 이상의 자연수)개로 분할된 형상을 가지 수 있다. 따라서, 제1 단위체(135)를 하나씩 삽입하고, 인접하는 2개의 제1 단위체(135)를 연결시킴으로써 상기 고정 콘(130)은 하우징(100)에 용이하게 설치될 수 있다. 또한, 인접하는 2개의 제1 단위체(135)를 분리시키고, 제1 단위체(135)를 하우징(100) 외부로 인출시킴으로써, 상기 고정 콘(130)은 하우징(100)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
또한, 상기 고정 콘(130)은 상기 하우징(100)의 내벽에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 각 제1 단위체(135)는 상기 하우징(100)의 내벽에 탈착 가능하게 장착될 수 있다. 또한, 인접하는 2개의 제1 단위체(135)는, 서로에 대하여 분리 가능하게 연결될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 고정 콘(130)은, 인접하는 2개의 제1 단위체(135)의 측단부의 적어도 일부영역이 중첩되도록 연결됨으로써 형성될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 인접한 2개의 제1 단위체(135) 중, 하나의 제1 단위체(135)의 측단부에는 제1 단차(138a)가 마련될 수 있고, 다른 하나의 제1 단위체(135)의 측단부에는 제1 단차(138a)와 반대방향으로 형성된 제2 단차(138b)가 마련될 수 있다. 즉, 인접한 2개의 제1 단위체(135)들의 측단부에는 상호 대응하는 형상의 제1 단차(138a)와 제2 단차(138b)가 각각 형성될 수 있는 것이다.
여기서, 제1 단차(138a)와 제2 단차(138b)를 결합시킴으로써, 2개 이상의 제1 단위체(135)로 고정 콘(130)을 형성할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 제1 단차(138a)에는 제1 돌출부(139a)가 형성될 수 있고, 제2 단차(138b)에는 제1 돌출부(139a)가 삽입되도록 함몰된 제1 홈부(139b)가 형성될 수 있다. 따라서, 제1 단차(138a)와 제2 단차(138b)를 결합시키면, 제1 돌출부(139a)가 제1 홈부(139b)에 삽입된다.
상술한 바와 같이, 제1 단차(138a), 제2 단차(138b), 제1 돌출부(139a), 제1 홈부(139b)를 제1 단위체(135)에 양 측단부에 각각 형성함으로써, 인접한 2개의 제1 단위체(135) 간의 결합 면적이 증가한다. 따라서, 인접한 제2 단위체(155) 간의 결합력을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 인접한 제2 단위체(155) 사이로 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있다. 다만, 제1 단위체(135)에 제1 단차(138a), 제2 단차(138b), 제1 돌출부(139a), 제1 홈부(139b)를 각각 형성하는 것은 예시적인 것으로, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니다. 당업계에 공지된 모든 방식으로 인접한 2개의 제1 단위체(135)는 상호 결합될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 기액 분리 장치는, 상기 하우징(100)의 내벽으로부터 상기 회전축(110)을 향하여 돌출되고, 제1 단위체(135)를 지지하기 위한 지지부(140)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 지지부(140)는 복수 개의 제1 단위체(135)를 각각 지지할 수 있다. 상기 지지부(140)는 고정 콘(130)의 설치나 해체를 용이하게 하고 고정 콘(130)을 안정적으로 지지하는 기능을 수행한다.
구체적으로, 지지부(140)는 하우징(100)의 내벽으로부터 회전축(110) 방향으로 돌출된다. 또한, 상기 지지부(140)는 고정 콘(130)의 일부영역을 통과시키기 위한 개구부를 갖는 링 형상을 가질 수 있다. 이때, 상기 지지부(140)는 하우징(100)과 일체로 형성될 수도 있고, 상기 하우징(100)과 별도로 형성될 수도 있다.
고정 콘(130)을 설치하는 경우, 상기 지지부(140)로 고정 콘(130)의 상단을 지지할 수 있다. 또한, 고정 콘(130)을 지지부(140)로부터 분리함으로써, 고정 콘(130)을 상기 하우징(100)으로부터 분리시킬 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 단위체(135)에는 상기 지지부(140)를 향하여 연장된 돌기(137)가 형성될 수 있고, 상기 지지부(140)에는, 상기 돌기(137)가 삽입되기 위한 결속홀(145)이 형성될 수 있다. 상기 돌기(137)는 고정 콘(130)의 상단에서 하측으로 돌출될 수 있다. 상기 결속홀(145)은 상기 지지부(140)를 상하방향으로 관통하도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 돌기(137)는, 상기 제1 단위체(135)가 상기 지지부(140)에 안착된 상태에서, 상기 결속홀(145) 외부로 돌출될 수 있다. 따라서, 고정 콘(130)의 돌기(137)를 지지부(140)의 결속홀(145)에 삽입하고, 고정 콘(130)을 지지부(140)에 안정적으로 결합시킬 수 있다.
구조적인 안정성을 확보하기 위해서, 고정 콘(130)을 구성하는 각각의 제1 단위체(135)마다 적어도 한 개의 돌기(137)를 형성할 수 있다. 도 4를 참조하면, 이러한 돌기(137)의 개수와 대응하는 개수의 결속홀(145)이 상기 지지부(140)에 마련될 수 있다.
한편, 고정 콘(130)과 하우징(100)의 내벽에 공차에 의한 유격이 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에도 상술한 지지부(140)를 통해 유체(예를 들어, 반응물)가 상기 유격을 통과하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고정 콘(130)과 하우징(100) 사이에 유격을 둠으로써, 고정 콘(130)을 하우징(100) 내부에 설치하거나 해체하는 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
다만, 고정 콘(130)은 반드시 지지부(140)로 지지되어야 하는 것은 아니다. 예를 들어, 도 7을 참조하면, 고정 콘(130)은 하우징(100)의 내벽에 직접 결합될 수 있다. 즉, 고정 콘(130)을 구성하는 각각의 제1 단위체(135)가 하우징(100)의 내벽에 직접 결합될 수 있는 것이다. 물론, 이러한 경우 각 제1 단위체(135)는 상기 하우징(100)의 내벽에 분리 가능하게 결합될 수 있다.
도 7을 참조하면, 고정 콘(130)은 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성된 본체부(130a) 및 일정한 직경을 갖도록 본체부(130a)로부터 하부로 연장된 연장부(130b)를 포함할 수 있다. 또한, 각 제1 단위체(135)는 상기 본체부(130a)와 상기 연장부(130b)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 연장부(130b)는 상기 본체부(130a)의 상단으로부터 하측으로 연장될 수 있다. 따라서, 상대적으로 상측에 배치된 고정 콘(130)의 연장부(130b) 하단은, 상대적으로 하측에 배치된 고정 콘(130)의 본체부(130a) 상단에 의하여 지지될 수 있다. 따라서, 다수의 고정 콘(130)은 적절한 간격을 유지하며 적층될 수 있다.
한편, 상기 기액 분리 장치는 상기 본체부(130a) 또는 상기 연장부(130b)를 접촉 지지하기 위하여 하우징(100)에 삽입되며, 중앙에 개구부를 갖는 링 형상의 실링 부재(150, 도 8 참조)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 실링 부재(150)는 실시예를 달리하여 구체적으로 설명하기로 한다.
이하, 제2 실시예와 관련된 기액 분리 장치를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기액 분리 장치의 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 고정 콘과 실링부재의 사시도이며, 도 10은 도 8에 도시된 고정 콘의 변형예를 도시한 사시도이고, 도 11은 도 8에 도시된 실링부재의 분해사시도이다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 제2 실시예에 따른 기액 분리 장치는 전술한 제1 실시예에 따른 기액 분리 장치와 비교할 때, 전술한 실링부재(150)를 추가로 포함한다. 따라서, 제2 실시예에 따른 기액 분리 장치는 실링부재(150)를 중심을 기술하도록 하고, 제1 실시예에 따른 기액 분리 장치와 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
한편, 상기 고정 콘(130)은 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형으로 형성된 본체부(130a)와 본체부(130a)의 상단으로부터 하측으로 연장된 연장부(130b)를 포함할 수 있다.
제2 실시예에 따른 기액 분리 장치의 실링부재(150)는, 상기 고정 콘(130)을 지지하기 위해 상기 하우징(100)에 삽입되며, 상기 고정 콘(130)의 최대 직경보다 큰 직경을 갖는다. 또한, 상기 실링 부재(150)는, 중앙에 개구부를 갖는 링 형상의 와셔(washer)일 수 있다. 이때, 상기 와셔의 외경은, 고정 콘의 최대 직경보다 클 수 있다.
또한, 실링부재(150)의 개구부를 통해서 반응물은 회전 콘(120)으로부터 고정 콘(130)으로 전달될 수 있다.
또한, 실링부재(150)는 고정 콘(130)을 지지하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 하우징(100)의 하단부터 상단 방향으로, 고정 콘(130)과 실링부재(150)가 교대로 하우징(100)의 내벽을 따라 삽입될 수 있다. 이때, 상기 실링부재(150)는 상기 본체부(130a) 또는 상기 연장부(130b)를 접촉 지지할 수 있다.
구체적으로, 상기 실링부재(150)는 본체부(130a)의 상단 또는 연장부(130b)의 하단을 지지할 수 있다. 도 9를 참조하면, 실링부재(150)의 지지를 받는 고정 콘(130)의 연장부(130b)의 형상은 일정한 직경을 갖는 관형일 수 있다. 또한, 도 10을 참조하면, 상기 연장부(130b)는 바(bar) 형상을 가질 수 있다. 상기 연장부(130b)가 바 형상을 갖는 경우, 상기 연장부(130b)는 상기 본체부(130a)의 둘레방향을 따라 복수 개로 구비될 수 있다.
한편, 유체가 실링 부재(150)의 외주면을 따라 통과하지 않도록, 실링 부재(150)의 외주면은 하우징(100)의 내벽과 접촉할 수 있다. 이를 위하여, 상기 실링 부재(150)의 직경(또는 외경)은 상기 하우징(100)의 내벽의 직경과 실질적으로 동일할 수 있다.
이때, 고정 콘(130)과 하우징(100) 사이에 유격이 존재하는 경우에도, 상기 실링부재(150)를 통해 유체가 유격을 통과하는 것을 방지 할 수 있다. 따라서, 고정 콘(130)과 하우징(100) 사이에 유격을 둠으로써, 고정 콘(130)을 하우징(100)의 내부에 설치하거나 해체하는 작업을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 실링부재(150)를 통해 고정 콘(130)을 지지하므로, 고정 콘(130)을 고정하기 위한 용접 공정을 생략할 수 있다. 게다가, 실링부재(150)가 열전도율이 높이므로, 기액 분리 장치의 효율을 높일 수 있다.
도 9를 참조하면, 실링부재(150)는 일체형으로 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 도 11을 참조하면, 상기 실링부재(150)는 상기 회전축(110)의 원주방향을 따라 적어도 2개 이상의 제2 단위체(155)가 연결됨으로써 형성될 수 있다.
구체적으로, 제2 단위체(155)는 실링부재(150)가 n(n은 2 이상의 자연수)개로 분할된 형상을 가질 수 있다. 또한, 인접하는 2개의 제2 단위체(155)는, 서로에 대하여 분리 가능하게 연결될 수 있다.
따라서, 제2 단위체(155)를 하나씩 삽입하거나 분리하면서, 하우징(100) 내부에 실링부재(150)를 용이하게 설치하거나 해체할 수 있다.
또한, 상기 실링부재(150)는, 인접하는 2개의 제2 단위체(155)의 측단부의 적어도 일부영역이 중첩되도록 연결됨으로써 형성될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 인접한 2개의 제2 단위체(155) 중, 하나의 제2 단위체(155)의 측단부에는 제3 단차(158a)가 마련될 수 있고, 다른 하나의 제2 단위체(155)의 측단부에는 제3 단차(158a)와 반대방향으로 형성된 제4 단차(158b)가 마련될 수 있다.
인접한 제2 단위체(155)의 측단부에는 상호 대응하는 형상의 제3 단차(158a)와 제4 단차(158b)가 각각 형성될 수 있다. 따라서, 제3 단차(158a)와 제4 단차(158b)를 결합시킴으로써, 2개 이상의 제2 단위체(155)를 조립하고, 실링부재(150)를 형성할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제3 단차(158a)에는 제2 돌출부(159a)가 형성될 수 있고, 제4 단차(158b)에는 제2 돌출부(159a)가 삽입되도록 함몰된 제2 홈부(159b)가 형성될 수 있다. 따라서, 제3 단차(158a)와 제4 단차(158b)를 결합시키면, 제2 돌출부(159a)가 제2 홈부(159b)에 삽입된다.
전술한 바와 같이, 제3 단차(158a), 제4 단차(158b), 제2 돌출부(159a), 제2 홈부(159b)를 제2 단위체(155)에 형성함으로써, 인접한 제2 단위체(155) 간의 결합 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 인접한 제2 단위체(155) 간의 결합력을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 인접한 제2 단위체(155) 사이로 유체가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
다만, 제2 단위체(155)에 제3 단차(158a), 제4 단차(158b), 제2 돌출부(159a) 및 제2 홈부(159b)를 형성하는 것은 예시적인 것으로, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않는다. 당업계에 공지된 모든 방식으로 인접한 제2 단위체(155)는 상호 결합될 수 있다.
한편, 도 13을 참조하면, 인접한 2개의 제2 단위체(155)는 힌지(159c) 결합될 수 있다. 이러한 힌지(159c)는 실링부재(150)가 중심축 방향을 향한 접힘 동작을 안내할 수 있다. 이에 따라 실링부재(150)는 힌지(159c)를 기준으로 접히거나, 펼쳐질 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 실링부재(150)를 상측으로 이동시키면, 중력에 의해서 힌지(159c)를 중심으로 실링부재(150)가 접혀, 실링부재(150)의 부피를 줄일 수 있다. 따라서, 실링부재(150)를 하우징(100)으로부터 쉽게 해체할 수 있다.
유사하게, 실링부재(150)를 힌지(159c)를 중심으로 접고, 부피를 줄임으로써, 하우징(100)에 쉽게 삽입할 수 있다. 따라서, 실링부재(150)를 하우징(100) 내에 쉽게 삽입 및 설치할 수 있다.
전술할 바와 같이, 본 발명에 따른 기액 분리 장치(100, 200)는 반응물과 기체를 반응시켜 반응물 중에서 휘발성 유기화합물을 제거하는 기액 반응기일 수 있다.
다만, 반응물과 기체는 반드시 화학적 반응을 해야하는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명에 따른 기액 분리 장치(100, 200)는 기체 접촉을 통해서 물질을 분리하는 데 사용될 수 있다. 구체적으로, 액상의 혼합물을 기체(특히 고온의 기체)와 접촉시켜 상기 혼합물에 함유된 물질(예를 들어 휘발성 물질 등)을 분리하는 데 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. 즉, 본 발명에 따른 기액 분리 장치(100, 200)는 2상 성분계 물질 분리뿐만 아니라 3상 성분계 물질의 분리에도 사용될 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정 콘을 복수 개의 단위체로 분할하여 연결시킴으로써 고정 콘의 설치 및 해체가 용이하다.

Claims (20)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 마련된 회전축;
    상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부;
    상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 회전축에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전 콘; 및
    상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개 이상의 제1 단위체가 연결됨으로써 형성되고, 상기 회전 콘과 이격되도록 상기 하우징 내에 배치되며, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 고정 콘을 포함하는 기액 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 제1 단위체는 상기 하우징의 내벽에 탈착 가능하게 장착됨을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징의 내벽으로부터 상기 회전축을 향하여 돌출되고, 제1 단위체를 지지하기 위한 지지부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1 단위체에는 상기 지지부를 향하여 연장된 돌기가 형성되고,
    상기 지지부에는, 상기 돌기가 삽입되기 위한 결속홀이 형성된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 결속홀은, 상기 지지부를 관통하도록 형성되고,
    상기 돌기는, 상기 제1 단위체가 상기 지지부에 안착된 상태에서, 상기 결속홀 외부로 돌출됨을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    인접하는 2개의 제1 단위체는, 서로에 대하여 분리 가능하게 연결됨을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 콘은, 인접하는 2개의 제1 단위체의 측단부의 적어도 일부영역이 중첩되도록 연결됨으로써 형성됨을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    인접한 2개의 상기 제1 단위체 중, 하나의 상기 제1 단위체의 측단부에는 제1 단차가 마련되고, 다른 하나의 상기 제1 단위체의 측단부에는 상기 제1 단차와 반대방향으로 형성된 제2 단차가 마련된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 단차에는 제1 돌출부가 형성되고,
    상기 제2 단차에는 상기 제1 돌출부가 삽입되도록 함몰된 제1 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 제1 단위체는,
    상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 관형의 본체부; 및
    일정한 직경을 갖도록 상기 본체부로부터 하부로 연장된 연장부를 포함함을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 본체부 또는 상기 연장부를 접촉 지지하기 위하여 하우징에 삽입되며, 중앙에 개구부를 갖는 링 형상의 실링 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 실링부재는, 상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개의 제2 단위체가 연결됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    인접한 2개의 상기 제2 단위체는 힌지 결합된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  14. 하우징;
    상기 하우징의 내부에 마련된 회전축;
    상기 회전축을 회전시키기 위한 구동부;
    상기 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 회전축에 장착되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하는 회전 콘;
    상기 회전 콘과 이격되도록 배치되고, 상단에서 하단으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성된 본체부 및 상기 본체부로부터 하측으로 연장된 연장부를 포함하는 고정 콘; 및
    상기 고정 콘을 지지하기 위해 상기 하우징에 삽입되며, 상기 고정 콘의 최대 직경보다 큰 직경을 갖는 실링부재를 포함하는 기액 분리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 실링 부재는, 중앙에 개구부를 갖는 링 형상의 와셔(washer)인 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 와셔의 외경은, 고정 콘의 최대 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 실링부재는, 상기 회전축의 원주방향을 따라 적어도 2개의 제2 단위체가 연결됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 실링부재는, 인접하는 2개의 제2 단위체의 측단부의 적어도 일부영역이 중첩되도록 연결됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    인접한 2개의 제2 단위체 중, 하나의 제2 단위체의 측단부에는 제3 단차가 마련되고, 다른 하나의 제2 단위체의 측단부에는 상기 제3 단차의 반대방향으로 형성된 제4 단차가 마련되며,
    상기 제3 단차에는, 제2 돌출부가 형성되고, 상기 제4 단차에는, 상기 제2 돌출부가 삽입되도록 함몰된 제2 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
  20. 제 17 항에 있어서,
    인접한 2개의 상기 제2 단위체는 힌지 결합된 것을 특징으로 하는 기액 분리 장치.
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