KR101567459B1

KR101567459B1 - 기액반응기

Info

Publication number: KR101567459B1
Application number: KR1020130064724A
Authority: KR
Inventors: 송동근; 홍원석; 신완호; 김한석
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2015-11-09
Also published as: KR20140142942A

Abstract

본 발명은 기액반응기에 관한 것으로서, 원수와 처리수가 수용되는 반응기본체와; 상기 반응기본체의 상부와 하부를 상호 연결하며 내부의 원수를 순환시키는 원수순환관과; 상기 원수순환관의 단부에 결합되어 상기 원수로 기체가 공급되어 형성된 미세기포함유수를 상기 반응기본체 내부로 공급하는 기포생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기액반응기{GAS-LIQUID REACTOR}

본 발명은 기액반응기에 관한 것으로, 보다 자세히는 기체를 미세기포의 형태로 공급하여 기체와 액체의 반응도를 높일 수 있는 기액반응기를 제공하는 것이다.

기액반응기는 기체와 액체를 혼합하여 물질과 에너지를 전달하는 장치이다. 기체와 액체 간의 물질 전달 및 열 제거는 많은 화학공정에서 사용되고 있다. 특히, 최근에는 환경오염에 대한 관심이 증가하면서 환경오염원을 처리하기 위한 처리장치들에 기액반응기가 사용되고 있다.

이러한 기액반응기는 등록실용 제20-0346814호 "기액 접촉 반응장치"에 개시된 바 있다. 개시된 바와 같은 종래 기액반응기는 기체와 액체의 계면에서의 에너지 전달률을 높이기 위해 기체와 액체의 반응도가 증가되는 것이 바람직하다.

이러한 기체와 액체의 용해도를 증가시키기 위해 분사노즐을 이용해 기체를 고압으로 분사하거나, 반응기 내부에 난류를 형성하는 방법을 사용하고 있다. 그러나, 기체는 액체보다 밀도가 낮기 때문에 액체로부터 너무 빠르게 탈기되므로 기체와 액체가 접촉하는 시간이 적어 처리반응율, 즉 처리수율이 낮아지는 한계가 있다.

또한, 용해되지 않은 잔존 기체가 반응기 외부로 배출되어 버리기 때문에 반응율에 비해서 기체의 소모량이 많은 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기체를 원수와 혼합된 미세기포함유수의 형태로 분사하여 처리수와 기체의 접촉면적을 높여 기체와 처리수의 반응율을 높일 수 있는 기액반응기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 처리수율을 향상시키고 처리시간을 단축시킬 수 있는 기액반응기를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 기액반응기에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 기액반응기는 원수와 처리수가 수용되는 반응기본체와; 상기 반응기본체의 상부와 하부를 상호 연결하며 내부의 원수를 순환시키는 원수순환관과; 상기 원수순환관의 단부에 결합되어 상기 원수로 기체가 공급되어 형성된 미세기포함유수를 상기 반응기본체 내부로 공급하는 기포생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 반응기본체의 상부에 연결되어 상기 반응기본체로 원수를 공급하는 원수공급관과; 상기 반응기본체 내부의 기체를 외부로 배출시키는 가스배출관과; 상기 미세기포함유수와 상기 처리수가 반응하여 형성된 혼합처리수를 외부로 배출시키는 혼합처리수배출관을 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 반응기본체의 상부 내벽면에 가로방향으로 결합되어 상기 반응기본체 내부를 원수저장공간과 처리수저장공간으로 구획하는 상부격벽을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 반응기본체의 하부 내벽면에 가로방향으로 결합되어 처리수저장공간과 처리수반응공간을 구획하는 하부격벽을 더 포함하며, 상기 하부격벽에는 처리수를 상기 처리수저장공간으로 유입시키는 처리수유동로가 일정 길이 형성되고, 상기 기포생성부는 상기 처리수유동로를 통해 상기 처리수가 상기 처리수저장공간으로 유입되는 경로 상에 배치된다.

일 실시예에 따르면, 상기 상부격벽과 상기 하부격벽 사이에는 상기 기포생성부에서 생성된 미세기포가 이동되는 안내유로를 형성하는 기포안내판이 구비된다.

일 실시예에 따르면, 상기 안내유로는 상기 기포생성부를 중심으로 상기 반응기본체의 양측으로 분기되는 형태로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 안내유로는 상기 기포생성부를 중심으로 상기 반응기본체의 일측에서 타측으로 연결되는 형태로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 하부격벽과 상기 반응기본체의 바닥면 사이에는 상기 기포생성부에서 생성된 미세기포가 상기 혼합처리수배출관으로 배출되는 것을 방지하는 차단판이 구비될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 기포생성부는, 상기 원수순환관에 연결되어 원수를 공급받아 배출하는 전단노즐과 상기 전단노즐의 후단에 결합되며 상기 전단노즐에서 배출된 상기 원수를 유입받아 미세기포를 함유한 미세기포함유수로 배출하는 후단노즐을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 후단노즐에는 내부로 기체를 유입시키는 기체유입관이 결합될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 전단노즐은 유출구 측으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되고, 상기 후단노즐은 유입구로부터 유출구 측으로 갈수록 직경이 커지도록 형성된다.

일 실시예에 따르면, 상기 기체유입관은 상기 전단노즐의 유출구와 상기 후단노즐의 유입구의 경계영역으로 연결된다.

본 발명에 따른 기액반응기는 기체를 미세기포의 형태로 원수와 혼합한 미세기포함유수를 처리수로 공급하게 된다. 따라서, 미세크기의 기포와 처리수의 접촉면적을 증가시켜 기체와 처리수의 처리수율을 향상시킬 수 있다.

이에 동일한 기체 공급량에 대한 반응처리수의 처리수율이 종래 처리수에 기체를 그냥 공급하던 것과 비교할 때 현저하게 향상될 수 있다. 이와 더불어 처리시간도 단축될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기액반응기의 전체 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
보 2는 본 발명에 따른 기액반응기의 기포생성부의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 기액반응기의 기포생성부의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 기액반응기의 기포생성부의 단면구성을 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 기액반응기의 다른 실시예에 따른 기포생성부의 구성을 도시한 내부 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액반응기의 구성을 도시한 개략도이고,
도 7a와 도 7b는 다른 실시예에 따른 기액반응기의 기포안내판의 배치형상을 도시한 예시도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기액반응기의 구성을 도시한 개략도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명에 따른 기액반응기(1)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기액반응기(1)는 처리수(B)가 내부에 수용되는 반응기본체(100)와, 반응기본체(100)로 미세기포함유수(MB)를 공급하는 기포생성부(200)를 포함한다.

여기서, 원수(A)는 초기 반응기본체(100)로 공급되는 기체가 혼합되지 않은 액체를 말하고, 처리수(B)는 반응이 완료되지는 않았으나 기체가 일부 혼합된 액체를 말하고, 혼합처리수(MBL)는 미세기포의 용해에 의해 목표하는 반응이 완료된 액체를 말한다.

본 발명에 따른 기액반응기(1)는 처리수에 기체가 미세기포 형태로 함유된 미세기포함유수(MB)를 처리수(B)로 공급하여 처리수(B)와 기체의 접촉면적을 증가시켜 처리수율을 향상시키고 처리시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 따른 기액반응기(1)는 내부로 유입되는 원수(A)와 공급되는 기체의 종류에 따라 다양한 목적으로 이용될 수 있다. 원수(A)는 물 뿐만 아니라 윤활유, 에탄올 등 다양하게 사용될 수 있고, 기체도 다양한 종류가 사용될 수 있다.

본 발명의 기액반응기(1)는 산성기체의 흡수를 위한 기포탑, 염화를 위한 교반기포탑, 오존과 상수처리를 위한 단탑, 산호흡수를 위한 기체리포트 반응기, S0₂의 흡수를 위한 벤츄리 반응기 등에 적용될 수 있다. 이 외에도 본 발명의 기액반응기(1)는 다양한 형태에 적용될 수 있으며, 경우에 따라 촉매반응이 함께 요구되는 다상반응기에도 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 기액반응기(1)는 도면에는 도시되지 않았으나 반응기본체(100)로 열을 인가하는 열인가부(미도시)와, 압력을 인가하는 압력인가부(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.

반응기본체(100)는 도면에 도시된 바와 같이 내부에 원수(A)와 처리수(B)가 수용된다. 반응기본체(100)는 원수(A)와 처리수(B)가 수용될 수 있는 체적을 갖는 함체 형태로 형성된다. 반응기본체(100)는 기밀을 유지하도록 형성된다.

반응기본체(100)의 내부는 원수(A), 처리수(B) 및 혼합처리수(MBL)가 서로 혼합되는 것을 억제하기 위해 원수저장공간(113), 처리수저장공간(115) 및 처리수반응공간(117)으로 구획될 수 있다. 이를 위해 반응기본체(100)에는 상부격벽(110)과 하부격벽(120)이 각각 구비된다.

상부격벽(110)은 반응기본체(100)의 상부에 가로방향으로 일정 길이 형성되어 원수저장공간(113)과 처리수저장공간(115)을 서로 차단시킨다. 상부격벽(110)의 단부에는 수직벽(111)이 일정높이 형성된다.

원수유입관(130)으로부터 공급되는 원수(A)는 상부격벽(110)에 의해 차단된 원수저장공간(113)으로 유입된다. 원수(A)는 원수저장공간(113)에서 점차 수위가 상승되고 상부격벽(110)에 관통형성된 원수배출구(114)를 통해 처리수저장공간(115)으로 이동된다. 이 때, 원수배출구(114)를 통해 처리수저장공간(115)으로 이동되는 원수(A)의 유량은 혼합처리수배출관(160)을 통해 배출되는 혼합처리수(MBL)의 유량에 대응된다.

하부격벽(120)은 반응기본체(100)의 하부에 가로방향으로 일정 길이 형성되어 처리수저장공간(115)과 처리수반응공간(117)을 구분한다. 하부격벽(120)은 처리수저장공간(115)의 처리수가 일정유량씩 처리수반응공간(117)으로 유동될 수 있도록 처리수유동로(121)를 형성한다. 처리수유동로(121)를 통해 처리수반응공간(117)으로 유입된 처리수(B)는 기포생성부(200)로부터 배출되는 미세기포함유수(MB)와 반응하여 혼합처리수(MBL)로 변환된다. 이렇게 변환된 혼합처리수(MBL)는 혼합처리수배출관(160)을 통해 외부로 배출된다.

또한, 처리수저장공간(115)에 수용된 처리수(B)는 처리수유동로(121)를 통해 이동된 기체(G)와 혼합된 상태를 유지한다.

여기서, 처리수유동로(121)는 반응수율의 향상을 위해 도시된 바와 같이 반응기본체(100)의 중심영역에 일정 길이 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 경우에 따라 반응기본체(100)의 일측에 편심되게 형성될 수도 있다. 이 때, 처리수유동로(121)를 통해 처리수가 처리수반응공간(117)으로 유입되는 경로 상에 기포생성부(200)가 배치되는 것이 미세기포함유수(MB)와 처리수(B)의 접촉시간을 증가시킬 수 있어 처리수율 측면에서 바람직하다.

반응기본체(100)에는 원수유입관(130), 원수순환관(140), 혼합처리수배출관(160) 및 기체배출관(170)이 각각 결합된다. 원수유입관(130)은 원수저장공간(113)으로 원수(A)를 유입한다. 원수(A)는 앞서 설명한 바와 같이 물을 비롯한 다양한 종류의 액체로 구비될 수 있다.

원수유입관(130)은 반응기본체(100)의 원수유입구(131)에 연결되어 기포생성부(200)로 원수(A)를 공급한다. 이 때, 원수유입구(131)는 원수저장공간(113)의 상부, 즉 수직격벽(111) 보다 높은 위치에 배치된다.

원수순환관(140)은 기포생성부(200)로 원수를 공급하여 미세기포함유수(MB)가 반응기본체(100)의 처리수반응공간(117)으로 공급되도록 한다. 원수순환관(140)은 원수저장공간(113)에 배치된 원수배출구(141)와 기포생성부(200)를 상호 연결한다. 원수순환관(140)의 경로상에는 순환펌프(150)가 구비되어 원수(A)가 이동되도록 동력을 제공한다.

통상 순환펌프(150)는 내부에 기체가 유입될 경우 오작동의 우려가 있다. 이에 따라 원수순환관(140)은 기체가 혼합되지 않은 순수한 액체인 원수(A)를 순환시킨다. 그러나, 경우에 따라 반응기본체(100)에 상부격벽(110)이 형성되지 않아 원수(A)와 처리수(B)가 함께 혼합되어 수용되는 경우 원수배출구(141)는 최대한 반응기본체(100)의 상부, 즉 기포생성부(200)와 이격되게 위치시키는 것이 바람직하다.

혼합처리수배출관(160)은 처리수반응공간(117) 내부에서 처리수(B)와 미세기포함유수(MB)에 포함된 미세기포 형태의 기체(G)가 서로 반응하여 생성된 혼합처리수(MBL)를 외부로 배출시킨다. 혼합처리수배출관(160)은 반응기본체(100)의 외벽에 연결된다.

기체배출관(170)은 처리수와 반응이 되지 않은 기체(G)를 외부로 배출시킨다. 기체배출관(170)은 반응기본체(100)의 상부에 구비된다.

기포생성부(200)는 원수순환관(140)을 통해 공급된 원수에 기체를 유입시켜 미세기포함유수(MB)를 생성하고, 이를 처리수반응공간(117)으로 공급한다.

도 2는 본 발명에 따른 기포생성부(200)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 기포생성부(200)의 구성을 분해하여 도시한 분해사시도이고, 도 4는 기포생성부(200)의 단면구성을 도시한 단면도이다.

도면들에 도시된 바와 같이 기포생성부(200)은 원수순환관(140)에 연결되는 전단노즐(230), 미세기포함유수(MB)를 처리수반응공간(117)으로 분사하는 후단노즐(210)을 포함한다. 전단노즐(230)은 내부에 전단유로(235)가 형성되며, 전단유로(235)의 양단에 전단유입구(237) 및 전단배출구(236)가 형성된다.

전단노즐(230)의 전단유입구(237)는 원수순환관(140)에 연결되고, 전단유입구(237)를 통해 전단노즐(230)에 유입된 원수(A)는 전단배출구(236)를 통해 배출된다. 바람직한 실시예에서 전단유로(235)의 직경은 점차 작아지게 형성된다. 따라서 전단노즐(230) 내부로 유입된 원수(A)는 내부유로(235)에서 직경이 점차 작아지므로 전단배출구(236)쪽으로 흐를수록 유속이 빨라지게 된다.

후단노즐(210)은 내부에 후단유로(217)를 갖는 원통형의 부재이며, 후단유입구(216) 및 후단배출구(215)를 가진다. 후단유입구(216)의 직경은 전단배출구(236)의 직경보다 크고 후단배출구(215)의 직경은 후단유입구(216)의 직경보다 크다. 따라서 후단노즐(210)은 후단유입구(216)에서 후단배출구(215)측으로 갈수록 직경이 점차 커지는 후단유로(217) 구조를 가진다.

한편, 전단노즐(230)과 후단노즐(210)은 서로 착탈가능하게 결합된다. 도 3에 도시된 바와 같이 후단노즐(210)의 후단유입구(216)의 주위 둘레에 단차가 있는 돌출부(218)가 형성되고, 이 돌출부(218)가 전단노즐(230)의 전단배출구(236)의 외측을 둘러쌈으로서 전단노즐(230)과 후단노즐(210)이 결합될 수 있다.

이 때 바람직하게는 전단노즐(230)의 전단배출구(236)와 후단노즐(210)의 후단유입구(216)가 소정 거리 이격되어 배치되고 이 이격된 간극 사이로 외부에서 기체(G)가 들어갈 수 있도록 후단노즐(210)의 표면에 기체유입공(213)이 형성된다. 기체유입공(213)은 기체공급관(220)과 연결되어 외부로부터 기체(G)가 유입될 수 있다.

이러한 구성에 의해, 전단배출구(236)를 통해 전단노즐(230)에서 배출된 원수(A)가 후단노즐(210)의 후단유입구(216)로 유입될 때 외부의 기체(G)도 기체공급관(220) 및 기체유입공(213)를 통해 후단유입구(216)에 같이 유입된다.

따라서 후단유입구(216)로 들어온 원수(A)와 기체(G)가 후단노즐(210) 내에서 혼합되고 후단유로(217)를 지나면서 기포 형태의 미세기포함유수(MB)가 되어 후단배출구(215)로 배출될 수 있다.

후단배출구(215)로 배출된 미세기포함유수(MB)는 처리수반응공간(117)으로 유입되고, 처리수(B)와 반응하여 혼합처리수(MBL)를 생성한다. 기포생성부(200)에서 생성되는 미세기포는 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈의 형태로 형성된다. 따라서, 처리수(B)와 접촉되는 각 미세기포의 면적이 커지므로 상대적으로 용해도가 증가하게 된다. 이에 의해 동일한 기체 공급량에 따른 처리수와의 혼합량이 증가되어 처리수율 향상을 유도할 수 있다. 또한, 이에 의해 처리시간도 단축시킬 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기포발생부(200a)의 구성을 도시한 단면사시도이다.

앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기포생성부(200)는 기체공급관(220)이 후단노즐(210)의 기체유입공(213)과 연결되어 외부 기체(G)가 후단유입구(216)로 공급되는 구조를 갖는다.

반면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기포발생부(200a)는 후단유입구(216)의 내벽면을 따라 일정간격으로 기체유입공(216a)이 관통형성된다. 그리고, 기체유입관(220a)이 전단노즐(230)과 후단노즐(210)의 결합영역을 감싸는 형태로 배치된다. 전단노즐(230)과 후단노즐(210)의 결합영역에는 외주면에 대해 일정깊이 함몰형성된 기체유동로(216b)가 외주연을 따라 형성된다.

따라서, 기체공급관(220)을 통해 유입된 기체(G)가 기체유동로(216b)를 따라 이동되고, 복수개의 기체유입공(216a)를 통해 후단유로(217a)로 유입되게 된다. 그리고, 전단노즐(230)로부터 배출된 원수(A)와 기체(G)가 혼합되어 기포 형태의 미세기포함유수(MB)가 되어 후단배출구(215)로 배출된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 기액반응기(1)의 동작과정을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

원수유입관(130)을 통해 반응기본체(100)의 원수저장공간(113)으로 원수(A)가 유입된다. 원수(A)가 계속하여 유입됨에 따라 원수저장공간(113)에서의 수위가 높아지고, 원수(A)는 수직격벽(111)에 오버플로우되어 처리수저장공간(115)으로 이동된다.

한편, 원수저장공간(113)과 연결된 원수순환관(140)은 원수(A)를 기포생성부(200)로 공급한다. 순환펌프(150)가 구동됨에 따라 원수(A)가 기포생성부(200)로 공급된다. 원수순환관(140)은 전단노즐(230)과 연결되고, 원수(A)는 전단노즐(230)로 유입된다.

전단노즐(230)의 전단배출구(236)를 통해 유입된 원수(A)는 후단노즐(210)로 이동된다. 후단노즐(210)로 이동된 원수(A)는 도 4에 도시된 바와 같이 공기공급관(220)과 공기유입공(213)을 통해 유입된 기체(G)와 후단유입구(216)로 함께 유입되고, 후단유로(217)에서 혼합되며 미세기포함유수(MB)로 변환된다. 미세기포는 마이크로 사이즈 또는 나노 사이즈의 형태로 형성된다.

미세기포함유수(MB)는 처리수반응공간(117)으로 유입되고, 처리수유동로(121)를 통해 처리수반응공간(117)으로 이동된 처리수(B)는 미세기포함유수(MB)에 포함된 미세기포와 접촉되며 반응된다. 이렇게 반응이 완료된 혼합처리수(MBL)는 혼합처리수배출관(160)을 통해 외부로 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 기액반응기는 기체를 미세기포의 형태로 원수와 혼합한 미세기포함유수를 처리수로 공급하게 된다. 따라서, 미세크기의 기포와 처리수의 접촉면적을 증가시켜 기체와 처리수의 처리수율을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액반응기(1a)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

앞서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기액반응기(1)는 하부격벽(120)의 처리수유동로(121)을 통해 미세기포(MB)가 처리수저장공간(115)으로 유동된 후 기체배출구(170)로 배출되게 된다. 이에 따라 미세기포(MB)가 처리수저장공간(115)에 체류하는 시간이 짧아 처리수(B)와 미세기포(MB)가 접촉하는 시간이 짧게 된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기액반응기(1a)는 이러한 점을 보완하기 위해 상부격벽(110)과 하부격벽(120) 사이에 미세기포(MB)가 이동되는 이동경로를 형성하는 기포안내판(180)이 형성된다.

기포안내판(180)은 반응기본체(100) 내부에 결합되며, 안내유로(181)이 관통형성된다. 안내유로(181)는 처리수유동로(121)를 중심으로 양측으로 형성되어 미세기포(MB)가 반응기본체(100)의 중앙영역에서 외곽영역으로 확산되게 된다. 따라서, 미세기포(MB)가 처리수저장공간(115) 전체를 확산되어 이동하게 되므로 처리수(B)와 미세기포(MB)의 접촉시간이 증가하여 반응수율이 향상될 수 있다.

여기서, 안내유로(181)는 도 7a에 도시된 바와 같이 안내판(180) 상에 트렌치형태로 일정 폭으로 형성될 수 있다. 이 경우, 기포생성부(200)에서 생성된 미세기포(MB)가 외곽영역으로 이동되며 안내유로(181)로 이동되게 된다.

한편, 안내유로(181a)는 도 7b에 도시된 바와 같이 안내판(180a)의 외주면에 일정 직경을 갖는 원형의 형태로 형성될 수도 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기액반응기(1a)는 하부격벽(120)과 반응기본체(100)의 바닥면 사이에 복수개의 차단판(190,195)이 구비된다. 차단판(190)은 기포생성부(200)에서 생성된 미세기포(MB)가 처리수저장공간(115)로 이동되지 않고 바로 혼합처리수배출관(160)을 통해 배출되는 것을 차단한다.

차단판(190,195)은 기포생성부(200)의 하부에 결합되어 미세기포(MB)의 이동경로를 차단한다. 여기서, 제1차단판(190)과 제2차단판(195)의 판면에는 혼합처리수(MBL)을 혼합처리수배출관(160)으로 안내하는 혼합처리수 유동로(191,196)가 관통형성된다.

이 때, 제1혼합처리수 유동로(191)는 기포생성부(200)를 중심으로 양측에 배치되고, 제2혼합처리수 유동로(196)는 기포생성부(200)와 동축에 형성된다. 이에 의해 미세기포(MB)가 직선경로를 따라 혼합처리수배출관(160)으로 직접 배출되는 것은 차단하고, 혼합처리수(MBL)은 혼합처리수배출관(160)으로 이동되도록 한다.

한편, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기액반응기(1b)의 구성을 도시한 개략도이다.

앞서 설명한 본 발명의 다른 실시예에 다른 기액반응기(1a)는 미세기포(MB)의 안내유로가 기포생성부(200)를 중심으로 중앙에서 외곽영역으로 분기되는 형태로 형성되었다. 반면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기액반응기(1b)는 안내유로가 기포생성부(200)를 중심으로 반응기본체(100)의 일측에서 타측으로 지그재그 형태로 형성된다. 이를 위해 복수개의 안내판(180a, 183,185)가 서로 대향되는 방향으로 반응기본체(100) 내부에 결합된다.

이에 따라 안내유로의 길이가 앞서 설명한 기액반응기(1a) 보다 길어지게 되므로 미세기포(MB)가 처리수저장공간(115)에 체류하는 시간이 길어지게 되므로 처리수(B)와의 반응수율도 증가될 수 있다.

이 경우에, 차단판(190a)도 동일한 형태로 반응기본체(100)의 일측에 편향되게 배치될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 기액반응기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 기액반응기 100 : 반응기본체
110 : 상부격벽 111 : 수직격벽
113 : 원수저장공간 115 : 처리수저장공간
117 : 처리수반응공간 120 : 하부격벽
121 : 처리수유동로 130 : 원수유입관
131 : 원수유입구 140 : 원수순환관
141 : 원수배출구 143 : 원수공급구
150 : 순환펌프 160 : 혼합처리수배출관
161 : 혼합처리수배출구 170 : 기체배출관
180 : 기포안내판 181 : 안내유로
190 : 차단판 191 : 혼합처리수 유동로
200 : 기포생성부 210 : 후단노즐
211 : 후단노즐본체 213 : 기체유입공
215 : 후단배출구 216 : 후단유입구
217 : 후단유로 218 : 돌출부
220 : 기체공급관 230 : 전단노즐
231 : 전단노즐본체 233 : 삽입관
235 : 전단유로 236 : 전단배출공
237 : 전단유입공

Claims

원수와 처리수가 수용되는 반응기본체;
원수를 공급하는 원수공급관; 원수순환관; 혼합처리수배출관; 미세기포함유수를 생성하는 기포생성부; 상기 반응기본체의 내벽면에 가로방향으로 결합되어 상기 반응기본체 내부를 원수저장공간과 처리수저장공간으로 구획하는 상부격벽; 상기 반응기본체의 내벽면에 가로방향으로 결합되어 상기 처리수저장공간과 처리수반응공간을 구획하는 하부격벽;을 포함하며,
상기 하부격벽이 상기 상부격벽보다 아래에 위치되어 있고, 상기 원수공급관으로부터 공급되는 원수는 상기 원수저장공간으로 유입되고, 상기 원수저장공간에 유입된 원수는 상기 상부격벽에 관통형성된 원수 배출구를 통해서 상기 처리수저장공간으로 이동되고, 상기 원수순환관은 상기 원수저장공간과 상기 기포생성부를 연결하며,
상기 하부격벽은 상기 처리수저장공간에 있는 처리수가 일정유량씩 상기 처리수반응공간으로 유동될 수 있도록 처리수유동로를 형성하며, 상기 기포생성부는 상기 원수순환관을 통해서 공급받는 원수에 기포를 유입시켜 미세기포함유수를 생성하며, 상기 기포생성부에 의해 생성된 미세기포함유수는 상기 처리수유동로를 통해서 상기 처리수반응공간으로 유입된 처리수와 반응하며,
상기 원수 배출구를 통해서 상기 처리수저장공간으로 이동되는 원수의 유량은 상기 혼합처리수배출관으로 배출되는 혼합처리수의 유량에 대응되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제1항에 있어서,
상기 반응기본체 내부의 기체를 외부로 배출시키는 가스배출관; 을 더 포함하며,
상기 혼합처리수배출관은, 상기 미세기포함유수와 상기 처리수반응공간으로 유입된 처리수가 반응하여 형성된 혼합처리수를 외부로 배출시키는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제2항에 있어서,
상기 기포생성부는,
상기 원수순환관에 연결되어 원수를 공급받아 배출하는 전단노즐과;
상기 전단노즐의 후단에 착탈 가능하게 결합되며 상기 전단노즐에서 배출된 상기 원수를 유입받아 미세기포를 함유한 미세기포함유수로 배출하는 후단노즐을 포함하며,
상기 전단노즐과 상기 후단노즐을 감싸는 형태로 배치되며, 내부로 기체를 유입시키는 기체유입관이 결합되어 있고,
상기 전단노즐은 유출구 측으로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되어 있고, 상기 후단노즐은 유입구로부터 유출구 측으로 갈수록 직경이 커지도록 형성되어 있고, 상기 기체유입관은 상기 전단노즐의 유출구와 상기 후단노즐의 유입구의 경계영역으로 연결되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제3항에 있어서,
상기 기포생성부는 상기 처리수유동로를 통해 상기 처리수가 상기 처리수저장공간으로 유입되는 경로 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제4항에 있어서,
상기 상부격벽과 상기 하부격벽 사이에는 상기 기포생성부에서 생성된 미세기포가 이동되는 안내유로를 형성하는 기포안내판이 구비되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제5항에 있어서,
상기 안내유로는 상기 기포생성부를 중심으로 상기 반응기본체의 양측으로 분기되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제5항에 있어서,
상기 안내유로는 상기 기포생성부를 중심으로 상기 반응기본체의 일측에서 타측으로 연결되는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
제5항에 있어서,
상기 하부격벽과 상기 반응기본체의 바닥면 사이에는 상기 기포생성부에서 생성된 미세기포가 상기 혼합처리수배출관으로 배출되는 것을 방지하는 차단판이 구비되는 것을 특징으로 하는 기액반응기.
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