KR910005168B1 - 프릴 생산장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

프릴 생산장치 및 방법
제1도는 본 발명의 프릴링 장치의 정면도.
제2도는 선 2-2를 따라 취한 제1도의 프릴링 장치의 단면도.
제3도는 선 3-3을 따라 취한 제1도의 프릴링 장치의 평면도.
제4a도는 선 4A-4A를 따라 취한 제3도에서 도시된 스프레이 헤더(header)시스템의 단면도.
제4b도는 본 발명의 스프레이 헤더 시스템의 다른 실시예의 단면도.
본 발명은 이중 페놀과립화 방법과 같은 크기확대 방법에 사용하기 위해서 시드(seed)재료로써 유용한 프릴(prill)을 생산하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래에는, 크기확대 방법 즉 과립화 방법을 위한 시드재료는 여러 과정의 크기확대 방법에 따라 형성된 생성물을 분쇄함으로써 만들어졌다. 시드재료를 생산하기 위한 분쇄 방법은 먼지가 많이 발생되어 비효과적이다. 예를들면 분쇄 방법에서 사용된 재료의 60% 정도는 다양한 과립화 방법에서 너무 미세하게 연마되어 사용할 수 없게 될지도 모른다. 추가로, 이 미세한 입자는 양호한 크기의 입자로부터 제거되야만 한다.
따라서, 필요한 시드재료의 방법에서 연마공정을 대신하는 새로운 시드생산 장치를 제공하는 것은 바람직한 일이다.
본 발명의 특징은 시드재료를 생산하기 위한 부가로 크기확대 방법을 위한 프릴링(prilling) 장치이다. 프릴링 장치는 (a) 상부, 바닥과 측벽을 가지고 챔버(13)의 내부에 형성된 하우징(11), (b) 하우징내에 배열하고, 챔버를 상부의 유동영역과 하부의 충분한 유동가스 공간으로 분리하는 유동층 지지부재(14), (c) 유동영역상에 위치한 스프레잉 영역을 포함하는 챔버(13), (d) 유동층 지지부재(14)상의 인접한 입자 재료의 베드(bed), (e) 베드의 입자재료가 유동하는 유동영역 안으로 베드 지지부재를 통과하도록 유동가스 공간으로 유동가스를 공급하기 위한 수단(15), (f) 스프레이가 스프레잉 영역을 통해 유동영역으로부터 통과하는 유동가스 안으로 전환되고 형성된 스프레이 작은 물방울이 유동 베드와 접촉하여 위에서 프릴을 형성하도록 충분한 시간을 가지고 챔버의 유동 베드를 향해 떨어지도록 챔버의 적어도 하나의 측벽 가까이에 배치되고, 다수의 오리피스(21)를 갖는 가늘고 긴 관모양의 헤더(20)를 포함하며, 유동영역의 스프레잉 영역에서 챔버 안으로 용융된 재료의 스프레이 스트림을 공급하기 위한 스프레이 수단(17), (g) 스프레잉 영역을 지나 통과되는 유동가스를 방출시키기 위한 수단(16), (h) 유동베드로부터 입자재료를 이동시키기 위한 수단(19) 등을 포함한다.
본 발명의 또다른 특징은 챔버를 형성하는 하우징내에서 유동베드를 통해 유동가스 스트림을 통과시키는 것에 의해 프릴을 생산하고, 프릴을 형성하도록 유동가스 스트림 안으로 용융된 재료를 스프레잉시키기 위한 방법이다.
제1도 내지 제 3도를 참조하면, 프릴링 장치는 유동베드를 구비한 챔버(13) 안으로 처음으로 투입되는 입자재료(12)를 포함하는 하우징(11)으로 도시되었으며, 번호 10으로 표시되어 있다. 베드 지지부재 예를 들면, 다공성 플레이트(plate) 또는 스크린은 스크린상에 유동영역을 구비하는 챔버(13)에서 재료(12)를 수용하기 위해 사용된다. 입구(15) 및 출구(16)는 재료(12)가 유동되는 챔버(13) 을 통해 유동가스 스트림이 통과하도록 장치(10)에 구비되어 있다. 또한 유동가스 스트림은 냉각 용융 스트림(30)으로 사용되어 프릴을 형성한다. 스트림(30)은 챔버(13)의 스프레잉 영역에서 위치한 스프레이 헤더 조립체(17)에 의해 챔버(13)안으로 도입된다.
스프레이 헤더 조립체(17)은 스트림(30)에서 용융재료의 작은 물방울이 처음에는 상부쪽으로 이동하고 나중에는 하부쪽으로 이동하도록, 장치의 바닥근처에서 작은 물방울이 유동베드에 도달하기 전에 냉각 유동가스 스트림과 최대의 시간으로 접촉하는 것을 허용하는 수평으로부터 어떤 각도로 공급재료의 용융 스트림(30)을 스프레잉하기 위해 챔버(13)내에 위치한다. 개개의 스프레이 스트림의 측면도는 거꾸로된 U자형의 분수같은 스트림형상이다. 스프레이 헤더(17)는 하우징(11)의 측벽 내부에서 선반 또는 어깨부(18)에 위치한다. 어깨부(18)상의 스프레이 헤더 조립체(17)가 배열하는 것은 가스흐름 스트림에 의해 헤더 오리피스(orifices)(21)로부터 방출되는 순간에 스프헤이 스트림(30)의 방해를 거의 제거한다.
제4a도에서 보다 명확히 도시된 스프레이 헤더 조립체(17)는 파이프 평면상에 위치한 다수의 오리피스(21)를 갖는 가늘고 길게 연장된 용융공급 파이프 부재(20)를 구비한다. 파이프(20)의 공간(24)은 오리피스(21)로 용융재료를 공급하기 위해 사용된다. 스프레이 조립체(17)는 가열된 유체를 공급하기 위한공간(26)을 형성한 용융공급 파이프(20)상에 장착된 가열된 유체공급 재킷(jacket) 파이프 부재(25)가 구비된다. 파이프 부재(25)는 첨단(27)에서 용접과 같은 수단에 위해 파이프 부재(20)에 부착된다. 양호하게, 스팀은 공급원이 오리피스(21)를 통해 통과될 때 용융상태의 공간(24)에서 용융된 공급원을 유지시키기 위해 공간(26)에서 가열유체로써 사용된다. 파이프(20)의 평면(23)은 본 발명에서 임계부위는 아니지만 파이프(20)상의 오리피스(21)의 구멍을 쉽게 뚫도록 파이프(20)의 전 세로 길이를 따라 평면(23)을 제공하는 것은 양호하다. 제4a도에 도시된 스프레이 헤더 조립체(17)는 쉽게 제조될 수 있으며, 예를 들면, 제1파이프 부재보다 직경이 크고, 제1파이프 부재를 조절하도록 제거한 부위를 갖는 제2파이프 부재 안으로 제1파이프 부재를 용접하는 것에 의해 쉽게 제조될 수 있다. 제2파이프 부재는 일반적으로 제1파이프 부재에 대해 환상적으로 배열되며 제1파이프 부재는 비동축 방식으로 제2파이프 부재의 내경내에 있다.
제4b에서 본 발명의 스프레이 헤더 조립체의 다른 실시예가 도시되었으며, 참고부호 117로 표시되어 있고, 공간(123)과 공간(124)을 형성한 배플(baffle)(122) 또는 편평한 판을 갖는 용융공급 파이프 부재 부위(120)와 가열 유체공급 파이프 부재부위(121)가 구비되어 있다. 파이프 부위(120,121)와 배플(122)은 용접(127)과 같은 수단에 의해 함께 부착되어 있다. 파이프 부위(120)는 편평한 부위(126)상에 다수의 오리피스(125)가 구비되어 있다. 공간(123)은 오리피스(125)로 공급되는 용융재료를 위해 사용된다. 공간(124)은 공간(123)내의 용융 공급원이 용융상태로 유지되도록 스팀같은 가열유체를 공급하기 위해 사용된다. 오리피스(125)는 세로 길이의 파이프 부위 (120)를 따라 평면상에 구비된다. 제4b도에서 스프레이 헤더 조립체는 쉽게 제조될 수 있으며, 예를들면, 파이프 부재를 절반으로 절단하고, 두 개의 파이프 부재의 절반을 따라 두 개의 파이프 부재 절반 사이에 평판을 용접시키는 것에 의해 쉽게 제조될 수 있다.
스프레이 헤더 조립체(17)는 종래 기술의 장해가 되는 스팀 트레싱 또는 재킹 시스템의 단점을 제거한 양호한 가열스팀의 설계를 제공한다.
방출 슈트(chute)(19)는 하우징(11)으로부터의 생성물을 이동시키기 위해 사용된다.
창문(40)은 하우징(11)으로부터의 생성물을 이동시키기 위해 사용된다.
창문(40)은 하우징 챔버(13) 내부의 스프레이 스트림을 검사하기 위해 볼 수 있도록 하우징(11)내에 구비되어 있다.
본 발명은 이중페놀의 생성물에 대해 여기에서 자세히 설명되어 질 것이지만, 본 발명에서 사용될 수 있는 자유로이 용융되는 고체가 생성되는 다른 재료로 이해된다. 예를들면, 정상적으로 이중페놀 같은 재료는 거의 순환온도에서 고체이지만 용융에 의해 스프레이될 수 있는 액체상태로 변화될 수 있고 용융온도 아래의 냉각에 의해 고체상태로 되돌아갈 수 있다.
냉각과 유동하는 매개물은 프릴이 된 생성물과 비반응적으로 사용될 수 있다. 예를들면, 불활성 분위기에서 사용될 수 있으며, 공기는 또한 프릴 생성물이 공기와 반동적이지 못할 때와 비교적 값싸고 쉽게 이용할수 있는 냉각과 유동 매개물이 양호할 때 사용될 수 있다. 유동가스 스트림의 재순환은 또한 가능하며 예를 들어 본 시스템에 먼지 이동 및 냉각장치의 첨가부착에 의해 가능하다. 양호한 유동가스 스트림은 니트로겐인 이중페놀의 생산방법에서 사용된다. 니트로겐은 생산물의 색상변화를 감소시키고 장치내에서 폭발 분위기를 일으키는 변화를 감소시킨다.
제2도에 관련하여, 본 발명의 방법에 대한 하나의 실시예를 실행하는데 있어서, 니트로겐 스트림은 입구(15)를 통해 들어가 챔버(13)를 통해 통과되고 유동상태에서 입자재료의 베드를 유지하기 위해 출구(16)를 통해서 나간다. 용융된 재료의 공급원은 프릴로 되는 것이 양호하다. 즉, 이중페놀은 스프레이 헤더 조립체(17)의 가열된 스팀을 통해 공급된다. 용융된 공급 스프레이 스트림(30)은 용융된 재료가 파이프(20)의 오리피스(21)를 통해 나감으로써 생성된다.
스프레이 헤더 압력, 오리피스 크기와 스프레이 각도는 작은 물방울 크기로 생산되도록 조절되며, 용융된 스프레이 패턴은 챔버의 최상 단부를 향하여, 하우징의 내부면과 접촉되지 않고 유동가스 스트림과 동반하여 홀쪽하게 상부쪽으로 돌출되고 용융된 재료의 작은 물방울은 아래쪽으로 완만하게 떨어지고 일반적으로 가스 스트림에 역류하여 유동벤드 안으로 들어간다. 작은 물방울이 가스 스트림에 의해 냉각됨으로써 프릴 또는 비드(bead) 형상으로 응고된다. 니트로겐 스트림에 의해 유동 비드의 동요는 함께 들어붙는 것으로부터 비드를 유지하도록 돕는다.
스프레이 스트림(30)은 스프레이 작은 물방울과 니트로겐 흐름 사이의 접촉시간을 최대로 증가시키도록 각도를 가지고 위쪽으로 향하여 있다. 작은 물방울과 니트로겐의 최대로 증가되는 접촉시간은 작은 물방울과 니트로겐 흐름 사이의 열이동을 차례로 최대로 증가시킨다. 이러한 것은 필요한 니트로겐 흐름을 감소킨다. 스프레이 헤더는 스프레이 스트림이 오리피스(21)를 떠날 때 거의 균일한 평면 또는 편평한 스프레이 패턴을 생산한다. 즉, 스프레이 스트림은 스트림이 오리피스(21)를 떠나는 것이 횡단면에 도시될 때 스프레이 스트림은 서로 교차되지 않거나, 서로 진로를 벗어난다. 헤더는 챔버 측부를 때리는 것으로부터 작은 물방울을 유지하도록 거의 전가스 흐름영역상의 거의 동등하게 공간을 갖는 스프레이 스트림에 골고루 퍼뜨린다. 이것은 차례로 하우징의 내부 표면상의 용융된 재료의 형성을 방해한다. 추가로 스트림 충돌문제가 방해를 받게되며 합성 프릴의 덩어리를 방해한다. 노즐에 의해 만들어지는 원뿔형 스프레이 패턴같은 불규칙 또는 비선형 스프레이 패턴은 상기 문제점들이 발생된다. 본 발명의 합성 스프레이 패턴 때문에, 스프레이 헤더 시스템은 종래의 프릴링 장치보다 프릴 챔버를 위한 보다 작은 횡단면 영역이 많이 필요하다.
스프레이 헤더는 재료가 프릴로 되는 용융점의 2℃ 내지 10℃ 이상의 온도에서 유지되는 것이 좋다. 이범위 아래의 온도에서 헤더의 작동은 불규칙한 스프레이 패턴과 스프레이 헤더의 구멍을 막게한다. 상기 온도범위에서 헤더의 작동은 유동베드에 도달되도록 용융된 작은 물방울을 허용하고, 덩어리가 생기게 한다.
스프레이 헤더에서오리피스 크기는 양호하게 직경이 0.127 내지 1.78mm(0.005inch 내지 0.07inch)이다. 스프레이 헤더 압력기와 연결된 오리피스 구멍 크기는 최종생성 프릴 크리고 결정된다. 스프레이 헤더 압력은 최적의 스프레이 높이를 생산하기 위해 무조건적으로 조절된다. 스프레이 헤더 오리피스 크기는 최종의 생성물 크기가 세트되도록 조절될 수 있다.
사용된 최소의 니트로겐 흐름은 유동베드 필요물에 의해 결정된다. 최대의 니트로겐 흐름은 비드가 니트로겐 출구에서 위쪽으로 옮겨지기 시작할 때 도달된다. 실예로 니트로겐 흐름은 01.07m 내지 1.22m(3.5 내지 4feet)의 치수를 갖는 유동베드에서 4000SCFM(1.69m3/S) 내지 6000SCFM(2.83m3/S)의 범위를 갖는다.
이중페놀을 사용하는 본 방법으로 작동될 때, 1%보다 적은 먼지가 발생하고 5% 미만의 비드의 덩어리가 생성된다. 그렇지만 먼지와 덩어리는 다른 공급재료의 사용에 따라 변화한다.
본 발명의 장치 및 방법은 크기확대 방법을 위한 직경이 1mm보다 적은 크기의 입자를 갖는 이중페놀 시드 재료를 생산하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 특별히 유용한 본 발명의 크기확대 방법이 발명의 명칭이 ＂과립상 이중페놀의 생산물＂인 1987년 1월 20일자 미국특허번호 제5504호에 기술되어 있다. 이중페놀 그래뉼을 생산하기 위한 이 방법은 기밀 하우징에서 둘러싸여 있는 회전하는 과립드럼(drum)안으로 이중페놀 시드재료를 공급하고, 니트로겐같은 불활성 가스 분위기에서 시드재료상에 용융된 이중페놀을 스프레이하는 것을 포함한다.
본 발명의 장치 및 방법은 직경이 1mm 이하인 입자크기를 갖는 프릴을 생산하는데 또한 유용하고 입자크기의 직경이 1mm 이하가 양호한 종래의 프릴링 타워(tower) 또는 다른 비드형성 방법이 교대로 사용될 수 있다.
[예] 하기 치수를 갖는 프릴링 장치가 이중페놀의 시드재료를 형성하기 위해 사용되었다.
높이가 3.1m(10feet), 너비가 1.2m(4feet)이고 깊이가 0.9m(3.5feet)이었다. 장치의 바닥으로부터 1.2m(4feet)이며 직경이 0.349mm(0.0135inch)인 구멍(72)을 구비한 스프레이 헤더에 장착되었다. 구멍은 수평에 대해 75°각도로 놓여있다.
0.029kg/s(230lb/hr)와156KPa(8psig)에서 용해물이 헤더를 통해 통과되었다. 2.36m3/S(5000SCFM)에서 공기가 스프레이이 작은 물방울을 통해서 바닥으로부터 통과되었다.
0.75mm의 프릴이 형성되었다.

Claims (9)

  1. (a) 상부, 바닥과 측벽을 가지고 챔버(13)의 내부에 형성된 하우징(11), (b) 하우징내에 배열되고 챔버를 상부의 유동영역과 하부의 충만한 유동가스 공간으로 분리하는 유동층 지지부재(14), (c) 유동영역상에 위치된 스프레잉 영역을 포함하눈 챔버(13), (d) 유동층 지지부재(14)상에 입자재료의 베드, (e) 베드의 입자재료가 유동하는 유동영역 안으로 베드지지 부재를 통과시키도록 유동가스 공간으로 유동가스를 공급하기 위한 수단(15), (f) 스프레이가 스프레잉 영역을 통해 유동영역으로부터 통과하는 유동가스 안으로 전환되고 형성된 스프레이 작은 물방울이 유동베드와 접촉하고 위에서 프릴을 형성하여 충분한 시간을 가지고 챔버의 유동베드를 향해 떨어지도록 적어도 하나의 챔버 측벽 가까이에 배치되고, 다수의 오리피스(21)를 갖는 가늘고 긴 관모양의 헤더(20)를 포함하며, 유동영역상의 스프레잉 영역에서 챔버 안으로 용융된 재료의 스프레이 스트림을 공급하기 위한 스프레이 수단(17), (g) 스프레잉 영역을 지나 통과되는 유동가스를 방출시키기 위한 수단(16), (h) 유동베드로부터 입자재료를 이동시키기 위한 수단(19) 등을 포함하는 것을 특징으로 하는 프릴링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스프레이 수단(17)은 스프레이가 하우징 내부면에 접촉되지 않고 유도되도록 하우징(11)내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스프레이 수단(17)은, 스프레이가 처음에는, 유동가스 스트림과 거의 병류로 챔버의 최상부를 향햐여 유도되고 다음에는, 형성된 스프레이 작은 물방울이 유동가스 스트림과 역류로 챔버의 내부면에 접촉함이 없이 유동베드를 향하여 떨어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 스프레이 수단이 하우징의 적어도 하나의 측벽의 어깨부(18)상에 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 하우징(11)의 횡단면 형상이 직사각형인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 스프레이 수단(17)이 다수의 오리피스(21)를 갖는 가늘고 긴 관형 헤더(20)와 이러한 관형 헤더에 장착돼 가열유체를 통과시키기에 적합한 가열유체 공급 재킷부재(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 챔버를 형성하는 하우징내에서 유동베드를 통해 유동가스 스트림을 통과시키고 프릴을 형성하도록 유동가스 스트림으로 용융된 재료를 스프레이시키는 것을 특징으로 하는 프릴생산 방법.
  8. 제7항에 있어서, 스프레이가 하우징의 내부면과 접촉하지 않고 유도되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 스프레이가 처음에는, 유동가스 스트림과 거의 병류로 챔버의 최상부를 향하여 유도 되고 다음에는, 형성된 스프레이 작은 물방울이 유동가스 스트림과 역류로 챔버의 내부면에 접촉함이 없이 유동베드를 향하여 떨어지는 것을 특징으로 하는 방법.
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