KR20230036918A - 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치 - Google Patents
물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230036918A KR20230036918A KR1020210120011A KR20210120011A KR20230036918A KR 20230036918 A KR20230036918 A KR 20230036918A KR 1020210120011 A KR1020210120011 A KR 1020210120011A KR 20210120011 A KR20210120011 A KR 20210120011A KR 20230036918 A KR20230036918 A KR 20230036918A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cutting
- type
- pellet
- cut
- wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 149
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 153
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 14
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 230000005465 channeling Effects 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 7
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 21
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 7
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 5
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 229920006926 PFC Polymers 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 4
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 organic acid salt Chemical class 0.000 description 3
- 125000002524 organometallic group Chemical class 0.000 description 3
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 2
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[V+5].[V+5] XHCLAFWTIXFWPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001860 citric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 235000019000 fluorine Nutrition 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000005324 oxide salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005038 synthesis gas manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical group 0.000 description 1
- 229910001935 vanadium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/0009—Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 일정간격으로 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하도록 커팅용 와이어가 구비된 물레형 촉매 절단기를 제공한다.
본 발명의 물레형 촉매 절단기는 커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 촉매 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고, 절단 대상인 촉매 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능하다.
본 발명의 물레형 촉매 절단기는 커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 촉매 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고, 절단 대상인 촉매 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능하다.
Description
본 발명은 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 물레형 촉매 절단기로 일정간격 절단하여 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매를 제조하는 펠렛형 촉매 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 압출성형은 원료를 일측의 호퍼(hopper)를 통해 투입하여 스크류(screw) 회전에 의해 압착시켜 타측의 몰드(mold)(즉, 다이(die) 또는 금형)측으로 밀어내어 몰드를 통해 배출되는 과정에서 일정한 형태의 성형품이 제조되게 되고, 이 성형품을 냉각, 고화시켜 연속적으로 제품을 생산하게 되는 가공법을 말한다.
이러한 압출성형을 실시하는 압출성형기는 통상적으로 스크류가 수평방향으로 케이스 내에 회전가능하게 구비되고, 이 스크류의 전방측에 형성되는 입구측에는 원료 투입을 위한 호퍼가 구비되며, 스크류의 후방측에 형성되는 출구측에는 일정한 형태의 성형품을 형성하기 위한 압출구가 형성된 몰드가 결합 구비되게 된다.
따라서, 호퍼를 통해 원료가 투입되면, 투입된 원료는 스크류의 회전에 따른 가압력에 의해 몰드쪽으로 이동되어 몰드에 형성된 압출구를 통과하면서 일정한 형태의 성형체로 성형된다.
한국등록특허공보 제10-1158554호에는 촉매 제조용 압출성형기 및 이송부에 상에 결합된 커팅부를 사용하는 촉매펠렛 제조장치가 개시되어 있다. 이송부 상에서 운반되는 촉매 압출성형체를 회전하는 커팅부로 절단하므로, 절단 속도가 느려 작업시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
통상적으로 빠른 속도로 연속생산 가능한 촉매 절단기로 도 3(a)에 도시된 상하운동형 촉매절단기가 있으나, 압출성형체의 압출방향에 대해 수직방향으로 면형 커팅날이 상하운동으로 촉매 압출성형체를 절단하면, 직각면 절단이 불가능하며 압출속도가 빠를 수록 사선으로 절단이 되고, 상하 절단 시 성형체 비산 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 압출속도에 관계없이 직각면 절단이 가능하고 높은 연속 생산성이 가능하도록 설계된, 커팅용 와이어가 구비된 물레형 촉매 절단기를 제공하고자 한 것이다.
본 발명의 제1양태는 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 일정간격으로 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하도록 커팅용 와이어가 구비된 물레형 촉매 절단기로서, 커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 촉매 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고, 절단 대상인 촉매 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능한 것이 특징인 물레형 촉매 절단기를 제공한다.
본 발명의 제2양태는 촉매 제조용 압출성형기 및 제1양태의 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치로서, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 물레형 촉매 절단기로 일정간격 절단하여 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매를 제조하는 것이 특징인 펠렛형 촉매 제조장치를 제공한다.
본 발명의 제3양태는 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를, 제1양태의 물레형 촉매 절단기를 사용하여 커팅용 와이어를 통해 일정간격으로 직각면 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하고, 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 펠렛형 촉매를 제조하는 것이 특징인 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제4양태는 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를, 제1양태의 물레형 촉매 절단기를 사용하여 커팅용 와이어를 통해 일정간격으로 직각면 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하고, 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 펠렛형 촉매를 제조하며, 반응기의 적어도 일부를 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매로 충진하여 채널링 발생을 억제하면서 반응물 유체의 유동화를 균일하게 조절가능한 것이 특징인 펠렛형 촉매 반응기 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제5양태는 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체를 제공하는 방법에 있어서, 커팅용 와이어가 구비된 물레형 절단기를 사용하여, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를 일정간격으로 절단하되, 물레형 절단기는 커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고, 절단 대상인 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능한 것이 특징인 펠렛형 압출성형체 제공방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 절단 중인 촉매 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된, 커팅용 와이어가 구비된 물레형 촉매 절단기를 사용하는 것이 특징이다. 본 발명에 따른 물레형 촉매 절단기를 사용하면, (i) 압출속도에 관계없이 직각면 절단이 가능하고, (ii) 연속 생산성이 높다.
본 발명에 따른 물레형 촉매 절단기는 도 2에 예시된 바와 같이, 구동부에 의해 회전하는 커팅회전축; 커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴(wheel); 및 양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 설치된 2 이상의 커팅용 와이어를 구비한 것이다.
양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 커팅용 와이어 사용으로 인해 절단 중인 압출성형체의 직선운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하다. 도 3(b)에 도시된 바와 같이 물레형 절단기의 경우 회색 화살표처럼 절단된 펠렛형 압출성형체 낙하도 자유롭다.
본 발명에 따른 물레형 촉매 절단기의 작동원리를 예시한 도 3(b)는, ①번 커팅용 와이어에 의해 절단된 ①번 펠렛형 압출성형체가 낙하운동하면서, ②번 커팅용 와이어에 의해 ②번 펠렛형 압출성형체가 절단되고 있는 순간을 보여주고 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 물레형 절단기는 절단 중인 촉매 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하다.
본 발명에 따른 물레형 절단기는 양쪽 바퀴에 탑재된 커팅용 와이어 개수를 필요에 따라 자유자재로 조절할 수 있도록 설계될 수 있다. 또한, 본 발명의 물레형 촉매 절단기는 커팅용 와이어를 사용하여 절단 중인 촉매의 압출성형체 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하므로, 절단된 펠렛형 압출성형체의 비산 문제가 거의 발생하지 않는다. 예컨대, 회전속도를 빠르게 할 경우, 첫번째 커팅용 와이어에 의해 절단된 펠렛형 성형체가 낙하운동을 하면서 두번째 커팅용 와이어와 부딪쳐 발생할 수 있는 비산 문제는 바퀴(wheel) 당 커팅용 와이어의 개수를 적게 하여 조절할 수 있다.
한편, 촉매 압출성형체를 일정간격으로 절단 시 절단면이 사선이 되면, 이로부터 제조된 펠렛형 촉매가 반응기에 충진되어 촉매반응을 운전할 때, 반응물 유체의 유동화가 고르지 못하고 모서리 강도가 약해 깨지기 쉽다. 나아가, 반응기에 펠렛형 촉매가 고르게 채워지지 않아 채널링이 발생할 수 있다.
도 2 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 물레형 절단기는 두께를 가진 길이방향 압출성형체에서 하나의 절단면이 형성되는 동안 커팅용 와이어가 지나간 이후 절단면 일부와 커팅용 와이어가 물리적 접촉이 없기 때문에 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하면 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능하다. 즉, 압출 선속도와 커팅용 와이어의 원운동 각속도를 조절하여 직각면 절단이 가능하다. 예컨대, 압출속도가 빠를 수록 회전속도를 증가시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 물레형 절단기는 물레의 회전 원운동을 이용하여 압출속도에 관계없이 커팅용 와이어를 사용하여 직각면 절단이 가능하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 물레형 촉매 절단기는 원운동 속도 조절뿐만 아니라 물레의 중심 회전축(절단기축) 위치 또는 물레 바퀴의 직경으로 각도조절이 가능하며, 자유자재로 이를 통해 절단된 펠렛형 압출성형체에 직각 절단면을 제공할 수 있다.
반면, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 압출기의 압출구로부터 압출성형체가 빠른 속도로 직진방향으로 나올 때, 압출성형체를 면형 커터로 자르면 사선 절단이 되고 직각면 절단이 불가능하다. 압출속도를 느리게 하는 경우 연속 생산성 성능이 떨어진다. 커팅용 와이어가 구비된 본 발명의 물레형 절단기와 달리, 면형 커터가 결합된 회전 절단기 역시 직각면 절단이 불가능하며 압출속도가 빠를 수록 사선으로 절단되는 문제가 해결되지 못한다.
상하운동 또는 회전운동으로 면형 커터를 사용하는 경우 하나의 압출성형체 절단면이 형성되는 동안 면형 커터가 지나간 이후 절단면 일부와 면형 커터의 물리적 접촉으로 인해 비산 문제가 발생한다. 따라서, 직각 절단을 위해 면형 커터를 사선으로 눕힐 수 있으나, 이 경우 역시 면형 커터의 상하 운동은 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 초래하여 절단된 펠렛형 압출성형체의 비산 문제까지 동시에 해결하기 어렵다.
커팅용 와이어는 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를 자를 수 있도록 강도가 높아야 한다. 커팅용 와이어는 이에 점착되는 일 없이 용이하게 압출성형체를 절단할 수 있다.
본 발명에 따른 물레형 절단기는 양쪽 바퀴에 탑재된 커팅용 와이어들을 필요에 따라 자유자재로 조절 및/또는 교체사용할 수 있도록 설계될 수도 있고, 커팅용 와이어들의 재질/두께/장력을 조절하여 절단 강도를 조절할 수 있다.
커팅용 와이어 소재의 비제한적인 예로는 폴리머소재, 탄소소재, 금속소재 등이 있다. 금속 와이어의 경우 전류를 흘려 절단가공할 수 있다.
절단 대상인 압출성형체의 단면적 두께는 0.1 ~ 30 cm이며, 커팅용 와이어의 단면적 두께는 0.01 ~ 10 mm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 얇을 수록 좋지만 강도가 약해질 수 있고, 두꺼우면 절단면이 뭉개질 수 있다.
본 발명에 따른 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매 제조 방법은 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를, 전술한 본 발명의 물레형 촉매 절단기를 사용하여 커팅용 와이어를 통해 일정간격으로 직각면 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하고, 필요한 경우 다양한 추후 공정을 통해 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매를 제조하는 것이다.
본 발명에 따라 물레형 촉매 절단기로 압출성형체를 직각면 절단하여 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체는, 필요한 경우 추가공정을 통해, 촉매 또는 촉매 지지체로 사용될 수 있다. 촉매의 비제한적인 예로는 바나듐 전해액 제조용 촉매, PFC 분해 촉매, 개질 촉매, 암모니아 분해 촉매 등이 있다.
또한, 본 발명에 따른 펠렛형 촉매 제조장치는 촉매 제조용 압출성형기 및 전술한 본 발명의 물레형 촉매 절단기를 구비하며, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 물레형 촉매 절단기로 일정간격 절단하여 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 펠렛형 촉매 제조장치에서는 절단직후 펠렛형 압출성형체가 비산되지 않고 일정한 위치에 낙하되므로, 낙하 위치에 이송부를 설치하여 용이하게 이송 및 수집가능하다. 이송부에 낙하된 펠렛형 압출성형체들은 이송되는 중에 외기와 접촉하여 부분적으로 냉각되어 경화될 수 있다.
통상 펠렛형 촉매는 원료물질 반죽, 압출성형, 절단, 건조 및 소성 공정을 통해 제조되며, 본 발명은 절단공정에서 전술한 본 발명의 물레형 촉매 절단기로 촉매 압출성형체를 직각면 절단하여, 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체를 제조할 수 있다.
통상, 펠렛형 압출성형체에 대한 건조는 10℃ 내지 150℃에서 1~100시간, 소성은 촉매의 사용조건에 따라 400~1500℃에서 1~24시간 진행될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따라 제조된 펠렛형 압출성형체는 금속 성분이 녹아 있는 용액을 함침법으로 담지하여 펠렛형 촉매를 제조할 수 있다.
담지대상인 금속 성분은 촉매 활성성분일수도 촉매 보조성분일수도 있다. 촉매 활성성분으로서, 전이금속인 것이 바람직하다. 금속의 종류는 촉매가 사용되는 반응의 종류에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들면 합성가스를 제조하기 위한 탄화수소의 개질 촉매의 경우, Ni, Co, Pt, Ru, Rh 등으로부터 선택되는 1종 이상의 금속성분일 수 있다. 탄화수소로부터 합성가스를 제조하는 개질 반응의 니켈계 촉매의 경우, 조촉매 성분의 비제한적인 예로는 코발트(Co), Ca, La, Pt, Ru, Sr, Ce, Na, K 등이 있다.
담지대상인 금속 성분 제공 전구체도 특별히 한정하는 것은 아니나, 물이나 알콜에 녹을 수 있는 것이 바람직하다. 금속 함유 전구체는 금속의 질산염, 알콕사이드, 유기산염, 또는 유기금속의 형태일 수 있다. 또한, 금속 탄산화물, 금속 염화물, 금속 질산화물, 유기 금속염(예: 초산염, 옥살산염, 시트르산염), 산화물염, 옥시수산화물염, 탄산염, 니토로실질산염, 질산염, 수산화염, 옥살산염, 카르복시산염, 황산염, 암모늄 등일 수 있다.
금속 함유 촉매 전구체 수용액은 조촉매 성분 함유 전구체 수용액을 추가로 더 포함할 수 있다. 이때, 조촉매 성분 함유 전구체도 금속의 질산염, 알콕사이드, 유기산염, 또는 유기금속의 형태일 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 촉매는 비환원된 상태일 수 있으므로, 반응에 촉매로 사용시 금속으로의 환원반응을 필요로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 펠렛형 촉매 반응기 제조 방법은
연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를, 제1양태의 물레형 촉매 절단기를 사용하여 커팅용 와이어를 통해 일정간격으로 직각면 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하고,
직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 펠렛형 촉매를 제조하며,
반응기의 적어도 일부를 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매로 충진하여 채널링 발생을 억제하면서 반응물 유체의 유동화를 균일하게 조절가능한 것이 특징이다.
본 발명은 반응기의 적어도 일부를 상기 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매로 충진하여 반응물 유체의 유동화를 균일하게 조절가능하고 유체의 채널링 현상이 억제된 촉매 반응기를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명의 촉매 반응기는 촉매 반응기 내 유속이 빨라질 수록 채널링 현상(밀도가 낮은 쪽으로 유체가 흐르는 편류현상) 증가로 인한 반응효율이 감소하는 문제점을 해결할 수 있다.
반응기는 다각형 혹은 원형 튜브형태일 수 있으며, 쉘-앤-튜브형 반응기 일수 있고, 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매는 튜브 및/또는 쉘에 충진될 수 있다.
본 발명의 반응기는 충진된 펠렛형 촉매 종류 및 운전조건에 따라 PFCs 분해반응, 천연가스 개질반응, 암모니아 분해반응 등 모든 촉매반응에 적용가능하다.
본 발명에서 제조되어 반응기에 충진될 수 있는 펠렛형 촉매의 비제한적인 예로는 촉매, 담체, 흡착제 일 수 있다. 따라서, 담체 또는 흡착제도 직각면을 가진 펠렛형 압출성형체로 제조될 수 있는 한, 촉매와 기능적으로 달리하더라도 본 발명의 범주에 속한다. 촉매의 비제한적인 예로는 PFC 분해 촉매, 개질 촉매, 암모니아 분해 촉매, 바나듐 전해액 제조용 촉매 등이 있다.
PFC 분해 반응과 관련하여, 과불화 화합물(PerFluorinated Compound: 이하 'PFC')은 통상적으로 불소(F)를 2개 이상 함유하는 탄소함유 PFC(carbon containing perfluorinated compound, 과불화탄소), 질소함유 PFC(nitrogen containing perfluorinated compound, 과불화질소) 및 황함유 PFC(sulfur-containing perfluorinated compound, 과불화황)로 구성된다. 탄소함유 PFC에는 CF4, CHF3, CH2F2, C2F4, C2F6, C3F6, C3F8, C4F8, C4F10 등과 같은 포화 및 불포화 지방족(aliphatic) 뿐만 아니라 사이클형 지방족 및 방향족(aromatic) 과불화탄소가 있다. 대표적인 질소함유 PFC는 NF3가 있으며, 황함유 PFC에는 SF4, SF6 등을 들 수 있다.
반도체 제조공정에서 배출되는 유해 폐가스는 각 공정에 따라 매우 다양한 종류가 배출되고 있으며, 대부분 휘발성이 강하며 인체에 유해하거나 지구온난화 지수가 높은 성분들로 구성되어 있어 제거가 요구되고 있다. 촉매적 분해법은 난분해성인 PFC를 촉매 및 수증기를 사용하여 800℃ 이하의 낮은 온도에서 분해코자 하는 기술이다.
탄화수소 개질 반응은 개질 반응 종류에 따라 달라질 수 있으나, 200 ~ 1000 ℃의 조건에서 수행될 수 있다.
개질 반응과 관련하여, 천연가스의 대부분을 차지하는 메탄과 같은 가스자원은 주로 발전이나 가정용 열원으로 사용되고 있으나 일부는 액체 연료나 화학물질을 제조하는 원료로 사용되고 있다. 이를 위한 메탄 전환반응은 대부분 합성가스 제조공정인 메탄의 개질 반응을 거친다. 이들 합성가스는 메탄올 합성, 수소 제조, 암모니아 제조 또는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 반응에 의한 합성유 제조공정 등의 원료로 사용된다.
메탄의 개질반응은 메탄을 수증기나 이산화탄소, 또는 이들의 혼합물과 반응시켜 합성가스(CO + H2)를 생성하는 반응이다. 메탄의 개질반응은 강한 흡열반응이므로, 메탄 개질반응이 일어나기 위해서는 외부에서 많은 열이 공급되어야 한다. 메탄의 수증기 개질 반응은 700~900℃에서 일어난다.
천연가스로부터 합성가스를 제조하는 방법은, 메탄의 수증기 개질 반응(steam reforming of methane; SRM), 산소를 이용한 메탄의 부분산화반응(partial oxidation of methane; POX), 메탄의 이산화탄소 개질반응(carbon dioxide reforming of methane; CDR) 및 수증기 개질반응과 이산화탄소 개질 반응이 혼합된 메탄의 혼합 개질반응(Steam carbon dioxide reforming, SCR) 등으로 크게 구분될 수 있으며 각 개질반응으로부터 생성되는 일산화탄소와 수소(H2/CO) 비는 후속 공정에서 최적으로 요구되는 비에 따라서 다르게 사용될 수 있다. 일반적으로, 천연가스를 이용하여 합성가스 제조 시, 값이 싼 니켈 계열의 촉매를 사용한다.
암모니아 분해 반응과 관련하여, 청정 수소 도입 시 수소를 저장 및 운송하는 수소 캐리어(carrier)가 필요하며 이 역할로 암모니아가 가장 많은 주목을 받고 있다. 또한, 암모니아는 선박, 발전용 탄소중립 연료로도 쓰임새가 확대돼 수소와 함께 가장 각광받는 에너지원으로 재탄생하고 있다. 청정수소 공급을 위한 암모니아 분해기술은 천연가스 개질방식에 비해 반응온도가 낮아 저가 소재의 반응기 제작이 용이하다. 수소생산의 핵심인 암모니아를 질소, 수소로 분해하는 반응기와 촉매이다. 암모니아는 촉매를 거쳐 수소와 질소로 분해된다. 이때 각 반응기에 동일한 양의 암모니아를 공급하고 온도를 유지하는 것이 중요하다.
바나듐 레독스 흐름전지 (Vanadium redox flow battery, VRFB)는 전해액이 전지요소부품 중 가장 높은 비중을 차지한다(1MW/8MWh 시스템 전해질 가격비중: 52%). 따라서, 전해액 저가격화는 VRFB의 가격경쟁력 확보에 필수적이다. 현재 상용되는 VRFB 시스템에서는 3.5가 (V4+(VO2+):V3+=1:1) 의 전해액을 VRFB 셀의 양극과 음극에 주입하여 운전되고 있어, 상업적으로 저가의 고순도 3.5가 전해액의 개발이 필요하다.
VRFB용 전해액은 여러 바나듐 산화물 전구체 (V2O5, V2O3, VOSO4) 중 가장 가격이 낮은 V2O5를 이용하여 촉매 반응을 통해 제조된다. V2O5를 황산용액에 용해시켜 5가 전해액 (VO2 +)을 제조하고, 이를 옥살산을 이용하여 4가 전해액 (VO2+)으로 환원시킨다.
또한, 본 발명은 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체를 제공하는 방법을 제공한다.
구체적으로 커팅용 와이어가 구비된 물레형 절단기를 사용하여, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를 일정간격으로 절단하되,
물레형 절단기는 커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고,
절단 대상인 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능한 것이 특징이다.
물레형 절단기는 구동부에 의해 회전하는 커팅회전축; 커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴(wheel); 및 양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 설치된 2 이상의 커팅용 와이어를 구비한 것일 수 있다.
물레형 절단기의 회전속도에 따라, n-1번째 커팅용 와이어에 의해 절단된 압출성형체가 낙하운동을 하면서 n번째 커팅용 와이어와 부딪쳐 발생할 수 있는 비산 문제를 커팅용 와이어의 개수 조절을 통해 해결할 수 있다.
본 발명은 커팅용 와이어가 구비된 물레형 절단기를 사용하여, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를 일정간격으로 절단하여, 빠른 속도로 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능하며 비산없이 펠렛형 압출성형체를 이송부 위에 낙하시킬수 있으므로 작업 속도 개선이 클 뿐만 아니라, 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 펠렛형 촉매를 제조하여, 반응기에 충진하여 반응물 유체의 유동화를 균일하게 조절가능하고 유체의 채널링 현상이 억제된 촉매 반응기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일구체예에 따른 펠렛형 촉매 제조장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 물레형 촉매 절단기의 사시도이다.
도 3은 종래 상하운동형 절단기와 비교하여 본 발명의 물레형 촉매 절단기의 작동원리를 설명하여 주는 도면이다.
도 4은 한국등록특허공보 제10-1158554호에 개시된 촉매 제조용 압출성형기의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일구체예에 따른 물레형 촉매 절단기의 사시도이다.
도 3은 종래 상하운동형 절단기와 비교하여 본 발명의 물레형 촉매 절단기의 작동원리를 설명하여 주는 도면이다.
도 4은 한국등록특허공보 제10-1158554호에 개시된 촉매 제조용 압출성형기의 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 펠렛형 촉매 제조장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명의 일구체예에 따른 펠렛형 촉매 제조장치가 예시되어 있다.
펠렛형 촉매 제조장치는 촉매제조용 원료를 압출성형하여 성형체를 제조하는 압출기와, 프레임에 설치되어 압출기를 통해 배출되는 성형체를 절단하는 물레형 절단기와, 절단된 펠렛형 촉매가 자유낙하되는 위치에 설치된 이송부, 압출기 및 물레형 절단기를 구동시키는 구동부와, 이송부를 통해 이송된 절단된 펠렛형 성형체를 수거하는 수집용기를 구비한다.
이때, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 물레형 촉매 절단기로 일정간격 절단하면, 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체가 제공된다. 또한, 물레형 촉매 절단기를 사용하면, 절단직후 펠렛형 압출성형체가 비산되지 않고 일정한 위치에 낙하되므로, 낙하 위치에 이송부를 설치하여 용이하게 이송 및 수집용기 안에 수집가능하다.
물레형 절단기의 절단기축은 압출기의 압출기축 대비 그 위치를 동일, 높게 또는 낮게 조절할 수 있다.
위치가 동일할 경우 커터가 직각으로 내려오는 경우와 동일한 역할을 수행할 수 있고, 높게 배치시킬 경우 커터가 압출방향쪽으로 움직이는 효과와 동일하여 압출속도가 빠를 경우 직각면 절단이 가능하고, 낮게 배치시키실 경우 사선으로 절단할 수 있어 용도에 따라 다양한 적용이 가능하다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 적용할 수 있는 통상적인 촉매 제조용 압출성형기를 설명한다.
압출기(20)는 투입구(21b)가 형성된 케이스(21)와, 케이스(21) 내부에 회전가능하게 설치된 스크류(22)와, 스크류(22)를 회전시키는 회전부(23)와, 케이스(21)의 전단면에 설치된 몰드(24)를 구비한다.
케이스(21)는 내부에 촉매제조용 원료가 수용될 수 있는 수용공간(21a)이 마련된 원통형으로 형성된다. 케이스(21)의 후방 상측 외주면에는 수용공간(21a)으로 촉매제조용 원료를 투입할 수 있게 투입구(21b)가 마련되어 있으며, 케이스(21)의 전단면은 수용공간(21a) 내에 수용된 촉매제조용 원료가 후술되는 몰드(24)로 배출될 수 있게 개방되게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 케이스(21)는 촉매제조용 원료가 투입구(21b)를 통해 수용공간(21a) 내로 용이하게 투입될 수 있게 호퍼(21c)를 더 구비한다.
호퍼(21c)는 투입구(21b)에 대응되는 위치의 케이스(21) 외주면에 설치되며, 하단은 투입구(21b)에 연통되고, 촉매제조용 원료가 호퍼(21c)를 통해 투입구(21b)로 투입될 수 있게 상하방향으로 관통되게 형성된다. 호퍼(21c)는 용이하게 촉매제조용 원료가 투입구(21b)로 유입될 수 있게 상측으로 갈수록 단면적이 커지도록 형성되는 것이 바람직하다.
스크류(22)는 수용공간(21a) 내에 회전가능하게 설치되며, 외주면에는 나선형의 다수의 가압깃(25)이 길이방향으로 따라 형성되어 있다. 스크류(22)는 후술되는 회전부(23)에 의해 수용공간(21a) 내에서 회전하며, 투입구(21b)를 통해 투입된 촉매제조용 원료를 가압하여 전방으로 이송시킨다.
회전부(23)는 스크류(22)의 단부에 설치되어 스크류(22)에 회전력을 공급한다. 회전부(23)는 회전유닛(23a)과, 스크류(22)의 단부와 회전유닛(23a) 사이에 설치되어, 회전유닛(23a)을 통해 발생하는 회전력을 감속하여 스크류(22)에 전달하는 감속부(23b)를 구비한다.
회전유닛(23a)은 도면에 도시된 예에서는 전력에 의해 구동하는 전기모터인 것으로 설명하였으나, 회전유닛(23a)은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 스크류(22)에 회전력을 제공할 수 있는 구성요소이면 무엇이든 가능하다.
감속부(23b)는 도면에 도시되진 않았지만, 기어잇수가 서로 다르며, 상호 치합된 다수의 기어를 구비하여 회전유닛(23a)의 회전력을 감속시켜 스크류(22)에 전달한다.
몰드(24)는 케이스(21)의 전단부에 설치되며, 내부에는 수용공간(21a)에 연통되는 압출공간(24a)이 형성된다. 몰드(24)의 전단에는 압출공간(24a)에 연통된 압출구(24b)가 형성되어 있다.
압출공간(24a)은 촉매제조용 원료가 용이하게 압출성형될 수 있게 전단부로 갈수록 단면적이 작아지도록 형성되며, 압출구(24b)는 성형하고자 하는 성형체(11)의 단면에 대응되는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
호퍼(21c)에 의해 투입구(21b)로 촉매제조용 원료가 투입되면, 투입된 원료는 스크류(22)의 회전에 따른 가압력에 의해 몰드(24) 방향으로 이동하여 몰드(24)에 형성된 압출구(24b)를 통과하면서 일정한 형태의 성형체(11)로 성형된다.
본 발명에서 제조될 수 있는 펠렛형 촉매의 적용처로는 PFC 분해 반응, 메탄 개질 반응, 암모니아 분해 반응, 바나듐 전해액 제조 반응 등이 있다. 따라서 각 반응의 촉매 역할을 수행할 수 있는 촉매제조용 원료가 압출기에 투입될 수 있다.
한편, 프레임은 도면에 도시되진 않았지만, 압출기(20)의 전방에 상호 대향되게 2개가 설치된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 물레형 절단기를 설명한다.
물레형 절단기는 구동부에 의해 회전하는 커팅회전축; 커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴(wheel); 및 양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 설치된 2 이상의 커팅용 와이어를 구비한다. 커팅용 와이어는 바퀴와 바퀴를 연결한 줄로 물레 형태를 완성한다.
도면에 도시되진 않았지만, 물레형 절단기는 압출기의 전방에 있는 프레임에 설치되어, 압출기(20)를 통해 압출성형된 성형체(11)을 압출구(24b)에서 나오자 마자 절단한다.
커팅회전축은 양단부가 압출기축의 상측에 대응되는 프레임에 회전가능하게 설치된다. 물레형 전달기에서 회전력을 발생시키는 구동부는 전력에 의해 작동하는 전기모터일 수 있으나, 이에 한정하는 것이 아니라 회전력을 발생시킬 수 있는 것이면 무엇이든 가능하다.
커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴(wheel)는 소정의 반경을 갖도록 형성되며, 커팅회전축의 회전중심선과 동일한 중심선을 기준으로 회전할 수 있다.
도 2를 참조하여, 커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴와 바퀴를 연결한 커팅용 와이어는 양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 원주방향을 따라 상호 이격되게 설치된다. 커팅용 와이어는 커팅회전축에 의해 회전하며, 커팅용 와이어를 통과하는 성형체(11)을 소정 간격으로 직각면 절단한다. 커팅용 와이어에 점착되는 일 없이 용이하게 압출성형체가 절단될 수 있다.
도 3(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 물레형 촉매 절단기는 절단 대상인 압출성형체의 압출속도와 연동하여 절단기 회전속도를 조절하여, 즉 직진속도와 각속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각 절단면 제공이 용이하다.
물레형 촉매 절단기로 절단직후 펠렛형 압출성형체들이 비산되지 않고 일정한 위치에 낙하되므로, 낙하 위치에 이송부를 설치하여 용이하게 이송 및 수집가능하여, 작업하는 데 소요되는 시간을 절약할 수 있다. 또한, 이송되는 중에 외기와 접촉하여 부분적으로 냉각되어 경화될 수 있으므로, 펠렛형 압출성형체에 대한 별도의 건조 공정시간을 절약할 수 있다.
도 1을 참조하여, 이송부를 상세히 설명하면 다음과 같다.
이송부는 압출기(20)를 통해 압출성형되고 물레형 절단기로 절단되 직각면을 가진 펠렛형 압출성형체를 수거용기로 이송한다. 이송부는 압출기(20)의 전방으로 상호 이격된 위치의 프레임에 각각 회전가능하게 설치된 구동드럼축 및 피동드럼축과, 구동드럼축 및 피동드럼축에 감겨 직각 절단된 펠렛형 압출성형체를 이송시키는 이송부재를 구비한다. 구동드럼축 및 피동드럼축은 이송부재가 감길 수 있게 소정의 반경을 갖는 원통형으로 형성되며, 양단부는 프레임에 각각 회전가능하게 설치된다.
구동드럼축 및 피동드럼축은 이송부재가 물레형 절단기를 통해 직각면 절단된 펠렛형 압출성형체를 용이하게 이송할 수 있도록 물레형 절단기보다 하방에 위치하는 것이 바람직하다.
구동드럼축 및 피동드럼축의 양단부에는 용이하게 회전할 수 있도록 각각 베어링이 설치된다.
이송부재는 구동드럼축 및 피동드럼축의 외주면에 감기도록 형성된 벨트이며, 구동드럼축 및 피동드럼축에 의해 폐회로를 이루며 회전한다. 이송부재의 상면에는 물레형 절단기를 통해 직각면 절단된 펠렛형 압출성형체가 비산없이 안착되어 이송된다. 이송부재는 벨트가 아니라 체인으로 구성될 수도 있다.
수집용기는 직각면 절단된 펠렛형 압출성형체를 수집할 수 있게 이송부재의 전단부 하측에 설치된다. 수집용기는 내부에 절단된 성형체가 수용될 수 있게 내부공간이 마련되며, 내부공간으로 용이하게 성형체가 유입될 수 있게 상면을 개방되게 형성되는 것이 바람직하다. 수집용기를 용이하게 이동시킬 수 있게 수집용기의 하면에는 다수의 이송바퀴를 설치할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 펠렛형 촉매 제조장치를 사용하여, 펠렛형 촉매 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
촉매제조용 원료를 압출기(20)의 투입구(21b)에 투입하면, 투입된 원료를 스크류(22)에 의해 가압되어 전방으로 압송된다. 압송된 원료는 케이스(21)의 전방에 설치된 몰드(24)의 압출구(24b)를 통해 배출되어 소정의 단면적을 갖는 성형체(11)로 성형된다.
압출기(20)에 의해 압출성형된 성형체(11)은 이송부재의 상측에 설치된 물레형 전달기에 소정 간격으로 절단되어 다수의 촉매 펠렛이 마련되고, 이송부에 의해 수집용기로 이송된다. 이송부에서 이송중 일부 건조공정이 수행된 촉매 펠렛은 수거용기에 수집되어 다음공정(필요한 경우 건조 및 소성 공정)으로 이송된다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (14)
- 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 일정간격으로 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하도록 커팅용 와이어가 구비된 물레형 촉매 절단기로서,
커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 촉매 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고,
절단 대상인 촉매 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능한 것이 특징인 물레형 촉매 절단기. - 제1항에 있어서, 구동부에 의해 회전하는 커팅회전축; 커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴(wheel); 및 양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 설치된 2 이상의 커팅용 와이어를 구비한 것이 특징인 물레형 촉매 절단기.
- 제1항에 있어서, 회전속도에 따라, n-1번째 커팅용 와이어에 의해 절단된 펠렛형 압출성형체가 낙하운동을 하면서 n번째 커팅용 와이어와 부딪쳐 발생할 수 있는 비산 문제를 커팅용 와이어의 개수 조절을 통해 해결하는 것이 특징인 물레형 촉매 절단기.
- 제1항에 있어서, 압출성형체의 압출 직진속도와 연동하여 커팅용 와이어의 회전 각속도를 조절하여 절단된 압출성형체에 직각 절단면을 제공하는 것이 특징인 물레형 촉매 절단기.
- 제1항에 있어서, 커팅용 와이어의 원운동 속도 조절, 중심 회전축 위치 조절 및/또는 커팅용 와이어가 설치되는 물레 바퀴 직경으로 각도 조절이 가능하고, 이를 통해 절단된 압출성형체에 직각 절단면을 제공하는 것이 특징인 물레형 촉매 절단기.
- 촉매 제조용 압출성형기 및 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치로서,
연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 촉매 압출성형체를 물레형 촉매 절단기로 일정간격 절단하여 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매를 제조하는 것이 특징인 펠렛형 촉매 제조장치. - 제6항에 있어서, 물레형 촉매 절단기로 절단직후 펠렛형 압출성형체가 비산되지 않고 일정한 위치에 낙하되고, 낙하 위치에 이송부가 설치되어 있는 것이 특징이 펠렛형 촉매 제조장치.
- 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 물레형 촉매 절단기를 사용하여 커팅용 와이어를 통해 일정간격으로 직각면 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하고, 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 펠렛형 촉매를 제조하는 것이 특징인 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 압출성형, 절단, 건조 및 소성 공정을 통해 펠렛형 촉매를 제조하는 것이 특징이 펠렛형 촉매 제조 방법.
- 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 물레형 촉매 절단기를 사용하여 커팅용 와이어를 통해 일정간격으로 직각면 절단하여 펠렛형 압출성형체를 제공하고,
직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체로부터 펠렛형 촉매를 제조하며,
반응기의 적어도 일부를 직각 절단면을 가진 펠렛형 촉매로 충진하여 채널링 발생을 억제하면서 반응물 유체의 유동화를 균일하게 조절가능한 것이 특징인 펠렛형 촉매 반응기 제조 방법. - 제10항에 있어서, 압출성형, 절단, 건조 및 소성 공정을 통해 펠렛형 촉매를 제조하는 것이 특징이 펠렛형 촉매 반응기 제조 방법.
- 직각 절단면을 가진 펠렛형 압출성형체를 제공하는 방법에 있어서,
커팅용 와이어가 구비된 물레형 절단기를 사용하여, 연속공정으로 압출기를 통해 압출성형되어 직진운동하는 압출성형체를 일정간격으로 절단하되,
물레형 절단기는 커팅회전축과 커팅용 와이어 사이에, 절단 중인 압출성형체의 직진운동 및 절단된 펠렛형 압출성형체의 낙하운동에 장애를 주지 않는 공간 확보가 가능하도록 설계된 것이고,
절단 대상인 압출성형체의 압출속도와 연동하여 물레형 절단기의 회전속도를 조절하여 커팅용 와이어를 통해 직각면 절단이 가능한 것이 특징인 펠렛형 압출성형체 제공방법. - 제12항에 있어서, 물레형 절단기는 구동부에 의해 회전하는 커팅회전축; 커팅회전축 양쪽에 나란히 설치된 바퀴(wheel); 및 양쪽 바퀴 사이 형성되는 빈공간의 외주면에 설치된 2 이상의 커팅용 와이어를 구비한 것이 특징인 펠렛형 압출성형체 제공방법.
- 제12항에 있어서, 물레형 절단기의 회전속도에 따라, n-1번째 커팅용 와이어에 의해 절단된 펠렛형 압출성형체가 낙하운동을 하면서 n번째 커팅용 와이어와 부딪쳐 발생할 수 있는 비산 문제를 커팅용 와이어의 개수 조절을 통해 해결하는 것이 특징인 펠렛형 압출성형체 제공방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210120011A KR102554473B1 (ko) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210120011A KR102554473B1 (ko) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230036918A true KR20230036918A (ko) | 2023-03-15 |
| KR102554473B1 KR102554473B1 (ko) | 2023-07-11 |
Family
ID=85641971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210120011A Active KR102554473B1 (ko) | 2021-09-08 | 2021-09-08 | 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102554473B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040013759A1 (en) * | 2001-08-08 | 2004-01-22 | Jensen Richard B. | Rotary cutter |
| KR20080060871A (ko) * | 2006-12-27 | 2008-07-02 | 유니슨 주식회사 | 탄화수소 수증기 개질용 금속모노리스 열교환기를 장착한다단 촉매반응기 및 이를 이용한 수소 제조방법 |
| KR101158554B1 (ko) * | 2010-02-26 | 2012-06-21 | (주)엔티시 | 촉매펠렛제조장치 |
-
2021
- 2021-09-08 KR KR1020210120011A patent/KR102554473B1/ko active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040013759A1 (en) * | 2001-08-08 | 2004-01-22 | Jensen Richard B. | Rotary cutter |
| KR20080060871A (ko) * | 2006-12-27 | 2008-07-02 | 유니슨 주식회사 | 탄화수소 수증기 개질용 금속모노리스 열교환기를 장착한다단 촉매반응기 및 이를 이용한 수소 제조방법 |
| KR101158554B1 (ko) * | 2010-02-26 | 2012-06-21 | (주)엔티시 | 촉매펠렛제조장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102554473B1 (ko) | 2023-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Oxygen vacancy promoting dimethyl carbonate synthesis from CO2 and methanol over Zr-doped CeO2 nanorods | |
| Xie et al. | Photocatalytic and electrocatalytic transformations of C1 molecules involving C–C coupling | |
| Das et al. | Core–shell structured catalysts for thermocatalytic, photocatalytic, and electrocatalytic conversion of CO 2 | |
| Zhang et al. | Emerging trends in sustainable CO2‐management materials | |
| Sun et al. | Heterogeneous catalysts for CO 2 hydrogenation to formic acid/formate: from nanoscale to single atom | |
| Zhu et al. | Recent advances in catalyst structure and composition engineering strategies for regulating CO2 electrochemical reduction | |
| Sreedhar et al. | Developmental trends in CO 2 methanation using various catalysts | |
| Huang et al. | Morphology-dependent surface chemistry and catalysis of CeO 2 nanocrystals | |
| Ding et al. | Optimum preferential oxidation performance of CeO2–CuO x–RGO composites through Interfacial Regulation | |
| Fu et al. | Electrochemical reduction of CO 2 towards multi-carbon products via a two-step process | |
| He et al. | Electrolyzer and catalysts design from carbon dioxide to carbon monoxide electrochemical reduction | |
| Zhao et al. | The synergistic catalytic effect between graphene oxide and three-dimensional ordered mesoporous Co3O4 nanoparticles for low-temperature CO oxidation | |
| Wen et al. | Strong metal–support interaction in Pd/CeO2 promotes the catalytic activity of ethyl acetate oxidation | |
| KR102554473B1 (ko) | 물레형 촉매 절단기가 구비된 펠렛형 촉매 제조장치 | |
| Gong et al. | Boosting the long-term stability of hydrotalcite-derived catalysts in hydrogenolysis of glycerol by incorporation of Ca (II) | |
| Li et al. | Roles of oxygen vacancies in CeO2 nanostructures for catalytic aerobic cyclohexane oxidation | |
| Zhang et al. | Structure and denitration performance of carbon-based catalysts prepared from Cu–BTC precursor | |
| Liu et al. | Efficient catalytic combustion of cyclohexane over PdAg/Fe2O3 catalysts under low-temperature conditions: establishing the degradation mechanism using PTR-TOF-MS and in situ DRIFTS | |
| CN106810419B (zh) | 用于醋酸加氢制备乙醇催化剂中的石墨烯负载金属复合物及其制备方法 | |
| Liu et al. | Pd nanoparticles supported on N-doped TiO2 nanosheets: crystal facets, defective sites, and metal–support interactions boost reforming of formaldehyde solution for hydrogen production | |
| CN1785513A (zh) | 一种用于甲醇水蒸气重整制氢的纳米铜基催化剂及其制备方法 | |
| Zhao et al. | Recent advances of ethylene glycol oxidation reaction: catalytic mechanism, catalyst design and applications | |
| CN102218258A (zh) | 回收氮氧化物并净化尾气的工艺及设备 | |
| Nishi et al. | The role of carbon supports for Ru-based catalysts in ammonia decomposition: A review | |
| CN114289040B (zh) | 一种用于气相合成碳酸二甲酯的催化剂及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20210908 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20230221 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20230626 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20230706 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20230706 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |