KR20220060043A - Device for producing acetylene black having an improved structure for injecting a react material - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조장치는, 아세틸렌을 주입하는 주입부; 및 플라즈마를 형성시키되, 상기 주입부를 통해 공급되는 아세틸렌이 상기 플라즈마와 반응하도록 구성되는 플라즈마부를 포함하고, 상기 주입부는, 상기 아세틸렌을 상기 플라즈마부에 공급하는 아세틸렌 공급기가 복수 개 구비되는 것을 특징으로 한다. Acetylene black manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, an injection unit for injecting acetylene; and a plasma unit configured to form a plasma so that acetylene supplied through the injection unit reacts with the plasma, wherein the injection unit is characterized in that a plurality of acetylene supply units for supplying the acetylene to the plasma unit are provided. .
Description
본 발명은 아세틸렌 블랙 제조장치에 관한 것으로, 구체적으로는 개선된 반응 원료 주입구조를 가지는 아세틸렌 블랙 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an acetylene black manufacturing apparatus, and more particularly, to an acetylene black manufacturing apparatus having an improved reaction raw material injection structure.
아세틸렌 블랙은 카본 블랙의 일종으로, 원료가 아세틸렌 가스이며, 일본 내에서는 Denka Company Limited만이 무려 60년 이상 제조하여 판매해오고 있어, 보통 덴카 블랙으로 불리운다. 덴카 블랙은 카본 블랙의 일종으로 아세틸렌의 열분해에 의해 생산되는 아세틸렌 블랙이며, 고순도 전도성이 우수하고 배터리의 원료, 전력 케이블을 비롯한 실리콘 제품, IC 포장재 등의 분야에서 도전과 정전기 방지에 그 특성이 활용되고 있다. Acetylene black is a kind of carbon black, and the raw material is acetylene gas. In Japan, only Denka Company Limited has been manufacturing and selling for over 60 years, so it is commonly called Denka Black. Denka Black is an acetylene black produced by thermal decomposition of acetylene as a kind of carbon black. It has excellent high-purity conductivity, and its properties are used to prevent conduction and static electricity in the fields of battery raw materials, silicon products including power cables, and IC packaging materials. is becoming
이러한 덴카 블랙 즉, 아세틸렌 블랙은 망간 건전지에 사용되면서 그 특성이 크게 개선되었는데, 이후 전지 용도를 중심으로 전도 소재로 사용되었다. 최근에는 리튬이온 이차전지, 연료 전지의 도전제로서 활용이 늘어나고 있는 추세다.Denka black, that is, acetylene black, has greatly improved its properties as it is used in manganese batteries, and then it was used as a conductive material mainly for battery applications. Recently, the use of lithium ion secondary batteries and fuel cells as a conductive agent is increasing.
아세틸렌 블랙은 아세틸렌 가스의 연속적 열분해 반응(섭씨 2600도; 실제는 방열이나 노재 보호 등으로 섭씨 1800도 전후에서 반응이 가능함)에 의해 생성되며, 원료는 99% 이상이 아세틸렌 가스이고, 중질유를 사용하는 퍼니스 블랙 처럼 유황 등 불순물이 포함되지 않는다. Acetylene black is produced by the continuous thermal decomposition reaction of acetylene gas (2600 degrees Celsius; in fact, reaction is possible at around 1800 degrees Celsius for heat dissipation or furnace protection, etc.), and more than 99% of the raw material is acetylene gas, and heavy oil is used. It does not contain impurities such as sulfur like furnace black.
아세틸렌은 탄화칼슘에 물을 가하거나, 나프타의 크래킹의 부생가스에서 발생되며, 분해로의 형태, 노 내의 온도 분포, 노 내의 체류 시간 및 냉각 방법 등에 의해 품질이 결정된다. Acetylene is generated from the by-product gas of naphtha cracking by adding water to calcium carbide or cracking, and its quality is determined by the type of cracking furnace, temperature distribution in the furnace, residence time in the furnace, and cooling method.
아세틸렌 블랙은 카본 블랙의 콜로이드 사이즈의 입자로 구성되어 있고, 전기 전도도, 용액의 높은 흡수성, 양호한 열전도도 등의 성질을 가지며, 아세틸렌 블랙의 각 입자는 큰 결정자로 구성되어 있고, 긴 사슬 구조를 형성하며, 다른 카본 블랙에 비해 불순물이 매우 적은 특성을 가진다. 또한, 아세틸렌 블랙은 아세틸렌 가스의 자기 가열 열분해로 제조되어 산소가 들어가지 않기 때문에, 고순도이며 비분해 잔사 중에서도 수소의 양이 굉장히 낮다. 더욱이 작용기에도 산소가 존재하지 않기 때문에, 탁월한 전도도의 특성을 가진다. Acetylene black is composed of particles of colloidal size of carbon black, and has properties such as electrical conductivity, high water absorption, good thermal conductivity, and each particle of acetylene black is composed of large crystallites, forming a long chain structure. and has very few impurities compared to other carbon blacks. In addition, since acetylene black is produced by self-heating pyrolysis of acetylene gas and does not contain oxygen, it is highly purified and has a very low amount of hydrogen among non-decomposed residues. Moreover, since oxygen does not exist even in the functional group, it has excellent conductivity properties.
아세틸렌 블랙은, 건전지의 기본적 재료로 오래 전부터 사용되어 왔으며, 전선이나 케이블, 타이어, 벨트, 호스, 히터, 페인트, 접착제, 도전제 및 많은 전자 분야 등의 공업 분야에서 탄력을 갖는 전도성 고무나 플라스틱 재료의 정전 방지 첨가제로 사용된다. Acetylene black has long been used as a basic material for batteries, and is a conductive rubber or plastic material with elasticity in industrial fields such as wires, cables, tires, belts, hoses, heaters, paints, adhesives, conductive agents, and many electronic fields. used as an antistatic additive in
최근에는 전기 자동차 리튬 이온 전지 및 수소 전기 자동차 연료 전지의 전극으로 각광받고 있으며, 국내에서는 아세틸렌 블랙 함량과 체적 저항 및 열 전도 측성, HDPE에 아세틸렌 블랙을 복합재료로 형성하는 연구가 이루어지고 있다. Recently, it has been spotlighted as an electrode for electric vehicle lithium ion batteries and hydrogen electric vehicle fuel cells. In Korea, research on acetylene black content, volume resistance and thermal conductivity, and forming acetylene black as a composite material in HDPE is being conducted.
플라스틱 및 잉크 분야에서 사용되는 저부가가치 특수카본블랙은 국내에서 대량생산되어 수출까지 하고 있지만, 도전재 및 페인트에 사용되는 아세틸렌 블랙 등 고부가가치 특수카본블랙은 국내 생산량이 미미하여 거의 전량 수입에 의존하고 있다. Low value-added special carbon black used in the plastics and ink fields is mass-produced and exported in Korea, but high value-added special carbon black such as acetylene black used for conductive materials and paints is largely dependent on imports as domestic production is insignificant. .
최근 세계 카본 블랙 주요 기업들이 미국, 서유럽 등지의 설비를 폐쇄하는 반면, 중국을 중심으로 한 아시아, 중미, 동유럽 등지의 설비 투자를 지속하고 있다. 이에 따라서 한국에서도 도전재 및 페인트 등에 사용되는 고부가가치 특수 카본 블랙을 개발하여 관련 시장의 수입 대체 및 기술 자립도를 높여야할 필요성이 증대되고 있다. While major global carbon black companies have recently closed their facilities in the US and Western Europe, they are continuing to invest in facilities in Asia, Central America, and Eastern Europe, centering on China. Accordingly, in Korea, there is an increasing need to develop high value-added special carbon black used in conductive materials and paints to replace imports in the relevant market and increase the degree of technological independence.
범용 카본 블랙은 각국에서 모두 생산이 가능하며, 카본 블랙은 그 제법에 따라 컨택트 블랙(contact black), 퍼니스 블랙(furnace black), 써멀 블랙(thermal black), 램프 블랙(lamp black) 등이 있는데, 대부분의 업체가 퍼니스 블랙을 생산하며 덴카, 미쓰비시 화학, 카봇 등의 일부 업체에서만 아세틸렌 공법으로 고순도의 아세틸렌 블랙을 생산하고 있다. General-purpose carbon black can be produced in all countries, and there are contact black, furnace black, thermal black, lamp black, etc., depending on the manufacturing method of carbon black. Most companies produce furnace black, and only a few companies such as Denka, Mitsubishi Chemical, and Carbot are producing high-purity acetylene black using the acetylene method.
즉, 아세틸렌 블랙의 생산은 특성을 향상시켜야 하기에 제조 공정의 기술 개발이 매우 어렵고, 대부분의 연구는 제조된 카본 블랙을 응용하는 수준에 그치고 있다. That is, since the production of acetylene black has to improve properties, it is very difficult to develop a technology for the manufacturing process, and most of the research is limited to the level of applying the manufactured carbon black.
한편, 아세틸렌 블랙의 제조 장치는, 보통 주입가스를 주입하는 주입부, 주입가스를 예열하는 예열부, 예열된 주입가스를 처리하여 분해하는 분해부, 분해된 가스를 냉각시키는 냉각부, 냉각부에서 냉각되어 최종 생산되는 아세틸렌 블랙을 포집하는 포집부로 이루어진다. On the other hand, the manufacturing apparatus of acetylene black usually includes an injection unit for injecting an injection gas, a preheating unit for preheating the injection gas, a decomposition unit for processing and decomposing the preheated injection gas, a cooling unit for cooling the decomposed gas, and a cooling unit. It consists of a collection unit that collects acetylene black that is cooled and finally produced.
이러한 아세틸렌 블랙의 제조 장치의 구성들에 대해서, 당 업계에서는, 최적화, 비용 절감, 효율화 등을 얻기 위해 다양한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지고 있는 실정이다. With respect to the configurations of the acetylene black manufacturing apparatus, various research and development are being actively conducted in the industry to obtain optimization, cost reduction, efficiency, and the like.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고순도의 아세틸렌 블랙을 효율적으로 생산할 수 있는 아세틸렌블랙 제조장치를 제공하기 위한 것이다. The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide an acetylene black manufacturing apparatus capable of efficiently producing acetylene black of high purity.
본 발명의 일 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조장치는, 아세틸렌을 주입하는 주입부; 및 플라즈마를 형성시키되, 상기 주입부를 통해 공급되는 아세틸렌이 상기 플라즈마와 반응하도록 구성되는 플라즈마부를 포함하고, 상기 주입부는, 상기 아세틸렌을 상기 플라즈마부에 공급하는 아세틸렌 공급기가 복수 개 구비되는 것을 특징으로 한다. Acetylene black manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, an injection unit for injecting acetylene; and a plasma unit configured to form a plasma so that acetylene supplied through the injection unit reacts with the plasma, wherein the injection unit is characterized in that a plurality of acetylene supply units for supplying the acetylene to the plasma unit are provided. .
구체적으로, 상기 아세틸렌 공급기는, 상기 아세틸렌을 상기 플라즈마부로 방사시키도록 메쉬형태를 가지는 메쉬부를 포함할 수 있다.Specifically, the acetylene supplier may include a mesh portion having a mesh shape to radiate the acetylene to the plasma portion.
구체적으로, 상기 메쉬부는, 상기 아세틸렌의 공급 방향을 기준으로 상기 아세틸렌 공급기의 최하류단에 형성될 수 있다. Specifically, the mesh portion may be formed at the most downstream end of the acetylene supply group based on the supply direction of the acetylene.
구체적으로, 상기 아세틸렌 공급기는, 서로 동일한 주입 속도를 가지며, 주입 속도의 총 합이 10N㎥/min가 되도록 구성될 수 있다. Specifically, the acetylene feeders have the same injection rate as each other, and the sum of the injection rates may be configured to be 10Nm 3 /min.
구체적으로, 상기 플라즈마부는, 플라즈마 스트림을 발생시키는 플라즈마 토치를 포함하고, 상기 아세틸렌 공급기는, 상기 플라즈마 토치 인근에 분포될 수 있다. Specifically, the plasma unit may include a plasma torch generating a plasma stream, and the acetylene supply may be distributed near the plasma torch.
구체적으로, 상기 플라즈마부는, 상기 플라즈마와 상기 아세틸렌이 반응하도록 온도와 압력을 제공하는 플라즈마 반응 챔버를 포함하고, 상기 플라즈마 토치는, 상기 플라즈마 반응 챔버의 상단면에 형성되고, 상기 아세틸렌 공급기는, 상기 플라즈마 반응 챔버의 상단면에서 상기 플라즈마 토치를 둘러싸도록 배치될 수 있다. Specifically, the plasma unit includes a plasma reaction chamber that provides temperature and pressure so that the plasma and the acetylene react, the plasma torch is formed on an upper surface of the plasma reaction chamber, and the acetylene supply is, It may be arranged to surround the plasma torch on the upper surface of the plasma reaction chamber.
구체적으로, 상기 아세틸렌 공급기는, 상기 플라즈마 반응 챔버의 측방면에 상기 플라즈마의 발생 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다.Specifically, the acetylene supply unit may be disposed to surround the plasma generation region on a side surface of the plasma reaction chamber.
본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조장치는, 아세틸렌 공급기를 메쉬 타입으로 형성하여 아세틸렌의 분사력이 향상되고, 아세틸렌 공급기를 복수 개 형성하여 넓고 고른 아세틸렌의 분사가 가능해져 아세틸렌 분해 효율이 향상되는 효과가 있다. In the acetylene black manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, the acetylene supply unit is formed in a mesh type to improve the injection power of acetylene, and a plurality of acetylene supply units are formed to allow wide and even injection of acetylene, thereby improving the acetylene decomposition efficiency. there is
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조장치는, 아세틸렌 공급기를 플라즈마 발생 영역 인근에 배치하여, 플라즈마 영역 상에 균일하고 농밀한 아세틸렌의 공급이 가능해지므로 분해 가능 표면적이 향상되어 아세틸렌 분해 효율이 향상되는 효과가 있다. In addition, in the acetylene black manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, by disposing an acetylene supplier near the plasma generating region, uniform and dense acetylene can be supplied on the plasma region, so that the decomposable surface area is improved, so that the acetylene decomposition efficiency is improved. has an improving effect.
도 1은 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치의 개념도이다.
도 2는 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조 장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an acetylene black manufacturing apparatus using a conventional plasma decomposition method.
2 is a conceptual diagram of an acetylene black manufacturing apparatus using a conventional plasma decomposition method.
3 is a conceptual diagram of an acetylene black manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.The objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In the present specification, in adding reference numbers to the components of each drawing, it should be noted that only the same components are given the same number as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치의 개념도, 도 2는 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조 장치의 개념도이다. 1 is a conceptual diagram of an acetylene black manufacturing apparatus using a conventional plasma decomposition method, FIG. 2 is a conceptual diagram of an acetylene black manufacturing apparatus using a conventional plasma decomposition method, and FIG. 3 is an acetylene black manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention It is a conceptual diagram.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조 장치(1b)는, 주입부(10), 플라즈마부(20), 냉각부(30) 및 포집부(40)를 포함한다.As shown in FIG. 3 , the acetylene
상기의 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조 장치(1b)를 설명하기에 앞서 먼저, 종래의 아세틸렌 블랙 제조 장치(1a)에 대해서 설명하도록 한다. Before describing the acetylene
도 1 및 도 2는 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치(1a)의 개념도이다. 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치(1a)는, 불활성 가스 공급기(22)로부터 공급되는 불활성 가스를 플라즈마 토치(23)를 통해 플라즈마(P)를 발생시키며, 발생된 플라즈마(P)를 아세틸렌 공급기(11)에서 공급되는 아세틸렌(A)과 플라즈마 챔버(21) 안에서 서로 반응하여 플라즈마(P)가 아세틸렌(A)을 분해한 후 냉각부(30)에 의해서 냉각하여 아세틸렌 블랙을 제조할 수 있다. 1 and 2 are conceptual views of an acetylene black manufacturing apparatus 1a using a conventional plasma decomposition method. The acetylene black manufacturing apparatus 1a using the plasma decomposition method generates plasma P through the
그러나, 이러한 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치(1a)는, 미분해되는 아세틸렌 가스의 양이 많아 수득률이 낮은 단점이 있고, 플라즈마 발생을 위한 전력 소모가 매우 크며, 경제성이 떨어지는 단점이 있다. However, the acetylene black manufacturing apparatus 1a using this plasma decomposition method has disadvantages in that the yield is low due to a large amount of undecomposed acetylene gas, the power consumption for plasma generation is very large, and the economic feasibility is low.
특히, 도 2에서 보면, 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치(1a)는, 아세틸렌 공급기(11)가 단일하게 구비된다. 이 경우, 종래의 플라즈마 분해 방식을 이용한 아세틸렌 블랙 제조장치(1a)는, 플라즈마 반응 챔버(21) 내의 전체 면적에 비례하는 아세틸렌(A)의 주입량을 위해 고압(대략 10N㎥/min)으로 주입하게 되고, 그럼에 따라 플라즈마 반응 챔버(21)의 최하단에 아세틸렌(A)이 밀집하여 전체적인 아세틸렌의 분포가 이루어지지 않으며, 플라즈마 토치(23)가 플라즈마 반응 챔버(21)의 상단면에 형성되는 것으로 인해 플라즈마(P)가 형성되는 영역에 밀집하지 못하여 아세틸렌의 분해 반응이 효율적이지 못한 문제점이 있다.In particular, referring to FIG. 2 , the acetylene black manufacturing apparatus 1a using the conventional plasma decomposition method has a
따라서, 플라즈마 분해 방식을 이용한 종래의 아세틸렌 블랙 제조장치(1a)에서 발생되는 이러한 단점을 해결하기 위해서, 본 출원인은 본 발명의 아세틸렌 제조장치(1b)를 개발하였다. Therefore, in order to solve this disadvantage occurring in the conventional acetylene black manufacturing apparatus 1a using a plasma decomposition method, the present applicant has developed an
이하 도 3을 통해서 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조 장치(1b)에 대해서 상세히 설명하도록 한다. 여기서 아세틸렌(A)은 아세틸렌 가스(A)와 병행하여 사용될 수 있으며 플라즈마(P)도 플라즈마 발생 영역, 플라즈마 영역 등의 용어와 병행하여 사용될 수 있다.Hereinafter, an acetylene
주입부(10)는, 아세틸렌(A)을 주입하며, 아세틸렌(A)을 플라즈마부(20)에 공급하는 아세틸렌 공급기(11)가 복수 개 구비된다. 구체적으로, 주입부(10)는, 플라즈마부(20)의 상측에 배치되어, 플라즈마부(20)에 아세틸렌 가스(A)를 공급할 수 있다. The
주입부(10)는, 아세틸렌(A)을 플라즈마부(20)에 공급하도록 하는 아세틸렌 공급기(11)를 포함할 수 있다. 아세틸렌 공급기(11)는, 복수 개 형성되어 병렬로 플라즈마부(20)의 상측면에 형성될 수 있다. 이와 같이 본 발명의 아세틸렌 블랙 제조장치(1b)는, 아세틸렌 공급기(11)가 복수 개 형성되어, 넓고 고른 아세틸렌의 분사가 가능해져 아세틸렌 분해 효율이 향상되는 효과가 있다. The
일례로 아세틸렌 공급기(11)는, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상단면에 5 개 형성되어 서로 동일한 주입속도를 가지며, 주입 속도의 총 합이 10N㎥/min가 되도록 즉, 한 개 당 2N㎥/min가 주입속도를 가지도록 구성될 수 있다. For example, five
이를 위해 아세틸렌 공급기(11)는, 상기 주입 속도를 형성할 수 있는 기설정된 내경과 기설정된 길이를 가지는 관(tube)의 형태를 가질 수 있으며, 내부에 별도의 개폐 밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있고, 이 개폐 밸브를 통해서 아세틸렌(A)의 주입량 및 주입 속도를 조절할 수 있다. To this end, the
아세틸렌 공급기(11)는, 아세틸렌(A)을 플라즈마부(20)로 방사시키도록 메쉬(mesh) 형태를 가지는 메쉬부(111)를 포함할 수 있다. The
메쉬부(111)는, 아세틸렌(A)의 공급 방향을 기준으로 아세틸렌 공급기(11)의 최하류단에 형성될 수 있으며, 아세틸렌 공급기(11)를 통해 배출되는 아세틸렌(A)이 플라즈마부(20)의 플라즈마 반응 챔버(21) 내부에서 골고루 방사되도록 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 아세틸렌 블랙 제조장치(1b)는, 아세틸렌 공급기(11)가 메쉬 타입의 메쉬부(111)를 추가로 형성하여 아세틸렌의 분사력이 향상되는 효과가 있다. The
아세틸렌 공급기(11)는, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상단면에서 플라즈마 토치(23) 인근에 분포되도록 구성될 수 있으며, 일례로, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상단면에서 플라즈마 토치(23)를 둘러싸도록 배치되고, 플라즈마 반응 챔버(21)의 측방면에 플라즈마 발생 영역(P)을 둘러싸도록 방사형으로 배치될 수 있다. The
아세틸렌 공급기(11)는, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상단면에 배치 시 중력 방향에 평행한 방향으로 주입되도록 구성되고, 플라즈마 반응 챔버(21)의 측방면에 배치 시 중력 방향에 수직한 방향으로 주입되도록 구성될 수 있다. The
이와 같이 본 발명의 아세틸렌 블랙 제조장치(1b)는, 아세틸렌 공급기(11)가 플라즈마 발생 영역(P) 인근에 배치되어, 플라즈마 영역(P) 상에 균일하고 농밀한 아세틸렌(A)의 공급이 가능해지므로 분해 가능 표면적이 향상되어 아세틸렌 분해 효율이 향상되는 효과가 있다.As such, in the acetylene
플라즈마부(20)는, 플라즈마(P)를 형성시키되, 주입부(10)를 통해 공급되는 아세틸렌(A)이 플라즈마(P)와 반응하도록 구성된다.The
플라즈마부(20)는, 플라즈마(P)와 아세틸렌이 반응하도록 온도와 압력을 제공하는 플라즈마 반응 챔버(21), 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급기(22) 및 플라즈마(P) 스트림을 발생시키는 플라즈마 토치(23)를 포함할 수 있다. The
플라즈마 반응 챔버(21)는, 플라즈마 토치(23) 및 불활성 가스 공급기(22)와 체결되어 사용되며, 플라즈마 토치(23)에서 발생하는 플라즈마(P)의 스트림과 아세틸렌(A)이 잘 혼합할 수 있는 구조인 챔버(chamber)의 형태를 가질 수 있다. The
플라즈마 반응 챔버(21)는, 플라즈마 반응에 의해 아세틸렌(A)이 열분해되는 경우, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상부와 내벽에 카본 블랙이 적층되는 것을 방지하기 위해서 쉴드(shield) 가스 출구(도시하지 않음)가 구성될 수 있다. The
플라즈마 반응 챔버(21)는, 압력이 0.05torr 내지 50torr를 견딜 수 있도록 형성되어, 0.05torr 내지 50torr의 압력을 생성하며, 이러한 압력을 통해서 플라즈마 발생이 최적이 되도록 할 수 있다. 상기 압력 50torr보다 큰 압력에서는 플라즈마 발생률이 저하되어 플라즈마 생산률이 저하되며, 본 발명에서는 이러한 플라즈마 생산률 저하를 방지하기 위해서 상기 기술한 바와 같이 플라즈마 반응 챔버(21)가 0.05torr 내지 50torr의 압력을 공급받아 플라즈마가 용이하게 형성되도록 할 수 있다.The
플라즈마 반응 챔버(21)는, 일례로 원통의 형태를 가질 수 있다.The
불활성 가스 공급기(22)는, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상부를 관통하도록 형성될 수 있으며, 불활성 가스로는 질소, 아르곤 등이 사용될 수 있다. The
플라즈마 토치(23)는, 플라즈마 반응 챔버(21)의 상부를 관통하도록 형성될 수 있으며, 직류 아크 방전에 의해 적어도 섭씨 1,000도 이상(바람직하게는 섭씨 1,000도 내지 섭씨 3,000도)의 플라즈마 스트림(P)을 형성할 수 있다. 여기서 직류 아크 방전은, 전력 10kw 내지 50kw 및 주파수 60Hz에 의해 발생될 수 있다. The
플라즈마 토치(23)는, 3상으로 구성될 수 있으며, 이는 단상(1개)으로 구성되는 플라즈마 토치에 비해 플라즈마 발생효과를 향상시킬 수 있는 이점이 있고, 그로 인해 아세틸렌 가스의 분해 효율이 높아지는 효과가 있다.
플라즈마부(20)는, 불활성 가스 공급기(22)로부터 공급되는 불활성 가스를 플라즈마 토치(23)를 통해 플라즈마(P)를 발생시키며, 발생된 플라즈마(P)를 주입부(10)의 복수 개의 아세틸렌 공급기(11)에서 공급되는 아세틸렌(A)과 서로 반응하여 플라즈마(P)가 아세틸렌(A)을 플라즈마 열분해하도록 할 수 있다. The
플라즈마부(20)에서 플라즈마 토치(23)에 의해서 발생되는 플라즈마(P)가 아세틸렌(A)과 반응하여 열분해되면, 카본 블랙이 생성될 수 있다. 즉, 아세틸렌은 대략 섭씨 1,400도 내지 1,500도에서부터 부분 분해가 시작되어 핵이 생성(1단계)되고, 이렇게 생성된 핵은 서로 충돌하여 사슬 구조를 형성(2단계)하며, 최종적으로 결정층을 형성(3단계)하여 아세틸렌 블랙이 생성된다.When the plasma (P) generated by the
냉각부(30)는, 플라즈마부(20)의 하측에 배치될 수 있으며, 플라즈마부(20)에서 플라즈마 분해되어 제조된 아세틸렌 블랙을 냉각할 수 있다. The cooling
냉각부(30)는, 일례로 진공을 공급받아, 플라즈마부(20)에서 열분해되어 제조된 아세틸렌 블랙을 냉각시킬 수 있으며, 대략 섭씨 500도까지 냉각시킬 수 있다. The cooling
여기서 진공을 형성하는 진공부(부호 도시하지 않음)는, 냉각부(30)의 측면에 연결될 수 있다. Here, a vacuum unit (not shown) for forming a vacuum may be connected to a side surface of the cooling
포집부(40)는, 냉각부(30)의 하측에 배치될 수 있으며, 냉각부(30)에서 냉각 처리된 아세틸렌 블랙을 포집할 수 있다. The collecting
포집부(40)는, 열분해부(20)에서 생산된 아세틸렌 블랙을 최종적으로 포집할 수 있으며, 포집된 아세틸렌 블랙은 별도의 저장소(도시하지 않음)으로 공급되어 저장되어 최종 제품으로 처리될 수 있다. The collecting
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조장치(1b)는, 아세틸렌 공급기(11)를 메쉬 타입의 메쉬부(111)를 추가 구비하여 아세틸렌(A)의 분사력이 향상되고, 아세틸렌 공급기(11)를 복수 개 형성(11a~11e)하여 넓고 고른 아세틸렌(A)의 분사가 가능해져 아세틸렌 분해 효율이 향상되는 효과가 있다. As such, the acetylene
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 아세틸렌 블랙 제조장치(1b)는, 아세틸렌 공급기(11)를 플라즈마(P)의 발생 영역 인근에 배치하여, 플라즈마(P)의 영역 상에 균일하고 농밀한 아세틸렌(A)의 공급이 가능해지므로 분해 가능 표면적이 향상되어 아세틸렌 분해 효율이 향상되는 효과가 있다. In addition, in the acetylene
이상 본 발명을 구체적인 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, it is intended to describe the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto. It will be clear that the transformation or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.
1a, 1b: 아세틸렌 블랙 제조 장치
10: 주입부
11: 아세틸렌 공급기
111: 메시부
20: 플라즈마부
21: 플라즈마 반응 챔버
22: 불활성 가스 공급기
23: 플라즈마 토치
30: 냉각부
40: 포집부
P: 플라즈마
A: 아세틸렌1a, 1b: acetylene black manufacturing apparatus
10: injection unit 11: acetylene feeder
111: mesh part
20: plasma unit 21: plasma reaction chamber
22: inert gas supply 23: plasma torch
30: cooling unit 40: collecting unit
P: Plasma A: Acetylene
Claims (7)
플라즈마를 형성시키되, 상기 주입부를 통해 공급되는 아세틸렌이 상기 플라즈마와 반응하도록 구성되는 플라즈마부를 포함하고,
상기 주입부는,
상기 아세틸렌을 상기 플라즈마부에 공급하는 아세틸렌 공급기가 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치.
Injection unit for injecting acetylene; and
Doedoe forming a plasma, including a plasma unit configured to react with the plasma acetylene supplied through the injection unit,
The injection unit,
Acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that provided with a plurality of acetylene supply for supplying the acetylene to the plasma unit .
상기 아세틸렌을 상기 플라즈마부로 방사시키도록 메쉬형태를 가지는 메쉬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to claim 1, wherein the acetylene supply group,
Acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that it comprises a mesh portion having a mesh shape to radiate the acetylene to the plasma portion .
상기 아세틸렌의 공급 방향을 기준으로 상기 아세틸렌 공급기의 최하류단에 형성되는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to claim 2, wherein the mesh portion,
Acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that formed at the most downstream end of the acetylene feeder based on the supply direction of the acetylene .
서로 동일한 주입 속도를 가지며, 주입 속도의 총 합이 10N㎥/min가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to claim 3, wherein the acetylene supply group,
Acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that it has the same injection rate as each other, and is configured so that the sum of the injection rates is 10Nm3/min .
플라즈마 스트림을 발생시키는 플라즈마 토치를 포함하고,
상기 아세틸렌 공급기는,
상기 플라즈마 토치 인근에 분포되는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to claim 1, wherein the plasma unit,
a plasma torch generating a plasma stream;
The acetylene supply group,
Acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that distributed near the plasma torch .
상기 플라즈마와 상기 아세틸렌이 반응하도록 온도와 압력을 제공하는 플라즈마 반응 챔버를 포함하고,
상기 플라즈마 토치는, 상기 플라즈마 반응 챔버의 상단면에 형성되고,
상기 아세틸렌 공급기는, 상기 플라즈마 반응 챔버의 상단면에서 상기 플라즈마 토치를 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치.
According to claim 5, wherein the plasma unit,
A plasma reaction chamber that provides a temperature and pressure to react the plasma with the acetylene,
The plasma torch is formed on the upper surface of the plasma reaction chamber,
The acetylene supply device, acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that it is arranged to surround the plasma torch on the upper surface of the plasma reaction chamber .
상기 플라즈마 반응 챔버의 측방면에 상기 플라즈마의 발생 영역을 둘러싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 아세틸렌 블랙 제조장치. The method of claim 6, wherein the acetylene supply group,
Acetylene black manufacturing apparatus, characterized in that it is arranged to surround the generation region of the plasma on the side surface of the plasma reaction chamber .
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020200144728A KR20220060043A (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Device for producing acetylene black having an improved structure for injecting a react material |
| PCT/KR2020/018826 WO2022092435A1 (en) | 2020-11-02 | 2020-12-21 | Apparatus for producing acetylene black having improved inflow structure for raw reaction material |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200144728A KR20220060043A (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Device for producing acetylene black having an improved structure for injecting a react material |
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Family Applications (1)
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| KR1020200144728A Ceased KR20220060043A (en) | 2020-11-02 | 2020-11-02 | Device for producing acetylene black having an improved structure for injecting a react material |
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| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20220906 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20220328 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
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| PC1202 | Submission of document of withdrawal before decision of registration |
Comment text: [Withdrawal of Procedure relating to Patent, etc.] Withdrawal (Abandonment) Patent event code: PC12021R01D Patent event date: 20220927 |
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| WITB | Written withdrawal of application |