本发明涉及一种反应器，更具体地涉及发生结晶反应的结晶器。
本申请要求基于2015年11月30日提交的韩国专利申请第10-2015-0169417号的优先权的权益，该韩国专利申请的全文通过援引并入本文。
背景技术：
结晶属于分离技术的领域，结晶可以通过晶体容易地分离所需的特定物质。因此，在工业领域中，通过使用结晶方法来生产各种产品。
通常，污垢的产生是结晶工艺中非常严重的问题。污垢主要产生在与液体表面接触的结晶器的内壁上，并且，随着时间推移，所产生的污垢逐渐增加。然后，大尺寸的污垢团块从结晶器的内壁分离，移动到结晶器内部，导致该工艺不稳定。
另外，需要定期清洁来除去所产生的污垢，为此，较短的生产时日导致生产量减少。
因此，为了提高工艺的稳定性并提高产品的产量，重要的是防止在结晶器壁面上产生污垢。
技术实现要素：
技术问题
本发明要解决的问题是提供一种能够在结晶反应过程中抑制污垢的产生的反应器。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种反应器，所述反应器包括：外壳，设置有反应空间；管，设置在所述外壳内；叶轮，所述叶轮设置在所述外壳内以允许所述反应空间中的反应物流入和流出所述管；以及喷嘴，被设置为从所述反应空间朝向外壳壁面侧喷射液体。
此时，优选地，所述喷嘴被设置成使得喷射口位于所述外壳的壁面与所述管之间的距离的5％以下的位置处。
另外，所述喷嘴可以被设置成从所述外壳的壁面朝向所述管侧延伸之后朝向所述外壳壁面侧喷射所述液体。
此外，所述喷嘴可以设置成具有弯曲部。例如，所述喷嘴可以从所述外壳壁面朝向所述管侧延伸到具有预定的第一长度，然后朝向所述外壳壁面侧弯曲，并朝向所述外壳壁面侧延伸到具有第二长度。例如，优选地，所述第二长度比所述第一长度短。
而且，所述喷嘴的长度(第一长度)可以为所述外壳的壁面与所述管之间的距离的5％以下。
另外，可以设置成在所述反应空间内发生结晶反应并且所述喷嘴喷射液体以消除结晶热。即，所述喷嘴连接到用于供给所述液体的供给源。
此外，所述喷嘴可以被设置成使得在结晶反应过程中通过从所述喷嘴喷射的液体的蒸发而产生的蒸汽邻近所述外壳的壁面上升。
而且，所述管可以具有沿着所述外壳的高度方向的中空开口。另外，所述管可以被设置成使得在上端和下端的任一者处直径增大或减小。
另外，所述叶轮可以设置在所述管内。
根据本发明的另一方面，提供一种反应器，所述反应器包括：外壳，设置有反应空间；管，设置在所述外壳内；叶轮，所述叶轮设置在所述外壳内以允许所述反应空间中的反应物流入和流出所述管；以及喷嘴，所述喷嘴从外壳壁面朝向所述管侧延伸到预定长度(第一长度)从而将液体喷射到所述反应空间中，其中，所述喷嘴的长度(第一长度)为所述外壳壁面与所述管之间的距离的5％以下。
另外，可以设置成在所述反应空间中发生结晶反应并且所述喷嘴喷射液体以消除结晶热。
此外，优选地，所述喷嘴被设置成使得在结晶反应过程中通过从所述喷嘴喷射的液体的蒸发而产生的蒸汽邻近所述外壳的壁面上升。
而且，所述喷嘴可以被设置成朝向所述管侧喷射液体。
另外，所述管可以具有沿着所述外壳的高度方向的中空开口。
此外，所述叶轮可以设置在所述管内。
而且，所述管可以被设置成使得在上端和下端的任何一者处直径增大或减小。
根据本发明的又一方面，提供一种反应器，所述反应器包括：外壳，设置有反应空间；管，设置在所述外壳内；叶轮，所述叶轮设置在所述外壳内以允许所述反应空间中的反应物流入和流出所述管；以及喷嘴，所述喷嘴从外壳壁面朝向所述管侧延伸以将预定液体喷射到所述反应空间中，其中，所述喷嘴被设置成朝向所述外壳壁面侧喷射液体。
同样优选地，所述喷嘴被设置成使得喷射口位于所述外壳壁面与所述管之间的距离的5％以下的位置处。
另外，所述喷嘴可以设置成具有弯曲部。
此外，设置成在所述反应空间中发生结晶反应并且所述喷嘴喷射液体以消除结晶热。
另外，优选地，所述喷嘴被设置成使得在结晶反应过程中通过从所述喷嘴喷射的液体的蒸发而产生的蒸汽邻近所述外壳的壁面上升。
另外，所述管可以是导流管(drafttube)。
此外，所述管可以具有沿着所述外壳的高度方向的中空开口。
而且，所述叶轮可以设置在所述管内。
有益效果
如上所述，与本发明的至少一个实施例相关联的反应器具有以下效果。
通常，使用液体材料的蒸发热(吸热反应)来去除在结晶器内发生的结晶热。此时，如果为了蒸发而喷射的液体相变为蒸汽，则产生由于密度差引起的浮力，由此蒸汽上升至结晶器液面并排出到上部。
如在本发明中，当喷嘴的喷射口安装为位于靠近结晶器壁面的位置时，蒸汽在结晶器壁面附近上升，在结晶器壁面附近，在结晶器壁面产生的污垢通过所产生的蒸汽的剪力来抑制。
附图说明
图1是与本发明的第一实施例相关联的反应器的示意图。
图2是用于说明用于抑制污垢产生的喷嘴的一种工作状态的概念图。
图3是图1所示的反应器的剖视图。
图4是图1所示的喷嘴的放大剖视图。
图5是构成与本发明的第二实施例相关联的反应器的喷嘴的剖视图。
图6和图7是用于比较传统反应器和根据本发明的反应器内的内部流动的仿真结果。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的一个实施例的反应器(或称为结晶器)。
另外，无论附图标记如何，对相同或相应的部件赋予相同或相似的附图标记，其中将省略重复的说明，为了便于说明，可能放大或缩小所示的每个构成部件的大小和形状。
图1是与本发明的第一实施例相关联的反应器的示意图，图2是用于说明用于抑制污垢产生的喷嘴的一种工作状态的概念图，图3是图1所示的反应器的剖视图，图4是图1所示的喷嘴的放大剖视图。
第一实施例涉及的反应器(100)包括设置有反应空间(112)的外壳(110)。另外，外壳(110)包括：供给部(113)，经由供给部(113)供给反应物；以及排放部(114)，产物经由排放部(114)排放到外部。在一个实施例中，供给部(113)可以设置在管(120)的内部的下部，排放部(114)可以设置在外壳(110)的下端区域。未说明的附图标记111表示外壳(110)的壁面。
而且，反应器(100)包括设置在外壳(110)内部的管(120)。管(120)具有沿着外壳的高度方向(y轴方向)的中空开口。作为管(120)，使用导流管来增强反应器(100)内部的上下流动。
另外，反应器(100)包括叶轮(140)，叶轮(140)设置在外壳(110)内部以允许反应空间(112)中的反应物流入和流出管(120)。通过叶轮(140)，使反应物在管(120)内部和外部循环。作为叶轮(140)，可以采用结晶器中使用的各种公知的叶轮。进一步，设置用于使叶轮(140)旋转的驱动轴(150)，驱动轴(150)连接到诸如电机的驱动部(未图示)。例如，通过叶轮(140)的旋转，可以在管(120)内部形成反应物的向下流(ds)，并且可以在管(120)和外壳(110)的壁面(111)之间的空间中形成反应物的向上流(us)。同时，驱动轴(150)、管(120)以及外壳(110)的所有的中心可以各自同轴设置。另外，叶轮(140)可以设置在管(120)的内部。而且，管(120)可以被设置成使得在上端和下端的任一者处直径增大或减小。
而且，反应器(100)包括喷嘴(130)，喷嘴(130)从外壳(110)的壁面(111)朝向管(120)侧延伸至预定长度(d2)(第一长度)，以便将液体(l)喷射到反应空间(112)中。可以沿着管(120)的圆周方向设置多个喷嘴(130)。液体应该是具有能够在反应器内部的压力和温度下发生蒸发的沸点的液体，例如，可以使用bpa工艺中的戊烷作为液体。
在此，喷嘴(130)的长度(d2)是外壳(110)的壁面(111)与管(120)之间的距离(d1)的5％以下。此处的喷嘴(130)的长度是指位于外壳(110)内的部分的长度。具体而言，喷嘴(130)的长度可以是指从外壳(110)的壁面(111)到喷嘴(130)的喷射口(131)的距离。另外，外壳(110)的壁面(111)与管(120)之间的距离(d1)是指沿着管(120)的径向方向(x轴方向)的距离。
如上所述，设置成在反应空间(112)中发生结晶反应并且喷嘴(130)喷射液体(l)以消除结晶热。
另外，参照图1和图2，优选地，喷嘴(130)被设置成使得在结晶反应过程中通过从喷嘴(130)的喷射口(131)喷射的液体的蒸发而产生的蒸汽(v)邻近外壳(110)的壁面(111)上升。
如上所述，使用从喷嘴(130)喷射的液体(l)的蒸发热(吸热反应)来去除结晶器内发生的结晶热。此时，如果为了蒸发而喷射的液体(l)相变为蒸汽(v)，则产生由于密度差引起的浮力，由此蒸汽(v)上升至结晶器液面(s)并排出到上部。
如在本申请中，当喷嘴(130)的喷射口(131)安装成位于靠近结晶器壁面(111)的位置时，蒸汽(v)在结晶器壁面(111)附近上升，在结晶器壁面(111)附近，通过所产生的蒸汽(v)的剪力抑制在结晶器壁面产生的污垢(f)。
另一方面，如果喷嘴(130)的长度(d2)大于外壳(110)的壁面(111)与管(120)之间的距离(d1)的5％，则蒸发的蒸汽在离开壁面(111)的同时上升，因此存在难以对壁面(111)的污垢(f)施加剪力的问题。
同时，喷嘴(130)可以设置为朝向管(120)侧喷射液体(l)。即，喷嘴(130)的喷射口(131)可以朝向管(120)设置。
另一方面，未说明的附图标记160执行用于将液体喷射到反应器中的喷嘴(130)的均匀流速分配功能。
图5是构成本发明第二实施例涉及的反应器的喷嘴的剖视图。第二实施例涉及的反应器与第一实施例涉及的反应器(100)的差异仅在于喷嘴的形状。因此，除了喷嘴(130’)以外的其余部件与通过图1说明的反应器(100)的部件相同，其余部件将通过引用图1来说明。
参照图1和图5，第二实施例的反应器(100)包括：设置有反应空间(112)的外壳(110)；设置在外壳(110)内的管(120)；叶轮(140)，其设置在外壳内以允许反应空间(112)中的反应物流入和流出管；以及喷嘴(130’)，其从外壳(110)的壁面(111)朝向管(120)侧延伸以将预定液体喷射到反应空间中。此时，喷嘴(130’)被设置成朝向外壳(110)的壁面(111)侧喷射液体(l)。即，喷嘴(130’)被设置成使得喷射口(131’)面向外壳(110)的壁面(111)。
反应器(100)包括设置成将液体从反应空间(112)朝向外壳壁面(111)侧喷射的喷嘴。
此时，优选地，喷嘴(130’)被设置成使得喷射口(131’)位于外壳壁面(111)与管(120)之间的距离的5％以下。
另外，所述喷嘴可以设置成从外壳壁面朝向管侧延伸第一长度之后朝向外壳壁面侧喷射液体。
参照图5，喷嘴(130’)可以设置成具有弯曲部(132’)。例如，喷嘴(130’)可以从外壳壁面(111)朝向管(120)侧延伸到具有预定的第一长度，然后朝向外壳壁面(111)侧弯曲，并朝向外壳壁面(111)侧延伸到具有第二长度。例如，优选地，第二长度比第一长度短。
另外，喷嘴(130’)的长度(第一长度)可以是外壳壁面与管之间的距离的5％以下。
此外，可以设置成在反应空间(112)中发生结晶反应并且喷嘴(130’)喷射液体以消除结晶热。即，喷嘴(130’)连接到用于供给液体的供给源。
图6和图7是用于比较传统的反应器(10)和根据本发明的反应器(100)中的内部流动的仿真结果。
附图标记a表示蒸汽运动方向，附图标记b表示液体喷射位置。
图6表示传统的反应器(10)中的内部流动，可以确认的是，当蒸汽(v)在结晶器内上升时，外壳壁面的污垢未被去除。
图7表示本发明涉及的反应器(100)中的内部流动，可以确认的是，通过将喷嘴中的喷射口的位置靠近结晶器壁面设置，蒸汽(v)在结晶器壁面附近上升，在结晶器壁面附近，在结晶器壁面产生的污垢(f)由于所产生的蒸汽(v)的剪力而消失。
如上所述的本发明的优选实施例出于说明的目的而公开，本领域技术人员可以在本发明的思想和范围内对其进行变更、改变和追加，并且这样的变更、改变和追加被认为落在下面的权利要求书的范围内。
工业可用性
如在本发明中，当喷嘴的喷射口安装为位于靠近结晶器壁面的位置时，蒸汽在结晶器壁面附近上升，在结晶器壁面附近，在结晶器壁面产生的污垢可以通过所产生的蒸汽的剪力来抑制。