KR0181317B1 - 압축기의 보조 또는 작동 액체를 연속 정화시키는 장치 - Google Patents

Abstract

보조 또는 작동 액체는, 이것이 증기 투과 격막 모듈(3)을 통과하도록 하고 그 다음 상기 격막 모듈로부터 나온 투과측 스트림이 응축기(4)를 통과하게 함으로써 정화되는데, 상기 응축기에서는 투과측 스트림의 불순물을 응축시킨다. 그 다음 상기 격막 모듈로부터 보존측 스트림과 투과측 스트림이 압축기(1)로 복귀된다. 장치에 포함되는 압축기의 압력차는 상기 순환을 작동시키는 데 이용된다.

Description

압축기의 보조 또는 작동 액체를 연속 정화시키는 장치

제1도는 제1실시예를 도시하는 도면이다.

제2도는 제2실시예를 도시하는 도면이다.

제1도는 일예로 액체-링 가스 펌프인 공정 압축기(1)을 내장하는 시스템의 개략적 흐름 선도이다. 상기 압축기로 부터 빠져오는 가스-액체 혼합물은 분리기(2) 안으로 들어가는데, 여기서 가스와 혼입된 펌프의 보조 또는 작동 액체가 분리된다. 상기 액체는 분리기(2)의 바닥부에 수집되어 바람직하지 않은 불순물이 퇴적된다. 가스는 분리기(2)로 부터 배출되고 도관(9)를 통하여 목적하는 사용처에 공급된다.

보조 또는 작동 액체는 도관(10)을 거쳐서 증기 통과 모듈(3)으로 공급되며, 여기서 대부분이 정화된 보조물은 도관(11)을 통과하여 바로 압축기 안으로 작동 액체로서 유입된다. 상기 도관(11)에는 공정 엔지니어링 또는 작동의 이유를 위해 일예로, 증기압을 감소시키기 위해 보조 또는 작동 액체를 냉각시키는 열교환기가 내장될 수 있다.

분리기(2)와 상기 격막 모듈(3)의 사이의 도관(10)에는 또 다른 열교환기(8)이 설치되는데, 상기 액체는 상기 격막 모듈로 들어가기 전에 이 열교환기를 통과 유동한다. 여기서 상기 액체는 증기 통과 격막 모듈의 효율을 높이기 위해 가열된다.

바람직하지 않은 불순물을 과다하게 함유하는 증기 투과물은 상기 모듈의 투과측(12)로 부터 도관(13)을 통과하여 응축기(4) 안으로 들어가며, 여기서 상기 바람직하지 않은 불순물로 응결되어서 응축된 형태로 응축기로부터 배출된다. 그 다음 정화된 투과물이 압축기(1)의 흡입 도관(14) 안으로 유동해서 순환 도관으로 다시 들어간다.

공정 압축기 역할도 하는 압축기의 압력차를 이용하면 상기 액체가 격막 모듈과 도관(10,11)을 강제 통과하게 되고, 투과측 스트림이 격막, 도관(12) 및 응축기를 강제 통과하게 된다. 공정만을 위하여 필요한 것 보다 다소 높은 설계 용량을 갖는 압축기를 제공하는 것이 필요한 데, 이것을 정화 공정용의 별도의 압축기 시스템을 절감한다.

공정에서 이러한 것이 필요한 경우, 상기 실시예에서 도시된 하나의 공정 압축기(1) 대신에 병렬 또는 직렬로 연결된 복수 개의 공정 압축기를 사용할 수 있으며, 마찬가지로 직렬 또는 병렬로 연결된 하나 이상의 증기 투과 모듈을 구비할 수 있다.

제2도는 제1도와 대응하는 시스템 구성 부재에 동일한 도면 부호가 부여된 제1도와 같은 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 이 제2 실시예가 상기 제1 실시예와 다른 점은, 도관(10)에 액체 펌프(6)이 설치되며, 보존물의 일부를 작동 액체 도관으로 부터 압축기로 흐르게 하면서 그 일부를 분리기 용기로 복귀시키는 우회 도관(7)이 설치되는 것이다. 이 결과 격막 모듈(3)을 통과한 상기 보존물의 일부분만이 압축기로 복귀되고 다른 부분은 여러번 정화된다.

이러한 것은, 모듈을 1회 통과 유동하는 경우에는 펌프의 보조 또는 작동 액체로부터 불순물을 충분히 제거할 수 없으므로 필요하다. 이미 불순불이 대부분 제거된 보존물을 용기(2)에서 불순물을 보다 많이 함유하고 있는 보존물과 혼합시키고 이에 따라 이곳에서의 농도를 감소시킴으로써 분리기에서도 불순물 함유량의 감소를 얻을 수 있다. 보존물을 우회 도관(7)을 거쳐 분리기로 복귀시키는 대신에 하나 이상의 또 다른 별도의 격막 모듈로 공급시킬 수 도 있다.

본 발명은 압축기의 보조 또는 작동 액체를 연속 정화시키는 장치에 관한 것이다.

많은 공정들이 압축기에 의해 수행되는데, 이들 압축기들은 주로 보조 또는 작동 액체인 액체로 작동되는 종류이다. 여러가지 가스가 추출 또는 압축될 때에 상기 가스들은 일예로 응축으로 인해 압축기의 보조 또는 작동 유체에 바람직하지 않은 불순물로서 들어가는 경우가 자주 발생한다. 우선 상기 가스들은 환경적으로 유해하다. 즉, 상기 가스들은 펌프의 작동 유체와 함께 간단하게 배출될 수가 없다. 더욱이, 상기 가스들은 또한, 보조 또는 작동 액체가 압축기로 복귀하여 재사용될 때 신뢰성 있는 작동이 보장될 수 없게 하는 것과 같은 보조 또는 작동 액체에 악영향을 미치는 물리적 및 화학적 물성치(증기압/부식)를 갖는다. 이러한 결과, 일예로 보조 또는 작동 액체가 압축기로 복귀될 때에 작동 액체에 결합된 응축 부분이 압축기 안으로 방출되어서 압축 용량을 상당히 감소시키게 된다.

일예로 가열 마치 응축과 같은 여러가지 공정 단계 또는 선택적으로 여러가지 수단의 조합에 의하여 상기 바람직하지 않은 함유 액체를 배제시키는 아주 여러가지 방법이 공지되어 있다. 그러나 이러한 공지 방법은 모두가 정화 공정이 압축기 시스템과 별도로 수행되는 별개의 공정에서 수행되고 이에 따라 전체가 분리된 공정 사이클을 포함하게 되는 단점을 가지고 있다.

이와 관련된 노력이 상당히 있었는데, 대형 압축기 공정의 경우에는 의심할 여지가 없이 경제적인 것으로 판명되었다. 그러나 비교적 소형의 시스템인 경우에는 상기 노력은 불합리하게 큰 것이었다. 본 발명의 목적은 이러한 경우에도 효율적인 경제성에 있어 효과적인 액체 정화를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라서 보조 또는 작동 액체가 분리기에서 가스류로부터 응결/분리된 후에, 이것을 압축기에 의해 증기 투과 격막 모듈(pervaporation membrane module)을 통과시키고, 상기 격막 모듈의 보조축을 보조 또는 작동 액체 입구에 연결하고, 상기 격막 모듈의 투과측을 압축기의 흡입측에 응축기를 개재시켜 연결함으로써 달성된다.

이러한 장치에 있어서, 압축기 시스템에 내장되는 압축기의 압력차는 보조 또는 작동 액체를 상기 격막 모듈로 통과시키고 이렇게 해서 정화된 액체를 보존측으로부터 압축기의 작동 액체 연결부로 바로 공급시키는 데 이용된다. 또한 상기 장치의 압력차는 상기 격막 모듈로부터 빠져나오는 투과물을 응축기를 거쳐 압축기의 흡입측으로 복귀시키는 데 이용된다. 이 경우에 격막 모듈을 빠져나오는 투과물을 바람직하지 않은 불순물을 많이 함유하는데, 이 불순물의 거의 대부분은 대응하는 고 효율로 하류측 응축기에서 응축되고 선택적으로 배출될 수 있다.

본 발명에 따른 장치에서 압축기 용량의 일부분이 증기 투과 격막 모듈을 작동시키는 데 이용된다. 불순물의 농도 및 격막 모듈의 종류에 따라 다르지만 상기 일부분의 용량은 일예로 5 내지 20%이다.

이러한 종류의 압축기용 보조 또는 작동 액체는 압축기가 작동하는 중에 가열되므로 상기 액체를 냉각시키기 위한 열교환기를 삽입시킬 필요가 없다. 본 발명에 따르면 상기 열교환기를 격막 모듈의 보존측과 압축기의 보조 또는 작동 액체 입구 사이에 배치하는 것이 제안된다. 이러한 장치는, 액체가 상기 격막 모듈로 유동하면서 온도가 약간 상승하게 되고 이 결과 모듈의 작동이 보다 효율적이 되는 즉, 선택적으로 증가하는 장점을 갖는다.

보조 또는 작동 액체에 불순물이 아주 많이 함유되는 경우에는 분리기와 격막 모듈 사이에 순환 펌프를 설치해서 격막 모듈의 보존측 스트림의 일부를 분리기로 복귀시키는 것이 바람직하다. 불순물을 보다 많이 함유하는 액체와 정화된 액체를 혼합하면 분리기에서 액체의 불순물의 총량이 감소되어 격막 모듈에 공급된다. 이에 따라 상기와 같은 부분 재순환에 의해 분리 효과는 상당히 증가하고 펌프를 통과하는 작동 액체의 불순물 농도는 대응하여 감소한다.

증기 투과 격막 모듈의 분리성을 증가시키기 위해 분리기와 이 모듈 사이에 열교환기를 더 설치하는 것도 또한 바람직하다. 이 열교환기에서 상기 모듈로 들어가기 전의 액체는 우선적으로 그 온도가 상승된다.

첨부된 다음의 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명한다.

Claims (4)

1. 작동 액체를 연속 정화시키는 장치를 구비한 가스 압축용 압축기 시스템에 있어서 상기 작동 액체가 압축기의 배출측으로부터 압축기의 하류측에 있는 가스로부터 작동 액체를 분리하는 분리기를 지나서 증기 투과 격막 모듈로 공급되며, 상기 모듈의 보존측은 상기 압축기의 작동 액체 입구에 연결되고 투과측은 상기 압축기의 흡입측에 응축기를 개재하여 연결된 것을 특징으로 하는 압축기 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 격막 모듈의 보존측과 상기 압축기의 작동 액체 입구 사이에 보존측을 냉각시키는 열교환기가 설치된 것을 특징으로 하는 압축기 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 분리기와 격막 모듈 사이에 펌프가 설치되고, 상기 격막 모듈의 보존측 스트림의 일부가 우회 도관을 거쳐 상기 분리기에 복귀되는 것을 특징으로 하는 압축기 시스템.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 작동 액체를 가열시키기 위해 상기 분리기와 격막 모듈 사이에 열교환기가 설치된 것을 특징으로 하는 압축기 시스템.