KR100377838B1

KR100377838B1 - 압력순환식 흡착장치

Info

Publication number: KR100377838B1
Application number: KR10-2000-0051754A
Authority: KR
Inventors: 이창하
Original assignee: 이창하
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2003-03-29
Also published as: KR20020018452A

Abstract

본 발명은 압력순환식 흡착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 흡착탑에 흡착제 그리고/또는 수분흡수제를 적층시키고, 흡착탑의 상하부측에 다수의 밸브를 배치하여 흡착공정 및 재생공정을 동시에 이루어지도록 구성된 압력순환식 흡착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압축기(24)의 압축공기를 흡착탑(11)에서 흡착 정화하여 고순도기체를 생산하거나, 순환 역류시켜 흡착탑(11)의 흡착제를 재생하도록 구성되는 압력순환식 흡착장치에 있어서, 상기 압축기(24)의 압축공기가 체크밸브(21)를 통해 흡착탑(11)내에 유입되면 적층된 제1,2흡착제(12,13)에서 흡착 정화하여 체크밸브(21)보다 고압에서 개방되는 릴리프밸브(22)를 통해 배출하거나, 솔레노이드밸브(23)를 개방하면 상기 압축기(24)와 흡착탑(11)내의 압축공기가 개방된 솔레노이드밸브(23)를 통해 대기로 배출되면서 제1,2흡착제(12,13)를 재생하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압력순환식 흡착장치를 제공하게 된다.

Description

압력순환식 흡착장치{ABSORBTION APPARATUS OF PRESSURE CIRCULATION}

본 발명은 압력순환식 흡착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력의 순환을 이용하여 흡착탑내의 흡착제에 대한 흡착공정과 재생공정을 반복하게 되고, 이로부터 우수한 순도의 기체를 얻게 되는 압력순환식 흡착장치에 관한 것이다.

일반적으로, 압력순환식 흡착장치에서는 압력을 순환시키어 흡착제의 흡착 및 재생공정을 반복하게 된다.다시 말하면, 압력순환식 흡착장치에 있어 흡착공정은 흡착제를 이용하여 압축공기중 제거하기를 원하는 기체를 선별적으로 흡착하여 제거함으로써 순도가 높은 생성물을 생산하는 공정이고, 재생공정은 흡착물에 의해 오염된 흡착제로부터 흡착물을 탈착하는 공정이다.

그리고, 기존의 압력순환식 흡착장치는 두 개의 흡착탑과 백프레셔(Back Pressure)조절기, 다수의 솔레노이드밸브 등으로 구성되어 있으며, 하나의 흡착탑에서 흡착공정을 수행하게 되면 다른 하나의 흡착탑에서 재생공정을 수행하는 등 2개의 흡착탑에서 흡착공정과 재생공정을 번갈아 수행하도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 기존의 압력순환식 흡착장치는 그 구조가 복잡할 뿐만 아니라 이로 인해 흡착공정과 재생공정이 각각 별도로 진행되는 등 매우 복잡한 공정이 이루어지게 되고, 설비비용 및 공정비용이 상당히 비싸다는 등의 단점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 하나의 흡착탑에 흡착제 그리고/또는 수분흡수제를 적층시키고, 흡착탑의 상하부측에 다수의 밸브를 배치하여 흡착공정 및 재생공정을 동시에 이루어지도록 구성된 압력순환식 흡착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예를 예시한 구성도,

도2는 본 발명의 흡착공정을 예시한 모식도,도3은 본 발명의 재생공정을 예시한 모식도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

11: 흡착탑 12: 제1흡착제 13: 제2흡착제 14: 수분흡수제 15: 기체유입구 21: 체크밸브 22: 렐리프밸브 23: 솔레노이드밸브 23-1: 기체유출구 24: 압축기

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 압축기의 압축공기를 흡착탑에서 흡착 정화하여 고순도기체를 생산하거나, 순환 역류시켜 흡착탑의 흡착제를 재생하도록 구성되는 압력순환식 흡착장치에 있어서, 상기 압축기의 압축공기가 체크밸브를 통해 흡착탑내에 유입되면 적층된 제1,2흡착제에서 흡착 정화하여 체크밸브보다 고압에서 개방되는 릴리프밸브를 통해 배출하거나, 솔레노이드밸브를 개방하면 상기 압축기와 흡착탑내의 압축공기가 개방된 솔레노이드밸브를 통해 대기로 배출되면서 제1,2흡착제를 재생하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압력순환식 흡착장치를 제공하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시예를 예시한 구성도이고, 도2는 본 발명의 흡착공정을 예시한 모식도이며, 도3은 본 발명의 재생공정을 예시한 모식도이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 도1에 예시한 바와 같이 하나의 흡착탑(25)을 설치하고, 이 흡착탑내에 제1흡착제(12)와 제2흡착제(13)를 차례로 적층시키거나 수분흡수제(14), 제1흡착제(12), 제2흡착제(13)를 적층시키게 된다.

이때, 제1흡착제(12)는 활성탄 또는 활성탄 및 제올라이트가 결합된 흡착제로서, 기체유입구(15)를 통해 흡착탑(25)내로 유입되는 압축공기중 이산화탄소, 일산화탄소, 황산화물(SO_x),질소산화물(NO_x), 휘발성 유기용제와 악취 등을 제거하게 된다.또한, 제2흡착제(13)는 제올라이트 5A 또는 13X를 사용하여 제1흡착제(12)를 통과한 압축공기중 질소를 제거하면서 산소농도가 높은 압축공기를 생산하게 된다.여기서, 선택적으로 설치되는 수분흡수제(14)는 흡착탑(25)내에 제1흡착제(12)의 하부측에 위치하도록 적층되는데, 실리카젤이나 알루미나를 사용하여 기체유입구(15)를 통해 흡착탑내로 유입되는 압축공기중 수분을 제거하게 된다.

그리고, 흡착탑(25)의 하부측에 연결되는 기체유입구(15)를 통해 압축기(24)의 압축기체가 흡착탑내로 공급되는데, 이 압축기에서는 외부의 공기를 압축하여 체크밸브(21)를 통해 기체유입구로 공급하게 된다.

여기서, 체크밸브(21)는 1/3 ∼ 10psig의 압력에서 개방되도록 구성되어 있다.

이때, 솔레노이드밸브(23)는 그 개폐상태가 제어되면서 기체유입구(15)와 연결되는 기체유출구(23-1)를 통해 흡착탑(25)내의 불순물을 대기로 방출시키게 된다.

또한, 흡착탑(25)의 상부에 설치되는 릴리프밸브(22)는 20 ∼ 60psig의 압력에서 개방되도록 구성되어 있어 제2흡착제(13)를 통과한 압축공기를 흡착탑(25)내에서 고압으로 압축하게 된다.

이때, 릴리프밸브(22)로부터 배출되는 압축공기에는 그 산소농도가 25∼60부피%로 포함하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 흡착 및 재생작용을 설명하면, 도2에 예시한 바와 같이 압축기(24)에서는 대기로부터 공기를 흡입하여 압축된 압축공기를 생산하게 되고, 이 압축공기는 체크밸브(21)를 통해 기체유입구(15)를 거쳐 흡착탑(11)으로 공급된다.

그리고, 기체유입구(15)를 통해 흡착탑(11)에 유입된 압축공기는 상승되면서 수분흡수제(14)를 통과하게 되고, 이때 그 내부에 혼재되어 있는 수분이 수분흡수제에 의해 흡수 제거된다.

또한, 수분흡수제(14)를 통과한 압축공기는 다시 상승되면서 제1흡착제(13)를 통과하게 되고, 제1흡착제를 통과하는 과정에서 그 내부에 혼재되어 있는 이산화탄소, 일산화탄소, 황산화물(SO_x),질소산화물(NO_x), 휘발성 유기용제와 악취 등이 흡착 제거된다.

다시 제1흡착제(13)를 통과한 압축공기는 계속 상승되면서 제2흡착제(13)를 통과하게 되고, 제2흡착제를 통과하는 과정에서 그 내부에 혼재되어 있는 질소가 흡착 제거된 후, 일정압(20 ∼ 60psig)까지 압축된다.

이때, 흡착탑(11)의 상부측에서 고압상태로 압축되어지는 압축공기는 고농도의 산소를 포함하게 되고, 그 압력을 이용하여 릴리프밸브(22)를 개방시켜 외부로 배출됨으로써 흡착공정이 완료된다.

한편, 재생공정시 도3에 예시한 바와 같이 솔레노이드밸브(23)를 개방하는 순간 기체유입구(15)내의 압축공기는 그대로 기체유출구(23-1)를 통해 배출되고, 흡착탑(11)내에 존재하는 압축공기는 기체유입구측으로 배출되면서 수분흡수제(14)와 제1,2흡착제(12,13)내에 혼재되어 있는 각종 불순물과 함께 개방된 솔레노이드 밸브(23)를 통해 대기로 배출된다.

이때, 기체유입구(15)나 흡착탑(11)내의 압력은 솔레노이드밸브(23)측의 대기압보다 높은 상태를 유지하고 있어 솔레노이드밸브를 통해 자연스럽게 압축기(24)의 압축공기를 배출하는 동시에 흡착탑(11)내의 압축공기를 배출함으로써 수분흡수제(14)와 제1,2흡착제(12,13)를 재생하게 된다.

여기서, 릴리프밸브(22)의 개방압력(20 ∼ 60psig)은 개방압력이 1/3 ∼ 10psig인 체크밸브(21)에 비해 현저히 높게 설정되어 있어 재생공정중 닫혀있는 상태가 유지된다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 흡착탑내에 수분흡수제 또는/그리고 다수의 흡착제를 충전 구비함으로써 탈습, 공기정화, 산소농축 등을 순차적으로 수행하게 되고, 하나의 흡착탑내에서 압력공기의 순환을 이용하여 흡착공정과 재생공정을 동시 또는 번갈아 수행하도록 구성되는 등 그 구조와 공정이 매우 콤팩트 내지 단순하고, 그 공정효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 설비 및 생산비용을 현저히 낮출 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Claims

압축기(24)의 압축공기를 흡착탑(11)에서 흡착 정화하여 고순도기체를 생산하거나, 순환 역류시켜 흡착탑(11)의 흡착제를 재생하도록 구성되는 압력순환식 흡착장치에 있어서,

상기 압축기(24)의 압축공기가 체크밸브(21)를 통해 흡착탑(11)내에 유입되면 적층된 제1,2흡착제(12,13)에서 흡착 정화하여 체크밸브(21)보다 고압에서 개방되는 릴리프밸브(22)를 통해 배출되거나, 솔레노이드밸브(23)를 개방하면 상기 압축기(24)와 흡착탑(11)내의 압축공기가 개방된 솔레노이드밸브(23)를 통해 대기로 배출되면서 제1,2흡착제(12,13)를 재생하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 압력순환식 흡착장치.
제1항에 있어서,

상기 제1흡착제(12)는 활성탄 또는 활성탄 및 제올라이트로 조성되는 것을 특징으로 하는 압력순환식 흡착장치.
제1항에 있어서,

상기 제2흡착제(13)는 제올라이트 5A 또는 13X로 조성되는 것을 특징으로 하는 압력순환식 흡착장치.
제1항에 있어서,

실리카젤 또는 알루미나인 수분흡수제(14)를 흡착탑(11)내에 충전하되, 상기 제1흡착제(12)의 하부에 위치하도록 충전하는 것을 특징으로 압력순환식 흡착장치.
제1항에 있어서,

상기 릴리프밸브(22)와 체크밸브(21)는 각각 20∼60psig, 1/3∼10psig의 압력에서 개방되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 압력순환식 흡착장치.
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