KR100601348B1 - 기액분리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기액분리장치에 관한 것으로서, 상기 기액분리장치는 증발기를 가열하기 위한 폐쇄사이클의 가열시스템을 포함하고 있으며, 상기 폐쇄사이클의 가열시스템은, 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 설치위치보다 낮은 위치에 설치되어 열매를 가열하는 가열탱크(160); 일단이 상기 가열탱크의 상단에 접속되어 있고 타단이 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 상단에 접속되어 있는 열매공급라인(161); 일단이 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 하단에 접속되어 있고 타단이 상기 가열탱크(160)의 하단에 접속되어 있는 열매배출라인(163); 그리고 일단이 상기 열매공급라인(161)의 도중에 접속되어 있고 타단이 상기 제1 성분배출라인(128)이 접속되어 있는 상태에서 도중에 전자개폐밸브(V1)가 개재되어 있는 진공라인(164)를 포함하고 있는 것으로 되어 있다.

증발기, 재킷, 가열탱크, 기액분리, 진공, 폐쇄사이클

Description

기액분리장치{apparatus for dividing compound into liquid and vapor}

도 1은 종래의 기액분리장치의 설명도.

도 2는 다른 종래의 기액분리장치의 설명도.

도 3은 본 실시예의 기액분리장치의 설명도.

본 발명은 기액분리장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 기액분리장치에 구비된 증발기를 가열하는 시스템에 관한 것이다.

상기 기액분리장치는 예를 들면 2개의 성분이 혼합되어 있는 액상의 혼합물을 기액으로 분리하기 위해, 기액으로 분리될 상기 액상의 혼합물을 증발기에서 진공상태에서 공급받아 가열하여 혼합물중 기화점이 낮은 제 1성분을 기체상태로 증발기로부터 배출하여 응축기에서 액화시켜 저장하고, 기화점이 높은 제 2성분을 액체상태로 배출시켜 저장탱크에 저장하게 하는 구성으로 되어 있다.

하지만, 종래의 기액분리장치는 증발기의 가열방식이, 물이나 다른 물질(끓는점이 300℃ 이상의 액체)등의 열매를 가열하여서 증발기의 재킷에 순환시켜 증발기의 내부를 가열하는 제1 방식이나, 증기(스팀)를 증발기의 재킷에 순환시켜 증발 기의 내부를 가열하는 제2 방식으로 되어 있다.

상기 제1 방식은, 도 1에 도시된 바와 같이, 순환펌프(1)를 가동시키면, 액저장탱크(2)에 저장된 물이나 다른 물질의 열매가 순환라인(3)을 따라 가열장치(4)에 유입되어 소정 온도로 가열되면서 증발기(5)의 재킷(5a)에 투입되었다가 다시 상기 액저장탱크(2)로 복귀되는 방식으로 되어 있다.

이러한, 상기 제1 방식은 증발기의 작동중에는 연속적으로 순환펌프(1)가 가동되어야 하기 때문에 순환펌프의 시일손상이 자주 발생되어 순환펌프의 유지보수 비용이 증대될 뿐만아니라 순환펌프의 수명이 단축되고, 액저장탱크, 순환펌프, 가열장치 및 증발기 간의 높이차에 따른 펌프의 양정길이로 인하여 열매를 순환이송시키기 위한 큰 동력을 가진 펌프가 필요하게 되며, 순환라인의 길이가 길기 때문에 가열된 열매가 순환라인을 경유하여 순환되는 도중에 방열되어 가열효율이 낮고, 겨울에 상기 열매가 얼어서 각종 기기들을 동파를 시키는 것을 방지하기 위해 상기 열매에 부동액이 첨가되어서 이로 인해 열매가 순수물질이 아닌 것으로 되기 때문에, 순환라인뿐만 아니라 액저장탱크, 순환펌프, 가열장치 및 증발기의 재킷에 스케일이 발생한다고 하는 문제점이 있다.

한편, 상가 제2 방식은, 도 2에 도시된 바와 같이, 보일러(11)에 충전된 물이나 다른 물질의 열매가 상기 보일러(11)에서 가열되어 증기로 상태변화가 되어서 순환라인(12) 도중에 개재된 감압밸브(13)에 의해 소정압력으로 증발기(14)의 재킷(15)에 유입되어 증발기(14)를 가열한 다음, 소실된 열량 만큼 응축수트랩밸브(16)를 경유하여 응축수탱크(17)에 유입되게 되며, 상기 보일러(11)의 열매의 양이 부 족한 경우 응축수탱크(17)에 있는 응축수를 순환라인(12) 도중에 개재된 열매공급펌프(18)에 의해 상기 보일러(11)에 보충시키는 방식으로 되어 있다.

이러한, 상기 제2 방식은, 증발기 재킷에 일정 압력의 증기를 공급하기 위한 감압밸브(13), 응축수만을 응축수탱크에 공급하기 위한 응축수트랩밸브(16), 및 응축수를 보일러에 공급하기 위한 열매공급펌프(18)가 필요하게 되어 구조가 복잡할 뿐만아니라 유지보수에 상당한 비용이 필요되며, 응축수탱크(17)가 대기와 유통되어 있는 개방형 열매순환방식이어서, 응축수탱크(17)와 다른 기기들 간의 압력차로 인하여 이 응축수탱크(17)로부터 액상의 열매가 증기로 방출되어 열매의 열 및 양이 이 응축수탱크(17)에서 많이 손실되며, 증기상태의 열매를 이용하는 관계로 열매에 부동액을 첨가하지 못해 겨울에 상기 증발기가 작동되지 않는 경우에 상기 열매가 얼어서 응축수탱크, 열매공급펌프, 보일러 및 이들을 접속하고 있는 각종 배관들을 동파시킬 뿐만 아니라 상기 열매의 양의 손실로 인하여 보일러에 새로운 비순수재질인 열매(예를 들면, 비순수 물)를 자주 공급하게 되어, 보일러에 스케일이 발생된다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기된 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 진공상태에서 증기의 열매를 페쇄사이클에서 순환시키면서 기액분리장치의 증발기를 가열할 수 있는 가열시스템을 기액분리장치에 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 도중에 전자개폐밸브가 구비되어 있 는 혼합액공급라인을 경유하여 상기 혼합액공급통에서 혼합액을 공급받아 혼합액을 기액으로 분리하는 증발기; 그리고 상기 증발기의 내부를 진공화시킴과 동시에 상기 증발기에서 분리된 기체상태의 제 1성분을 배출시키기 위해 진공펌프에 유통되어 있고 일단이 증발기의 상단에 접속되어 있는 제 1성분배출라인을 구비한 기액분리장치에 있어서, 증발기를 가열하기 위한 폐쇄사이클의 가열시스템을 더 포함하고 있으며, 상기 폐쇄사이클의 가열시스템은, 상기 증발기의 재킷의 설치위치보다 낮은 위치에 설치되어 열매를 가열하는 가열탱크; 일단이 상기 가열탱크의 상단에 접속되어 있고 타단이 상기 증발기의 재킷의 상단에 접속되어 있는 열매공급라인; 일단이 상기 증발기의 재킷의 하단에 접속되어 있고 타단이 상기 가열탱크의 하단에 접속되어 있는 열매배출라인; 그리고 일단이 상기 열매공급라인의 도중에 접속되어 있고 타단이 상기 제1 성분배출라인이 접속되어 있는 상태에서 도중에 전자개폐밸브가 개재되어 있는 진공라인를 포함하고 있는 것으로 되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 기액분리장치의 실시예를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 본 실시예의 기액분리장치는 도중에 전자개폐밸브(124)가 구비되어 있는 혼합액공급라인(126)을 경유하여 상기 혼합액공급통(115)에서 혼합액을 공급받아 혼합액을 기액으로 분리하는 증발기(121); 그리고 상기 증발기(121)의 내부를 진공화시킴과 동시에 상기 증발기(121)에서 분리된 기체상태의 제 1성분을 배출시키기 위해 도시되지 않은 진공펌프에 유통되어 있고 일단이 증발기(121)의 상단에 접속되어 있는 제 1성분배출라인(128)을 포함하고 있다.

또한, 본 실시예의 기액분리장치는, 증발기를 가열하기 위한 폐쇄사이클의 가열시스템을 포함하고 있다. 이 폐쇄사이클의 가열시스템은, 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 설치위치보다 낮은 위치에 설치되어 열매를 가열하는 가열탱크(160); 일단이 상기 가열탱크(160)의 상단에 접속되어 있고 타단이 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 상단에 접속되어 있는 열매공급라인(161); 일단이 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 하단에 접속되어 있고 타단이 상기 가열탱크(160)의 하단에 접속되어 있는 열매배출라인(163); 그리고 일단이 상기 열매공급라인(161)의 도중에 접속되어 있고 타단이 상기 제1 성분배출라인(128)의 도중에 접속되어 있는 상태에서 도중에 전자개폐밸브(V1)가 개재되어 있는 진공라인(164)를 포함하고 있다.

이와 같은 구성을 구비한 기액분리장치는 다음과 같이 작동을 한다.

먼저, 가열탱크(160)에 증발가능한 열매를 충전시킨 다음, 전자개폐밸브(V1)를 열어 가열탱크(160), 증발기(121)의 재킷(122), 열매배출라인(163), 열매공급라인(161), 진공라인(164), 및 증발기(121)를 소정의 진공상태가 되도록 하고 나서, 전자개폐밸브(V1)을 닫은 상태에서 상기 가열탱크(160)를 전기히터나 스팀공급원 등을 이용하여 소정 온도로 가열시킨다.

그 다음, 전자개폐밸브(124)를 열어 혼합액공급라인(126)을 경유하여 상기 혼합액공급통(115)에서 혼합액을 공급받아 혼합액을 기액으로 분리하는 증발기(121)로 공급시켜 혼합액을 기액분리하여 제1 성분을 제1배출라인(128)을 경유하여 다음 공정으로 이송시킨다.

증발기(121)의 기액분리 공정시, 상기 증발기(121)의 재킷(122)에는 상기 가 열탱크(160)에서 소정 온도로 가열된 열매의 일부가 증기화되어 열매공급라인(161)을 경유하여 증발기(121)의 재킷(122)에 유입되고, 상기 증발기(121)의 혼합액을 기액분리하면서 소실된 에너지를 가진 열매는 응축된다.

여기에서 상기 재킷(122)에는 소실되지 않은 에너지를 가진 열매는 증기상태로 상기 재킷(122)의 상부에 위치되게 되고, 소실된 에너지를 가진 열매는 상기 재킷(122)의 하부에 위치되게 되어, 상기 재킷(122)보다 낮은 위치에 설치되어 있는 가열탱크(160)에 자연낙하에 의해 상기 열매배출라인(163)을 경유하여 유입된다.

본 발명은 진공상태에서 증기의 열매을 순환시키면서 기액분리장치의 증발기를 가열할 수 있는 가열시스템을 기액분리장치에 제공하여, 첫째로 열매를 이송시키기 위한 순환펌프나 열매공급펌프 그리고 고가의 감압밸브 및 트랩을 배제시킴과 동시에 펌프의 배제로 인한 열매의 순환라인의 길이를 종래보다 짧게 하였으며, 순수한 열매 만이 증기상태 또는 액체상태로 상기 열매공급라인, 재킷, 열매배출라인에 이송될 수 있어서, 이들에 대하여 종래에 발생 되었던 스케일을 방지할 수 있게 되어, 설치비용 및 유지보수를 종래보다 저렴하게 한다는 작용효과를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 순수한 열매 만을 증기상태로 상기 열매공급라인 및 재킷으로 이송시킬 수 있음과 동시에 액체상태(응축수)로 열매배출라인에 이송시킬 수 있고 그리고 상기 열매배출라인의 응축수와 가열탱크의 하단에 위치된 액상의 열매가 서로 혼합될 수 있는 상태이어서, 가열탱크에 저장된 열매에 부동액을 혼합시키는 것이 가능하게 되어, 겨울에 상기 증발기가 작동되지 않는 경우에 상기 열매가 얼어서 각종 기기들을 동파시키는 것을 방지할 수 있는 작용효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 도중에 전자개폐밸브(124)가 구비되어 있는 혼합액공급라인(126)을 경유하여 상기 혼합액공급통(115)에서 혼합액을 공급받아 혼합액을 기액으로 분리하는 증발기(121); 그리고 상기 증발기(121)의 내부를 진공화시킴과 동시에 상기 증발기(121)에서 분리된 기체상태의 제 1성분을 배출시키기 위해 진공펌프에 유통되어 있고 일단이 증발기(121)의 상단에 접속되어 있는 제 1성분배출라인(128)을 구비한 기액분리장치에 있어서,

   증발기를 가열하기 위한 폐쇄사이클의 가열시스템을 더 포함하고 있으며,

   상기 폐쇄사이클의 가열시스템은,

   상기 증발기(121)의 재킷(122)의 설치위치보다 낮은 위치에 설치되어 열매를 가열하는 가열탱크(160);

   일단이 상기 가열탱크의 상단에 접속되어 있고 타단이 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 상단에 접속되어 있는 열매공급라인(161);

   일단이 상기 증발기(121)의 재킷(122)의 하단에 접속되어 있고 타단이 상기 가열탱크(160)의 하단에 접속되어 있는 열매배출라인(163); 그리고

   일단이 상기 열매공급라인(161)의 도중에 접속되어 있고 타단이 상기 제1 성분배출라인(128)이 접속되어 있는 상태에서 도중에 전자개폐밸브(V1)가 개재되어 있는 진공라인(164)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 기액분리장치.

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