KR101229805B1 - 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치를 개시한다. 개시된 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치는 공기분리기에서 생산된 기체산소, 기체질소, 액체산소 및 액체질소가 각각 저장되는 기체산소 저장탱크(9), 기체질소 저장탱크(12), 액체산소 저장탱크(20) 및 액체질소 저장탱크(30)와, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 상기 기체산소 저장탱크(9) 및 액체질소 저장탱크(30)로부터 기체산소 및 액체질소를 받아들여 기체산소와 액체질소간 열교환에 의해 기체산소를 액화시켜 상기 액체산소 저장탱크(20)에 액체산소를 제공하고, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 상기 기체질소 저장탱크(12) 및 액체산소 저장탱크(20)로부터 기체질소 및 액체산소를 받아들여 상기 기체질소와 액체산소간 열교환에 의해 액체산소를 기화시켜 상기 기체산소 저장탱크(9)에 기체산소를 제공하는 액화기화기(50)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기분리기를 구비하는 산소생산 장치{OXYGEN PRODUCTION FACILITY HAVING AIR SEPERATING APPARATUS}
본 발명은 산소를 생산하여 사용처에 공급하는 산소 생산 장치에 관한 것으로, 대기중으로 방산되는 산소 가스의 양을 줄여 산소 생산효율 및 에너지 효율을 향상시키고 낮은 전력비로 액체산소저장탱크의 비축량을 확보하여 공기분리기 고장시나 수요 증가시에 대처할 수 있도록 하기 위한 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 공기분리기는 비점차(산소:-183℃, 질소 :-196℃, 아르곤:-186℃)를 이용한 정류 원리에 의해 고순도의 산소 및 질소를 생산하였다가 사용처에 공급하는 역할을 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시와 같이, 공기분리기의 정유통(7)의 상탑에서는 기체산소와 액체산소가 생산되어, 액체산소는 액체산소 저장탱크(20)에 저장되고, 기체산소는 주 열교환기(6)를 거쳐 압축기(8)를 통해 압축된 후 배관 상의 기체산소 저장탱크(9)를 거쳐 고로 공장이나 제강 공장과 같은 제철소 내 해당 사용처(10)로 보내지게 된다. 한편, 정유통(7)의 하탑에서는 기체질소와 액체질소가 생산되어, 액체질소는 액체질소 저장탱크(30)에 저장되고, 기체질소는 압축기(11)를 통해 압축된 후 배관 상의 기체질소 저장탱크(12)를 거쳐 해당 사용처(13)로 보내지게 된다.
사용처(10,13)의 가스 사용량 증가시에는 액체가스 저장탱크(20,30)의 액체가스(액체산소 및 액체질소)를 펌프(21,31)로 압축한 후 이를 기화시켜 기체가스 저장탱크(9,12) 전단(全段)의 배관 상에 공급한다. 그리고, 사용처(10,13)의 가스 사용량 감소시에는 공기분리기의 안정적인 운전과 압축기(8,11) 및 배관의 압력 상승을 방지하기 위하여 가스배출밸브(8V,11V)를 열어 가스를 대기로 방산한다. 전력 단가가 고가인 주간에는 고로 공장이나 제강 공장과 같은 제철소 내 사용처(10,13)의 사용량 감소로 인하여 잦은 방산이 이루어지고 있다.
공기분리기에서 전체 산소 생산량 중 액체산소 생산 비중이 4.77%로 적기 때문에, 액체산소 저장탱크(20)의 충진에 많은 시간이 소요되고 있으며, 이로 인하여 공기분리기의 고장(shot down)시나 사용처(10)의 사용량 증가시 액체산소 저장탱크(20)의 비축량 부족으로 수요에 대응하기 어려운 문제점이 발생한다.
도 2 및 도 3은 종래의 평균산소생산량 및 산소사용량에 따른 저장탱크 레벨(%) 및 전력원단위(Kw/N㎥)의 추이를 나타낸 그래프이다.
종래에는 다음과 같은 두 가지 방식으로 공기분리기를 운전하고 있다.
첫째 방법으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공기분리기의 평균산소생산량을 사용처(10)의 평균산소사용량보다 일정한 양만큼 많게 장치를 운전함으로써 액체산소 저장탱크(20)의 비축량(A1)을 증가시키는 방식이다. 이 방식의 경우, 액체산소 저장탱크(20)의 비축량이 충분하기 때문에 사용처(10)의 산소사용량이 평균산소사용량 이상으로 증가하는 경우(I)에도 수요에 충분히 대처 가능하지만, 산소 생산에 따른 전력량(K1)의 상승으로 전력비가 증가하는 문제점이 있다.
두 번째 방법으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공기분리기의 평균산소생산량을 사용처(10)의 평균산소사용량과 동일하게 장치를 운전하는 방식이다. 이 방식의 경우, 전자에 비해 전력량(K2)이 낮아 전력비를 줄일 수 있지만, 산소생산량이 감소됨으로 인해 액체산소 저장탱크(20)의 비축량(A2)이 감소 되어, 사용처(10)의 산소사용량이 평균산소사용량 이상으로 증가하는 경우(I)에 수요에 대응하기 어려운 문제점이 있게 된다.
그리고, 위 두 가지 운전방식에서 사용처(10)의 산소사용량이 평균산소사용량 이하로 떨어지는 경우(D)에서는 공기분리기의 안정적인 운전과 압축기(8) 및 배관의 압력 상승을 방지하기 위하여 기체산소를 대기중으로 방산 해야 하며, 이로 인하여 산소 사용율 및 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 대기중으로 방산 되는 산소 가스의 양을 줄여 산소 생산효율 및 에너지 효율을 향상시키고 낮은 전력비로 액체산소 저장탱크의 비축량을 확보하여 공기분리기 고장시나 수요 증가시 대처할 수 있도록 하기 위한 공기분리기를 구비하는 산소 생산장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 견지에 따른 공기분리기를 구비하는 산소 생산장치는, 공기분리기에서 생산된 기체산소, 기체질소, 액체산소 및 액체질소가 각각 저장되는 기체산소 저장탱크(9), 기체질소 저장탱크(12), 액체산소 저장탱크(20) 및 액체질소 저장탱크(30)와, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 상기 기체산소 저장탱크(9) 및 액체질소 저장탱크(30)로부터 기체산소 및 액체질소를 받아들여 기체산소와 액체질소간 열교환에 의해 기체산소를 액화시켜 상기 액체산소 저장탱크(20)에 액체산소를 제공하고, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 상기 기체질소 저장탱크(12) 및 액체산소 저장탱크(20)로부터 기체질소 및 액체산소를 받아들여 상기 기체질소와 액체산소간 열교환에 의해 액체산소를 기화시켜 상기 기체산소 저장탱크(9)에 기체산소를 제공하는 액화기화기(50)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 액화기화기(50)는, 하우징(51), 상기 하우징(51) 내부에 안치된 다수의 판들로 구성되며 판과 판 사이에 형성된 유로를 통해 질소와 산소가 교대로 흐르면서 열교환이 이루어지도록 구성된 겹판(52), 상기 겹판(52)과 일체로 형성된 냉각판(53) 및 상기 겹판(52) 내로 액체산소, 기체산소, 액체질소 및 기체질소가 유입 및 유출되도록 상기 하우징(51)의 끝단에 마련된 제1 내지 제4합류/분배관(H1,H2,H3,H4)을 구비하는 것을 특징으로한다.
상기 냉각판(53)은 파형(波形)의 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 액체산소 저장탱크(20)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 개방되는 액체산소 충전밸브(V1)가 설치된 액체산소 충전배관(L12) 및 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 기동되는 액체산소펌프(21)가 설치된 액체산소 공급배관(L13)을 포함하는 제1배관(L1)과, 상기 기체산소 저장탱크(9)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가거나 하한 설정치 이하로 내려가면 개방되는 기체산소 유량조절밸브(FV2)가 설치된 제2배관(L2)과, 상기 액체질소 저장탱크(30)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 개방되는 액체질소 충전밸브(V3)가 설치된 액체질소 충전배관(L32) 및 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 기동되는 액체질소펌프(31)가 설치된 액체질소 공급배관(L33)을 포함하는 제3배관(L3)과, 상기 기체질소 저장탱크(12)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가거나 하한 설정치 이하로 내려가면 개방되는 기체질소 유량조절밸브(FV4)가 설치된 제4배관(L4)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체질소 충전배관(L32) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에서 액체 산소와의 열교환에 의하여 온도가 낮아진 기체질소를 받아들여 액화하는 질소 디퓨져(B3)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 질소 디퓨져(B3) 내부의 액체질소 레벨을 측정하는 레벨기(LI3)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체산소 충전배관(L12) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에서 액체질소와 기체산소간 열교환에 의해 생성된 액체산소를 받아들여 액체산소 내에 남아있는 기체산소를 액화하여 상기 액체산소 저장탱크(20)에 제공하는 산소 디퓨져(B1)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 산소 디퓨져(B1) 내부의 액체질소 레벨을 측정하는 레벨기(LI1)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액체산소 공급배관(L13) 상에 설치되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 떨어지게 되면 개방되어 상기 액체산소펌프(21)에서 압축된 액체산소의 압력을 조절하여 상기 액화기화기(50)에 제공하는 액체산소 압력조절밸브(PV1) 및 상기 액체질소 공급배관(L33) 상에 설치되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가게 되면 개방되어 상기 액체질소펌프(31)에서 압축된 액체질소의 압력을 조절하여 상기 액화기화기(50)에 제공하는 액체질소 압력조절밸브(PV3)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2배관(L2) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에 유입/유출되는 기체산소의 유량이 일정하게 유지되도록 상기 기체산소 유량조절밸브(FV2)를 컨트롤하는 기체산소 체크밸브(F2) 및 상기 제4배관(L4) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에 유입/유출되는 기체질소의 유량이 일정하게 유지되도록 상기 기체질소 유량조절밸브(FV4)를 컨트롤하는 기체질소 체크밸브(F4)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 잉여 기체산소를 대기로 방산하지 않고 액화하여 액체산소 저장탱크에 저장할 수 있으므로 액체산소 저장탱크의 비축량이 증가되어, 산소 가스의 수요 증가시나 공기분리기 고장시에도 수요에 대응 가능하다. 그리고, 대기중으로 방산되는 산소 가스의 양이 감소되므로 산소 생산효율 및 에너지 효율이 향상된다. 또한, 기체산소를 액화하는 과정 및 액화된 산소를 다시 기화하는 과정에서 질소가스의 기화열 및 액화열을 사용하므로 추가적인 에너지 소모가 발생되지 않는다.
도 1은 종래 기술에 의한 산소 생산장치를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래의 평균산소생산량 및 산소사용량에 따른 저장탱크 레벨(%) 및 전력원단위(Kw/N㎥)의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 공기분리기를 구비하는 산소 생산장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 액화기화기의 단면도이다.
도 6은 도 4의 액화기화기의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 산소 생산장치의 동작을 나타낸 동작 챠트도이다.
도 8은 본 발명의 평균산소생산량 및 산소사용량에 따른 저장탱크 레벨(%) 및 전력원단위(Kw/N㎥)의 추이를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 공기분리기를 구비하는 산소 생산장치를 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 액화기화기의 단면도이고, 도 6은 도 4의 액화기화기의 내부 구조를 도시한 사시도이다.
도 4를 참조하면, 공기분리기의 정유통(7) 상탑에서는 기체산소와 액체산소가 생산되어, 액체산소는 액체산소 저장탱크(20)에 저장되고, 기체산소는 주열교환기(6)을 거쳐 압축기(8)를 통해 압축된 후 배관(L5) 및 기체산소 저장탱크(9)를 거쳐 고로 공장이나 제강 공장과 같은 제철소 내 해당 사용처(10)로 보내지게 된다. 한편, 정유통(7)의 하탑에서는 액체질소와 기체질소가 생산되어, 액체질소는 액체질소 저장탱크(30)에 저장되고, 기체질소는 압축기(11)를 통해 압축된 후 배관(L6) 및 기체질소 저장탱크(12)를 거쳐 해당 사용처(13)로 보내지게 된다.
본 발명에 따른 장치는, 배관(L1,L2,L3,L4)을 통해 기체가스 저장탱크(9,12) 및 액화가스 저장탱크(20,30)에 연결되는 액화기화기(50)를 구비한다.
액화기화기(50)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 기체산소 저장탱크(9) 및 액체질소 저장탱크(30)로부터 기체산소 및 액체질소를 받아들여 기체산소와 액체질소간 열교환에 의해 기체산소를 액화시켜 액체산소 저장탱크(20)에 액체산소를 제공한다. 이때, 산소와 질소간 비점 차이에 의하여 액체질소는 기화되어 기체산소저장탱크(12)에 제공되게 된다.
그리고, 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 기체질소 저장탱크(10) 및 액체산소 저장탱크(20)로부터 기체질소 및 액체산소를 받아들여 기체질소와 액체산소간 열교환에 의해 액체산소를 기화시켜 상기 기체산소 저장탱크(9)로 기체산소를 제공한다. 이때, 산소와 질소간 비점 차이에 의하여 기체질소의 온도는 -183℃로 떨어지게 된다.
액화기화기(50)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(51), 겹판(52) 및 냉각판(53)을 포함한다.
겹판(52)은 하우징(51) 내부에 안치된 여러 개의 판(plate)이 붙어 있는 겹판식(plate in many folds)으로 구성된다. 겹판(52)의 판과 판 사이에는 유로가 형성되어 있으며 이 유로를 통해 기체가스와 액화가스가 교대로 흐르면서 열교환이 이루어진다. 냉각판(52)은 겹판(52) 내부에 겹판(52)과 일체형으로 형성된다. 열교환 효율을 높이기 위하여 냉각판(52)은 파형(波形)의 구조를 갖는다.
하우징(21)의 끝단에는 겹판(52) 내부로 기체가스 및 액화가스가 유입 또는 유출될 수 있도록 제1 내지 제4합류/분배관(H1,H2,H3,H4)이 마련되어 있다.
도 4를 다시 참조하면, 제1 내지 제4합류/분배관(H1,H2,H3,H4)에는 상기 제1 내지 제4배관(L1,L2,L3,L3)이 각각 연결된다.
제1배관(L1)은 주배관(L11), 액체산소 충전배관(L12) 및 액체산소 공급배관(L13)을 포함한다
주배관(L11)은 액화기화기(50)의 제1합류/분배관(H1)과 연결된다. 주배관(L11)에는 내부 압력을 측정할 수 있도록 압력계(P1)가 장착된다.
액체산소 충전배관(L12)은 주배관(L11)을 통해 유입되는 액체산소가 액체산소 저장탱크(20)에 공급될 수 있도록 주배관(L11)과 액체산소 저장탱크(20) 사이에 연결된다. 액체산소 충전배관(L12) 상에는 산소 디퓨져(B1)와 액체산소 충전밸브(V1)가 설치된다. 산소 디퓨져(B1)는 액체산소 충전배관(L12)보다 큰 내경을 갖는다. 따라서, 산소 디퓨져(B1)로 액체산소가 유입되는 순간 액체산소가 팽창되면서 줄톰슨효과에 의해 유입 직전의 온도보다 하락되며 이에 따라 액체산소 내에 남아있는 기체산소가 액화되어 액체산소가 생성된다. 그리고, 산소 디퓨져(B1)는 주배관(L11)부터 액체산소 저장탱크(20)의 입구까지 액체산소가 흐를 때, 유속을 낮추는 역할을 한다. 산소 디퓨져(B1)에는 산소 디퓨져(B1) 내부의 액체산소레벨을 측정하기 위한 레벨기(LI1)가 설치되어 있다. 액체산소 충전밸브(V1)은 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가게 되면 개방되어 산소 디퓨저(B1)로부터의 액체산소를 액체산소 저장탱크(20)에 제공한다.
액체산소 공급배관(L13)은 액체산소 저장탱크(20)의 액체산소가 주배관(L11)에 공급될 수 있도록 액체산소 저장탱크(20)와 주배관(L11) 사이에 연결된다. 액체산소 공급배관(L13) 상에는 액체산소펌프(21)와 액체산소 압력조절밸브(PV1)가 설치되어 있다. 액체산소펌프(21)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 떨어지게 되면 기동되어 액체산소 저장탱크(20)의 액체산소가 액화기화기(50)에 공급될 수 있도록 액체산소를 압축한다. 액체산소 압력조절밸브(PV1)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 떨어지게 되면 액체산소펌프(21)에서 압축된 액체산소가 주배관(L11)에 공급될 수 있도록 개방되며, 액화기화기(50)의 제1합류/분배관(H1)으로 유입되는 액체산소의 압력이 일정하게 유지되도록 조절한다.
제3배관(L3)은 주배관(L31), 액체질소 충전배관(L32) 및 액체질소 공급배관(L33)을 포함한다.
주배관(L31)은 액화기화기(50)의 제3합류/분배관(H3)에 연결된다. 주배관(L31)에는 내부 압력을 측정할 수 있도록 압력계(P3)가 장착된다.
액체질소 충전배관(L32)은 주배관(L31)과 액체질소 저장탱크(30) 사이에 연결된다. 액체질소 충전배관(L32) 상에는 질소 디퓨져(B3) 및 액체질소 충전밸브(V3)가 설치되어 있다. 질소 디퓨져(B3)는 액체질소 충전배관(L32)보다 큰 내경을 갖는다. 따라서, 액화기화기(50)에서의 액체산소의 기화열에 의해 -183℃ 정도로 낮은 온도를 갖게 된 기체질소가 질소 디퓨져(B3)로 유입되는 순간 팽창되면서 줄톰슨효과에 의해 유입 직전의 온도보다 하락되며 이에 따라 기체질소가 액화되어 액체질소가 생성된다. 질소 디퓨져(B3)에는 질소 디퓨져(B3) 내부의 액체질소레벨을 측정하기 위한 레벨기(LI3)가 설치되어 있다.
액체질소 공급배관(L33)은 액체질소 저장탱크(30)의 액체질소가 주배관(L31)에 공급될 수 있도록 액체질소 저장탱크(30)와 주배관(L31)을 연결한다. 액체질소 공급배관(L33) 상에는 액체질소펌프(31)와 액체질소 압력조정밸브(PV3)가 설치된다. 액체질소 펌프(31)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 기동되어 액체질소 저장탱크(30)의 액체질소가 액화기화기(50)에 공급될 수 있도록 액체질소를 압축한다. 액체질소 압력조절밸브(PV3)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가는 경우에 액체질소펌프(31)에서 압축된 액체질소가 주배관(L31)에 공급될 수 있도록 개방되며, 액화기화기(50)의 제3합류/분배관(H3)으로 유입되는 액체질소의 압력이 일정하게 유지되도록 조절한다.
제2배관(L2)은 액화기화기(50)의 제2합류/분배관(H2)과 기체산소 저장탱크(9) 전단의 배관(L5)을 연결한다. 제2배관(L2)에는 기체산소 유량조절밸브(FV2) 및 체크밸브(F2)가 설치된다. 기체산소 유량조절밸브(FV2)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가는 경우에 기체산소 저장탱크(9)의 기체산소가 액화기화기(50)로 유입될 수 있도록 개방된다. 그리고, 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가는 경우에 액화기화기(50)로부터 유출되는 기체산소가 기체산소 저장탱크(9)에 공급될 수 있도록 개방된다. 체크밸브(F2)는 액화기화기(50)의 제2합류/분배관(H2)에 유입 또는 유출되는 기체산소의 유량이 일정하게 유지되도록 기체산소 유량조절밸브(FV2)를 조절한다.
제4배관(L4)은 액화기화기(50)의 제4합류/분배관(H4)과 기체질소 저장탱크(12) 전단의 배관(L6)을 연결한다. 제4배관(L4)에는 기체질소 유량조절밸브(FV4) 및 체크밸브(F4)가 설치된다. 기체질소 유량조절밸브(FV4)는 기체질소 유량조절밸브(FV4)는 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가는 경우에 기체질소 저장탱크(12)의 기체질소가 액화기화기(50)로 유입될 수 있도록 개방된다. 그리고, 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가는 경우에 액화기화기(50)로부터 유출되는 기체질소가 기체질소 저장탱크(12)에 공급될 수 있도록 개방된다. 체크밸브(F4)는 제4합류/분배관(H4)에 유입 또는 유출되는 기체질소의 유량이 일정하게 유지되도록 기체질소 유량조절밸브(FV4)를 조절한다.
이와 같은 구조를 갖는 공기분리기를 구비하는 산소 생산장치의 동작을 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 산소 생산장치의 동작을 나타낸 동작 챠트도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 사용처(10)에서 기체산소의 사용량이 감소되어 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치인 25kg/㎠ 이상으로 올라가면, 잉여 기체산소를 회수하기 위하여 기체산소 유량조절밸브(FV2), 액체산소 충전밸브(V2), 액체질소 압력조절밸브(PV3) 및 기체질소 유량조절밸브(FV4)가 개방되고, 액체질소펌프(31)가 기동된다.
이에 따라서, 기체산소 저장탱크(9)의 기체산소는 제2배관(L2) 및 제2합류/분배관(H2)를 거쳐 액화기화기(50)를 통과하게 되고, 동시에 액체질소 펌프(31)의 기동에 의해 액체질소 저장탱크(30)의 액체질소가 액체질소 공급배관(L33), 주배관(L31) 및 제3합류/분배관(H3)을 거쳐 액화기화기(50)를 통과하게 된다. 액화기화기(50)의 내부에서 기체산소와 액체질소의 유로는 서로 반대방향이므로, 기체산소와 액체질소간 열교환이 이루어져 기체산소는 액화되고 액체질소는 기화되어 액체산소 및 기체질소가 생성된다. 생성된 액체산소는 제1합류/분배관(H1), 주배관(L11)을 거쳐 액체산소 충전배관(L12) 상에 설치된 산소 디퓨져(B1)로 이동된다. 액체산소 내에 남아있는 기체산소는 산소 디퓨져(B1)에서 줄톰슨 효과에 의하여 액화되며 이에 따라서 액체산소 저장탱크(20)에 고순도의 액체산소가 공급된다. 그리고, 기체질소는 제4합류/분배과(H4), 제4배관(L4) 및 기체질소 저장탱크(12) 전단부의 배관(L6)을 거쳐 기체질소 저장탱크(12)에 공급된다. 이때, 장치의 안정적인 운전을 위하여 기체질소 저장탱크(12)에 공급되는 기체질소의 양만큼 질소압축기(11)의 압력을 낮추어 운전하거나 질소압축기(11)의 운전을 일정 기간 동안 정지한다.
이후, 잉여 기체산소가 회수되어 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 기준 설정치인 22kg/㎠에 도달하면, 액체질소펌프(31)의 기동이 중지되고 액체질소 압력조절밸브(PV3), 기체산소 유량조절밸브(FV2), 기체질소 유량조절밸브(FV4) 및 액체산소 충전밸브(V1)가 닫히게 된다.
반대로, 사용처(10)에서 기체산소의 사용량이 증가하여 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치인 19kg/㎠ 이하로 내려가면, 부족한 기체산소를 공급하기 위하여 액체산소 압력조절밸브(PV1), 기체산소 유량조절밸브(FV2), 기체질소 유량조절밸브(FV4) 및 액체질소 충전밸브(V4)가 개방되고, 액체산소펌프(21)가 기동된다.
이에 따라서, 기체질소 저장탱크(12)의 기체질소는 제4배관(L4) 및 제4합류/분배관(H4)을 거쳐 액화기화기(50)를 통과하게 되고, 동시에 액체산소 펌프(21)의 기동에 의해 액체산소 저장탱크(20)의 액체산소가 액체산소 공급배관(L13), 주배관(L11) 및 제1합류/분배관(H1)을 거쳐 액화기화기(50)를 통과하게 된다. 액화기화기(50)의 내부에서 기체질소와 액체산소의 유로는 서로 반대방향이므로, 기체질소와 액체산소간 열교환이 이루어져 액체산소가 기화되어 기체산소가 생성된다. 이때, 산소와 질소간 비점차이(산소:-183℃, 질소 :-196℃)로 인하여 액체산소의 기화열에 의하여 기체질소는 온도가 -183℃까지 떨어지게 되지만 액화되지 않고 기체 상태로 유지되게 된다. 생성된 기체산소는 제2합류/분배관(H2), 제2배관(L2) 및 배관(L5)을 거쳐 기체산소 저장탱크(9)에 공급되게 된다. 그리고, 낮은 온도를 갖게 된 기체질소는 제3합류/분배관(H3), 주배관(L31)을 거쳐 액체질소 충전배관(L32) 상에 설치된 질소 디퓨져(B3)로 이동된다. 기체질소는 질소 디퓨져(B3)에서 줄톰슨 효과에 의하여 액화되며 이에 따라서 액체질소 저장탱크(30)에 액체질소가 공급된다.
이후, 부족한 기체산소가 공급되어 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 기준 설정치인 22kg/㎠에 도달되면, 액체산소펌프(21)의 기동이 중지되고, 액체산소 압력조절밸브(PV1), 기체산소 유량조절밸브(FV2), 기체질소 유량조절밸브(FV4) 및 액체질소 충전밸브(V3)가 닫히게 된다.
도 8은 본 발명의 평균산소생산량 및 산소사용량에 따른 전력원단위(Kw/N㎥) 및 액체산소저장탱크의 레벨(%)의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 산소생산 장치를 이용하면, 사용처(10)의 산소사용량이 평균산소사용량 이하로 떨어지는 경우(D)에 잉여 기체산소를 액화하여 액체산소 저장탱크에 비축할 수 있으므로, 공기분리기의 평균산소생산량이 사용처(10)의 평균산소사용량과 동일하도록 공기분리기를 운전할 경우 액체산소 저장탱크의 비축량이 감소되는 종래 기술(A2)과 달리, 본 발명(A3)에서는 액체산소 저장탱크의 비축량이 충분히 확보된다. 또한, 대기로 방출되는 산소 가스의 양이 줄게 되어 그 만큼 공기분리기에서 생산해야 하는 산소 가스의 양이 감소되므로 전력비가 감소된다.
다음 표 1은 본 발명에 따른 산소생산 장치의 동작 및 그에 따른 효과를 나타낸다.
산소 질소
상태 변화 액화 기화 액화 기화
기체산소 저장탱크 압력상승 ○ ○
기체산소 저장탱크 압력하락 ○ ○

효과
액체산소 저장탱크 비축량 확보		 수요 증가에 대응 가능, 공기분리기 감량 운전 가능 액체질소 비축량 확보로 기체산소 액화를 위한 물량 확보 기체질소 공급량 증대로 질소압축기 감량운전 가능
이상, 전술한 본 발명의 실시예들에서는 특정 실시예에 관련하고 도시하고 설명하였지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구의 범위는 본 발명의 정신과 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변형될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있다.
9: 기체산소 저장탱크
12: 기체질소 저장탱크
20: 액체산소 저장탱크
30: 액체질소 저장탱크
50: 액화기화기

Claims (12)

  1. 공기분리기에서 생산된 기체산소, 기체질소, 액체산소 및 액체질소가 각각 저장되는 기체산소 저장탱크(9), 기체질소 저장탱크(12), 액체산소 저장탱크(20) 및 액체질소 저장탱크(30);및
    상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 상기 기체산소 저장탱크(9) 및 액체질소 저장탱크(30)로부터 기체산소 및 액체질소를 받아들여 기체산소와 액체질소간 열교환에 의해 기체산소를 액화시켜 상기 액체산소 저장탱크(20)에 액체산소를 제공하고, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 상기 기체질소 저장탱크(12) 및 액체산소 저장탱크(20)로부터 기체질소 및 액체산소를 받아들여 상기 기체질소와 액체산소간 열교환에 의해 액체산소를 기화시켜 상기 기체산소 저장탱크(9)에 기체산소를 제공하는 액화기화기(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액화기화기(50)는,
    하우징(51);
    상기 하우징(51) 내부에 안치된 다수의 판들로 구성되며 판과 판 사이에 형성된 유로를 통해 질소와 산소가 교대로 흐르면서 열교환이 이루어지도록 구성된 겹판(52);
    상기 겹판(52)과 일체로 형성된 냉각판(53);및
    상기 겹판(52) 내로 액체산소, 기체산소, 액체질소 및 기체질소가 유입 및 유출되도록 상기 하우징(51)의 끝단에 마련된 제1 내지 제4합류/분배관(H1,H2,H3,H4)을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 냉각판(53)은 파형(波形)의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 액체산소 저장탱크(20)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 개방되는 액체산소 충전밸브(V1)가 설치된 액체산소 충전배관(L12) 및 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 기동되는 액체산소펌프(21)가 설치된 액체산소 공급배관(L13)을 포함하는 제1배관(L1);
    상기 기체산소 저장탱크(9)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가거나 하한 설정치 이하로 내려가면 개방되는 기체산소 유량조절밸브(FV2)가 설치된 제2배관(L2);
    상기 액체질소 저장탱크(30)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며, 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 내려가면 개방되는 액체질소 충전밸브(V3)가 설치된 액체질소 충전배관(L32) 및 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가면 기동되는 액체질소펌프(31)가 설치된 액체질소 공급배관(L33)을 포함하는 제3배관(L3);및
    상기 기체질소 저장탱크(12)와 액화기화기(50) 사이에 연결되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가거나 하한 설정치 이하로 내려가면 개방되는 기체질소 유량조절밸브(FV4)가 설치된 제4배관(L4)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 액체질소 충전배관(L32) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에서 액체 산소와의 열교환에 의하여 온도가 낮아진 기체질소를 받아들여 액화하는 질소 디퓨져(B3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 질소 디퓨져(B3) 내부의 액체질소 레벨을 측정하는 레벨기(LI3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 액체산소 충전배관(L12) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에서 액체질소와 기체산소간 열교환에 의해 생성된 액체산소를 받아들여 액체산소 내에 남아있는 기체산소를 액화하여 상기 액체산소 저장탱크(20)에 제공하는 산소 디퓨져(B1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 산소 디퓨져(B1) 내부의 액체질소 레벨을 측정하는 레벨기(LI1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 액체산소 공급배관(L13) 상에 설치되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 하한 설정치 이하로 떨어지게 되면 개방되어 상기 액체산소펌프(21)에서 압축된 액체산소의 압력을 조절하여 상기 액화기화기(50)에 제공하는 액체산소 압력조절밸브(PV1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 액체질소 공급배관(L33) 상에 설치되며 상기 기체산소 저장탱크(9)의 압력이 상한 설정치 이상으로 올라가게 되면 개방되어 상기 액체질소펌프(31)에서 압축된 액체질소의 압력을 조절하여 상기 액화기화기(50)에 제공하는 액체질소 압력조절밸브(PV3)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 제2배관(L2) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에 유입/유출되는 기체산소의 유량이 일정하게 유지되도록 상기 기체산소 유량조절밸브(FV2)를 컨트롤하는 기체산소 체크밸브(F2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 제4배관(L4) 상에 설치되며 상기 액화기화기(50)에 유입/유출되는 기체질소의 유량이 일정하게 유지되도록 상기 기체질소 유량조절밸브(FV4)를 컨트롤하는 기체질소 체크밸브(F4)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기분리기를 구비하는 산소생산 장치.
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CN108332510A (zh) * 2018-03-22 2018-07-27 上海华林工业气体有限公司 一种提高HyCO冷箱CO回收率的系统及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539634U (ja) * 1991-10-31 1993-05-28 日本酸素株式会社 携帯用簡易空気分離器
KR960034073A (ko) * 1995-03-16 1996-10-22 띠에리 쉬에로 열처리용 질소 생산 방법 및 플랜트
KR20000008272A (ko) * 1998-07-11 2000-02-07 김영대 압력스윙흡착 공기 분리기의 폐가스에 의한 폐수 처리 장치
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0539634U (ja) * 1991-10-31 1993-05-28 日本酸素株式会社 携帯用簡易空気分離器
KR960034073A (ko) * 1995-03-16 1996-10-22 띠에리 쉬에로 열처리용 질소 생산 방법 및 플랜트
KR20000008272A (ko) * 1998-07-11 2000-02-07 김영대 압력스윙흡착 공기 분리기의 폐가스에 의한 폐수 처리 장치
JP2004527717A (ja) 2001-02-28 2004-09-09 デーウー・エレクトロニクス・コーポレイション 酸素富化空気を供給可能な空気調和機

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