KR101275772B1 - Membrane module and a fluorinated gas concentrator comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분리막 모듈 및 이를 포함하는 불화가스 분리장치에 관한 것으로, 상세하게는 투과구 및 배출구를 포함하는 중공사막(hollow fiber membrane) 분리막 모듈에 있어서, 다공성 격막을 내부에 포함하여 상기 격막에 의해 분리막 모듈 내부가 복수개의 구획으로 구분되되, 구분된 복수개의 구획들은 격막의 기공에 의해 동일한 압력을 나타내고, 상기 다공성 격막의 기공으로부터 나온 투과기체가 모듈의 투과구를 통하여 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 분리막 모듈을 제공한다. 본 발명에 따른 분리막 모듈 및 이를 포함하는 불화가스 분리장치는 감압에 의해 분리가 수행될 기체를 분리막 모듈로 유입시키는 경우, 분리막 모듈 내부의 압력을 고르게 유지하여 분리막 모듈 내부에서 발생할 수 있는 압력차이를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 감압에 의해 불화가스를 분리 시 높은 효율로 불화가스를 분리할 수 있다.The present invention relates to a membrane module and a fluorine gas separation apparatus including the same, and more particularly, in a hollow fiber membrane membrane module including a permeate port and an outlet port, the membrane includes a porous membrane inside the membrane. The membrane module is divided into a plurality of compartments, the plurality of divided compartments exhibit the same pressure by the pores of the diaphragm, characterized in that the permeate gas from the pores of the porous diaphragm is configured to be discharged through the permeation opening of the module Provides a membrane module. The membrane module and the fluorinated gas separator including the same according to the present invention maintain pressure evenly in the membrane module when the gas to be separated is introduced into the membrane module by reducing the pressure, thereby reducing the pressure difference that may occur in the membrane module. It can be minimized. Accordingly, the fluorinated gas can be separated with high efficiency when the fluorinated gas is separated by the reduced pressure.

Description

분리막 모듈 및 이를 포함하는 불화가스 분리농축장치{Membrane module and a fluorinated gas concentrator comprising the same}Membrane module and a fluorinated gas concentrator comprising the same

본 발명은 분리막 모듈 및 이를 포함하는 불화가스 분리농축장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a membrane module and a fluorine gas separation and concentration apparatus including the same.

인류에게 지구 온난화 현상은 해결해야 할 큰 과제로써, 지구온난화를 촉진시키는 온실가스에 대해 큰 관심이 쏟아지고 있다. 이에 따라, 1994년 3월 브라질 리우에서 기후변화협약(UNFCC)이 체결되었으며, 세계 각 나라들에 온실가스 배출 저감대책을 수립, 보고, 이행해야 할 의무가 부과되었다. 1997년 12월 일본 교토에서는 구체적인 배출량 감축목표가 논의되어 선진국 38개국이 2008년에서 2012년까지 온실가스를 1990년 대비 평균 5.2 % 감축하기로 결정하였으며, 온실가스의 종류를 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 아산화질소(N2O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF6) 등 6가지 물질로 분류하였다. 또한, 온실가스 감축 이행을 효과적으로 이행하기 위한 3대 메카니즘인 청정개발체계(CDM), 공동이행제도(JI), 배출권 거래제도(ET) 등의 경제적 수단을 도입 비준하여 시행하고 있다.
Global warming is a big challenge for mankind, and there is great interest in greenhouse gases that promote global warming. Accordingly, the United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) was signed in Rio in March 1994 and obligations have been imposed on countries around the world to establish, report and implement greenhouse gas emission reduction measures. In December 1997, in Kyoto, Japan, specific emission reduction targets were discussed, and 38 developed countries decided to reduce greenhouse gas emissions by 5.2% on average from 2008 to 2012, and the types of greenhouse gases are carbon dioxide (CO 2 ) and methane. (CH 4 ), nitrous oxide (N 2 O), hydrogen fluorocarbons (HFCs), perfluorocarbons (PFCs), sulfur hexafluoride (SF 6 ) and six substances. It has also introduced and implemented economic measures such as Clean Development Mechanism (CDM), Joint Implementation System (JI), and Emission Trading System (ET), which are the three mechanisms for effectively implementing greenhouse gas reduction implementation.

우리나라도 2013년부터 온실가스 감축의무 대상국으로 지정될 예정이고, 이에 따라 발전, 정유, 석유화학, 시멘트, 제지, 자동차, 반도체, 도시가스, 디스플레이 등의 10대 업종이 탄소배출 감축 업종으로 우선 선정될 예정이며, 탄소배출 감축량은 1995년 대비 5.2%의 감축의무를 부여받을 것으로 예측되어 범국가적, 기업적인 대응책 수립이 요구되고 있다.
Korea will also be designated as the target of greenhouse gas reduction from 2013, and accordingly, the top 10 industries such as power generation, refinery, petrochemical, cement, paper, automobile, semiconductor, city gas and display will be selected as carbon emission reduction industries. Carbon emissions reductions are expected to be under a 5.2% reduction compared to 1995, requiring the establishment of national and corporate countermeasures.

한편, 육불화황(SF6)은 프레온 가스의 대체물질로 개발돼 반도체 생산공정, 가스 차단기, 소화기, 고압 개폐장치, 중간압 개폐장치, 변압기, 가스 절연 라인 시스템, 혹은 계기용 변성기 등에 쓰이며, 특히 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 세척공정에서 사용되고 있는 물질이다. 육불화황(SF6)은 사용량이 세계적으로 증가하고 있는 인공적인 온실가스로 보통상태에서 불활성, 무취, 무독성 가스이고 500 ℃까지 분해되지 않는다. 또한, 육불화황은 지구 온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 23900배 이상 높은 것으로 알려져 있다.Sulfur hexafluoride (SF 6 ) has been developed as a substitute for freon gas and is used in semiconductor production processes, gas circuit breakers, fire extinguishers, high pressure switchgear, intermediate pressure switchgear, transformers, gas insulation line systems, In particular, it is a material used in cleaning processes in the manufacture of semiconductor wafers and LCD panels. Sulfur hexafluoride (SF 6 ) is an artificial greenhouse gas whose usage is increasing worldwide. It is an inert, odorless, non-toxic gas under normal conditions and does not decompose to 500 ° C. It is also known that sulfur hexafluoride has an impact on global warming about 23900 times higher than that of carbon dioxide.

과불화탄소(perfluorocarbon, PFC)는 화학적으로 매우 안정하고 거의 독성이 없는 물질이지만 지구 온난화를 일으키는 주요 온실 가스로서, 특히 CF4와 C2F6 등은 대기 중에서 무려 10,000 ∼50,000년 동안 체류하면서 지표면의 온도를 상승시킨다. 과불화탄소의 지구 온난화지수는 이산화탄소보다 6000 ∼ 25,000 배가 높은 온실가스로 알려져 있다. 또한, 과불화탄소 중 사불화탄소(CF4)는 알려진 분자 중에 가장 안정한 무극성 분자 화합물로서 분해처리가 매우 어렵고, 실제로 공정에 사용되는 과불화탄소의 사용 효율이 약 15 ∼ 60 %정도임을 감안할 때 대기로 방출되는 과불화탄소로 인한 문제가 심각한 것을 알 수 있다.
Perfluorocarbon (perfluorocarbon, PFC), but is chemically very stable, almost no toxic substances as a main greenhouse gas causing global warming, in particular, such as CF 4 and C 2 F 6 is clear of the ground surface and stay in the atmosphere for 10,000 ~50,000 nyeon Raise the temperature. The global warming index of perfluorocarbons is known to be 6000 to 25,000 times higher than carbon dioxide. In addition, carbon tetrafluoride (CF 4 ) among perfluorocarbons is the most stable nonpolar molecular compound among known molecules, which is very difficult to decompose and is released to the air considering that the use efficiency of perfluorocarbons used in the process is about 15 to 60%. It can be seen that the problems caused by perfluorocarbons are serious.

상기 육불화황, 과불화탄소와 같은 불화가스를 처리하는 방법으로는 연소법(Combustion), 열분해법(Thermal distruction), 화학/촉매분해법(Chemical/catalytic distruction), 플라즈마 분해법(plasma distruction) 등 다양한 기술이 연구 개발되고 있으며, 종래의 불화가스 처리방법을 대체하는 새로운 대체방법 중 하나로 분리막법이 개발되었다. 상기 분리막법은 불화가스와 기타 가스들의 분자직경 차이를 이용하여 분리막 모듈을 이용하여 분리 및 회수하는 방법으로,As a method for treating fluorinated gases such as sulfur hexafluoride and perfluorocarbons, various techniques such as combustion, thermal distruction, chemical / catalytic distruction, and plasma distruction are used. Research and development, the membrane method has been developed as one of the new alternative method to replace the conventional fluorine gas treatment method. The separation membrane method is a method of separating and recovering using a separation membrane module using a molecular diameter difference between fluorinated gas and other gases.

대한민국공개특허 제10-2008-0074225호에서는 육불화황 분리막 모듈 및 이를 이용한 육불화황 회수장치가 개시된 바 있으며, 육불화황 회수를 위한 추가 공정없이도 육불화황 분리막 모듈을 이용하여 높은 회수율로 육불화황을 회수할 수 있는 것으로 나타났다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0074225 discloses a sulfur hexafluoride separator module and a sulfur hexafluoride recovery apparatus using the sulfur hexafluoride separation membrane module. In the present invention, a sulfur hexafluoride separation membrane module is used without any additional process for recovering sulfur hexafluoride, It was found that sulfur fluoride can be recovered.

불화가스가 사용되는 반도체 및 LCD 공정의 특성상 육불화황과 같은 불화가스가 포함되어 있는 폐가스의 최종 배출압력이 1 bar(gauge pressure) 미만의 음압이기 때문에, 이러한 폐가스를 유동시키기 위해서는 반도체 및 LCD 공정의 공정장비 중 블로워(blower) 전단에 가압장치가 설치되어야 한다. 그러나, 설치된 가압장치로 인하여 반도체 공정 또는 LCD 공정 중 스퍼터링(sputtering) 공정에 부하(load)가 걸리는 문제가 있다.
Since the final discharge pressure of the waste gas containing fluorinated gas such as sulfur hexafluoride is lower than 1 bar (gauge pressure) due to the characteristic of the semiconductor and LCD process in which fluorinated gas is used, in order to flow the waste gas, The pressure device must be installed at the front of the blower. However, there is a problem that a load is applied to a sputtering process in a semiconductor process or an LCD process due to the pressurizing device installed.

이에, 본 발명자들은 종래의 가압을 통해 분리가 수행되었던 분리막법을 대체할 수 있는 분리막 모듈 내부를 감압시키는 분리막법을 통해 불화가스를 처리하는 방법을 연구하던 중, 감압을 이용한 분리막법에 최적화된 분리막 모듈을 개발하고 본 발명을 완성하였다.
Thus, the inventors of the present invention while studying a method of treating the fluoride gas through the membrane method for reducing the pressure inside the membrane module that can replace the separation membrane method that the separation was performed by the conventional pressurization, optimized for the membrane method using the reduced pressure The membrane module was developed and the present invention was completed.

본 발명의 목적은 분리막 모듈 및 이를 포함하는 불화가스 분리농축장치를 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a separator module and a fluorine gas separation and concentration apparatus including the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투과구 및 배출구를 포함하는 중공사막(hollow fiber membrane) 분리막 모듈에 있어서, 다공성 격막을 내부에 포함하여 상기 격막에 의해 분리막 모듈 내부가 복수개의 구획으로 구분되되, 구분된 복수개의 구획들은 격막의 기공에 의해 동일한 압력을 나타내고, 상기 다공성 격막의 기공으로부터 나온 투과기체가 모듈의 투과구를 통하여 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 분리막 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a hollow fiber membrane membrane module comprising a permeable opening and a discharge port, including a porous membrane inside the membrane module is divided into a plurality of compartments by the membrane inside , The divided plurality of compartments exhibit the same pressure by the pores of the diaphragm, and the permeate gas from the pores of the porous diaphragm is configured to be discharged through the permeation opening of the module.

또한, 본 발명은 In addition,

본 발명에 따른 상기 분리막 모듈;The membrane module according to the present invention;

상기 분리막 모듈로 혼합기체를 주입하는 공급부;A supply unit for injecting a mixed gas into the membrane module;

상기 공급부와 연결되어 분리막 모듈로 주입되는 혼합기체의 유량을 제어하는 유입량제어부; An inflow amount control unit connected to the supply unit to control a flow rate of the mixed gas injected into the membrane module;

상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 배출구로부터 배출되는 가스의 유량을 제어하는 배출량제어부 및Is connected to the outlet of the membrane module, the discharge control unit for controlling the flow rate of gas discharged from the outlet and

상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되어 분리막 모듈 내부를 감압하는 진공펌프를 포함하는 혼합기체 분리농축장치를 제공한다.
It is connected to the permeation opening of the membrane module provides a mixed gas separation and concentration apparatus including a vacuum pump for reducing the pressure inside the membrane module.

본 발명에 따른 분리막 모듈 및 이를 포함하는 불화가스 분리농축장치는 감압에 의해 분리가 수행될 기체를 분리막 모듈로 유입시키는 경우, 분리막 모듈 내부의 압력을 고르게 유지하여 분리막 모듈 내부에서 발생할 수 있는 압력차이를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 감압에 의해 불화가스를 분리 시 높은 효율로 불화가스를 분리할 수 있다.
Separation membrane module and the fluorine gas separation and concentration apparatus including the same according to the present invention, when the gas to be separated by a reduced pressure flow into the membrane module, the pressure difference that may occur inside the membrane module by maintaining the pressure inside the membrane module evenly Can be minimized. Accordingly, the fluorinated gas can be separated with high efficiency when the fluorinated gas is separated by the reduced pressure.

도 1은 본 발명에 따른 분리막 모듈을 개략적으로 나타낸 모식도이고;
도 2는 본 발명에 따른 분리막 모듈의 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이고;
도 3은 본 발명에 따른 분리막 모듈이 포함하는 격막을 개략적으로 나타낸 모식도이고;
도 4는 본 발명에 따른 혼합기체 분리장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.1 is a schematic view showing a membrane module according to the present invention;
2 is a schematic diagram schematically showing a cross section of the membrane module according to the present invention;
3 is a schematic diagram schematically showing a diaphragm included in the membrane module according to the present invention;
Figure 4 is a schematic diagram schematically showing a mixed gas separation apparatus according to the present invention.

본 발명은 The present invention

투과구 및 배출구를 포함하는 중공사막(hollow fiber membrane) 분리막 모듈에 있어서,In the hollow fiber membrane membrane module comprising a permeate port and an outlet port,

다공성 격막을 내부에 포함하여 상기 격막에 의해 분리막 모듈 내부가 복수개의 구획으로 구분되되, 구분된 복수개의 구획들은 격막의 기공에 의해 동일한 압력을 나타내고, 상기 다공성 격막의 기공으로부터 나온 투과기체가 모듈의 투과구를 통하여 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 분리막 모듈을 제공한다.
The inside of the membrane module is divided into a plurality of compartments by including the porous diaphragm therein, and the plurality of divided compartments exhibit the same pressure by the pores of the diaphragm, and the permeate gas from the pores of the porous diaphragm is formed in the module. It provides a membrane module, characterized in that configured to be discharged through the permeation opening.

이하, 본 발명에 따른 분리막 모듈을 도면을 참고하여 설명한다.
Hereinafter, the membrane module according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 다공성 격막을 내부에 포함하여 상기 격막에 의해 분리막 모듈 내부가 복수개의 구획으로 구분된 중공사막 분리막 모듈을 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 2는 상기 중공사막 분리막 모듈의 단면을 개략적으로 나타낸 모식도이다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 분리막 모듈은 중공사막 분리막(10)이 다공성 격막(20)에 의해 복수개의 구획으로 구분된다. 이는 분리막 모듈의 내부 압력이 특정부분에 따라 차이가 나는 것을 방지하기 위한 것으로, 격막에 의해 구분된 구획들이 상기 다공성 격막(20)의 기공(30)에 의해 서로 소통할 수 있어 각 구획들의 압력이 동일하게 조절될 수 있다. 1 is a schematic diagram schematically showing a hollow fiber membrane membrane module in which a membrane module is divided into a plurality of compartments by the diaphragm including a porous membrane therein, and FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a cross section of the hollow fiber membrane membrane module. to be. 1 and 2, in the membrane module according to the present invention, the hollow fiber membrane membrane 10 is divided into a plurality of compartments by the porous membrane 20. This is to prevent the internal pressure of the membrane module from varying according to a specific part. The compartments separated by the diaphragm can communicate with each other by the pores 30 of the porous diaphragm 20, so that the pressure of each compartment is increased. The same can be adjusted.

일반적으로 분리막 모듈을 이용하여 혼합기체로부터 특정한 기체를 분리하는 경우(예를 들어, 불화가스를 분리하는 경우), 혼합기체를 가압하여 분리막 모듈로 주입하였으나, 본 발명자들은 분리막 모듈 내부를 감압하여 혼합기체가 분리막 모듈로 주입되는 새로운 방법을 연구하였다. 그러나, 분리막 모듈 내부를 감압할 때 모듈 내부의 압력이 균질하게 감압되지 않는 문제가 발생할 수 있어, 분리효율이 저하될 수 있다. 본 발명에 따른 분리막 모듈은 다공성 격막에 의해 분리막 모듈 내부가 동일한 압력으로 조절될 수 있어 분리막 모듈 내부를 감압하여 분리를 수행할 때 발생할 수 있는 분리효율 저하를 방지할 수 있다. In general, when a specific gas is separated from the mixed gas by using the membrane module (for example, when fluorinated gas is separated), the mixed gas is pressurized and injected into the membrane module. A new method of injecting gas into the membrane module was studied. However, when depressurizing the inside of the separator module, a problem may occur in which the pressure inside the module is not uniformly reduced, so that the separation efficiency may be reduced. The membrane module according to the present invention can be controlled to the same pressure inside the membrane module by the porous diaphragm to prevent a reduction in separation efficiency that may occur when performing separation by reducing the pressure inside the membrane module.

도 1 및 2에서 A, A', B 및 B'로 나타낸 기공은 분리막을 투과하는 투과기체가 배출되는 기공이다. 도 1 및 2에서 A, A', B 및 B'로 나타낸 상기 기공에서 배출된 투과기체는 분리막 모듈 하우징(housing)의 투과구를 통해 배출될 수 있다. 또한, 분리막 모듈의 감압이 상기 A, A', B 및 B'로 나타낸 기공들을 통해 수행될 수 있고, 다공성 격막의 기공(30)에 의해 분리막 모듈 내부 전체에서 감압이 고르게 수행된다. 이에 따라, 분리막 모듈 내부에 발생할 수 있는 감압의 정도차가 최소화되며, 분리막 모듈의 분리효율이 향상된다. The pores indicated by A, A ', B and B' in Figs. 1 and 2 are pores through which the permeate gas penetrating the separator is discharged. The permeated gas discharged from the pores indicated by A, A ', B, and B' in FIGS. 1 and 2 may be discharged through the permeation hole of the membrane module housing. In addition, the pressure reduction of the membrane module may be performed through the pores indicated by A, A ', B, and B', and the pressure reduction is uniformly performed throughout the membrane module by the pores 30 of the porous membrane. Accordingly, the degree of pressure reduction that may occur inside the membrane module is minimized, and the separation efficiency of the membrane module is improved.

상기 다공성 격막은 분리막 모듈의 크기 및 형태에 따라 다양한 크기 및 형태로 제조될 수 있으며, 적용할 대상 및 분야에 적합하도록 적절히 조절될 수 있으며, 도 1 내지 도 3에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니다. The porous diaphragm may be manufactured in various sizes and shapes according to the size and shape of the separator module, and may be appropriately adjusted to suit the object and application to be applied, but is not limited to the shape shown in FIGS. 1 to 3. .

한편, 상기 다공성 격막(20)은 불화가스에 대하여 우수한 내화학성 및 기계적 강도를 나타내는 플라스틱 소재로 제조되는 것이 바람직하고, 보강PVC(Polyvinyl chloride), 폴리카보네이트(Polycarbonate), 폴리에틸렌(polyethylene) 등의 재질로 제조되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 플라스틱 소재로 제조되는 다공성 격막(20)은 불화가스 등에 대해 낮은 반응성 즉, 우수한 내화학성 및 기계적 강도를 나타내어 내구성이 뛰어난 효과가 있다.
On the other hand, the porous diaphragm 20 is preferably made of a plastic material exhibiting excellent chemical resistance and mechanical strength against fluorinated gas, and materials such as reinforced PVC (Polyvinyl chloride), polycarbonate, polyethylene, etc. It is preferably prepared as, but is not limited thereto. Porous diaphragm 20 made of the plastic material exhibits low reactivity with respect to fluorinated gas, that is, excellent chemical resistance and mechanical strength, and thus has excellent durability.

한편, 본 발명은On the other hand,

본 발명에 따른 상기 분리막 모듈; The membrane module according to the present invention;

상기 분리막 모듈로 혼합기체를 주입하는 공급부;A supply unit for injecting a mixed gas into the membrane module;

상기 공급부와 연결되어 분리막 모듈로 주입되는 혼합기체의 유량을 제어하는 유입량제어부; An inflow amount control unit connected to the supply unit to control a flow rate of the mixed gas injected into the membrane module;

상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 배출구로부터 배출되는 가스의 유량을 제어하는 배출량제어부 및Is connected to the outlet of the membrane module, the discharge control unit for controlling the flow rate of gas discharged from the outlet and

상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되어 분리막 모듈 내부를 감압하는 진공펌프를 포함하는 혼합기체 분리농축장치를 제공한다.
It is connected to the permeation opening of the membrane module provides a mixed gas separation and concentration apparatus including a vacuum pump for reducing the pressure inside the membrane module.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 혼합기체 분리농축장치를 설명한다.
Hereinafter, a mixed gas separation and concentration device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 혼합기체 분리농축장치는 분리가 수행되어야할 혼합기체가 공급되는 공급부(100), 상기 공급부(100)와 연결되어 공급부로부터 공급되는 기체의 유량을 제어하는 유입량제어부(200), 상기 유입량제어부(200)를 통해 주입되는 혼합기체를 분리하는 분리막 모듈(300), 상기 분리막 모듈(300)의 투과구와 연결되어 분리막 모듈 내부를 감압시킴으로써 분리막 모듈 내부로 혼합기체가 주입되도록 하는 진공펌프(400) 및 상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 배출구로부터 배출되는 가스의 유량을 제어하는 배출량제어부(500)를 포함한다.As shown in Figure 4, the mixed gas separation and concentration apparatus according to the present invention is connected to the supply unit 100, the supply unit 100 is supplied to the mixed gas to be separated to control the flow rate of the gas supplied from the supply unit Inlet flow control unit 200, the separator module 300 for separating the mixed gas injected through the inlet flow control unit 200, connected to the through hole of the separator module 300 to reduce the inside of the membrane module to reduce the mixed gas into the separator module Is connected to the vacuum pump 400 and the outlet of the membrane module to be injected, the discharge control unit 500 for controlling the flow rate of the gas discharged from the outlet.

상기 공급부(100)는 분리가 수행되어야 하는 혼합기체를 공급하고, 상기 공급부(100)와 연결된 상기 유입량제어부(200)는 공급받은 혼합기체의 유량을 제어하여 설정된 유량만이 분리막 모듈로 주입될 수 있도록 한다. 이때, 상기 유입량제어부는 질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)를 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The supply unit 100 supplies a mixed gas to be separated, and the inflow amount control unit 200 connected to the supply unit 100 controls the flow rate of the supplied mixed gas so that only the set flow rate may be injected into the separator module. Make sure In this case, the inflow amount control unit preferably includes a mass flow controller (MFC), but is not limited thereto.

상기 분리막 모듈(300)은 내부가 복수개의 구획으로 구분된 형태인 중공사막 분리막 모듈 또는 나권형 분리막 모듈로써, 다공성 격막에 의해 구분된 구획이 다공성 격막(또는 튜브)의 기공을 통해 서로 소통할 수 있다. 이에 따라, 분리막 모듈 내부가 감압되어도 각 구획의 압력이 동일하게 감압될 수 있어 모듈 내부에서 감압의 정도차이가 발생하는 것을 방지한다. 이때, 상기 분리막 모듈(300)은 서로 병렬연결된 형태 또는 직렬연결된 형태일 수 있으며, 분리가 수행되는 조건에 맞추어 적절하게 선택될 수 있다. The membrane module 300 is a hollow fiber membrane module or spiral wound membrane module in which the inside is divided into a plurality of compartments, and the compartments separated by the porous membrane can communicate with each other through the pores of the porous membrane (or tube). have. Accordingly, even when the inside of the separator module is depressurized, the pressure in each compartment may be reduced in the same manner, thereby preventing a degree of decompression inside the module from occurring. In this case, the membrane module 300 may be in a form connected in parallel or in series with each other, it may be appropriately selected according to the conditions that the separation is performed.

상기 분리막 모듈(300)의 배출구 및 투과구에는 가스크로마토그래피(gas chromatography, GC)가 각각 연결될 수 있다. 가스크로마토그래피를 통해 배출구 및 투과구를 통해 배출되는 가스의 농도를 분석할 수 있으며, 이에 따라 배출된 가스를 대기 중으로 바로 배출하거나, 분리막 모듈에 의한 분리를 더욱 수행할 수 있다. Gas chromatography (GC) may be connected to the outlet and the permeable opening of the membrane module 300, respectively. Through gas chromatography, the concentration of the gas discharged through the outlet and the permeate can be analyzed. Accordingly, the discharged gas can be directly discharged into the atmosphere, or separation by the membrane module can be further performed.

상기 분리막 모듈(300)의 배출구에는 배출량제어부(500)가 구비되고, 상기 배출량제어부는 질량 유량 제어기(mass flow controller, MFC)를 포함하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 배출량제어기(500)를 통해 유입량제어부(200) 및 진공펌프(400)와 함께 분리막 모듈에서 혼합기체가 머무르는 체류시간을 조절할 수 있고, 이에 따라 분리가 수행되어야 하는 혼합가스의 조건에 따라 혼합가스 유입량, 투과가스 배출량 등을 조정하여 분리를 수행할 수 있다.An outlet of the membrane module 300 is provided with a discharge control unit 500, the discharge control unit preferably includes a mass flow controller (MFC), but is not limited thereto. Through the discharge controller 500, the residence time of the mixed gas stays in the membrane module together with the inflow control unit 200 and the vacuum pump 400 can be adjusted, according to the mixed gas according to the conditions of the mixed gas to be separated Separation can be performed by adjusting the amount of inflow, the amount of permeated gas, and the like.

상기 진공펌프(400)는 상기 분리막 모듈(300) 내부를 감압시켜 분리막 모듈의 분리막 모듈 내부로 혼합기체가 주입되도록 하는 구동력을 발생시키다. 이때, 진공펌프(400)에 의해 감압되는 분리막 모듈(300) 내부는 복수개의 구획으로 구분되어 있고, 각각의 구획이 서로 소통할 수 있어 압력차이 없이 감압이 수행될 수 있으며, 구획간의 압력차이에 따른 분리효율 저하를 방지할 수 있다.
The vacuum pump 400 generates a driving force to depressurize the inside of the separator module 300 to allow the mixed gas to be injected into the separator module of the separator module. At this time, the inside of the membrane module 300, which is decompressed by the vacuum pump 400 is divided into a plurality of compartments, each compartment can communicate with each other can be carried out without pressure difference, the pressure difference between the compartments It is possible to prevent the degradation of separation efficiency.

본 발명에 따른 혼합기체 분리농축장치는 감압에 따른 분리막법에 의해 혼합기체로부터 분리가 수행되어야할 기체를 분리해내고, 이때 감압에 최적화된 분리막 모듈을 사용하여 최적화된 분리효율을 나타낼 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 혼합기체 분리농축장치가 저압 및 저농도로 반도체공정 또는 LCD 공정으로부터 배출되는 불화가스를 포함하는 폐가스로부터 불화가스만을 분리할 수 있으며, 종래의 불화가스 분리장치보다 더욱 우수한 분리효율을 나타낼 수 있다.
The mixed gas separation and concentration device according to the present invention separates the gas to be separated from the mixed gas by the separation membrane method according to the reduced pressure, and may exhibit an optimized separation efficiency by using a membrane module optimized for reduced pressure. Accordingly, the mixed gas separation and concentration device according to the present invention can separate only the fluorine gas from the waste gas including the fluorine gas discharged from the semiconductor process or the LCD process at low pressure and low concentration, and has a better separation efficiency than the conventional fluorine gas separation device. Can be represented.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
Although a preferred embodiment according to the present invention has been described above, it is possible to modify in various forms, and those skilled in the art to various modifications and modifications without departing from the claims of the present invention It is understood that it may be practiced.

10 : 중공사막
20 : 다공성 격막
30 : 기공
100 : 공급부
200 : 유입량제어부
300 : 분리막 모듈
400 : 진공펌프
500 : 배출량제어부10: hollow fiber membrane
20: porous diaphragm
30: pore
100: supply part
200: Inflow control unit
300: separator module
400: vacuum pump
500: emission control unit

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 투과구 및 배출구를 포함하는 중공사막(hollow fiber membrane) 분리막 모듈에 있어서,
다공성 격막을 내부에 포함하여 상기 격막에 의해 분리막 모듈 내부가 복수개의 구획으로 구분되되, 구분된 복수개의 구획들은 격막의 기공에 의해 동일한 압력을 나타내고, 상기 다공성 격막의 기공으로부터 나온 투과기체가 모듈의 투과구를 통하여 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 분리막 모듈;
반도체 또는 LCD 제조공정부에 연결되고, 상기 분리막 모듈로 반도체 또는 LCD 제조공정에서 발생하는 혼합기체를 주입하는 공급부;
상기 공급부와 연결되어 분리막 모듈로 주입되는 혼합기체의 유량을 제어하는 유입량제어부;
상기 분리막 모듈의 배출구와 연결되되, 배출구로부터 배출되는 가스의 유량을 제어하는 배출량제어부 및
상기 분리막 모듈의 투과구와 연결되어 분리막 모듈 내부를 감압하는 진공펌프를 포함하고, 상기 혼합기체의 공급, 분리막 모듈 내부로의 주입 및 분리의 구동력은 상기 감압을 위한 진공펌프에 의해서만 발생하는 것을 특징으로 하는 혼합기체 분리농축장치.
In the hollow fiber membrane membrane module comprising a permeate port and an outlet port,
The inside of the membrane module is divided into a plurality of compartments by including the porous diaphragm therein, and the plurality of divided compartments exhibit the same pressure by the pores of the diaphragm, and the permeate gas from the pores of the porous diaphragm is formed in the module. Separation membrane module, characterized in that configured to be discharged through the permeable opening;
A supply unit connected to a semiconductor or LCD manufacturing process unit and injecting a mixed gas generated in a semiconductor or LCD manufacturing process into the separator module;
An inflow amount control unit connected to the supply unit to control a flow rate of the mixed gas injected into the membrane module;
Is connected to the outlet of the membrane module, the discharge control unit for controlling the flow rate of gas discharged from the outlet and
And a vacuum pump connected to the permeation hole of the membrane module to depressurize the inside of the membrane module, wherein the driving force of supplying the mixed gas, injection into the membrane module, and separation is generated only by the vacuum pump for decompression. Mixed gas separation and concentration device.
제3항에 있어서, 상기 분리막 모듈 복수개가 병렬 또는 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 혼합기체 분리농축장치.
The mixed gas separation and concentration device of claim 3, wherein the plurality of separation membrane modules are connected in parallel or in series.
제3항에 있어서, 상기 분리농축장치는 불화가스 분리농축에 이용되는 것을 특징으로 하는 혼합기체 분리농축장치.4. The mixed gas separation and concentration device according to claim 3, wherein the separation and concentration device is used for separation and concentration of fluorine gas. 제3항에 있어서, 상기 다공성 격막은 불화가스에 대하여 우수한 내화학성 및 기계적 강도를 나타내는 플라스틱 소재로 제조되는 것을 특징으로 하는 혼합기체 분리농축장치.
The mixed gas separation and concentration apparatus according to claim 3, wherein the porous diaphragm is made of a plastic material exhibiting excellent chemical resistance and mechanical strength to fluorinated gas.
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