KR101482612B1 - Apparatus and method for recovery of sulfur hexafluoride - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 SF6 분리회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 분리막 모듈을 이용하여 SF6를 회수함에 있어서 주입기체의 유량 변화에 대응하여 분리막 모듈에 인가되는 압력을 조절함과 함께 운전되는 분리막 모듈의 수를 선택적으로 조절함으로써 일정 비율로 농축된 SF6를 회수할 수 있는 SF6 분리회수장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for separating and recovering SF 6 , and more particularly, to a system and method for separating and recovering SF 6 by regulating a pressure applied to a separation membrane module The present invention relates to an SF 6 separation and recovery apparatus and method capable of recovering concentrated SF 6 at a certain ratio by selectively controlling the number of separation membrane modules to be operated.
SF6는 전력기기의 대표적인 전기절연물질이며, 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 세척과정에서 사용되고 있는 물질이다. 이와 같은 SF6는 지구온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 23900배 이상 높은 것으로 알려져 있으며, 1997년 교토에서 개최된 기후변화협약 당사자회의에서 지구온난화 지수가 가장 큰 6가지 물질 중 하나로 지목된 바 있다. 따라서, 폐가스에 포함되어 있는 SF6에 대한 처리가 시급히 요구되고 있다. SF 6 is a typical electrical insulating material of electric power equipment and is used in the cleaning process of semiconductor wafers and LCD panels. SF 6 is known to have an impact on global warming more than 23900 times that of carbon dioxide, and it has been identified as one of the six substances with the highest global warming index in the Conference of the Parties to the Convention on Climate Change held in Kyoto in 1997 . Therefore, treatment for SF 6 contained in the waste gas is urgently required.
SF6에 대한 처리 방법으로, 먼저 SF6를 분해하는 방법이 있다. SF6는 매우 안정하기 때문에 분해하기 위해서는 플라즈마와 같은 높은 에너지가 필요하고, 분해 과정에서 S2F10, SF6, HF와 같은 높은 독성과 부식성을 갖는 부산물이 생성되는 단점이 있다. SF6 분해시 문제점과 함께 SF6의 지속적인 가격 상승을 고려하면 SF6를 효과적으로 회수하여 재사용을 도모하는 것이 생산비용의 절감 측면에서 매우 바람직하다. The processing method for the SF 6, there is a first method for decomposing a SF 6. Since SF 6 is very stable, it requires a high energy such as plasma for decomposition and has the disadvantage that by-products having high toxicity and corrosivity such as S 2 F 10 , SF 6 , and HF are generated during the decomposition process. When you consider the SF 6 SF 6 with continuing price increases and problems of decomposition, effectively recovering SF 6 it is highly desirable in terms of reducing production costs to promote reuse.
SF6를 회수하는 기술은 SF6가 포함된 혼합기체 중 SF6만을 회수하는 기술로서, 일반적인 기체분리법인 심냉법, PSA(pressure swing adsorption)법, 막분리법 등이 적용될 수 있다. SF 6 has a technology for recovering a technique for recovering only the mixed gas of SF 6 containing the SF 6, naengbeop seam common gas separation corporation, PSA (pressure swing adsorption) method, a membrane separation method or the like can be applied.
먼저, 심냉법은 한국등록특허 제10-0512294호에 일 실시예가 개시되어 있는데, 대용량, 고농도 처리에는 적합하나 높은 투자비용이 필요하고 에너지 소비효율이 떨어지는 단점이 있다. 다음으로, 제올라이트와 같은 흡착제를 이용하여 분자 크기가 작은 질소(N2) 등을 흡착시켜 SF6를 분리하는 기술인 PSA법은 가압과 감압을 교대로 가하여 감압과정에서 흡착되었던 질소 등을 탈착시켜 다음의 가압과정에서 새로운 질소를 흡착하여 N2/SF6 등의 혼합기체를 분리하는 기술이다. 이와 같은 PSA법은 탈착과정에서 SF6가 누출되며, 90% 이상의 회수율을 얻을 수 있지만 시스템에 투입되는 혼합기체 내에 SF6의 농도가 낮은 경우에는 회수된 가스에서의 SF6의 농도가 원래 혼합기체의 60 vol% 정도 밖에 되지 않아 분리과정 후 액화과정을 추가로 적용해야 하는 단점이 있다. First, the seaworthiness method is disclosed in Korean Patent No. 10-0512294, which is suitable for large-capacity and high-concentration processing, but requires a high investment cost and low energy consumption efficiency. Next, the PSA method, which separates SF 6 by adsorbing nitrogen (N 2 ) or the like having a small molecular size by using an adsorbent such as zeolite, desorbs nitrogen adsorbed in the decompression process by alternately applying pressurization and decompression, Is a technique for separating a mixed gas such as N 2 / SF 6 by adsorbing a new nitrogen in the pressurization process of the gas. In this PSA method, SF 6 leaks during the desorption process and a recovery rate of 90% or more can be obtained. However, when the concentration of SF 6 in the mixed gas introduced into the system is low, the concentration of SF 6 in the recovered gas is increased Of the total volume of the liquefaction process.
막분리법은 분리막을 이용하여 SF6를 분리, 회수하는 기술로서 고농도의 SF6로 분리할 수 있으며 높은 회수율과 연속적인 운전이 가능한 장점이 있다. 그러나, 막분리법을 통해 SF6를 분리하기 위해서는 막 내외부의 압력차 요구되며, 주입기체를 가압하는 경우 분리막 장치의 연속적인 운전이 어렵고, 공급부측에 연결된 장치가 압력에 민감한 경우 적용이 어려운 점이 있다. 또한, 폐가스의 유량이 변화하여 분리막 모듈에 공급되는 기체유량이 일정하지 않은 경우 회수기체의 유량과 SF6 농도 역시 변화하는 문제가 있다.
The membrane separation method is a technique for separating and recovering SF 6 by using a separation membrane, which can be separated into SF 6 at a high concentration and has advantages of high recovery rate and continuous operation. However, in order to separate SF 6 from the membrane by the membrane separation method, a pressure difference between the inside and outside of the membrane is required. When the inlet gas is pressurized, continuous operation of the membrane separation apparatus is difficult and application is difficult when the apparatus connected to the supply side is sensitive to pressure . Also, when the flow rate of the waste gas changes and the flow rate of the gas supplied to the separation membrane module is not constant, the flow rate of the recovered gas and the SF 6 concentration also vary.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 복수의 분리막 모듈을 이용하여 SF6를 회수함에 있어서 주입기체의 유량 변화에 대응하여 분리막 모듈에 인가되는 압력을 조절함과 함께 운전되는 분리막 모듈의 수를 선택적으로 조절함으로써 일정 비율로 농축된 SF6를 회수할 수 있는 SF6 분리회수장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
Membrane The present invention is operated as one made in view the above problems, with the box in response to regulate the pressure applied to the membrane module in flow rate of the injected gas as the recovered SF 6 by using a plurality of separation membrane module And an SF 6 separation / recovery device and method capable of recovering concentrated SF 6 at a constant ratio by selectively controlling the number of modules.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 SF6 분리회수장치는 SF6를 포함하는 폐가스를 공급하는 폐가스 공급부와, 상기 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스를 회수기체와 투과기체로 분리하는 복수의 분리막 모듈과, 상기 복수의 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량을 측정하는 유량측정수단과, 상기 각각의 분리막 모듈에 진공압을 인가하는 진공펌프 및 상기 유량측정수단에 의해 측정된 폐가스 유량(Ff)을 아래의 식에 대입하여 압력차(ΔP)를 산출하고, 상기 압력차(ΔP)와 미리 설정된 분리막 모듈의 내외부 압력차(ΔPm) 사이의 차이값(ΔP-ΔPm)을 산출하며, 상기 차이값(ΔP-ΔPm)에 해당하는 진공압이 상기 분리막 모듈에 인가되도록 상기 진공펌프를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an SF 6 separation and recovery apparatus including a waste gas supply unit for supplying waste gas including SF 6 , a plurality of separation membrane modules for separating waste gas supplied from the waste gas supply unit into a recovery gas and a permeable gas, A flow rate measuring means for measuring a flow rate of waste gas supplied to the plurality of separation membrane modules, a vacuum pump for applying vacuum pressure to each of the separation membrane modules, and a waste gas flow rate (Ff) calculates a pressure difference (ΔP) by substituting the following equation, and calculates a difference value (ΔP-ΔP m) between the pressure difference (ΔP) both internal and external pressure of the pre-set membrane module difference (ΔP m), the difference ( And a control unit controlling the vacuum pump so that a vacuum pressure corresponding to? P -? P m is applied to the separation membrane module.
(식) ΔP = Ff·SC / (Q·A)(Formula)? P = Ff · SC / (Q · A)
(ΔP는 분리막 모듈의 내외부 압력차, Ff는 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량, SC는 주입되는 폐가스 유량 대비 투과기체의 유량, Q는 분리막 모듈의 투과도, A는 분리막 모듈의 유효면적)Where Q is the permeability of the membrane module, and A is the effective area of the membrane module. [0054] In the membrane module of the present invention,
상기 제어수단은 측정된 폐가스 유량에 대한 처리를 만족시키는 조건 하에 운전되는 분리막 모듈의 수 및 각각의 분리막 모듈에 인가되는 진공압을 선택적으로 조절할 수 있다. 또한, 운전되는 분리막 모듈의 총 최대처리유량(Ffmax)은 상기 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스 유량보다 크다. 상기 복수의 분리막 모듈은 병렬 배치되며, 각각의 분리막 모듈에 독립적으로 폐가스가 주입된다. The control means can selectively control the number of the membrane modules operating under conditions that satisfy the process for the measured waste gas flow rate and the vacuum pressure applied to each membrane module. In addition, the total maximum treatment flow rate of the separation membrane module is operated (Ff max) is greater than the flow rate of the waste gas supplied from the waste gas supply. The plurality of separation membrane modules are arranged in parallel, and waste gas is independently injected into each separation membrane module.
상기 제어수단은, 측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈이 처리할 수 있는 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우, 분리막 모듈을 추가 운전시키며, 상기 측정된 폐가스 유량과 상기 최대처리유량(Ffmax)의 차이에 해당하는 진공압을 상기 식을 통해 산출하고, 산출된 진공압을 상기 추가 운전되는 분리막 모듈에 인가할 수 있다. And the control means, the maximum that can be that the measured waste gas flow driving the membrane module processing process flow if it exceeds (Ff max), sikimyeo additional driving a separation membrane module, the flow rate of the measured waste gas flow rate and the maximum processing (Ff max ) is calculated through the above equation, and the calculated vacuum pressure can be applied to the further operating separation membrane module.
또한, 상기 제어수단은, 측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈이 처리할 수 있는 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우, 분리막 모듈을 추가 운전시키며, 상기 측정된 폐가스 유량에 해당하는 진공압을 상기 식을 통해 산출하고, 산출된 진공압을 운전되는 분리막 모듈에 배분하여 인가할 수 있다. Further, the control means, measured the case of the waste gas flow rate is greater than the driving up processing flow (Ff max) in the membrane module can process, it sikimyeo additional driving the separation membrane module, corresponding to the measured waste gas flow vacuum pressure And the calculated vacuum pressure can be distributed to the separation membrane module to be operated and applied.
상기 복수의 분리막 모듈은 온도 조절이 가능한 항온장치 내에 구비되며, 상기 항온장치의 온도 조절을 통해 분리막 모듈의 최대처리유량(Ffmax)을 증가 또는 감소시킬 수 있다. 상기 SC값은 일정한 값으로 고정된다. It said plurality of separation membrane module is provided in the constant temperature device capable of temperature control, the maximum treatment flow rate of the separation membrane module (Ff max) through the temperature control of the constant-temperature equipment can be increased or decreased. The SC value is fixed to a constant value.
상기 복수의 분리막 모듈로 이루어지는 분리막 모듈 군이 직렬 반복 배치되며, 첫 번째 분리막 모듈 군에 의해 회수된 회수기체는 두 번째 분리막 모듈 군에 주입될 수 있다. 또한, 상기 분리막 모듈은 상압 하에 노출되고 상기 분리막 모듈의 내부에 진공압이 인가되며, 상기 분리막 모듈의 내외부 압력차는 상압과 인가된 진공압의 차이이다. A plurality of separation membrane module groups including the plurality of separation membrane modules may be serially arranged in series and a recovery gas collected by the first separation membrane module group may be injected into the second separation membrane module group. In addition, the separation membrane module is exposed under atmospheric pressure and a vacuum pressure is applied to the separation membrane module, and the pressure difference between the inside and outside of the separation membrane module is a difference between the atmospheric pressure and the applied vacuum pressure.
본 발명에 따른 SF6 분리회수방법은 복수의 분리막 모듈을 이용하여 SF6를 포함하는 폐가스를 회수기체와 투과기체로 분리하는 SF6 분리회수방법에 있어서, 공급되는 폐가스 유량에 대응하여 각각의 분리막 모듈의 내외부 압력차를 설정하고, 상기 분리막 모듈의 내외부 압력차는 상압과 분리막 모듈에 인가되는 진공압의 차이인 단계와, 공급되는 폐가스 유량 대비 투과기체 유량을 일정하게 유지시킨 상태에서 상기 복수의 분리막 모듈을 운전시키는 단계와, 상기 복수의 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량을 측정하는 단계 및 측정된 폐가스 유량(Ff)을 아래의 식에 대입하여 압력차(ΔP)를 산출하고, 상기 압력차(ΔP)와 미리 설정된 분리막 모듈의 내외부 압력차(ΔPm) 사이의 차이값(ΔP-ΔPm)을 산출하며, 상기 차이값(ΔP-ΔPm)에 해당하는 진공압을 상기 분리막 모듈에 인가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. SF 6 separating and recovering method according to the present invention, in the SF 6 Separation method for separating a waste gas containing SF 6 by using a plurality of separation membrane module to the recovered gas and the permeate gas, each of the separation membrane in response to the off-gas flow rate to be supplied Wherein the pressure difference between the inside and the outside of the module is set to be a difference between the atmospheric pressure and the vacuum pressure applied to the membrane module, Calculating a pressure difference? P by substituting the measured waste gas flow rate (Ff) into the following equation, and calculating the pressure difference? P ) and it calculates a difference value (ΔP-ΔP m) between the internal and external pressure difference (ΔP m), the predetermined separation membrane module, the vacuum pressure corresponding to the difference value (ΔP-ΔP m) It characterized by comprising the step of applying the membrane module group.
(식) ΔP = Ff·SC / (Q·A)(Formula)? P = Ff · SC / (Q · A)
(ΔP는 분리막 모듈의 내외부 압력차, Ff는 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량, SC는 주입되는 폐가스 유량 대비 투과기체의 유량, Q는 분리막 모듈의 투과도, A는 분리막 모듈의 유효면적)Where Q is the permeability of the membrane module, and A is the effective area of the membrane module. [0054] In the membrane module of the present invention,
측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈의 총 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우 여분의 분리막 모듈을 운전시키고 신규 운전되는 분리막 모듈에 해당 차이(ΔP-ΔPm)에 상응하는 진공압을 인가할 수 있다.
If the measured waste gas flow exceeds the total maximum treatment flow (Ff max ) of the membrane module being operated, the extra membrane module is operated and a vacuum pressure corresponding to the difference (ΔP-ΔP m ) is applied to the newly operated membrane module can do.
본 발명에 따른 SF6 분리회수장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다. The SF 6 separation and collection apparatus and method according to the present invention have the following effects.
분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량이 변화되더라도 그에 대응하여 분리막 모듈 내부에 인가되는 진공압을 제어함으로써 SC값을 일정하게 유지할 수 있으며, 이를 통해 SF6 농축률을 증가시킬 수 있다.
The SC value can be kept constant by controlling the vacuum pressure applied to the inside of the separation membrane module in response to the change of the waste gas flow rate supplied to the separation membrane module, thereby increasing the SF 6 concentration ratio.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리회수장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리회수방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 SC값 변화에 따른 처리유량(Ff)과 분리막 모듈의 압력차(ΔP) 관계를 나타낸 그래프.
도 4는 SC값이 고정된 상태에서 운전되는 분리막 모듈의 증가에 따른 처리유량(Ff)과 분리막 모듈의 압력차(ΔP) 관계를 나타낸 그래프.
도 5는 폐가스 유량 증가시 분리막 모듈의 최대처리유량을 활용하는 형태를 나타낸 참고도.
도 6은 폐가스 유량 증가시 분리막 모듈에 인가되는 진공압을 분배하여 적용하는 형태를 나타낸 참고도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of an SF 6 separation / recovery device according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2 is a flow chart for explaining the SF 6 separation / recovery method according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 3 is a graph showing a relation between a process flow rate Ff and a pressure difference (AP) of a separator module according to a change in SC value.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the process flow rate Ff and the pressure difference (AP) of the separator module according to the increase of the separator module operated in a state where the SC value is fixed.
5 is a reference view showing a mode of utilizing the maximum processing flow rate of the separation membrane module when the waste gas flow rate is increased.
6 is a reference view showing a mode in which the vacuum pressure applied to the separation membrane module is distributed and applied when the waste gas flow rate is increased.
폐가스 내에 포함되어 있는 SF6 가스를 분리막 모듈을 이용하여 회수하는 방법은, 폐가스를 분리막 모듈에 주입하고 분리막 모듈은 주입된 폐가스를 SF6(회수기체)와 그 이외의 기체(투과기체)로 분리하는 방식으로 진행된다. 분리막 모듈을 이용하여 SF6를 회수함에 있어서, SF6 농도를 제어하기 위해서는 폐가스 유량 대비 회수기체의 유량 또는 투과기체의 유량을 일정하게 유지하는 것이 중요하며, 폐가스 유량 대비 회수기체의 유량 또는 투과기체의 유량은 SC(Stage-cut) 조절기에 의해 제어된다. 즉, SC(Stage-cut) 조절기를 통해 SC값을 특정하면 폐가스 유량 대비 회수기체의 유량 또는 투과기체의 유량을 일정하게 유지할 수 있다. A method for recovering SF 6 gas contained in the waste gas using a separation membrane module is as follows. The waste gas is injected into the separation membrane module. The separation membrane module separates the waste gas into SF 6 (recovery gas) and other gases . According as the number of the SF 6 with a membrane module, SF 6 in order to control the concentration, it is important to maintain a constant flow rate of the flow rate or transmission gas in the waste gas flow rate compared to recovery gas, the flow rate or transmission gas in the waste gas flow rate compared to recovery gas Is controlled by a SC (Stage-cut) regulator. That is, by specifying the SC value through the SC (Stage-cut) regulator, the flow rate of the recovered gas or the flow rate of the permeated gas can be kept constant compared with the waste gas flow rate.
분리막 모듈에 주입되는 폐가스는 일정 유량으로 주입되도록 설정되나 폐가스 공급측의 장비상태, 온도, 압력 등의 여러 요인으로 인해 실시간으로 변화되는 특성을 갖고 있으며, 폐가스 유량의 변화는 SC 조절기에 의해 설정된 SC값에 영향을 미쳐 회수기체의 유량(또는 투과기체의 유량)을 일정하게 유지할 수 없게 된다. The waste gas injected into the membrane module is set to be injected at a constant flow rate, but has characteristics that vary in real time due to various factors such as equipment condition, temperature, pressure, etc. of the waste gas supply side. And the flow rate of the recovered gas (or the flow rate of the permeated gas) can not be kept constant.
본 발명은 폐가스 유량의 변화에 대응하여 분리막 모듈 내외부의 압력 및 운전되는 분리막 모듈의 수를 조절함으로써 회수기체의 유량을 일정하게 유지할 수 있는 기술을 제시한다. 즉, 폐가스의 유량이 실시간 변동되더라도 해당 폐가스 유량에 대응되도록 분리막 모듈 내외부의 압력을 조절함과 함께 운전되는 분리막 모듈의 수를 선택적으로 조절함으로써 SC값(투과기체 유량/ 주입기체 유량)을 일정하게 유지시키는 SF6 분리회수장치 및 방법을 제시한다. The present invention proposes a technique capable of maintaining the flow rate of the recovered gas at a constant level by controlling the pressure inside the separating membrane module and the number of the operated separating membrane modules in response to the change of the waste gas flow rate. That is, even if the flow rate of the waste gas changes in real time, the pressure inside and outside the separation membrane module is adjusted so as to correspond to the waste gas flow rate, and the SC value (permeate gas flow rate / injection gas flow rate) The SF 6 separation and recovery apparatus and method are disclosed.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리회수장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an apparatus and method for separating and collecting SF 6 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리회수장치는 폐가스 공급부(110), 복수의 분리막 모듈(120), 회수기체 저장탱크(130), 유량측정수단(140), 압력측정수단, 진공펌프(150) 및 제어수단(160)을 포함하여 구성된다. 1, the SF 6 separation and collection apparatus according to an embodiment of the present invention includes a waste
상기 폐가스 공급부(110)는 SF6를 포함하는 폐가스를 상기 복수의 분리막 모듈(120)에 공급하는 역할을 하며, 상기 복수의 분리막 모듈(120)은 폐가스를 SF6와 그 이외의 기체로 분리하는 역할을 한다. 상기 복수의 분리막 모듈(120)은 병렬 배치되며, 각각의 분리막 모듈(120)에 독립적으로 폐가스가 주입된다. 상기 회수기체 저장탱크(130)는 상기 각각의 분리막 모듈(120)에 의해 회수되는 회수기체를 저장하는 역할을 한다. The waste
상기 각각의 분리막 모듈(120)은 기체 분자들의 직경 차이를 이용하여 기체를 분리하는데, 상대적으로 직경이 큰 SF6은 분리막 모듈(120)의 기공을 통해 투과되지 않고 회수되며, 상대적으로 직경이 작은 O2, N2, CO2 등의 기체는 분리막 모듈(120)의 기공을 투과하는 형태로, SF6와 그 이외의 기체가 분리된다. 구체적으로, 상기 분리막 모듈(120)은 표면에 기공이 형성된 중공사 형태의 분리막 집합체로서 SF6 기체를 제외한 O2, N2, CO2 등의 기체는 분리막의 기공을 투과하여 배출되며, 상대적으로 분자의 직경이 큰 SF6는 기공을 투과하지 않고 분리막의 일단에서 회수된다. 분리막의 일단에서 회수되는 기체를 회수기체라 칭하며, 분리막의 기공을 투과하여 배출되는 기체를 투과기체라 칭하기로 한다. 회수기체 내에는 당연히 SF6 함량이 높으며, 투과기체에는 SF6 함량이 미미하다. Each of the
상술한 폐가스 공급부(110), 분리막 모듈(120), 회수기체 저장탱크(130)의 구성은 분리막 모듈(120)을 이용한 SF6 분리회수공정의 기본적인 구성이라 할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 구성에 유량측정수단(140), 압력측정수단, 진공펌프(150) 및 제어수단(160)의 구성을 더해 주입기체 유량 대비 회수기체 유량의 비를 일정하게 유지시키고 이를 통해 회수기체 저장탱크(130)에 저장되는 SF6의 농축률을 제어 가능함을 특징으로 한다. The configuration of the waste
상기 유량측정수단(140), 압력측정수단, 진공펌프(150) 및 제어수단(160)에 대한 설명에 앞서, 각각의 분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff) 및 분리막 모듈(120) 내외부 압력차(ΔP)에 대한 수학적 정리가 필요하다. 상기 분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff) 및 분리막 모듈(120) 내외부 압력차(ΔP)는 운전되는 분리막 모듈(120)의 수 및 진공펌프(150) 제어에 적용되며, 운전되는 분리막 모듈(120)의 수 및 진공펌프(150) 제어를 통해 주입기체 유량에 대한 투과기체 유량의 비 즉, SC값을 일정하게 유지시키는 것이 가능하게 된다. Prior to the description of the flow measuring means 140, the pressure measuring means, the
분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff)은 분리막 모듈(120)에 공급되는 폐가스의 유량을 의미하며, 달리 표현하여 아래의 식 1과 같이 분리막 모듈(120)을 투과하는 투과기체 유량(Fp)과 분리막 모듈(120)에 의해 회수되는 회수기체 유량(Fr)의 합이라 할 수 있다. 한편, SC(Stage-cut) 값은 식 2에 나타낸 바와 같이 처리유량(Ff)에 대한 투과기체 유량(Fp)의 비를 의미한다. 또한, 기체투과이론에 따르면, 분리막 모듈(120)을 투과하는 투과기체 유량(Fp)은 식 3과 같이 정의되며, 식 3에 있어서 Q 값은 분리막 모듈(120) 자체의 특성에 따른 폐가스의 투과도이고, A 값은 분리막 모듈(120)의 유효면적을 의미하며, ΔP 값은 분리막 내부와 외부의 압력차를 의미한다. 식 3에서 압력차(ΔP)가 최대일 때 투과기체 유량(Fp)이 최대가 되며, 이는 식 4와 같이 표현된다.
The processing flow rate Ff of the
(식 1) 처리유량(Ff) = 투과기체 유량(Fp) + 회수기체 유량(Fr)(Formula 1) Treatment flow rate (Ff) = permeate gas flow rate (Fp) + recovered gas flow rate (Fr)
(식 2) SC = Fp / Ff(2) SC = Fp / Ff
(식 3) Fp = Q·A·ΔP(Expression 3) Fp = Q? A? P
(식 4) Fpmax = Q·A·ΔPmax
(Equation 4) Fp max = Q? A? P max
상술한 식 1 내지 식 4에 근거하여, 분리막 모듈(120)의 최대처리유량(Ffmax)은 식 5와 같이 정리될 수 있다. 또한, 처리유량(Ff)에 대한 분리막 모듈(120)의 압력차(ΔP)는 식 6과 같이 정리된다.
Maximum Flow (Ff max) of the
(식 5) Ffmax = Fpmax / SC = Q·A·ΔPmax / SC(Expression 5) Ff max = Fp max / SC = Q? A? P max / SC
(식 6) ΔP = Ff·SC / (Q·A)
(6)? P = Ff? SC / (Q? A)
식 6에 따른 처리유량(Ff)과 분리막 모듈(120)의 압력차(ΔP)는 도 3과 도 4와 같이 표현될 수 있다. 도 3 및 도 4는 분리막 모듈(120)의 외부가 상압(atmosphere pressure)으로 유지되는 상태에서 분리막 모듈(120)의 내부에 진공압(vacuum pressure)을 인가한 것으로서, 도 3은 각각의 SC값(0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9)을 유지시키기 위한 처리유량(Ff)에 따른 필요 진공압을 나타낸 것이고, 도 2는 SC값이 0.9로 고정시킨 경우 SC = 0.9를 만족시키기 위한 <운전되는 분리막 모듈(120) 개수>에 따른 필요 진공압을 나타낸 것이다. 도 3에서, SC 값이 증가할수록 즉, 주입기체 유량 대비 회수기체 유량의 비가 작아질수록 필요 진공압이 커진다. 또한, 도 4의 경우 운전되는 분리막 모듈(120)의 수가 증가할수록 필요 진공압은 작아짐을 알 수 있다. The processing flow Ff according to
상술한 바와 같은 분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff) 및 분리막 모듈(120) 내외부 압력차(ΔP)에 대한 수학적 전제 하에, 상기 유량측정수단(140), 압력측정수단, 진공펌프(150) 및 제어수단(160)의 구성에 대해 설명하면 다음과 같다. The flow rate measuring means 140, the pressure measuring means, the
상기 유량측정수단(140)은 상기 폐가스 공급부(110)로부터 상기 분리막 모듈(120)에 주입되는 폐가스 유량을 측정한다. 여기서, 상기 폐가스 유량은 분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff)에 해당된다. 상기 압력측정수단은 상기 각각의 분리막 모듈(120)의 내외부 압력차(ΔPm)를 측정하며, 상기 진공펌프(150)는 상기 각각의 분리막 모듈(120) 내부에 진공압(vacuum pressure)을 인가하는 역할을 한다. 또한, 상기 진공펌프(150)의 동작에 의해, 분리막 모듈(120)의 투과기체가 진공펌프(150)의 일측을 통해 배출된다. The flow rate measuring means 140 measures a waste gas flow rate injected into the
마지막으로, 상기 제어수단(160)은 상기 유량측정수단(140)에 의해 측정된 폐가스 유량(Ff)과 상기 압력측정수단에 의해 측정된 분리막 모듈(120)의 내외부 압력차(ΔPm) 정보를 상기 식 6과 연동하여 식 6을 만족하는 압력차(ΔP) 값과 측정된 압력차(ΔPm) 사이의 차이값(ΔP-ΔPm)을 산출하고, 차이값(ΔP-ΔPm)에 해당하는 압력이 분리막 모듈(120)에 인가되도록 상기 진공펌프(150)를 동작시키는 역할을 한다. 즉, 유량측정수단(140)에 의해 측정된 폐가스 유량(Ff)을 식 6에 대입하여 식 6을 만족하는 압력차(ΔP)를 계산하고, 이어 식 6을 만족하는 압력차(ΔP) 값과 측정된 압력차(ΔPm) 사이의 차이값(ΔP-ΔPm)을 산출하며, 차이값(ΔP-ΔPm)에 해당하는 압력이 분리막 모듈(120)에 인가되도록 상기 진공펌프(150)를 동작시킴으로써 SC값을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다. Lastly, the control means 160 calculates the waste gas flow rate Ff measured by the flow rate measuring means 140 and the pressure difference? P m of the inside and outside of the
일 실시예에서, 상기 분리막 모듈(120)을 상압 하에 노출시키고 분리막 모듈(120) 내부의 진공압을 설정하는 경우, 분리막 모듈(120)의 내외부 압력차는 진공펌프(150)에 의해 인가되는 진공압과 상압의 차이를 의미할 수 있으며, 이 경우 진공펌프(150)에 의해 인가되는 진공압이 특정되어 있음에 따라 분리막 모듈(120)의 내외부 압력차는 전술한 바와 같은 측정된 압력차이기보다는 미리 설정된 압력차(상압과 인가된 진공압의 차이)로 간주할 수 있다. 따라서, 상기 제어수단(160)이 처리하는 변수는 유량측정수단(140)에 의해 측정된 폐가스 유량(Ff) 하나이며, 유량측정수단(140)에 의해 측정된 폐가스 유량(Ff)을 식 6에 대입하여 식 6을 만족하는 압력차(ΔP) 값과 설정된 압력차 사이의 차이를 계산하고 그 차이값에 해당하는 압력을 분리막 모듈(120)에 인가되도록 상기 진공펌프(150)를 동작시킬 수 있다. The pressure difference between the inside and the outside of the
또한, 상기 제어수단(160)은 식 6을 만족하는 압력차(ΔP) 값과 설정된 압력차 사이의 차이를 계산하고 진공펌프(150)를 동작시키는 역할 이외에, SC값을 설정함과 함께 각각의 분리막 모듈(120)의 운전을 제어한다. 상기 SC값은 별도의 SC(stage-cut) 조절기에 의해 조절될 수도 있다. In addition to the function of calculating the difference between the pressure difference DELTA P
분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff)과 분리막 모듈(120)의 압력차(ΔP)는 식 6의 관계를 갖고, 복수의 분리막 모듈(120)이 병렬 배치되고 각각의 분리막 모듈(120)의 성능이 동일한 경우 운전되는 분리막 모듈(120)의 수가 증가할수록 처리 가능한 분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff) 또한 배가되며, 도 2에 도시한 바와 같은 처리유량, 진공압, 분리막 모듈(120)의 수 사이의 관계를 갖는다. The processing flow Ff of the
상기 제어수단(160)은 각각의 분리막 모듈(120)의 최대처리유량(Ffmax)과 각각의 분리막 모듈(120)에 인가될 수 있는 최대압력차(ΔPmax) 정보가 확보된 상태에서, 측정된 폐가스 유량을 처리하기 위한 분리막 모듈(120)의 수 및 각각의 분리막 모듈(120)에 인가되는 진공압을 결정한다. 예를 들어, 측정된 폐가스 유량이 하나의 분리막 모듈(120)이 처리할 수 있는 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우, 두 번째 분리막 모듈(120)을 동작시키고 측정된 폐가스 유량과 첫 번째 분리막 모듈(120)의 최대처리유량(Ffmax)의 차이값에 해당하는 유량에 대응되는 진공압(식 6을 이용하여 산출)을 두 번째 분리막 모듈(120)에 인가한다(도 5 참조). 이와 같은 방식으로 복수의 분리막 모듈(120)의 동작 및 각각의 분리막 모듈(120)에 인가되는 진공압을 설정할 수 있다. The control means 160 is the maximum processing flow (Ff max) and at the maximum pressure difference (ΔP max), the information is secured state, which can be applied to each of the
한편, 복수의 분리막 모듈(120)에 진공압을 인가함에 있어서, 전술한 바와 같이 첫 번째 분리막 모듈(120)의 최대처리유량을 초과하는 경우 두 번째 분리막 모듈(120)을 동작시키고, 두 번째 분리막 모듈(120)의 최대처리유량을 초과하는 경우 세 번째 분리막 모듈(120)을 동작시키는 방식 이외에, 분리막 모듈(120)이 최대처리유량을 처리하도록 설정하지 않고 측정된 폐가스 유량을 복수의 분리막 모듈(120)이 분담하여 처리하도록 설정할 수도 있다(도 6 참조). 예를 들어, 후자의 경우 분리막 모듈(120)의 최대처리유량이 100이고 측정된 폐가스 유량이 150인 경우 첫 번째, 두 번째, 세 번째 분리막 모듈(120) 각각에 50의 폐가스 유량을 공급하고 그에 맞는 진공압을 각각의 분리막 모듈(120)에 인가할 수 있다. 후자의 방식에 있어서, 각각의 분리막 모듈(120)에 배분되는 폐가스 유량은 임의로 결정할 수 있으며, 분리막 모듈(120)의 효율을 고려할 때 폐가스 유량이 각각의 분리막 모듈(120)에 동일하게 배분되도록 하는 것이 바람직하다. 상술한 전자의 방식과 후자의 방식은, 분리막 모듈(120)의 유지보수비용, 진공압 설정비용을 고려하여 선택적으로 적용할 수 있다. Meanwhile, when vacuum pressure is applied to the plurality of
상기 복수의 분리막 모듈(120)이 병렬 배치되는 구성에 대해 설명하였으나, 병렬 배치되는 복수의 분리막 모듈(120)을 반복 배치시킬 수도 있다. 예를 들어, 제 1 분리막 모듈(120) 군(群)군, 제 2 분리막 모듈(120) 군, 제 3 분리막 모듈(120) 군을 직렬 배치하고, 각각의 분리막 모듈(120) 군 내에 복수의 분리막 모듈(120)이 병렬 배치되는 형태로 구성할 수 있으며, 각각의 분리막 모듈(120) 군 내에 구비되는 분리막 모듈(120)에 대해 분리막 모듈(120)의 처리유량(Ff) 및 분리막 모듈(120) 내외부 압력차(ΔP)를 측정하고 그에 대응되는 진공압이 인가되도록 구성할 수 있다. 이와 같은 복수의 분리막 모듈(120) 군의 직렬 배치를 통해 회수기체의 농도를 증가시킬 수 있다. The plurality of
이와 함께, 상기 복수의 분리막 모듈(120) 또는 복수의 분리막 모듈(120) 군은 항온장치에 구비될 수 있으며, 상기 항온장치의 온도 제어를 통해 각각의 분리막 모듈(120)의 최대처리유량(Ffmax)을 조절할 수 있다. 분리막 모듈(120)의 온도가 증가하면 처리유량(Ff)가 증가하고, 온도가 감소하면 처리유량(Ff)도 감소하는 특성이 있으며, 이와 같은 특성은 폐가스 유량에 대응하여 일정한 SC값을 유지시키기 위한 제어인자로서 분리막 모듈(120)의 진공압 및 운전되는 분리막 모듈(120)의 수 이외에 또 다른 제어 인자로 응용될 수 있다. 항온장치를 통한 분리막 모듈(120)의 온도 제어에 대해서는 후술하는 SF6 분리회수방법에서 상세히 설명하기로 한다.
The plurality of
이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리회수장치에 대해 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 SF6 분리회수방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 SF6 분리회수방법은 폐가스 공급부와 복수의 분리막 모듈의 장치 구성의 기반 하에 진행된다. The SF 6 separation and recovery apparatus according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, the SF 6 separation / recovery method according to an embodiment of the present invention will be described. The SF 6 separation and recovery method of the present invention proceeds under the basis of the apparatus constitution of the waste gas supply unit and the plurality of separation membrane modules.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이 각각의 분리막 모듈의 최대처리유량 정보를 확보한다(S201). 각각의 분리막 모듈의 최대처리유량은 식 5를 통해 계산할 수 있다.
First, as shown in FIG. 2, the maximum processing flow rate information of each separation membrane module is secured (S201). The maximum processing flow of each membrane module can be calculated from Eq.
(식 5) Ffmax = Fpmax / SC = Q·A·ΔPmax / SC
(Expression 5) Ff max = Fp max / SC = Q? A? P max / SC
이와 같은 상태에서, 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스 유량을 설정하고, 각각의 분리막 모듈의 내외부 압력차(ΔPm)를 설정한다(S202). 분리막 모듈의 내외부 압력차는, 분리막 모듈 외부는 상압(atmosphere pressure)에 노출시키고 분리막 모듈 내부에 진공압을 인가하는 형태로 설정할 수 있다. 또한, SC값은 일정한 값으로 고정된다. This is the same status, setting the flow rate of the waste gas supplied from the waste gas supply, and set the internal and external pressure difference (ΔP m) of each membrane module (S202). The pressure difference between the inside and the outside of the separator module can be set in such a manner that the outside of the separator module is exposed to atmospheric pressure and the vacuum pressure is applied inside the separator module. In addition, the SC value is fixed to a constant value.
폐가스 유량은 하나 또는 복수의 분리막 모듈이 처리할 수 있는 범위 내에서 설정되며, 또한 분리막 모듈 내부에 인가될 수 있는 진공압의 범위 내에서 설정된다. 예를 들어, 설정된 특정 폐가스 유량에 대해 2개의 분리막 모듈이 운전되도록 하고, 6개의 분리막 모듈에 특정 진공압이 인가되도록 설정될 수 있다. The waste gas flow rate is set within a range that can be processed by one or a plurality of membrane module, and is set within a range of vacuum pressure that can be applied inside the membrane module. For example, two separator modules may be operated for a set specific waste gas flow rate and a specific vacuum pressure may be applied to the six separator modules.
폐가스 유량 및 그에 대응한 <운전되는 분리막 모듈의 수>과 분리막 모듈의 진공압이 설정되면, 폐가스를 설정된 유량에 맞추어 공급하고 설정된 조건(분리막 모듈의 수 및 진공압) 하에서 분리막 모듈을 운전시킨다(S203). When the waste gas flow rate and the corresponding number of the membrane modules to be operated and the vacuum pressure of the membrane module are set, the waste gas is supplied according to the set flow rate, and the membrane module is operated under the set conditions (number of membrane modules and vacuum pressure) S203).
분리막 모듈이 운전되는 상태에서, 운전되는 분리막 모듈에 주입되는 폐가스 유량 및 운전되는 분리막 모듈의 내외부 압력차를 실시간으로 측정한다(S204). 전술한 바와 같이 폐가스 공급부로부터 분리막 모듈에 공급되는 폐가스는 공급 유량이 설정되어 있다하더라도 여러 요인에 의해 변화되는 특성을 갖고 있다. 또한, 분리막 모듈의 내외부 압력차에 대한 측정은, 분리막 모듈이 상압 하에 구비되는 경우 분리막 모듈에 진공압을 인가하는 진공펌프의 게이지(gauge)를 통해 확인하는 것으로 측정을 대체할 수도 있다. 즉, 상기 분리막 모듈을 상압 하에 노출시키고 분리막 모듈 내부의 진공압을 설정하는 경우, 분리막 모듈의 내외부 압력차는 진공펌프에 의해 인가되는 진공압과 상압의 차이를 의미한다. In a state where the separation membrane module is operated, the flow rate of the waste gas injected into the separation membrane module to be operated and the pressure difference between the inside and the outside of the separation membrane module to be operated are measured in real time (S204). As described above, the waste gas supplied to the separation membrane module from the waste gas supply unit has properties that vary depending on various factors even if the supply flow rate is set. Further, the measurement of the inner and outer pressure differences of the separation membrane module may be replaced by checking the gauge of the vacuum pump that applies vacuum pressure to the separation membrane module when the separation membrane module is provided under normal pressure. That is, when the separation membrane module is exposed under atmospheric pressure and the vacuum pressure inside the separation membrane module is set, the pressure difference between the inside and the outside of the separation membrane module means the difference between the vacuum pressure and the normal pressure applied by the vacuum pump.
측정된 폐가스 유량과 최초 설정된 유량을 대비하여 상이하면, 식 6에 측정된 폐가스 유량(처리유량, Ff)에 대입하여 분리막 모듈의 압력차(ΔP)를 계산하고, 미리 설정된 압력차(ΔPm)와의 차이(ΔP-ΔPm)를 산출한다. 여기서, 미리 설정된 분리막 모듈의 압력차(ΔPm)는 상압과 분리막 모듈에 인가된 진공압의 차를 의미할 수 있다.
In instances of preparation of the measured waste gas flow rate and the first predetermined flow rate, calculate the pressure difference (ΔP) of the membrane module by applying the waste gas flow rate (Flow, Ff) measured in
(식 6) ΔP = Ff·SC / (Q·A)
(6)? P = Ff? SC / (Q? A)
측정된 폐가스 유량에 해당하는 압력차(ΔP)와 미리 설정된 압력차(ΔPm)의 차이(ΔP-ΔPm)를 보상하기 위해 해당 차이(ΔP-ΔPm)만큼 분리막 모듈의 진공압을 증가시키거나 감소시킨다(S205). 이 때, 측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈의 총 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우 여분의 분리막 모듈을 운전시키고 신규 운전되는 분리막 모듈에 해당 차이(ΔP-ΔPm)에 상응하는 진공압을 인가한다. 또한, 측정된 폐가스 유량이 현저히 감소하는 경우 운전되는 분리막 모듈의 수를 줄이고 진공압을 감소시킬 수 있다. Increasing the vacuum pressure of the membrane module as the difference (ΔP-ΔP m) to compensate for the difference (ΔP-ΔP m) of the pressure difference (ΔP m) previously set with the pressure difference (ΔP) corresponding to the measured waste gas flow rate (S205). At this time, if it exceeds the total of the maximum treatment flow rate (Ff max) of the membrane module is the measured waste gas flow driving binary driving the extra membrane module and corresponding to the difference (ΔP-ΔP m) in the membrane module is a new operation Apply air pressure. In addition, when the measured waste gas flow rate is significantly reduced, the number of separation membrane modules to be operated can be reduced and the vacuum pressure can be reduced.
전술한 바와 같이, 분리막 모듈의 처리유량(Ff)과 분리막 모듈의 압력차(ΔP)는 식 6의 관계를 갖고, 복수의 분리막 모듈이 병렬 배치되고 각각의 분리막 모듈의 성능이 동일한 경우 운전되는 분리막 모듈의 수가 증가할수록 처리 가능한 분리막 모듈의 처리유량(Ff) 또한 배가되며, 도 2에 도시한 바와 같은 처리유량, 진공압, 분리막 모듈의 수 사이의 관계를 갖는다. As described above, the processing flow Ff of the separation membrane module and the pressure difference DELTA P of the separation membrane module have the relationship of
측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈의 총 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우, 해당 측정된 폐가스 유량의 처리를 만족하는 조건 하에 분리막 모듈의 추가 운전을 진행할 수 있으며, 운전되는 각각의 분리막 모듈의 진공압을 설정할 수 있다. 즉, 측정된 폐가스 유량에 대한 처리가 가능함을 전제 하에, 운전되는 분리막 모듈의 수 및 각각의 분리막 모듈에 인가되는 진공압을 선택적으로 조절할 수 있다. When the measured waste gas flow rate exceeds the total maximum treatment flow rate (Ff max ) of the separation membrane module to be operated, the additional operation of the separation membrane module can be performed under conditions satisfying the treatment of the measured waste gas flow rate, The vacuum pressure of the module can be set. That is, it is possible to selectively control the number of the membrane modules to be operated and the vacuum pressure applied to each membrane module, based on the assumption that the measured waste gas flow rate can be processed.
한편, 분리막 모듈의 최대처리유량(Ffmax)은 분리막 모듈의 온도 조절을 통해 제어가 가능하다. 분리막 모듈의 처리유량(Ff)은 온도에 비례하는 특성을 갖고 있으며, 이와 같은 특성을 이용하여 분리막 모듈의 최대처리유량(Ffmax)을 증가시킬 수 있다. 분리막 모듈의 최대처리유량(Ffmax)을 증가시키면 각각의 분리막 모듈에 인가되는 진공압을 증가시킬 수 있어 운전되는 분리막 모듈의 수를 줄일 수 있는 여지가 담보된다. On the other hand, the maximum processing flow rate (Ff max ) of the separation membrane module can be controlled by controlling the temperature of the separation membrane module. Flow (Ff) of the separation membrane module has a characteristic which is proportional to the temperature, by using this characteristic it is possible to increase the maximum treatment flow rate of the separation membrane module (Ff max). Increasing the maximum treatment flow rate of the separation membrane module (Ff max) is no guarantee is to reduce the number of the separation membrane module is operated can be increased the vacuum pressure applied to each of the separation membrane module.
이상의 방법을 통해, 측정된 폐가스 유량이 최초 설정된 폐가스 유량에 대비하여 변화하더라도 변화된 폐가스 유량에 상응하는 만큼 운전되는 분리막 모듈의 수 및 각각의 분리막 모듈에 인가되는 진공압을 조절함으로써 SC값을 일정하게 유지할 수 있으며, 최종적으로 SF6의 농도를 일정하게 제어할 수 있게 된다.
Even if the measured waste gas flow rate changes with respect to the initially set waste gas flow rate, by adjusting the number of the separation membrane modules operated by the amount corresponding to the changed waste gas flow rate and the vacuum pressure applied to each separation membrane module, And finally, the concentration of SF 6 can be constantly controlled.
110 : 폐가스 공급부 120 : 분리막 모듈
130 : 회수기체 저장탱크 140 : 유량측정수단
150 : 진공펌프 160 : 제어수단110: waste gas supply unit 120: separation membrane module
130: recovery gas storage tank 140: flow rate measuring means
150: Vacuum pump 160: Control means
Claims (12)
상기 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스를 회수기체와 투과기체로 분리하는 복수의 분리막 모듈;
상기 복수의 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량을 측정하는 유량측정수단;
상기 각각의 분리막 모듈에 진공압을 인가하는 진공펌프; 및
상기 유량측정수단에 의해 측정된 폐가스 유량(Ff)을 아래의 식에 대입하여 압력차(ΔP)를 산출하고, 상기 압력차(ΔP)와 미리 설정된 분리막 모듈의 내외부 압력차(ΔPm) 사이의 차이값(ΔP-ΔPm)을 산출하며, 상기 차이값(ΔP-ΔPm)에 해당하는 진공압이 상기 분리막 모듈에 인가되도록 상기 진공펌프를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 SF6 분리회수장치.
(식) ΔP = Ff·SC / (Q·A)
(ΔP는 분리막 모듈의 내외부 압력차, Ff는 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량, SC는 주입되는 폐가스 유량 대비 투과기체의 유량, Q는 분리막 모듈의 투과도, A는 분리막 모듈의 유효면적)
A waste gas supply unit for supplying waste gas including SF 6 ;
A plurality of separation membrane modules for separating waste gas supplied from the waste gas supply unit into a recovery gas and a permeable gas;
Flow rate measuring means for measuring a flow rate of waste gas supplied to the plurality of separation membrane modules;
A vacuum pump for applying vacuum pressure to each of the separation membrane modules; And
Between the flow rate of the waste gases measured by the measurement means the flow rate (Ff) calculating a pressure difference (ΔP) by applying the following formula to, and the pressure difference (ΔP) with a predetermined separation membrane and out pressure of the modules difference (ΔP m) difference value (ΔP-ΔP m) the calculation and, SF to the vacuum pressure corresponding to the difference value (ΔP-ΔP m) characterized in that comprises a control means for controlling the vacuum pump to be applied to the separation membrane module 6 Separation and collection device.
(Formula)? P = Ff · SC / (Q · A)
Where Q is the permeability of the membrane module, and A is the effective area of the membrane module. [0054] In the membrane module of the present invention,
운전되는 분리막 모듈의 총 최대처리유량(Ffmax)은 상기 폐가스 공급부로부터 공급되는 폐가스 유량보다 큰 것을 특징으로 하는 SF6 분리회수장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the control means selectively controls the number of separator modules to be operated and the vacuum pressure applied to each separator module,
Total maximum treatment flow rate of the separation membrane module is operated (Ff max) is separated and recovered SF 6 wherein greater than the off-gas flow rate supplied from the waste gas supply.
The SF 6 separation and recovery device according to claim 1, wherein the plurality of separation membrane modules are arranged in parallel, and waste gas is independently injected into each separation membrane module.
측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈이 처리할 수 있는 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우, 분리막 모듈을 추가 운전시키며,
상기 측정된 폐가스 유량과 상기 최대처리유량(Ffmax)의 차이에 해당하는 진공압을 상기 식을 통해 산출하고, 산출된 진공압을 상기 추가 운전되는 분리막 모듈에 인가하는 것을 특징으로 하는 SF6 분리회수장치.
2. The apparatus according to claim 1,
If the measured waste gas flow rate exceeds the maximum process flow rate (Ff max ) that the separator module on which it operates can further process the separator module,
The measured waste gas flow rate and the maximum treatment flow rate of SF 6 separation which comprises applying a vacuum pressure that corresponds to the difference (Ff max) for calculation by the above equation, and in addition operation above the vacuum pressure the calculated separation membrane module Recovery device.
측정된 폐가스 유량이 운전되는 분리막 모듈이 처리할 수 있는 최대처리유량(Ffmax)을 초과하는 경우, 분리막 모듈을 추가 운전시키며,
상기 측정된 폐가스 유량에 해당하는 진공압을 상기 식을 통해 산출하고, 산출된 진공압을 운전되는 분리막 모듈에 배분하여 인가하는 것을 특징으로 하는 SF6 분리회수장치.
2. The apparatus according to claim 1,
If the measured waste gas flow rate exceeds the maximum process flow rate (Ff max ) that the separator module on which it operates can further process the separator module,
Calculating a vacuum pressure corresponding to the measured waste gas flow rate through the above equation, and distributing the calculated vacuum pressure to the separation membrane module to be operated and applying the SF 6 separation filter.
The method according to claim 1, wherein the plurality of separation membrane modules are provided in a constant temperature apparatus capable of controlling the temperature, and the maximum processing flow rate (Ff max ) of the separation membrane module can be increased or decreased through temperature control of the constant temperature apparatus SF 6 separation and recovery device.
The SF 6 separation and recovery device according to claim 1, wherein the SC value is fixed to a constant value.
The method of claim 1, wherein a membrane module group are arranged in series repeat composed of the plurality of separation membrane module, the number of gas recovered by the first membrane module group are both SF 6 separated, characterized in that to be injected into the first membrane module group number Device.
The method of claim 1 wherein the separation membrane module is exposed to atmospheric pressure is applied to the vacuum pressure in the inside of the separation membrane module, SF 6 separation of internal and external pressure differential, wherein a normal pressure and applying the binary difference of the air pressure of the separation membrane module number Device.
공급되는 폐가스 유량에 대응하여 각각의 분리막 모듈의 내외부 압력차를 설정하고, 상기 분리막 모듈의 내외부 압력차는 상압과 분리막 모듈에 인가되는 진공압의 차이인 단계;
공급되는 폐가스 유량 대비 투과기체 유량을 일정하게 유지시킨 상태에서 상기 복수의 분리막 모듈을 운전시키는 단계;
상기 복수의 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량을 측정하는 단계; 및
측정된 폐가스 유량(Ff)을 아래의 식에 대입하여 압력차(ΔP)를 산출하고, 상기 압력차(ΔP)와 미리 설정된 분리막 모듈의 내외부 압력차(ΔPm) 사이의 차이값(ΔP-ΔPm)을 산출하며, 상기 차이값(ΔP-ΔPm)에 해당하는 진공압을 상기 분리막 모듈에 인가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 SF6 분리회수방법.
(식) ΔP = Ff·SC / (Q·A)
(ΔP는 분리막 모듈의 내외부 압력차, Ff는 분리막 모듈에 공급되는 폐가스 유량, SC는 주입되는 폐가스 유량 대비 투과기체의 유량, Q는 분리막 모듈의 투과도, A는 분리막 모듈의 유효면적)
An SF 6 separation and recovery method for separating waste gas containing SF 6 into a recovery gas and a permeable gas using a plurality of separation membrane modules,
Wherein the pressure difference between the inside and the outside of the separator module is set in correspondence with the amount of the waste gas to be supplied and the difference between the inside pressure and the vacuum pressure applied to the separator module;
Operating the plurality of separation membrane modules in a state where the permeate gas flow rate is kept constant with respect to the supplied gas flow rate;
Measuring a waste gas flow rate supplied to the plurality of separation membrane modules; And
The measured value of the waste gas flow rate Ff is substituted into the following equation to calculate the pressure difference ΔP and the difference value ΔP-ΔP between the pressure difference ΔP and the internal and external pressure difference ΔP m of the previously set separation membrane module m) the output and, SF 6 separation and recovery method of a vacuum pressure that corresponds to the difference value (ΔP-ΔP m) characterized in that comprises the step of applying to the membrane module.
(Formula)? P = Ff · SC / (Q · A)
Where Q is the permeability of the membrane module, and A is the effective area of the membrane module. [0054] In the membrane module of the present invention,
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
KR101526879B1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-06-09 | 한국과학기술연구원 | Apparatus and method for recovery of retentate |
KR101540585B1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-07-31 | 한국과학기술연구원 | Apparatus and method for recovery of retentate |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120077322A (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-10 | 한국과학기술연구원 | Apparatus and method for recovery of sulfur hexafluoride |
KR20120133292A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-10 | 주식회사 코캣 | Apparatus for purifying or catalytically removing waste gas containing fluorinated compounds |
-
2013
- 2013-10-02 KR KR20130118141A patent/KR101482612B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20120077322A (en) * | 2010-12-30 | 2012-07-10 | 한국과학기술연구원 | Apparatus and method for recovery of sulfur hexafluoride |
KR20120133292A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-10 | 주식회사 코캣 | Apparatus for purifying or catalytically removing waste gas containing fluorinated compounds |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101526879B1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-06-09 | 한국과학기술연구원 | Apparatus and method for recovery of retentate |
KR101540585B1 (en) * | 2014-06-20 | 2015-07-31 | 한국과학기술연구원 | Apparatus and method for recovery of retentate |
US9687776B2 (en) | 2014-06-20 | 2017-06-27 | Korea Institute Of Science And Technology | Apparatus and method for recovery of target gas |
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