KR101596124B1 - 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 - Google Patents

순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 Download PDF

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Abstract

순아르곤 컬럼의 효율증대 시스템이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 열교환기 출구 온도가 대기 온도에 따라 변동되어 설비 트러블이 발생되는 것을 방지하도록 상기 열교환기로 유입되는 조아르곤가스의 온도를 조절하는 제어유닛이 수소반응기와 상기 열교환기 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 {SYSTEM FOR INCREASING EFFICIENCY IN THE PURE-ARGON CULUMN}
본 발명은, 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 순아르곤을 생산하는 공정에서 대기온도 변화 구체적으로는 하절기와 동절기에 따라 열교환기의 온도가 변동됨으로써, 건조기에서 수분이 충분히 제거되지 않거나, 수분이 빙결되어 열교환기가 폐쇄되는 것을 방지되도록 열교환기에 유입되는 조아르곤 가스의 온도를 대기 온도에 따라(계절에 따라) 조절하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
우선, 본 발명의 이해를 돕기 위해 일반적인 순아르곤을 생산하는 시스템을 도 1을 참조로 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이 조아르곤 가스를 공급하게 되는 공기분리장치(10)는, 냉각운전을 하기 시작한 후 대략 50시간이 경과 되면 산소, 질소가스 순도가 정상화되어 그 가스의 사용이 가능하게 된다. 이로부터 10시간 후면 조아르곤 가스 속에 포함된 산소가스 량의 순도 정상으로되어 순아르곤 제조장치를 냉각운전할 수 있는 조건이 된다.
한편, 현재에는 상기의 10시간 동안 계속해서 －182 ℃ 정도나 되는 조아르곤 가스(300∼500N㎥/H)를 방산밸브(11)를 이용 대기로 방산시키고 있으며, 그 후 냉각운전에 소요되는 시간은 5시간이나 된다. 따라서 －182 ℃ 정도나 되는 조아르곤 가스를 대기로 방산 시키는 것과 많은 시간이 낭비되는 것을 방지하고 고가제품인 순아르곤 가스 생산시간을 단축시킬 수 있는 순아르곤 가스 생산시스템의 개발이 요망되기도 한다.
이 조아르곤 가스(Ar 97.5%, O2 와 N2 의 혼합가스 2.5%)가 공기분리장치(10)의 우측에 위치한 제1열교환기(20)와 제2열교환기(30)를 거친 다음, 아르곤 압축기(40)에 유입된다.
아르곤 압축기에서는 대략 4.3Kg/cm2 의 압력으로 조아르곤 가스를 압축한 뒤, 제1수분리기(41)에서 압축과정에 의해 발생된 수분이 1차로 제거되고, 그 하부에 위치한 수소 반응기(42)로 이동한다.
한편, 수소 반응기(42)에서는 도시된 바와 같이, 수소탱크(43)로부터 공급된 수소와 조아르곤 가스에 포함된 산소가 하기와 같은 반응식을 만족하면서 산소가 제거된다.
2H2 + O2 = 2H2O +Q(Q>O)
이때, 상기의 반응은 발열반응으로 대략 450℃ 이상의 반응열이 발생하고, 이 고온의 온도를 함유하고 있는 조아르곤 가스는 수소 반응기 일측에 설치된 기화기(50)에 유입되며, 기화기(50)에 설치된 팬(Fan)에 의해 대략 35℃ 정도의 상온으로 냉각된다.
이 상온으로 냉각된 조아르곤 가스는 다시 제2열교환기(30)로 이동한 뒤 공기분리장치(10)에서 공급되는 －182 ℃ 정도의 조아르곤 가스와 열교환되면서 대략 10℃로 냉각되고, 제2열교환기(30) 주변에 위치한 제2수분리기(31)로 유입된다.
한편, 제2수분리기(31)로 유입된 가스는 압력과 비중에 따라 물이 분리되고, 물이 분리된 조아르곤 가스는 그 하단에 위치한 건조기(60)로 유입된다.
건조기(60)로 유입된 조아르곤 가스는 제2수분리기(31)에서 분리되지 않은 미량의 수분이 알루미나겔과 같은 수분 흡착제에 의해 흡수되어 제거되고, 이 미량의 수분까지 제거된 조아르곤 가스는 제1열교환기(20)를 거친 다음, 순아르곤을 추출하는 순아르곤 정류탑(70)에 유입된다.
순아르곤 정류탑(70)에서는 정류탑 상부에 위치한 저온의 N2 와 열교환한 뒤 정류 응측되어 순수한 아르곤은 정류탑 하부로 떨어지고, 조아르곤 가스에 함유된 N2 가스는 정류탑 상부에 위치한 배출밸브(71)를 통해 대기로 배출된다.
상기의 과정으로 추출된 순아르곤은 저장탱크에 저장되어 필요로 하는 공장으로 이송되게 됨으로써 순아르곤 추출 과정이 완성된다.
그런데, 상기와 같은 순아르곤 추출과정에서 하절기에는 대기 온도가 상승하게 되는데, 제2열교환기(30) 자체가 이러한 대기 온도가 상승한 곳에 노출되어 있어 하절기의 대기 온도 상승과 함께 제2열교환기(30) 자체의 온도가 상승하게 되는 문제가 발생한다.
그 결과 제2열교환기(30)의 출구 온도가 상승하게 되고, 온도가 상승한 조아르곤 가스가 제2수분리기(31)로 유입됨으로써 제2수분리기(31)로 수분을 분리할 수 있는 기능 이상의 고온의 조아르곤이 유입되어, 충분히 수분이 분리되지 않은 채, 건조기(60)로 유입됨으로써, 건조기(60) 역시 이 고온의 수분을 충분히 건조시키지 못함은 물론, 수분이 포함된 조아르곤 가스가 제1열교환기(20)로 유입된 뒤 온도 하락으로 수분의 빙결 현상이 발생되어 제1열교환기(20)가 폐쇄되는 문제까지 발생한다.
이 제1열교환기(20)의 폐쇄로 인해 압력이 상승하고, 연쇄적으로 아르곤 압축기 역시 압력이 상승하게 되어 전체 시스템 설비 자체의 운전이 불가능하게 되고, 이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 설비 자체를 정지시킨 뒤, 제1열교환기(20)에 N2 가스를 주입한 뒤 이 빙결된 수분을 제거하였다.
또한, 동절기에 대기 온도가 하락하면, 제2열교환기(30) 역시 대기에 노출됨으로써, 제2열교환기(30)의 출구 온도가 0℃ 이하가 되어, 제2열교환기(30) 내부의 조아르곤 가스에 포함된 수분 역시 이 낮아진 온도에 의해 빙결되는 현상이 발생하고, 그 빙결로 인해 제2열교환기(30) 역시 폐쇄되는 문제가 발생한다.
이러한 경우 종래에는 전체 시스템의 작동을 중지시킨 뒤, 제2열교환기(30)에 N2를 투입하여 빙결된 수분을 제거하는 작업을 해야 하는 등 설비 가동에 있어서 다양한 문제가 발생한다.
이와 같이, 계절적으로 대기 온도가 상승하거나 하락하는 변화에 따라 하절기에는 제1열교환기(20)가 폐쇄되고, 동절기에는 제2열교환기(30)가 폐쇄되어 설비 전체를 그때마다, 반복적으로 정지함으로써 순아르곤 생산량에 문제가 발생하였다.
이와 관련된 선행기술로, 한국등록실용신안공보 제20-0292437호인 "산소공장 효율 증대장치"가 개시되어 있다.
그러나, 상기 선행기술은, 저온의 액체 산소를 유입되는 공기와 열교환시켜 공급되는 공기의 온도를 하락시킴으로써 공기 압축기에 유입되는 공기의 밀도를 증가시키는 것으로 본원발명과는 그 기술적 사상이 이질적임은 물론이고, 냉각탑 내부 수조에 저장된 냉각수를 저온의 액체 산소를 이용하여 냉각수 온도를 자동으로 조정하는 기술적 사상 역시 본원발명과는 이질적이다.
또한, 본원발명의 발명자 혹은 출원인이 인식한 종래 기술의 문제점은, 상기 선행기술과 달리 하절기는 물론이고 동절기에도 대기 온도의 변화에 따라 열교환기의 폐쇄에 따른 문제점을 해결하고자 하는 것인바, 선행기술의 발명자 혹은 출원인이 인식한 종래 기술의 문제점과도 서로 공유되는 점도 없으며, 더더욱 본원발명은 고온의 아르곤 가스 혹은 아르곤 가스를 쿨러를 통과시켜 냉각시키는 것인바 저온의 공기를 이용하는 선행기술과는 그 이용물질이 다르다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
한국등록실용신안공보 제20-0292437호(2002.10.07)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 하절기에 대기 온도 상승에 의해 제2열교환기 자체가 대기 온도 상승과 함께 온도가 상승하게 됨으로써 수분이 포함된 조아르곤 가스가 제1열교환기로 유입되어 수분의 빙결 현상이 발생되어 제1열교환기가 폐쇄되는 문제점과, 동절기에 대기 온도의 하락으로 제제2열교환기의 출구 온도가 0℃ 이하가 되어, 제2열교환기 내부의 조아르곤 가스에 포함된 수분 역시 이 낮아진 온도에 의해 빙결되는 현상이 발생하고, 그 빙결로 인해 제2열교환기 역시 폐쇄되는 문제점을 해결하기 위해 하절기에는 제2열교환기 출구 온도를 낮추기 위해 제2열교환기로 유입되는 조아르곤 가스의 온도를 낮추는 쿨러를 장착하고, 동절기에는 고온의 조아르곤 가스가 유입되도록 기화기 주변에 바이패스 배관 등을 설치한 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
순아르곤 컬럼의 효율증대 시스템이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 열교환기 출구 온도가 대기 온도에 따라 변동되어 설비 트러블이 발생되는 것을 방지하도록 상기 열교환기로 유입되는 조아르곤가스의 온도를 조절하는 제어유닛이 수소반응기와 상기 열교환기 사이에 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 제어유닛은, 상기 열교환기 출구 온도를 감소시키도록 상기 수소반응기와 상기 열교환기 사이에 설치된 기화기 전방에 위치한 냉각수 쿨러와, 상기 열교환기 출구 온도를 증가시키도록 상기 기화기로 유입되는 고온의 조아르곤 가스가 냉각되는 것을 방지하도록 상기 기화기 주변에 설치된 바이패스부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 냉각수 쿨러 전방에 설치되어 조아르곤 가스의 온도를 측정하는 냉각수 쿨러출측온도센서와, 상기 냉각수쿨러의 주변에 설치된 냉각수쿨러바이패스 배관 및 상기 냉각수쿨러바이패스 배관에 설치된 냉각수쿨러조절밸브를 포함하되, 상기 냉각수쿨러출측온도센서에 의한 온도와 설정된 기준 온도값을 비교하여 상기 냉각수쿨러조절밸브에 개폐 신호를 송신하는 냉각수쿨러제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기 출구에 출구 온도를 감지하는 열교환기출측온도센서가 설치되어 설정된 기준 온도값 이상인 경우 상기 냉각수 쿨러를 작동시키고, 설정된 기준온도값 이하인 경우 상기 바이패스부를 작동시키도록 상기 열교환기 출구 온도 신호를 센싱하는 통합제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 바이패스부는, 상기 기화기 전방에 설치된 기화기출측온도센서와, 상기 기화기 주변에 설치된 기화기바이패스 배관 및 기화기조절밸브로 구성되되, 상기 통합제어부는, 상기 기화기출측온도센서와 상기 열교환기출측온도센서에 의해 측정된 신호를 실시간으로 전송받아 설정된 기준온도값에 도달하도록 상기 기화기조절밸브의 개폐 여부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
한편, 순아르곤 컬럼의 효율증대 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 열교환기의 출구 온도를 측정하는 단계, 상기 열교환기의 출구 온도와 설정된 기준 온도값을 비교하여 열교환기에 공급되는 조아르곤 가스의 온도를 조정하는 단계 및 상기 열교환기의 출구 온도가 설정된 기준 온도값에 도달하는 여부를 실시간으로 측정하는 단계를 포함한다.
상기 열교환기에 공급되는 조아르곤 가스의 온도를 조정하는 단계는, 상기 열교환기의 출구 온도가 설정된 기준 온도값보다 높은 경우, 공급되는 조아르곤 가스를 냉각시키고, 상기 열교환기의 출구 온도가 설정된 기준 온도값보다 작은 경우, 공급되는 조아르곤 가스의 일부를 기화기 주변에서 바이패스 시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 및 그 방법에 의한다면 아래와 같은 다양한 효과가 구현된다.
첫째, 동절기 제2열교환기의 출구 온도가 0℃ 이하로 하락되는 것을 방지하여 수분 빙결에 의한 제2열교환기가 폐쇄되는 것을 방지하는 이점이 있다.
둘째, 동절기 뿐만 아니라 하절기에도 제2열교환기의 출구 온도가 10℃ 이상 상승되는 것을 방지하여 건조기에서 수분이 충분히 제거되지 않음으로 인해 제1열교환기로 수분이 유입된 뒤 빙결되는 현상을 미연에 방지하는 이점이 있다.
셋째, 제1열교환기 및 제2열교환기의 빙결로 인한 설비 트러블이 방지되어 아르곤 생산량이 증대되는 이점이 있는 등 다양한 효과가 구현된다.
도 1은 종래 순아르곤 생산 공정의 전체 시스템.
도 2는 본 발명인 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템의 전체 구성도.
도 3은 하절기에 냉각수쿨러를 이용 열교환기의 출측 온도를 일정하게 유지시키는 작동 관계도.
도 4는 냉각수쿨러와 바이패스부를 제어하는 통합제어부가 포함된 전체 구성도.
도 5는 통합제어부에 의해 동절기 열교환기 출구 온도를 조절할 수 있는 전체 구성도.
도 6은 본 발명인 순아르곤 컬럼의 효율증대 방법의 순서도.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명인 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시 예를 설명한다.
도 2는 본 발명인 순아르곤 컬럼의 효율 증대 시스템의 전체 구성도로, 본 발명은 크게, 조아르곤 가스의 온도를 조절하는 제어유닛(200)을 포함하고 있다.
종래에는 하절기와 동절기에 따라 열교환기(100)의 출구 온도가 변동되어 하절기에는 제1열교환기(20)에 수분의 빙결 현상이, 동절기에는 열교환기(제2열교환기)에 빙결이 발생되어 설비 트러블 문제가 발생하였으나, 본 발명은 이러한 열교환기(100) 출구 온도가 설정된 온도로 유지되도록 제어유닛(200)을 마련하였다.
제어유닛(200)은 열교환기(100)로 유입되는 조아르곤 가스의 온도를 조절할 수 있도록 도시된 바와 같이 수소반응기(42)와 열교환기(100) 사이에 설치된 것을 그 특징으로 한다.
즉, 아르곤 압축기(40)에서 일정한 압력으로 조아르곤 가스가 압축된 뒤, 제1수분리기(41)의 압축과정으로 발생된 수분이 1차로 제거된 뒤, 수소 반응기(42)로 유입되는데, 수소 반응기(42)에서는 수소탱크(43)로부터 공급된 수소와 조아르곤 가스에 포함된 산소가 반응하면서 산소가 제거되고, 이 산소가 제거된 조아르곤 가스가 기화기(50)를 거쳐 다시 열교환기(100)로 유입되는데, 본 발명인 제어유닛(200)이 이 수소반응기(42)와 열교환기(100) 사이에 설치되어 열교환기(100)로 유입되는 조아르곤의 온도를 조절함으로써 종래 수분 빙결에 의한 설비 트러블 문제를 미연에 방지하게 된다.
다시 도 2를 참조로 이 제어유닛(200)을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제어유닛(200)은 하절기에 열교환기(100)의 출구 온도를 높이기 위해 수소반응기(42)에서 공급되는 조아르곤 가스의 온도를 낮추기 위해 도시된 바와 같이 수소반응기(42)와 열교환기(100) 사이에 설치된 기화기(50) 전방의 냉각수 쿨러(210)를 포함하고 있다.
이 냉각수 쿨러(210)로 유입된 조아르곤 가스는 온도가 충분히 하락된 뒤 열교환기(100)로 공급됨으로써 열교환기(100)의 출구 온도가 설정된 기준 온도 이하로 항상 유지하게 한다.
상기와 같은 작동으로 열교환기(100)의 출구 온도가 하강하게 되면, 건조기(60)에 유입되는 조아르곤 가스에 포함된 수분 역시 건조기(60)에 의해 충분히 제거되는 효과가 구현된다.
이러한 작동 관계를 도 3을 참조로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하절기에 열교환기(100) 출측 온도를 일정한 수준으로 유지하기 위해 냉각수쿨러출측온도센서(211)와 냉각수쿨러바이패스배관(214), 냉각수쿨러조절밸브(213) 및 냉각수쿨러제어부(212)를 포함한다.
냉각수쿨러출측온도센서(211)는 도시된 바와 같이, 냉각수 쿨러(210) 전방에 설치되어 냉각수 쿨러(210)를 통과한 조아르곤 가스의 온도를 실시간으로 측정한다.
또한, 냉각수쿨러(210) 주변에는 이 냉각수쿨러(210)를 통과한 조아르곤 가스를 바이패스 시키는 냉각수쿨러바이패스배관(214)과 이 냉각수쿨러바이패스배관(214)을 일정한 조건하에 선택적으로 개폐하는 냉각수쿨러조절밸브(213)가 설치되어 있다.
한편, 상기 냉각수쿨러출측온도센서(211)에 의해 센싱된 온도값을 도시된 바와 같이 실시간으로 냉각수쿨러제어부(212)에 전송되고, 이 냉각수쿨러제어부(212)는 이미 설정된 기준 온도값과 비교하여 냉각수쿨러조절밸브(213)에 그 개폐 여부에 대한 신호를 전달하게 된다.
즉, 하절기에는 열교환기 출측 온도가 바람직하게는 10℃로 유지되어야 제2열교환기(30)에서의 빙결에 의한 문제가 발생되지 않는바, 이러한 열교환기의 출측 온도가 유지되기 위해서는 냉각수쿨러(210)와 열교환기(100) 사이에 설치된 배관 길이 및 열교환기내(100)에서의 온도 상승을 고려해 열교환기(100)에 유입되는 조아르곤 가스의 온도가 10℃ 이하로 유지되어야 하절기에도 열교환기(100) 출측 온도가 10℃로 유지되는 것이다.
이를 위해 냉각수쿨러제어부(212)는 설정된 기준 온도값을 10℃로 하고, 냉각수쿨러출측온도센서(211)에 의해 센싱된 온도가 이 기준 온도값보다 높은 경우 냉각수쿨러조절밸브(213)를 오픈시켜 냉각수쿨러(210)를 통과한 조아르곤 가스가 냉각수쿨러바이패스배관(214)을 통해 다시 바이패스되어 냉각수쿨러(210)를 재차 통과하게끔 하여 그 온도가 10℃ 이하로 유지하게 하는 것이다.
한편, 다시 도 2을 참조하면, 본 발명은 하절기는 물론이고 동절기에도 열교환기(100)의 출측 온도가 일정 온도로 유지하게끔 도시된 바와 같이 바이패스부(220)를 마련하였다.
이 바이패스부(220)는 동절기의 대기온도 하락으로 인해 열교환기(100) 출구 온도 역시 하락하게 되어 열교환기(100) 내부에 있는 조아르곤 가스에 포함된 수분이 빙결되고, 이 빙결로 열교환기(100)가 폐쇄되는 것을 방지하기 위함이다.
이 바이패스부(220)는 이하 구체적으로 후술하겠지만, 열교환기(100)의 출구 온도를 증가시키도록 기화기(50)로 유입되어 조아르곤 가스가 냉각되는 것을 방지하기 위해 기화기(50) 주변에 바이패스부(220)를 마련함으로써 수소반응기(42)로부터 유입된 고온의 조아르곤 가스의 일부가 기화기(50)를 통과하지 않고 직접 열교환기(100)로 유입되게 한다.
한편, 도 4는 하절기에는 냉각수쿨러(210)가 동절기에는 바이패스부(220)가 작동되도록 하는 통합제어부(300)가 도시된 전체 구성도이다.
도시된 바와 같이, 열교환기(100) 출구에는 출구 온도를 감지하는 열교환기출측온도센서(110)가 마련되어 있고, 이 열교환기출측온도센서(110)에 의해 측정된 온도 신호를 지속적으로 센싱하는 통합제어부(300)가 마련된다.
설정된 기준 온도값은 이미 설명한 바와 같이, 10℃로 설정함이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지는 않고 작업환경에 따라 변동될 수 있음은 자명하다.
통합제어부(300)는 설정된 기준 온도값보다 높은 온도를 센싱하는 경우,냉각수 쿨러(210)가 작동되도록 하는 신호를 냉각수 쿨러(210)에 전송하고, 설정된 기준 온도값보다 낮은 경우 바이패스부(220)를 작동시키는 신호를 전송한다.
한편, 이러한 냉각수쿨러(210)를 작동시키는 방법은 다양하게 구현될 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않지만, 냉각수쿨러(210)로 유입되는 냉각수배관을 오픈시키고, 조아르곤 가스가 냉각수쿨러(210)로 유입되는 배관 역시 오픈시켜 조아르곤 가스가 냉각수쿨러(210)를 통과하여 그 온도가 하락되도록 한다.
또한, 바이패스부(220)를 작동시키는 방법 역시 다양하게 구현될 수 있는데, 수소반응기(42)를 통과한 고온의 조아르곤 가스의 일부가 기화기(50) 주변에 설치된 바이패스배관(220)을 통과하도록 이하 구체적으로 설명할 기화기조절밸브(53)를 오픈시켜 고온의 조아르곤 가스가 열교환기(100)로 유입되도록 구현할 수 있다.
한편, 이러한 바이패스부(220)를 도 5를 참조로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 바이패스부(220)는 기화기출측온도센서(51)와 기화기바이패스배관(52) 및 기화기조절밸브(53)를 포함한다.
기화기출측온도센서(51)는 기화기(50) 전방에 설치되어 기화기(50)를 통과하는 조아르곤 가스의 온도를 측정하고, 기화기조절밸브(53) 및 기화기바이패스 배관(52)은 기화기(50) 주변에 설치되어 기화기(50)를 통과한 조아르곤 가스를 일정한 조건하에 기화기(50) 입구측으로 바이패스 시키는 기능을 수행한다.
한편, 통합제어부(300)는, 기화기출측온도센서(51)와 열교환기출측온도센서(110)에 의해 측정된 신호를 실시간으로 전송받아 설정된 기준온도값에 도달하도록 기화기조절밸브(53)의 개폐 여부를 제어한다.
열교환기출측온도센서(110)에 의해 센싱된 온도 신호가 설정된 기준온도값인 10℃ 보다 높은지 여부, 상기 기화기출측온도센서(51)에 의해 센싱된 온도신호값이 설정된 기준 온도값인 15℃인지 여부를 통합제어부(300)가 판단하게 된다.
즉, 동절기에는 열교환기(100)가 대기에 노출되어 열교환기(100)의 출측 온도가 10℃ 보다 낮아지게 되어 빙결 현상이 발생하므로, 열교환기(100)의 출측 온도가 설정된 기준 온도값인 10℃를 유지하는지 지속적으로 통합제어부(300)가 감지하고, 이 열교환기(100)의 출측 온도가 동절기에도 상기 설정된 기준 온도값을 유지하도록 기화기(50)를 통과한 조아르곤 가스의 온도를 설정된 기준 온도값 15℃를 유지하고 있는지 지속적으로 감지하게 된다.
물론, 상기 열교환기 출측 온도와 기화기 출측 온도의 설정된 기준 온도값은 작업 환경에 따라 변동될 수 있음은 자명하다.
한편, 기화기(50) 출측 온도가 15℃보다 낮게 되고, 그에 따라 열교환기(100)의 출측 온도 역시 10℃보다 낮은 경우 통합제어부(300)는 기화기(50) 주변에 설치된 기화기조절밸브(53)를 오픈시키는 신호를 송신하게 된다.
이 오픈 신호가 기화기조절밸브(53)에 송신되면, 수소반응기(42)를 통과한 고온의 조아르곤 가스의 일부가 기화기(50)를 통과하지 않고 바이패스 됨으로써 기화기 출측 온도가 상승하고, 그에 따라 열교환기(100)의 출측 온도 역시 상승하게 된다.
통합제어부(300)는 지속적으로 열교환기(100)의 출측 온도와 기화기(50)의 출측 온도를 센싱하고, 경우에 따라 기화기조절밸브(53)를 오픈시켜 동절기에도 빙결이 발생되지 않도록 열교환기(100)의 출측 온도를 제어하게 된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 순아르곤 컬럼의 효율증대 방법이 소개된다.
이를 위해 본 발명은, 열교환기의 출구 온도를 측정하는 단계(S10)와, 열교환기의 출구 온도와 설정된 기준 온도값을 비교하여 열교환기에 공급되는 조아르곤 가스의 온도를 조정하는 단계(S20) 및 열교환기의 출구 온도가 설정된 기준 온도값에 도달하는 여부를 실시간으로 측정하는 단계(S30)를 포함한다.
한편, 열교환기에 공급되는 조아르곤 가스의 온도를 조정하는 단계는 열교환기의 출구 온도가 설정된 기준 온도값보다 높은 경우, 공급되는 조아르곤 가스를 냉각시키고(S21), 열교환기의 출구 온도가 설정된 기준 온도값보다 작은 경우, 공급되는 조아르곤 가스의 일부를 기화기 주변에서 바이패스 시키는 것(S22)을 특징으로 한다.
다만, 상기 각각의 단계에 대한 설명은 순아르곤 컬럼의 효율증대 시스템에 설명한바 그 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.
10 : 공기분리장치 11 : 방산밸브
20 : 제1열교환기 30 : 제2열교환기
31 : 제2수분리기 40 : 아르곤 압축기
41 : 제1수분리기 42 : 수소반응기
43 : 수소탱크 50 : 기화기
51 : 기화기출측온도센서 52 : 기화기바이패스 배관
53 : 기화기조절밸브 60 : 건조기
70 : 정류탑 100 : 열교환기
110 : 열교환기출측온도센서 200 : 제어유닛
210 : 냉각수 쿨러 211 : 냉각수쿨러출측온도센서
212 : 냉각수쿨러제어부 213 : 냉각수쿨러조절밸브
214 : 냉각수쿨러바이패스 배관
220 : 바이패스부 300 : 통합제어부

Claims (7)

  1. 열교환기 출구 온도가 대기 온도에 따라 변동되어 설비 트러블이 발생되는 것을 방지하도록 상기 열교환기로 유입되는 조아르곤가스의 온도를 조절하는 제어유닛이 수소반응기와 상기 열교환기 사이에 설치되며,
    상기 제어유닛은 상기 열교환기 출구 온도를 감소시키도록 상기 수소반응기와 상기 열교환기 사이에 설치된 기화기 전방에 위치한 냉각수 쿨러와,
    상기 열교환기 출구 온도를 증가시키도록 상기 기화기로 유입되는 고온의 조아르곤 가스가 냉각되는 것을 방지하도록 상기 기화기 주변에 설치된 바이패스부와, 상기 냉각수 쿨러 전방에 설치되어 조아르곤 가스의 온도를 측정하는 냉각수 쿨러출측 온도센서와, 상기 냉각수쿨러의 주변에 설치된 냉각수쿨러바이패스 배관 및 상기 냉각수쿨러바이패스 배관에 설치된 냉각수쿨러조절밸브를 포함하되,
    상기 냉각수 쿨러출측 온도센서에 의한 온도와 설정된 기준 온도값을 비교하여 상기 냉각수쿨러조절밸브에 개폐 신호를 송신하는 냉각수쿨러제어부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는, 순아르곤 컬럼의 효율증대 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기 출구에 출구 온도를 감지하는 열교환기출측온도센서가 설치되어 설정된 기준 온도값 이상인 경우 상기 냉각수 쿨러를 작동시키고,
    설정된 기준온도값 이하인 경우 상기 바이패스부를 작동시키도록 상기 열교환기 출구 온도 신호를 센싱하는 통합제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 순아르곤 컬럼의 효율증대 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 바이패스부는,
    상기 기화기 전방에 설치된 기화기출측온도센서와, 상기 기화기 주변에 설치된 기화기바이패스 배관 및 기화기조절밸브로 구성되되,
    상기 통합제어부는, 상기 기화기출측온도센서와 상기 열교환기출측온도센서에 의해 측정된 신호를 실시간으로 전송받아 설정된 기준온도값에 도달하도록 상기 기화기조절밸브의 개폐 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는, 순아르곤 컬럼의 효율증대 시스템.
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