KR101600930B1 - Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane - Google Patents

Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane Download PDF

Info

Publication number
KR101600930B1
KR101600930B1 KR1020140049224A KR20140049224A KR101600930B1 KR 101600930 B1 KR101600930 B1 KR 101600930B1 KR 1020140049224 A KR1020140049224 A KR 1020140049224A KR 20140049224 A KR20140049224 A KR 20140049224A KR 101600930 B1 KR101600930 B1 KR 101600930B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
separation membrane
membrane module
target
gas separation
Prior art date
Application number
KR1020140049224A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150122984A (en
Inventor
이상협
이순재
최재우
이민우
박완근
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020140049224A priority Critical patent/KR101600930B1/en
Publication of KR20150122984A publication Critical patent/KR20150122984A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101600930B1 publication Critical patent/KR101600930B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/68Halogens or halogen compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/20Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/204Inorganic halogen compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]

Abstract

본 발명은 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 이용하여 회수기체를 회수함과 함께 제 1 기체분리막모듈의 투과기체를 공급기체로 이용하는 제 2 기체분리막모듈의 회수기체를 제 1 기체분리막모듈로 순환시킴에 있어서, 제 2 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도를 제 1 기체분리막모듈의 공급기체에 포함되어 있는 목표기체 농도와 일치되도록 제어함으로써 제 1 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도를 안정적으로 유지할 수 있는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치는 회수하고자 하는 목표기체가 포함된 공급기체를 공급하는 공급기체 공급부와, 공급기체와 제 2 회수기체를 혼합하는 기체혼합부와, 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 설정된 제 1 SC값(θ1)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 제 1 기체분리막모듈 및 상기 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ2)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 제 2 회수기체는 상기 기체혼합부에 공급되며, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값(θ2)이 설정되는 것을 특징으로 한다. The recovery gas of the second gas separation membrane module, which recovers the recovery gas by using the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module and uses the permeation gas of the first gas separation membrane module as a feed gas, The target gas concentration contained in the recovery gas of the second gas separation membrane module is controlled so as to coincide with the target gas concentration contained in the feed gas of the first gas separation membrane module, The present invention relates to a target gas recovery apparatus and method using a gas separation membrane module capable of stably maintaining a target gas concentration contained in a gas. The target gas recovery apparatus using the gas separation membrane module according to the present invention includes a target gas to be recovered A supply gas supplying section for supplying the supplied supply gas, a gas mixing section for mixing the supply gas and the second recovering gas, A first gas separation membrane module for separating a mixed gas of a feed gas and a second recovered gas into a first permeation gas and a first recovered gas in accordance with a first SC value (? 1 ) set; and a second gas separation membrane module 2 SC value ([theta] 2 ), the second recovery gas is supplied to the gas mixing section, and the second recovery gas is supplied to the second recovery gas The second SC value [theta] 2 is set so that the target gas concentration of the supply gas is equal to the target gas concentration of the supply gas.

Figure R1020140049224
Figure R1020140049224

Description

기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법{Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an apparatus and a method for recovering a target gas using a gas separation membrane module,

본 발명은 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 이용하여 회수기체를 회수함과 함께 제 1 기체분리막모듈의 투과기체를 공급기체로 이용하는 제 2 기체분리막모듈의 회수기체를 제 1 기체분리막모듈로 순환시킴에 있어서, 제 2 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도를 제 1 기체분리막모듈의 공급기체에 포함되어 있는 목표기체 농도와 일치되도록 제어함으로써 제 1 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도를 안정적으로 유지할 수 있는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for recovering a target gas using a gas separation membrane module, and more particularly, to a method and apparatus for recovering a recovered gas using a first gas separation membrane module and a second gas separation membrane module, In circulating the recovery gas of the second gas separation membrane module using the gas as the feed gas to the first gas separation membrane module, the target gas concentration contained in the recovery gas of the second gas separation membrane module is supplied to the feed gas To a target gas recovery apparatus and method using a gas separation membrane module capable of stably maintaining a target gas concentration contained in a recovery gas of a first gas separation membrane module.

SF6은 전력기기의 대표적인 전기절연물질이며, 반도체 웨이퍼나 LCD 패널 등의 제조시 세척과정에서 사용되고 있는 물질이다. 이와 같은 SF6은 지구 온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 23900배 이상 높은 것으로 알려져 있으며, 1997년 교토에서 개최된 기후변화협약 당사자회의에서 지구 온난화 지수가 가장 큰 6가지 물질 중 하나로 지목된 바 있다. 따라서, SF6에 대한 처리가 시급히 요구되고 있다. SF 6 is a typical electrical insulating material for electric power equipment and is used in the cleaning process of semiconductor wafers and LCD panels. Such SF 6 has been the impact on global warming is known to be higher than carbon dioxide, more than 23,900 times, global warming is one of the largest six materials cited in the UNFCCC Parties Conference held in Kyoto in 1997 bar . Therefore, a process for SF 6 is urgently required.

SF6에 대한 처리 방법으로, 먼저 SF6을 분해하는 방법이 있다. SF6은 매우 안정하기 때문에 분해하기 위해서는 플라즈마와 같은 높은 에너지가 필요하고, 분해 과정에서 S2F10, SF4, HF와 같은 높은 독성과 부식성을 갖는 부산물이 생성되는 단점이 있다. 이와 같은 분해시의 문제점과 함께 SF6의 지속적인 가격 상승을 고려하면 SF6을 효과적으로 회수하여 재사용을 도모하는 것이 생산비용의 절감 측면에서 매우 바람직하다. The processing method for the SF 6, there is a first method to decompose SF 6. Since SF 6 is very stable, it requires a high energy such as plasma to decompose and has the disadvantage that by-products having high toxicity and corrosivity such as S 2 F 10 , SF 4 , and HF are produced during the decomposition process. If such problems with the decomposition considering the continuous price rise of SF 6 by effectively recovering SF 6 is highly desirable in terms of reducing production costs to promote reuse.

SF6을 회수하는 기술은 SF6이 포함된 혼합기체 중 SF6만을 회수하는 기술로서, 세부적으로 심냉법, PSA(pressure swing adsorption)법, 막분리법 등의 방법이 있으며, 이 중 기체 분리막 모듈을 이용한 막분리법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 막분리법은 설비의 구성이 상대적으로 간소하고 회수율이 비교적 우수한 장점이 있다. 막분리법의 일 예는 한국등록특허 제10-1249261호에 개시되어 있다. Techniques for recovering SF 6 is a technology for recovering only the SF 6 in a mixed containing the SF 6 gas, naengbeop seam in detail, there is a method such as a PSA (pressure swing adsorption) method, membrane separation process, the two of the gas separation membrane module Many studies have been conducted on the membrane separation method used. The membrane separation method is advantageous in that the structure of the apparatus is relatively simple and the recovery rate is comparatively excellent. An example of the membrane separation method is disclosed in Korean Patent No. 10-1249261.

막분리법은, 폐가스를 분리막 모듈에 주입하고 분리막 모듈은 주입된 폐가스를 SF6(회수기체)와 그 이외의 기체(투과기체)로 분리하는 방식으로 진행된다. 막분리법의 처리 특성은 분리막 모듈의 선택도와 투과도에 의해 결정되는데, 분리막 모듈의 투과도가 높으면 처리 용량이 크다는 장점이 있으나 투과도가 높은 분리막은 선택도가 낮아 회수기체에 대한 분리 성능이 낮다는 문제점이 있다. In the membrane separation method, the waste gas is injected into the separation membrane module, and the separation membrane module proceeds by separating the injected waste gas into SF 6 (recovery gas) and other gases (permeation gas). The treatment characteristics of the membrane separation method are determined by the selectivity and permeability of the membrane module. A high permeability of the membrane module is advantageous in that the treatment capacity is large. However, since the membrane having high permeability is low in selectivity, have.

이와 같이 분리막 모듈의 선택도와 투과도는 상충 관계(trade-off)를 갖고 있어, 종래의 경우 복수의 분리막 모듈을 다단의 형태로 구성하여 일정 수준의 분리 성능 및 처리 용량을 가능하도록 하고 있다. 그러나, 복수의 분리막 모듈을 다단 형태로 반복적으로 구성하는 경우, 장치 구성이 복잡해지는 단점이 있다. 이를 해소하기 위해 본 출원인은 한국특허출원 제2013-118138호를 통해 2개의 분리막 모듈(제 1 분리막모듈과 제 2 분리막 모듈)을 구비시키고, 제 1 분리막 모듈의 회수기체 및 투과기체를 각각 순환시켜 회수율을 향상시키는 기술을 제시한 바 있다.
As described above, the selectivity and the transparency of the separation membrane module have a trade-off. In the conventional case, a plurality of separation membrane modules are formed in a multi-stage configuration to enable a separation performance and a processing capacity of a certain level. However, when the plurality of separation membrane modules are repeatedly constructed in a multi-stage form, there is a disadvantage that the device configuration becomes complicated. In order to solve this problem, the present applicant has provided two separation membrane modules (first separation membrane module and second separation membrane module) through Korean Patent Application No. 2013-118138 and circulated the recovery gas and the permeation gas of the first separation membrane module And a technique for improving the recovery rate has been proposed.

한국등록특허 제10-1249261호Korean Patent No. 10-1249261

본 발명은 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 이용하여 회수기체를 회수함과 함께 제 1 기체분리막모듈의 투과기체를 공급기체로 이용하는 제 2 기체분리막모듈의 회수기체를 제 1 기체분리막모듈로 순환시킴에 있어서, 제 2 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도를 제 1 기체분리막모듈의 공급기체에 포함되어 있는 목표기체 농도와 일치되도록 제어함으로써 제 1 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도를 안정적으로 유지할 수 있는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The recovery gas of the second gas separation membrane module, which recovers the recovery gas by using the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module and uses the permeation gas of the first gas separation membrane module as a feed gas, The target gas concentration contained in the recovery gas of the second gas separation membrane module is controlled so as to coincide with the target gas concentration contained in the feed gas of the first gas separation membrane module, And an object thereof is to provide a target gas recovery apparatus and method using a gas separation membrane module capable of stably maintaining a target gas concentration contained in a gas.

또한, 본 발명은 설정된 목표농축도에 대응되도록 제 1 기체분리막모듈의 SC(stage-cut)값을 제어함과 함께 제 2 기체분리막모듈의 회수기체에 포함되어 있는 목표기체 농도와 제 1 기체분리막모듈의 공급기체에 포함되어 있는 목표기체 농도가 일치되도록 제 2 기체분리막모듈의 SC값을 제어함을 발명의 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention controls the SC (stage-cut) value of the first gas separation membrane module so as to correspond to the set target concentration, and controls the target gas concentration included in the recovery gas of the second gas separation membrane module, And the SC value of the second gas separation membrane module is controlled so that the target gas concentration contained in the supplied gas of the second gas separation membrane module is matched.

이와 함께, 상술한 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 SC값에 대응되는 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈의 최적 막면적(membrane area)에 대한 설계 구성을 제시하며, 공급기체의 유량 변화에 대응하여 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈에 인가하는 최적의 압력 조건을 제시하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.
In addition, a design configuration for the optimal membrane area of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module corresponding to the SC values of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module is provided, It is another object of the present invention to provide an optimal pressure condition to be applied to the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module in response to a change in the flow rate of the gas.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치는 회수하고자 하는 목표기체가 포함된 공급기체를 공급하는 공급기체 공급부와, 공급기체와 제 2 회수기체를 혼합하는 기체혼합부와, 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 설정된 제 1 SC값(θ1)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 제 1 기체분리막모듈 및 상기 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ2)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 이루어지며, 상기 제 2 회수기체는 상기 기체혼합부에 공급되며, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값(θ2)이 설정되는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a target gas recovery apparatus using a gas separation membrane module, including: a supply gas supply unit configured to supply a supply gas containing a target gas to be recovered; a gas supply unit configured to mix the supply gas and the second recovery gas; A first gas separation membrane module for separating a mixed gas of a feed gas and a second recovered gas into a first permeable gas and a first recovered gas in accordance with a first SC value (? 1 ) And a second gas separation membrane module for separating the second gas separation membrane module into a second permeation gas and a second recovery gas in accordance with a second SC value (? 2 ) set, wherein the second recovery gas is supplied to the gas mixing section, And a second SC value ([theta] 2 ) is set so that the target gas concentration of the recovered gas matches the target gas concentration of the supplied gas.

상기 제 2 SC값(θ2)은 아래의 식 1 또는 식 2를 통해 산출된다. The second SC value (? 2 ) is calculated by the following equation (1) or (2).

(식 1) (Equation 1)

Figure 112015103892621-pat00037
Figure 112015103892621-pat00037

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)(? 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the second gas separation membrane module)

(식 2)(Equation 2)

Figure 112015103892621-pat00038
Figure 112015103892621-pat00038

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)2 is a second SC value, X F is a target gas concentration in the feed gas, and α 1 is a selectivity of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module)

상기 제 1 SC값(θ1)은 아래의 식을 통해 산출된다. The first SC value (? 1 ) is calculated by the following equation.

(식) (expression)

Figure 112014039139217-pat00003
Figure 112014039139217-pat00003

1은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e1는 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)1 is selected in the first SC value, e 1 is a first gas separation membrane module, the target gas concentration, α 1 is a first gas separation membrane modules in the target concentration in Fig, X F is the feed gas that is applied to a first gas separation membrane module Degree)

제 1 압축탱크과 제 2 압축탱크가 더 구비되며, 상기 제 1 압축탱크는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 특정 공급압력으로 제 1 기체분리막모듈로 공급하며, 상기 제 2 압축탱크는 제 1 투과기체를 특정 공급압력으로 제 2 기체분리막모듈로 공급하며, 상기 제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력은 동일하게 설정된다. 또한, 상기 제 1 압축탱크의 공급압력(P)과 제 2 압축탱크의 공급압력(P)은 아래의 식을 통해 산출된다. Wherein the first compression tank supplies a mixed gas of the feed gas and the second recovery gas to the first gas separation membrane module at a specific supply pressure, 1 permeable gas to the second gas separation membrane module at a specific supply pressure, and the supply pressure of the first compression tank and the supply pressure of the second compression tank are set to be the same. Further, the supply pressure P of the first compression tank and the supply pressure P of the second compression tank are calculated by the following equations.

(식)(expression)

Figure 112014039139217-pat00004
Figure 112014039139217-pat00004

(P는 실시간 설정되는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 공급압력, v는 실시간 변동되는 공급기체의 유량, vo는 최초 공급기체의 유량, Po는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 최초 공급압력)(P is the flow rate of the supply pressure, v is a real-time variation supply gas of the first compression tank and the second compression tank in which real-time setting, v o is the flow rate of the first feed gas, P o is the first compression tank and the second compression tank Of the initial supply pressure)

제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력을 제어하기 위해 공급압력 제어부가 더 구비되며, 상기 공급압력 제어부는 공급기체의 유량 변화를 체크하여 상기의 식을 이용하여 제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력을 설정한다. A supply pressure control unit is further provided for controlling the supply pressure of the first compression tank and the supply pressure of the second compression tank, and the supply pressure control unit checks the change in the flow rate of the supply gas, And the supply pressure of the second compression tank.

설정된 목표농축도(e1)에 따라 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값(θ1)을 제어하여 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체 유량 및 제 1 회수기체 유량을 조절하는 제 1 SC조절기와, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)와 일치되도록 제 2 기체분리막모듈의 제 2 SC값(θ2)을 제어하여 제 2 기체분리막모듈의 제 2 투과기체 유량 및 제 2 회수기체 유량을 조절하는 제 2 SC조절기를 더 포함하여 이루어질 수 있다. Set target enrichment first SC to control a first permeate gas flow rate and the first recovery gas flow rate of the gas separation membrane module to control the first first SC value of the gas separation membrane module (θ 1) in accordance with (e 1) regulator and, the first of the second gas separation membrane module to the second controlling a second SC value (θ 2) of the gas separation membrane module so that the two coincides with the target gas concentration (X F) in the target gas concentration in the recovered gas is supplied to gas 2 And a second SC regulator for regulating the permeate gas flow rate and the second recovered gas flow rate.

상기 제 1 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식을 통해 설정된다. The membrane area of the first gas separation membrane module is set through the following equation.

(식)(expression)

Figure 112015103892621-pat00039
Figure 112015103892621-pat00039

(A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, v0는 공급기체의 최초 유량, Po는 제 1 압축탱크의 최초 공급압력, θ1은 제 1 SC값, θ2는 제 2 SC값, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도)( 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, v 0 is the initial flow rate of the feed gas, Po is the initial supply pressure of the first compression tank,? 1 is the first SC value,? 2 is the second SC value, P B, 1 is the permeability of the first recovered gas, α 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and X F is the target gas concentration in the feed gas)

상기 제 2 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식 1 또는 식 2를 통해 설정된다. The membrane area of the second gas separation membrane module is set by the following Equation 1 or 2.

(식 1)(Equation 1)

Figure 112015103892621-pat00040
Figure 112015103892621-pat00040

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, PB,2는 제 2 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)(A 2 is the membrane area of the second gas separation membrane module, A 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas , 2 is the permeability of the second recovered gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the first gas separation membrane module.

(식 2)(Equation 2)

Figure 112014039139217-pat00007
Figure 112014039139217-pat00007

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A0는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1은 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)(A 2 is membrane area, A 0 is the first membrane area of the gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas, α 1 of the second gas separation membrane module is a first gas separation membrane Module and second gas separation membrane module)

상기 목표기체가 포함된 공급기체는 SF6를 포함된 폐가스 또는 불화가스를 포함하는 폐가스이며, 상기 목표기체는 SF6 또는 불화가스이다. The feed gas including the target base is a waste gas containing the fluoride gas or a waste gas including SF 6, wherein the target gas is SF 6 gas or fluoride.

본 발명에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법은 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 구성하고, 제 1 기체분리막모듈을 통해 주입기체를 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하고, 제 2 기체분리막모듈은 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체를 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하며, 제 1 기체분리막모듈에는 공급기체와 제 2 기체분리막모듈의 제 2 회수기체가 공급되며, 상기 제 1 기체분리막모듈은 주입기체를 설정된 제 1 SC값(θ1)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하며, 상기 제 2 기체분리막모듈은 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ2)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하며, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 상기 제 2 SC값(θ2)이 설정되는 것을 특징으로 한다.
A target gas recovery method using a gas separation membrane module according to the present invention comprises a first gas separation membrane module and a second gas separation membrane module and separates the injected gas into a first permeation gas and a first recovery gas through a first gas separation membrane module And the second gas separation membrane module separates the first permeation gas of the first gas separation membrane module into a second permeation gas and a second recovery gas, and the first gas separation membrane module includes a feed gas and a second recovery Wherein the first gas separation membrane module separates the injected gas into a first permeable gas and a first recovered gas in accordance with a first SC value (? 1 ), and the second gas- Is divided into a second permeable gas and a second recovered gas in accordance with a set second SC value (? 2 ), and the second SC value? (?) Is adjusted so that the target gas concentration of the second recovered gas coincides with the target gas concentration of the feed gas. 2) wherein the lead set The.

본 발명에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다. The target gas recovery apparatus and method using the gas separation membrane module according to the present invention have the following effects.

목표농축도에 대응되는 제 1 SC값을 설정하고, 제 2 회수기체의 목표기체 농도를 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값을 설정함으로써, 최종적으로 회수되는 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시킬 수 있어, 막분리 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. The first SC value corresponding to the target concentration degree is set and the second SC value is set so that the target gas concentration of the second recovered gas coincides with the target gas concentration of the feed gas, The concentration can be kept constant, and the reliability of the membrane separation process can be improved.

또한, 제 1 및 제 2 기체분리막모듈의 막면적을 최적 설계함과 함께 공급기체의 유량 변화에 따라 제 1 및 제 2 기체분리막모듈의 공급압력을 선택적으로 제어함으로써 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 안정적으로 일정하게 유지할 수 있다.
In addition, it is also possible to optimize the membrane area of the first and second gas separation membrane modules and selectively control the supply pressures of the first and second gas separation membrane modules in accordance with the change in flow rate of the feed gas, Can be maintained stably and constantly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치의 구성도. 1 is a configuration diagram of a target gas recovery device using a gas separation membrane module according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 기체분리막모듈을 이용하여 주입기체로부터 목표기체를 회수하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a technique for recovering a target gas from an injection gas using a gas separation membrane module.

기체분리막모듈은 상대적으로 분자크기가 작은 고투과성 기체(이하, '투과기체'라 함)는 기공을 통해 투과시키고, 상대적으로 분자크기가 큰 저투과성 기체(이하, '회수기체'라 함)는 기체분리막모듈 내에 잔류시켜 회수하는 장치이다. 주입기체가 기체분리막모듈에 공급되면 기체분리막모듈에 의해 투과기체와 회수기체로 분리된다. In the gas separation membrane module, a highly permeable gas having a relatively small molecular size (hereinafter referred to as a "permeable gas") permeates through pores and a low permeable gas having a relatively large molecular size (hereinafter referred to as a "recovered gas" It is a device which remains in the gas separation membrane module and is recovered. When the injection gas is supplied to the gas separation membrane module, it is separated into the permeation gas and the recovery gas by the gas separation membrane module.

목표기체라 함은 기체분리막모듈을 통해 최종적으로 회수하고자 하는 기체로서, 일 예로 폐가스 내에 포함되어 있는 SF6를 의미한다. 목표기체(SF6)는 공급기체(폐가스) 내에 일정 농도로 포함되어 있으며, 공급기체가 기체분리막모듈에 의해 투과기체와 회수기체로 분리되면 목표기체의 상당수는 회수기체 내에 포함되어 있고 투과기체 내에는 소량의 목표기체가 포함된다. 상대적으로 분자크기가 큰 목표기체가 투과기체에 포함되는 이유 즉, 상대적으로 분자크기가 큰 목표기체가 기체분리막모듈의 기공을 투과하는 이유는, 기체분리막모듈의 특성상 기공의 크기가 모두 일정하지 않기 때문이다. 달리 표현하여, 기체분리막모듈의 기공을 투과하는 기체의 투과도 측면에서 목표기체의 투과도는 폐가스 내의 다른 기체의 투과도보다 작기 때문에 기체분리막모듈 내에 잔류될 가능성이 크다고 설명될 수 있다. 이에, 회수기체 내의 목표기체 농도는 투과기체 내의 목표기체 농도보다 상대적으로 크다고 표현할 수 있다. The target gas is the gas to be finally recovered through the gas separation membrane module, for example, SF 6 contained in the waste gas. The target gas SF 6 is contained in the feed gas (waste gas) at a predetermined concentration. When the feed gas is separated into the permeable gas and the recovered gas by the gas separation membrane module, a considerable number of target gases are contained in the recovered gas, Includes a small amount of target gas. The reason why the target gas having a relatively large molecular size is contained in the permeation gas is that the target gas having a relatively large molecular size permeates the pores of the gas separation membrane module because the pore size is not constant Because. In other words, it can be explained that the permeability of the target gas in the permeability of the gas permeating the pores of the gas separator module is smaller than the permeability of the other gas in the waste gas, so that the possibility of remaining in the gas separator module is high. Thus, the target gas concentration in the recovered gas can be expressed as being relatively larger than the target gas concentration in the permeated gas.

본 발명은 회수기체를 회수함에 있어서, 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기술을 제시한다. The present invention provides a technique for maintaining the target gas concentration in the recovery gas at a constant level in the recovery of the recovery gas.

일반적으로, 기체분리막모듈을 통해 투과기체와 회수기체를 분리하고, 투과기체의 유량과 회수기체의 유량은 설정된 SC(Stage-cut)값을 통해 제어되는 방법을 택하고 있다. 하나의 기체분리막모듈을 이용하고, 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체 내에 포함되어 있는 목표기체의 농도가 일정하다면 상술한 SC값 제어를 통해 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 그러나, 복수의 기체분리막모듈을 이용하고, 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체 내의 목표기체 농도가 유동적인 경우 SC값 제어에 다양한 변수가 고려되어야 한다. Generally, the permeate gas and the recovered gas are separated through the gas separation membrane module, and the flow rate of the permeate gas and the flow rate of the recovered gas are controlled through a set SC (Stage-cut) value. If one gas separation membrane module is used and the concentration of the target gas contained in the injected gas supplied to the gas separation membrane module is constant, the target gas concentration in the recovery gas can be kept constant through the SC value control. However, when a plurality of gas separation membrane modules are used and the target gas concentration in the gas to be supplied to the gas separation membrane module is fluid, various variables must be considered in controlling the SC value.

본 발명은 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 구성하고, 제 1 기체분리막모듈을 통해 주입기체를 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하고, 제 2 기체분리막모듈은 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체를 주입기체로 하여 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하며, 제 2 기체분리막모듈의 제 2 회수기체를 순환기체로 제 1 기체분리막모듈의 주입기체의 일부로 공급하는 구성을 제시한다. 제 1 기체분리막모듈에는 공급기체 공급부에서 공급되는 공급기체(폐가스) 외에 제 2 기체분리막모듈의 제 2 회수기체가 공급된다. The first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module are separated by the first gas separation membrane module and the first gas separation membrane module is divided into the first gas separation membrane module and the first gas separation membrane module, Separating the first permeable gas of the separator module into a second permeable gas and a second recoverable gas as an injector body and supplying a second recovered gas of the second gas separation membrane module to a part of the injected gas of the first gas separation membrane module . The first gas separation membrane module is supplied with the second recovery gas of the second gas separation membrane module in addition to the supply gas (waste gas) supplied from the supply gas supply part.

이와 같은 구성 하에, 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 특정하고, 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도에 대응되도록 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값을 제어하고, 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 분리막모듈의 제 2 SC값을 제어하는 기술을 제시한다. 이를 통해 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도와 공급기체 내의 목표기체 농도가 서로 다르게 되면, 제 1 기체분리막모듈에 공급되는 주입기체(공급기체+제 2 회수기체)에 포함되어 있는 목표기체의 농도가 변화되어 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값이 특정되더라도 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시킬 수 없게 된다. With this configuration, the target gas concentration in the first recovered gas is specified, the first SC value of the first gas separation membrane module is controlled to correspond to the target gas concentration in the first recovered gas, and the target gas concentration The second SC value of the second separation membrane module is controlled so that the second SC value is equal to the target gas concentration in the feed gas. Whereby the target gas concentration in the first recovered gas can be kept constant. When the target gas concentration in the second recovered gas and the target gas concentration in the supplied gas are different from each other, the concentration of the target gas contained in the injected gas (the supplied gas + the second recovered gas) supplied to the first gasketing membrane module is changed Even if the first SC value of the first gas separation membrane module is specified, the target gas concentration in the first recovery gas can not be maintained constant.

또한, 본 발명은 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키기 위한 부가적인 구성으로, 제 1 SC값과 제 2 SC값을 만족하는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 최적 막면적(membrane area)을 제시함과 함께 공급기체의 유량 변화에 대응하여 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈에 인가하는 최적의 압력 조건을 제시한다. Further, the present invention provides an additional structure for maintaining the target gas concentration in the first recovered gas at a constant level, wherein the first gas separation membrane module satisfies the first SC value and the second SC value, And presents the optimal pressure conditions to be applied to the first gasketing membrane module and the second gasketing membrane module in response to the flow rate change of the supply gas.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a target gas recovery apparatus and method using a gas separation membrane module 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 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치는 공급기체 공급부(110), 기체혼합부(120), 제 1 압축탱크(130), 제 1 기체분리막모듈(140), 제 1 SC조절기(150), 제 2 압축탱크(160), 제 2 기체분리막모듈(170) 및 제 2 SC조절기(180)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 1, a target gas recovery apparatus using a gas separation membrane module according to an embodiment of the present invention includes a supply gas supply unit 110, a gas mixing unit 120, a first compression tank 130, Module 140, a first SC regulator 150, a second compression tank 160, a second gasket separator module 170, and a second SC regulator 180.

상기 공급기체 공급부(110)는 목표기체를 포함하는 공급기체를 공급하는 역할을 한다. 상기 목표기체는 제 1 기체분리막모듈(140) 및 제 2 기체분리막모듈(170)을 통해 회수하고자 하는 기체이며, 목표기체를 포함하는 공급기체로는 SF6를 포함하는 폐가스 또는 NF3, CF4 등의 불화가스를 포함하는 폐가스가 적용될 수 있으며, SF6, NF3, CF4 등이 목표기체에 해당된다. 상기 공급기체 내에는 목표기체가 일정 농도로 혼합되어 있다. 이하의 설명에서는 SF6를 포함한 폐가스를 기준으로 하여 설명하기로 한다. The supply gas supply unit 110 serves to supply a supply gas including a target gas. Wherein the target gas comprises a first and a gas to be recovered through the gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module 170, the feeder body containing the target gas is waste gas or NF containing SF 6 3, CF 4, etc. , And SF 6 , NF 3 , CF 4, and the like correspond to the target gas. A target gas is mixed in the supply gas at a predetermined concentration. In the following explanation it will be described on the basis of the waste gas including SF 6.

상기 기체혼합부(120)는 상기 공급기체 혼합부로부터 공급되는 공급기체와 상기 제 2 기체분리막모듈(170)로부터 공급되는 제 2 회수기체를 혼합하는 역할을 하며, 상기 제 1 압축탱크(130)는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체(주입기체)를 일정 압력으로 압축하여 상기 제 1 기체분리막모듈(140)로 공급하는 역할을 한다. 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체에 대한 제 1 기체분리막모듈(140)로의 공급 압력은 공급기체의 유량 변화에 따라 변동될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다. The gas mixing section 120 serves to mix the supply gas supplied from the supply gas mixing section with the second recovery gas supplied from the second gas separation membrane module 170, (Injection gas) of the supply gas and the second recovery gas to a predetermined pressure and supplies the compressed gas to the first gas separation membrane module 140. The supply pressure to the first gasketing membrane module 140 for the mixed gas of the feed gas and the second recovered gas may vary according to the change in the flow rate of the feed gas, which will be described later.

상기 제 1 기체분리막모듈(140)은 주입기체를 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 역할을 한다. 이 때, 상기 주입기체는 공급기체 또는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 의미하며, 상기 제 1 기체분리막모듈(140)은 주입기체를 기체 분자크기 차이를 이용하여 회수기체와 투과기체로 분리한다. The first gas separation membrane module 140 separates the injected gas into a first permeable gas and a first recovered gas. In this case, the injected gas means a mixed gas of a feed gas or a feed gas and a second recovered gas, and the first gas separation membrane module 140 converts the injected gas into a recovered gas and a permeable gas Separate.

상기 제 1 기체분리막모듈(140)(및 제 2 기체분리막모듈(170))은 표면에 기공이 형성된 중공사 형태의 분리막 집합체로서, SF6 기체를 제외한 O2, N2, CO2 등의 상대적으로 분자크기가 작은 기체는 분리막의 기공을 빠르게 투과하여 배출되며, 상대적으로 분자크기가 큰 SF6는 기공을 투과하지 않고 분리막의 일단에서 회수된다. 분리막의 기공을 투과하여 배출되는 기체는 투과기체, 분리막의 일단에서 회수되는 기체는 회수기체이다. 이 때, 상대적으로 분자크기 작은 기체(O2, N2, CO2 등)뿐만 아니라 상대적으로 분자크기가 큰 SF6 기체 역시 분리막의 기공을 투과하여 배출되는데, SF6 기체의 투과도가 O2, N2, CO2 등의 투과도보다 상대적으로 낮기 때문에 SF6 기체는 회수기체로 회수가 가능한 것이며, 실질적으로 O2, N2, CO2 등의 기체는 고투과성 기체, SF6 기체는 저투과성 기체라 할 수 있다. Wherein the relative of O 2, N 2, CO 2, etc. one gas separation membrane module 140 (and the second gas separation membrane module 170) is a membrane assembly of a hollow fiber form pores formed on its surface, except for the SF 6 gas The gas having a small molecular size quickly passes through the pores of the separation membrane and is discharged. The relatively large molecular size SF 6 is recovered at one end of the separation membrane without permeating the pores. The gas to be discharged through the pores of the separation membrane is a permeation gas, and the gas recovered from one end of the separation membrane is a recovery gas. At this time, relative to the molecular size of a small gas (O 2, N 2, CO 2, etc.) as well as relative to the molecular size is larger SF 6 gas is also there is discharged by passing through the pores of the membrane, the permeability of the SF 6 gas O 2, N 2 , and CO 2. Therefore, SF 6 gas can be recovered as a recovered gas, and substantially gases such as O 2 , N 2 and CO 2 are highly permeable gases and SF 6 gas is a low permeable gas .

상기 제 1 SC(stage-cut)조절기(150)는 설정된 목표농축도(e)에 따라 제 1 기체분리막모듈(140)의 제 1 SC(stage-cut)값(θ1)을 제어하여 제 1 기체분리막모듈(140)의 투과기체 유량 및 회수기체 유량을 조절하는 역할을 한다. SC값은 아래 식 2에 나타낸 바와 같이 주입기체 유량 대비 투과기체 유량의 비를 의미한다. 예를 들어, SC값이 0.95인 경우 주입기체 유량 대비 투과기체 유량은 95% 이고, 회수기체 유량은 5%이며, 전체 주입기체 중 5%가 회수되는 것을 의미한다(식 1 및 식 2 참조).
The first SC (stage-cut) regulator 150 controls the first SC (stage-cut) value? 1 of the first gasket separation membrane module 140 according to the set target concentration e, And controls the permeate flow rate and the recovered gas flow rate of the gas separation membrane module 140. The SC value means the ratio of the flow rate of the permeated gas to the flow rate of the injected gas as shown in Equation 2 below. For example, if the SC value is 0.95, then the permeate flow rate versus the inlet gas flow rate is 95% and the recovered gas flow rate is 5%, which means that 5% of the total injected gas is recovered (see Equations 1 and 2) .

(식 1) 주입기체 유량(Ff) = 투과기체 유량(Fp) + 회수기체 유량(Fr)(Formula 1) Injected gas flow rate (F f ) = permeate gas flow rate (F p ) + recovered gas flow rate (F r )

(식 2) SC = 투과기체 유량(Fp) / 주입기체 유량(Ff)
(Equation 2) SC = permeable gas flow rate (F p ) / injected gas flow rate (F f )

본 발명에 있어서, 상기 제 1 SC값(θ1)은 설정된 목표농축도에 따라 제어된다. 목표농축도(e)는 공급기체 내의 목표기체 농도(XF) 대비 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(XR)의 비를 의미한다(식 3 참조). 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)가 정해진 상태에서 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(XR)를 설정하면 목표농축도(e)를 산출할 수 있다. 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(XR)는 본 발명의 장치를 통해 궁극적으로 회수하고자 하는 목표기체의 농도라 할 수 있으며, 별도의 입력수단을 통해 상기 제 1 SC조절기(150)에 입력될 수 있다.
In the present invention, the first SC value (? 1 ) is controlled according to the set target degree of enrichment. The target concentration (e) means the ratio of the target gas concentration (X R ) in the first recovered gas to the target gas concentration (X F ) in the supplied gas (see Equation 3). The target concentration (e) can be calculated by setting the target gas concentration (X R ) in the first recovered gas in a state where the target gas concentration (X F ) in the supplied gas is determined. The target gas concentration X R in the first recovered gas may be the concentration of the target gas ultimately recovered through the apparatus of the present invention and may be input to the first SC regulator 150 through a separate input means .

(식 3) 목표농축도(e1) = XR / XF (Equation 3) Target concentration (e 1 ) = X R / X F

(e1은 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, XR은 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도)(e 1 is the target concentration of the first gas separation membrane module, X F is the target gas concentration in the feed gas, and X R is the target gas concentration in the first recovery gas)

목표농축도(e1)가 설정되면 제 1 SC값(θ1)은 아래의 식 4를 통해 산출된다. 상기 제 1 SC값(θ1)의 산출을 위해서는 목표농축도(e1) 이외에 공급기체 내의 목표기체 농도(XF), 제 1 기체분리막모듈(140)의 선택도(α1)가 요구된다. When the target concentration (e 1 ) is set, the first SC value (? 1 ) is calculated by the following equation (4). In order to calculate the first SC value (? 1 ), the target gas concentration (X F ) in the supplied gas and the selectivity? 1 of the first gas separation membrane module 140 are required in addition to the target concentration (e 1 ) .

전술한 바에 있어서, 상기 제 1 기체분리막모듈(140)에 주입되는 주입기체는 공급기체 이외에 제 2 기체분리막모듈(170)의 제 2 회수기체가 포함된다. 따라서, 제 1 SC값(θ1)의 산출시 공급기체 내의 목표기체 농도(XF) 이외에 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도 정보가 반영되어야 하는데, 본 발명에서는 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도를 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)와 일치되도록 제어하며 이에, 제 1 SC값(θ1)의 산출식에 공급기체 내의 목표기체 농도(XF) 또는 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도 중 어느 한 정보만 적용되어도 제 1 SC값(θ1)의 산출이 가능하다. 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도를 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)와 일치되도록 제어하는 이유는 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키기 위함이며, 이에 대해서는 후술하여 재차 설명하기로 한다. In the above description, the injection gas injected into the first gas separation membrane module 140 includes the second recovery gas of the second gas separation membrane module 170 in addition to the feed gas. Therefore, the target gas concentration information in the second recovery gas must be reflected in addition to the target gas concentration (X F ) in the feed gas when calculating the first SC value (? 1 ). In the present invention, the target gas concentration in the second recovery gas controlled to match the target gas concentration (X F) in the feed gas and to, any one of claim 1 SC value (θ 1) the target gas concentration in the target gas concentration (X F) or the second number of the gas in the feed gas to the calculation formula of It is possible to calculate the first SC value (? 1 ) even if only one piece of information is applied. The reason why the target gas concentration in the second recovered gas is controlled to coincide with the target gas concentration (X F ) in the supplied gas is to maintain the target gas concentration in the first recovered gas at a constant level, which will be described later do.

상기 제 1 기체분리막모듈(140)의 선택도(α1)는 회수기체의 투과도(QB) 대비 투과기체의 투과도(Qair)의 비를 의미하며, 제 1 기체분리막모듈(140)의 선택도와 제 2 기체분리막모듈(170)의 선택도는 동일하거나 서로 다를 수 있다.
The selectivity α 1 of the first gas separation membrane module 140 means the ratio of the permeability Q air of the permeable gas to the permeability Q B of the recovered gas. And the selectivity of the second gas separation membrane module 170 may be the same or different.

(식 4) (Equation 4)

Figure 112014039139217-pat00008
Figure 112014039139217-pat00008

1은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e1는 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
1 is selected in the first SC value, e 1 is a first gas separation membrane module, the target gas concentration, α 1 is a first gas separation membrane modules in the target concentration in Fig, X F is the feed gas that is applied to a first gas separation membrane module Degree)

(식 5) α1 = PA / PB (Expression 5)? 1 = P A / P B

1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, PB는 회수기체의 투과도, PA는 투과기체의 투과도)
(? 1 is selectivity of the first gas separation membrane module, P B is the permeability of the recovered gas, and P A is the permeability of the permeable gas)

상기 제 2 압축탱크(160)는 제 1 기체분리막모듈(140)의 제 1 투과기체를 일정 압력으로 압축하여 제 2 기체분리막모듈(170)로 공급하는 역할을 한다. The second compression tank 160 compresses the first permeable gas of the first gas separation membrane module 140 to a predetermined pressure and supplies the compressed gas to the second gas separation membrane module 170.

공급기체 공급부(110)로부터 공급되는 공급기체는 일정 유량으로 공급되도록 설정되나 공급기체 공급부(110)측의 장비상태, 온도, 압력 등의 여러 요인으로 인해 실시간으로 변화되는 특성을 갖고 있으며, 공급기체의 유량이 변화되면 SC값이 특정되더라도 제 1 기체분리막모듈(140) 및 제 2 기체분리막모듈(170)에 의해 분리되는 투과기체와 회수기체의 유량에 영향을 끼치게 된다. 즉, 공급기체의 유량이 변화되면 투과기체와 회수기체의 유량을 일정하게 유지할 수 없게 된다. The supply gas supplied from the supply gas supply unit 110 is set to be supplied at a constant flow rate but has a characteristic that changes in real time due to various factors such as equipment condition, temperature, and pressure on the supply gas supply unit 110 side, The flow rates of the permeable gas and the recovered gas separated by the first gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module 170 are influenced even if the SC value is specified. That is, if the flow rate of the feed gas is changed, the flow rate of the permeated gas and the recovered gas can not be maintained constant.

이와 같은 공급기체의 유량 변화에 대응하기 위해, 제 1 기체분리막모듈(140) 및 제 2 기체분리막모듈(170)에 주입되는 주입기체의 공급압력을 공급기체의 유량 변화에 따라 변동시킬 필요가 있다. 구체적으로, 제 1 압축탱크(130)와 제 2 압축탱크(160)의 공급압력(P)은 아래의 식 6과 같이 설정할 수 있다. 즉, 공급기체의 유량에 변화가 발생되면, 공급기체의 유량 변화비(v/vo)에 최초 공급압력(Po)을 곱하여 제 1 압축탱크(130)와 제 2 압축탱크(160)의 공급압력을 설정한다. 이 때, 제 1 압축탱크(130)의 공급압력과 제 2 압축탱크(160)의 공급압력은 동일하게 설정된다. It is necessary to vary the supply pressure of the injection gas injected into the first gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module 170 in accordance with the change in the flow rate of the supply gas . Specifically, the supply pressure P of the first compression tank 130 and the second compression tank 160 can be set as shown in Equation 6 below. That is, when a change occurs in the flow rate of the supply gas, the flow rate change ratio (v / v o ) of the supply gas is multiplied by the initial supply pressure (P o ) Set the supply pressure. At this time, the supply pressure of the first compression tank 130 and the supply pressure of the second compression tank 160 are set to be the same.

공급기체의 유량 변화에 따라 제 1 압축탱크(130)의 공급압력과 제 2 압축탱크(160)의 공급압력을 제어하기 위해 공급압력 제어부가 더 구비될 수 있으며, 상기 공급압력 제어부는 공급기체의 유량 변화를 체크하여 식 6을 이용하여 제 1 압축탱크(130)의 공급압력과 제 2 압축탱크(160)의 공급압력을 설정할 수 있다.
A supply pressure control unit may be further provided to control the supply pressure of the first compression tank 130 and the supply pressure of the second compression tank 160 according to a change in the flow rate of the supply gas, The supply pressure of the first compression tank 130 and the supply pressure of the second compression tank 160 can be set using the equation 6 by checking the flow rate change.

(식 6)(Equation 6)

Figure 112014039139217-pat00009
Figure 112014039139217-pat00009

(P는 실시간 설정되는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 공급압력, v는 실시간 변동되는 공급기체의 유량, vo는 최초 공급기체의 유량, Po는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 최초 공급압력)
(P is the flow rate of the supply pressure, v is a real-time variation supply gas of the first compression tank and the second compression tank in which real-time setting, v o is the flow rate of the first feed gas, P o is the first compression tank and the second compression tank Of the initial supply pressure)

상기 제 2 기체분리막모듈(170)은 상기 제 1 기체분리막모듈(140)의 제 1 투과기체를 주입기체로 하여 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 역할을 한다. The second gas separation membrane module 170 separates the first permeable gas of the first gas separation membrane module 140 into a second permeable gas and a second recoverable gas as an injector.

제 2 SC조절기(180)는 제 2 기체분리막모듈(170)의 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도(YR)가 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)와 일치되도록 제 2 기체분리막모듈(170)의 제 2 SC값(θ2)을 제어하는 역할을 한다. The second SC regulator 180 controls the second gas separator module 170 such that the target gas concentration Y R in the second recovery gas of the second gasket separation membrane module 170 matches the target gas concentration X F in the feed gas. The second SC value [theta] < 2 >

제 2 SC값(θ2)을 산출하는 산출식은 기본적으로 제 1 SC값(θ1)의 산출식(식 4)과 동일하며, 제 1 SC값(θ1) 산출식의 목표농축도(e1) 대신 제 2 기체분리막모듈(170)의 목표농축도(e2)를 대체하여 적용한다. A second calculator for calculating the SC value (θ 2) expression by default, the 1 SC value the same as the calculation equation (Equation 4) (θ 1), the 1 SC value (θ 1) is also the target concentration of the calculation formula (e 1 ) instead of the target concentration (e 2 ) of the second gas separation membrane module 170.

제 2 기체분리막모듈(170)의 주입기체는 제 1 기체분리막모듈(140)의 제 1 투과기체임에 따라, 제 2 기체분리막모듈(170)의 목표농축도(e1)는 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도(Y) 대비 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도(YR)의 비로 설정된다. 나아가, 본 발명에서 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도(YR)가 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)와 일치되도록 설정함에 따라, 제 2 기체분리막모듈(170)의 목표농축도(e1)는 아래 식 7과 같이 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도(Y) 대비 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)의 비로 설정될 수 있다.
The target concentration of the second gasket separator module 170 and the target concentration e 1 of the second gasket separator module 170 are equal to the target concentration of the first gasket module 140, Is set to the ratio of the target gas concentration (Y R ) in the second recovery gas to the target gas concentration (Y R ) in the second recovery gas. Further, as the second number of the target gas density (Y R) is set to match the target gas concentration (X F) in the feed gas in the gas in the present invention, the target concentration of the second gas separation membrane module 170. FIG. (E 1 ) Can be set to the ratio of the target gas concentration (X F ) in the supply gas to the target gas concentration (Y) in the first transmission gas as shown in the following equation (7).

(식 7) e2 = YR / Y = XF / Y(Equation 7) e 2 = Y R / Y = X F / Y

(e1은 제 2 기체분리막모듈의 목표농축도, Y는 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도, YR은 제 2 회수기체 내의 목표기체 농도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도)
(where e 1 is the target concentration of the second gas separation membrane module, Y is the target gas concentration in the first permeable gas, Y R is the target gas concentration in the second recovered gas, and X F is the target gas concentration in the feed gas)

따라서, 제 1 SC값 산출식의 목표농축도(e1) 대신 제 2 기체분리막모듈(170)의 목표농축도(e2)가 대체하여 적용되고, 제 1 SC값 산출식의 공급기체 내의 목표기체 농도(XF) 대신 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도(Y)가 대체하여 적용된 제 2 SC값(θ2)의 산출식은 아래의 식 8과 같다. 이어, 식 9의 유도 과정을 거쳐 제 2 SC값(θ2)의 산출식은 최종적으로 식 10과 같이 표현된다. 또한, 제 1 기체분리막모듈(140)과 제 2 기체분리막모듈(170)의 선택도가 동일한 경우에는, 제 2 SC값(θ2) 산출식은 식 11과 같이 표현된다.
Thus, the first even target concentration of Equation SC value (e 1) instead of the target in the second gas separation membrane is applied to the target concentration of the module 170. Fig. (E 2) is replaced, the first feed gas of Equation SC value The calculation formula of the second SC value (? 2 ) to which the target gas concentration (Y) in the first transparent gas is applied instead of the gas concentration (X F ) is shown in the following equation (8). Then, the calculation formula of the second SC value (? 2 ) through the derivation process of Equation (9) is finally expressed as Equation (10). When the selectivities of the first gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module 170 are the same, the second SC value (? 2 ) calculation expression is expressed by Expression 11.

(식 8) (Expression 8)

Figure 112014039139217-pat00010
Figure 112014039139217-pat00010

2는 제 2 SC값, Y1는 제 1 투과기체 내의 목표기체 농도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α2는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
2 is the second SC value, Y1 is selected in the target gas concentrations, α 2 is the second gas separation membrane modules in the target gas concentration in the first permeate gas, X F is the feed gas also)

(식 9)(Equation 9)

Figure 112014039139217-pat00011

Figure 112014039139217-pat00011

(식 10) (Equation 10)

Figure 112015103892621-pat00041
Figure 112015103892621-pat00041

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
(? 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the second gas separation membrane module)

(식 11)(Expression 11)

Figure 112015103892621-pat00042
Figure 112015103892621-pat00042

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
2 is a second SC value, X F is a target gas concentration in the feed gas, and α 1 is a selectivity of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module)

상술한 제 2 SC값(θ2) 산출식을 통해 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도와 일치되는 것을 만족하는 제 2 SC값을 산출할 수 있게 된다. 제 2 SC조절기(180)는 제 2 회수기체의 목표기체 농도와 공급기체 내의 목표기체 농도가 동일하다는 조건 하에 상기 제 2 SC값 산출식을 이용하여 제 2 SC값(θ2)을 산출할 수 있으며, 산출된 제 2 SC값(θ2)은 제 2 기체분리막모듈(170)의 동작에 적용된다. It is possible to calculate the second SC value satisfying that the target gas concentration of the second recovered gas coincides with the target gas concentration in the feed gas through the above-described second SC value (? 2 ) calculating formula. The second SC regulator 180 may calculate the second SC value (? 2 ) using the second SC value calculation equation under the condition that the target gas concentration in the second recovery gas and the target gas concentration in the feed gas are the same And the calculated second SC value [theta] 2 is applied to the operation of the second gas separation membrane module 170. [

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치의 구성에 대해 설명하였다. 상술한 구성을 통해 제 1 회수기체의 목표기체 농도를 설정된 목표기체 농도대로 일정하게 유지할 수 있으며, 제 1 회수기체의 목표기체 농도의 안정적인 유지는 목표농축도(e1)에 대응되는 제 1 기체분리막모듈(140)의 제 1 SC값(θ1) 제어 및 제 2 회수기체의 목표기체 농도와 공급기체 내의 목표기체 농도가 일치되도록 제 2 기체분리막모듈(170)의 제 2 SC값(θ2)을 제어하는 것을 통해 가능하게 된다. The configuration of the target gas recovery apparatus using the gas separation membrane module according to one embodiment of the present invention has been described above. Claim be kept constant, as the target gas concentration set the target gas concentration in the first number of gas through the above-described configuration, the first stable maintenance of the number of target gas concentration in the gas is a first gas which also correspond to (e 1) target concentration a second SC value of the separation membrane module (140) of claim 1 SC value (θ 1) control and a second gas separation membrane module (170) to match the target gas concentration and supply the target gas concentration in the gas of the recovery gas (θ 2 ). ≪ / RTI >

한편, 제 1 회수기체의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키기 위한 부가 구성으로, 제 1 기체분리막모듈(140)과 제 2 기체분리막모듈(170)이 최적의 막면적(membrane area)으로 설계될 필요가 있다. 이를 위해, 제 1 기체분리막모듈(140)의 막면적은 아래의 식 12와 같이 설계되고, 제 2 기체분리막모듈(170)의 막면적은 식 13과 같이 설계될 수 있다. 또한, 제 1 기체분리막모듈(140)과 제 2 기체분리막모듈(170)의 선택도가 동일한 경우, 제 2 기체분리막모듈(170)의 막면적은 식 14와 같이 설계될 수 있다. 이와 함께, 제 2 회수기체가 제 1 기체분리막모듈(140)에 순환되지 않는 경우, 제 1 기체분리막모듈(140)의 막면적은 식 15와 같이 설계될 수 있다.
On the other hand, the first gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module 170 need to be designed to have an optimal membrane area with an additional configuration for keeping the target gas concentration of the first recovered gas constant. . For this, the membrane area of the first gas separation membrane module 140 may be designed as shown in Equation 12 below, and the membrane area of the second gas separation membrane module 170 may be designed as shown in Equation 13 below. If the selectivities of the first gasket separator module 140 and the second gasket separator module 170 are the same, the membrane area of the second gasket separator module 170 can be designed as shown in equation (14). In addition, when the second recovered gas is not circulated to the first gas separation membrane module 140, the membrane area of the first gas separation membrane module 140 can be designed as shown in equation (15).

(식 12)(Expression 12)

Figure 112015103892621-pat00043
Figure 112015103892621-pat00043

(A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, v0는 공급기체의 최초 유량, Po는 제 1 압축탱크의 최초 공급압력, θ1은 제 1 SC값, θ2는 제 2 SC값, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도)
( 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, v 0 is the initial flow rate of the feed gas, Po is the initial supply pressure of the first compression tank,? 1 is the first SC value,? 2 is the second SC value, P B, 1 is the permeability of the first recovered gas, α 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and X F is the target gas concentration in the feed gas)

(식 13)(Expression 13)

Figure 112015103892621-pat00044
Figure 112015103892621-pat00044

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, PB,2는 제 2 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
(A 2 is the membrane area of the second gas separation membrane module, A 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas , 2 is the permeability of the second recovered gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the first gas separation membrane module.

(식 14)(Equation 14)

Figure 112014039139217-pat00016
Figure 112014039139217-pat00016

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A0는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1은 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
(A 2 is membrane area, A 0 is the first membrane area of the gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas, α 1 of the second gas separation membrane module is a first gas separation membrane Module and second gas separation membrane module)

(식 15)(Expression 15)

Figure 112015103892621-pat00045
Figure 112015103892621-pat00045

(A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ은 SC값, v0는 공급기체의 최초 유량, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, PA는 투과기체의 투과도, PB는 회수기체의 투과도, Po는 공급압력)(A 1 is the first membrane area of the gas separation membrane module, θ is SC value, v 0 is the initial flow rate of feed gas, X F is a target gas concentration, P A is transmitted through transmission of the gas in the feed gas, P B is recovered gas , P o is the supply pressure)

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법은 도 1의 장치 구성 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치의 기반 하에 진행된다. Next, a target gas recovery method using a gas separation membrane module according to an embodiment of the present invention will be described. The target gas recovery method using the gas separation membrane module according to an embodiment of the present invention proceeds based on the apparatus configuration of FIG. 1, that is, the target gas recovery apparatus using the gas separation membrane module according to an embodiment of the present invention.

먼저, 제 1 회수기체의 목표기체 농도(XR)를 설정하고, 그에 따라 목표농축도(e)를 설정한다. 목표농축도(e)는 공급기체 내의 목표기체 농도(XF) 대비 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도(XR)의 비이며, 식 3을 통해 산출된다.
First, the target gas concentration X R of the first recovered gas is set, and the target concentration (e) is set accordingly. The target concentration (e) is the ratio of the target gas concentration (X R ) in the first recovered gas to the target gas concentration (X F ) in the supplied gas, and is calculated through Equation (3).

(식 3) 목표농축도(e1) = XR / XF (Equation 3) Target concentration (e 1 ) = X R / X F

(e1은 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, XR은 회수기체 내의 목표기체 농도)
(e 1 is the target concentration of the first gas separation membrane module, X F is the target gas concentration in the feed gas, and X R is the target gas concentration in the recovery gas)

목표농축도(e1)가 산출된 상태에서, 목표농축도(e1)를 만족시키는 제 1 SC값(θ1)을 설정한다. 제 1 SC값(θ1)은 아래의 식 4를 통해 산출되며, 상기 제 1 SC값(θ1)의 산출을 위해서는 목표농축도(e1) 이외에 공급기체 내의 목표기체 농도(XF), 제 1 기체분리막모듈(140)의 선택도(α1)가 요구된다.
In the target enrichment (e 1) calculating a state, the objective is also concentrated (e 1) is set to claim 1 SC value (θ 1) that satisfies. Claim 1 SC value (θ 1) is calculated by the formula 4 below, wherein the 1 SC value (θ 1) to FIG. (E 1) in addition to supply the target gas concentration (X F) in the gas target concentration of the calculation of, The selectivity alpha 1 of the first gasketing membrane module 140 is required.

(식 4) (Equation 4)

Figure 112014039139217-pat00018
Figure 112014039139217-pat00018

1은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e1는 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
1 is selected in the first SC value, e 1 is a first gas separation membrane module, the target gas concentration, α 1 is a first gas separation membrane modules in the target concentration in Fig, X F is the feed gas that is applied to a first gas separation membrane module Degree)

제 1 SC값(θ1)과 함께 제 2 SC값(θ2)도 설정한다. 상기 제 2 SC값(θ2)은 제 2 회수기체의 목표기체 농도와 공급기체의 목표기체 농도(XF)가 일치하는 것을 만족하는 조건 하에 식 10을 통해 산출된다. 이 때, 제 1 기체분리막모듈(140)과 제 2 기체분리막모듈(170)의 선택도가 동일하면, 제 2 SC값(θ2)은 식 11을 통해 산출된다. 제 1 SC값(θ1)과 제 2 SC값(θ2)의 설정 이외에, 제 1 회수기체 내의 목표기체 농도를 일정하게 유지시키기 위해 부가적으로 제 1 기체분리막모듈(140) 및 제 2 기체분리막모듈(170)의 최적 막면적을 상술한 식 12 내지 식 15를 이용하여 각각 설계할 수도 있다.
The first set also claim 2 SC value (θ 2) with the SC value (θ 1). The second SC value (? 2 ) is calculated through Equation (10) under the condition that the target gas concentration of the second recovered gas is equal to the target gas concentration (X F ) of the supplied gas. At this time, if the selectivities of the first gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module 170 are the same, the second SC value? 2 is calculated through Expression 11. In addition to setting the first SC value (? 1 ) and the second SC value (? 2 ), in order to maintain the target gas concentration in the first recovered gas constant, the first gas separator module (140) The optimum membrane area of the separation membrane module 170 may be designed by using the above-mentioned Expressions 12 to 15, respectively.

(식 10) (Equation 10)

Figure 112015103892621-pat00046
Figure 112015103892621-pat00046

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
(? 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the second gas separation membrane module)

(식 11)(Expression 11)

Figure 112015103892621-pat00047
Figure 112015103892621-pat00047

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
2 is a second SC value, X F is a target gas concentration in the feed gas, and α 1 is a selectivity of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module)

이와 같이, 목표농축도(e), 제 1 SC값(θ1) 및 제 2 SC값(θ2)이 설정된 상태에서, 제 1 기체분리막모듈(140) 및 제 2 기체분리막모듈(170)을 이용한 목표기체의 회수 과정이 진행된다. In this way, the target enrichment (e), the first SC value (θ 1) and the second set the SC value (θ 2) state, a first gas separation membrane module 140 and the second gas separation membrane module (170) The recovery process of the target gas used proceeds.

구체적으로, 목표기체가 포함된 공급기체 예를 들어, SF6가 포함된 폐가스가 공급기체 공급부(110)로부터 기체혼합부(120)에 공급되며, 기체혼합부(120)는 공급기체와 제 2 기체분리막모듈(170)에 의해 회수된 제 2 회수기체를 혼합하며, 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체는 제 1 압축탱크(130)로 공급된다. 최초 운전시에는 제 2 기체분리막모듈(170)의 제 2 회수기체가 상기 기체혼합부(120)에 공급되지 않음에 따라 공급기체만이 제 1 압축탱크(130)로 공급된다. Specifically, a feed gas containing a target gas, for example, a feed gas containing SF 6 is supplied from the feed gas feeder 110 to the gas mixer 120, and the gas mixer 120 feeds the feed gas and the second The second recovered gas recovered by the gas separator module 170 is mixed and the mixed gas of the feed gas and the second recovered gas is supplied to the first compression tank 130. Only the supply gas is supplied to the first compression tank 130 since the second recovery gas of the second gas separation membrane module 170 is not supplied to the gas mixing unit 120 during the initial operation.

상기 제 1 압축탱크(130)는 혼합기체를 일정 압력으로 압축하여 제 1 기체분리막모듈(140)로 주입한다. 공급기체의 유량 변화에 대응하기 위해, 제 1 기체분리막모듈(140)에 주입되는 주입기체의 공급압력을 공급기체의 유량 변화에 따라 변동시킬 필요가 있으며, 제 1 압축탱크(130)의 공급압력(P)은 아래의 식 6과 같이 설정된다. 후술하는 제 2 압축탱크(160)의 공급압력도 제 1 압축탱크(130)의 공급압력과 동일하게 설정된다.
The first compression tank 130 compresses the mixed gas to a predetermined pressure and injects the mixed gas into the first gas separation membrane module 140. It is necessary to vary the supply pressure of the injection gas injected into the first gasketing membrane module 140 in accordance with the change in the flow rate of the supply gas in order to cope with the change in the flow rate of the supply gas. (P) is set as shown in Equation (6) below. The supply pressure of the second compression tank 160, which will be described later, is also set equal to the supply pressure of the first compression tank 130.

(식 6)(Equation 6)

Figure 112014039139217-pat00021
Figure 112014039139217-pat00021

(P는 실시간 설정되는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 공급압력, v는 실시간 변동되는 공급기체의 유량, vo는 최초 공급기체의 유량, Po는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 최초 공급압력)
(P is the flow rate of the supply pressure, v is a real-time variation supply gas of the first compression tank and the second compression tank in which real-time setting, v o is the flow rate of the first feed gas, P o is the first compression tank and the second compression tank Of the initial supply pressure)

일정 공급압력(P)으로 제 1 기체분리막모듈(140)로 주입된 주입기체는 제 1 기체분리막모듈(140)에 의해 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리된다. 이 때, 제 1 투과기체의 유량과 제 1 회수기체의 유량은 상기 설정된 제 1 SC값(θ1)에 의해 결정된다. 상기 제 1 회수기체는 제 1 기체분리막모듈(140)의 일단에서 회수되어 별도의 회수기체 저장탱크에 저장된다. The injected gas injected into the first gas separation membrane module 140 at a constant supply pressure P is separated into a first permeable gas and a first recovered gas by the first gas separation membrane module 140. At this time, the flow rate of the first permeable gas and the flow rate of the first recovered gas are determined by the set first SC value (? 1 ). The first recovered gas is collected at one end of the first gas separation membrane module 140 and stored in a separate recovered gas storage tank.

제 1 기체분리막모듈(140)에 의해 분리된 제 1 투과기체는 제 2 압축탱크(160)로 공급되며, 제 2 압축탱크(160)는 상기 제 1 압축탱크(130)의 공급압력과 동일한 공급압력으로 제 1 투과기체를 제 2 기체분리막모듈(170)에 주입한다. The first permeable gas separated by the first gas separation membrane module 140 is supplied to the second compression tank 160 and the second compression tank 160 is supplied with the same supply pressure as the supply pressure of the first compression tank 130 And the first permeable gas is injected into the second gas separation membrane module 170 under pressure.

제 2 기체분리막모듈(170)은 주입되는 제 1 투과기체를 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리한다. 이 때, 제 2 투과기체의 유량과 제 2 회수기체의 유량은 상기 설정된 제 2 SC값(θ2)에 의해 결정된다. The second gas separation membrane module 170 separates the injected first transparent gas into a second transparent gas and a second recovered gas. At this time, the flow rate of the second permeable gas and the flow rate of the second recovered gas are determined by the set second SC value (? 2 ).

상기 제 2 기체분리막모듈(170)에 의해 분리된 제 2 회수기체는 상기 기체혼합부(120)로 공급되며, 상기 기체혼합부(120)에서는 제 2 회수기체와 상기 공급기체가 혼합된다. 이어, 제 2 회수기체와 상기 공급기체의 혼합기체는 상기 제 1 압축탱크(130)를 거쳐 제 1 기체분리막모듈(140)로 공급되고, 상술한 바와 같이 목표기체 회수 과정이 반복 진행된다. The second recovery gas separated by the second gas separation membrane module 170 is supplied to the gas mixing unit 120 and the second recovery gas and the supply gas are mixed in the gas mixing unit 120. Then, the mixed gas of the second recovered gas and the supplied gas is supplied to the first gas separation membrane module 140 via the first compression tank 130, and the target gas recovery process is repeatedly performed as described above.

상기 기체혼합부(120)에 공급되는 제 2 회수기체에 있어서, 제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도(XF)와 일치됨에 따라, 제 1 기체분리막모듈(140)에 주입되는 주입기체의 목표기체 농도를 일정하게 유지되며, 이에 제 1 기체분리막모듈(140)에 의해 회수되는 제 1 회수기체의 목표기체 농도를 일정하게 안정적으로 유지시킬 수 있게 된다. In the second recovery gas supplied to the gas mixing portion 120, the target gas concentration of the second recovery gas is equal to the target gas concentration (X F ) of the supply gas, and the first gas separation membrane module The target gas concentration of the injected gas is kept constant and the target gas concentration of the first recovered gas recovered by the first gas separation membrane module 140 can be maintained stably and constantly.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치 및 방법에 대해 설명하였다. 다음으로, 목표농축도(e), 제 1 SC값(θ1) 및 제 2 SC값(θ2)의 구체적인 설정에 대한 실험결과에 대해 설명하기로 한다. The target gas recovery apparatus and method using the gas separation membrane module according to one embodiment of the present invention have been described above. Next, experimental results on specific setting of the target concentration (e), the first SC value (? 1 ), and the second SC value (? 2 ) will be described.

SF6가 2vol%로 혼합된 폐가스를 공급기체로 하고, 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈의 투과도(PA, PB) 및 선택도 특성, 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈에 주입되는 주입기체의 공급압력(Po) 조건, 공급기체의 유량(vo)이 아래의 표 1과 같이 주어진 상태에서, 제 1 회수기체의 목표기체 농도를 30%로 설정하고 그에 상응하는 제 1 SC값(θ1) 및 제 2 SC값(θ2)을 산출하였다. SF 6 has a waste gas mixture to 2vol% to the feed gas, and the first transmission rate of the gas separation membrane module and the second gas separation membrane module (P A, P B) and selectivity characteristics, the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane supply pressure of the injection gas to be injected into the module (P o) conditions, the supply flow rate of the gas (v o) is set in a given state, as shown in Table 1 below, the target gas concentration in the first recovery gas as 30%, corresponding The first SC value (? 1 ) and the second SC value (? 2 ) were calculated.

표 1의 실험조건과 제 1 회수기체의 목표기체 농도가 30%인 조건을 만족하기 위한 제 1 SC값(θ1)은 0.937이었고, 제 2 SC값(θ2)은 0.951이었다. 또한, 제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈의 최적 막면적은 각각 4.445m2, 4.152m2 이었다. 이와 같은 제 1 SC값(θ1)과 제 2 SC값(θ2) 그리고 막면적 설계를 적용한 결과, 제 1 회수기체의 목표기체 농도가 30%에 근접하게 유지됨을 확인할 수 있었다.
The first SC value (? 1 ) was 0.937 and the second SC value (? 2 ) was 0.951 in order to satisfy the experimental condition of Table 1 and the condition that the target gas concentration of the first recovered gas was 30%. The optimum membrane areas of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module were 4.445 m 2 , 4.152m 2 . As a result of applying the first SC value (? 1 ), the second SC value (? 2 ), and the membrane area design, it was confirmed that the target gas concentration of the first recovered gas was maintained close to 30%.

실험조건Experimental conditions 구분division 조건Condition 투과기체 투과도(PA)Transmission gas permeability (P A ) 5 GPU5 GPU 회수기체 투과도(PA)The recovered gas permeability (P A ) 0.25 GPU0.25 GPU 선택도(αA/B)Selectivity (? A / B ) 2020 공급압력(Po)Supply pressure (P o ) 0.5 MPa0.5 MPa 공급기체 유량(vo)The feed gas flow rate (v o ) 5 LPM5 LPM 공급기체의 목표기체 농도(XF)The target gas concentration (X F ) 0.020.02

110 : 공급기체 공급부 120 : 기체혼합부
130 : 제 1 압축탱크 140 : 제 1 기체분리막모듈
150 : 제 1 SC조절기 160 : 제 2 압축탱크
170 : 제 2 기체분리막모듈 180 : 제 2 SC조절기
110: supply gas supply unit 120: gas mixing unit
130: first compression tank 140: first gas separation membrane module
150: first SC regulator 160: second compression tank
170: Second gas separation membrane module 180: Second SC regulator

Claims (20)

회수하고자 하는 목표기체가 포함된 공급기체를 공급하는 공급기체 공급부;
공급기체와 제 2 회수기체를 혼합하는 기체혼합부;
공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 설정된 제 1 SC값(θ1)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하는 제 1 기체분리막모듈; 및
상기 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ2)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하는 제 2 기체분리막모듈을 포함하여 이루어지며,
상기 제 2 회수기체는 상기 기체혼합부에 공급되며,
제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 제 2 SC값(θ2)이 설정되며,
상기 제 1 SC값(θ1)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112015103892621-pat00048

1은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e1는 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
A supply gas supply unit for supplying a supply gas containing a target gas to be recovered;
A gas mixing section for mixing the feed gas and the second recovered gas;
A first gas separation membrane module for separating a mixed gas of a feed gas and a second recovered gas into a first permeable gas and a first recovered gas in accordance with a first SC value (? 1 ) set; And
And a second gas separation membrane module for separating the first transparent gas into a second transparent gas and a second recover gas in accordance with a second SC value (&thetas; 2 )
The second recovery gas is supplied to the gas mixing portion,
The second SC value ([theta] 2 ) is set such that the target gas concentration of the second recovered gas matches the target gas concentration of the feed gas,
Wherein the first SC value (? 1 ) is calculated through the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00048

1 is selected in the first SC value, e 1 is a first gas separation membrane module, the target gas concentration, α 1 is a first gas separation membrane modules in the target concentration in Fig, X F is the feed gas that is applied to a first gas separation membrane module Degree)
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 SC값(θ2)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112015103892621-pat00049

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
2. The gas recovery system of claim 1, wherein the second SC value (? 2 ) is calculated by the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00049

(? 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the second gas separation membrane module)
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 SC값(θ2)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112015103892621-pat00050

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
2. The gas recovery system of claim 1, wherein the second SC value (? 2 ) is calculated by the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00050

2 is a second SC value, X F is a target gas concentration in the feed gas, and α 1 is a selectivity of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module)
삭제delete 제 1 항에 있어서, 제 1 압축탱크과 제 2 압축탱크가 더 구비되며,
상기 제 1 압축탱크는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 특정 공급압력으로 제 1 기체분리막모듈로 공급하며,
상기 제 2 압축탱크는 제 1 투과기체를 특정 공급압력으로 제 2 기체분리막모듈로 공급하며,
상기 제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력은 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
[2] The apparatus of claim 1, further comprising a first compression tank and a second compression tank,
The first compression tank supplies the mixed gas of the supply gas and the second recovery gas to the first gas separation membrane module at a specific supply pressure,
The second compression tank supplies the first permeable gas to the second gas separation membrane module at a specific supply pressure,
Wherein the supply pressure of the first compression tank and the supply pressure of the second compression tank are set to be equal to each other.
제 5 항에 있어서, 상기 제 1 압축탱크의 공급압력(P)과 제 2 압축탱크의 공급압력(P)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112014039139217-pat00025

(P는 실시간 설정되는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 공급압력, v는 실시간 변동되는 공급기체의 유량, vo는 최초 공급기체의 유량, Po는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 최초 공급압력)
6. The gas recovery system as claimed in claim 5, wherein the supply pressure (P) of the first compression tank and the supply pressure (P) of the second compression tank are calculated by the following equations.
(expression)
Figure 112014039139217-pat00025

(P is the flow rate of the supply pressure, v is a real-time variation supply gas of the first compression tank and the second compression tank in which real-time setting, v o is the flow rate of the first feed gas, P o is the first compression tank and the second compression tank Of the initial supply pressure)
제 6 항에 있어서, 제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력을 제어하기 위해 공급압력 제어부가 더 구비되며,
상기 공급압력 제어부는 공급기체의 유량 변화를 체크하여 청구항 5에 기재된 식을 이용하여 제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력을 설정하는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
The apparatus according to claim 6, further comprising a supply pressure control unit for controlling a supply pressure of the first compression tank and a supply pressure of the second compression tank,
Wherein the supply pressure control unit sets the supply pressure of the first compression tank and the supply pressure of the second compression tank by using the equation described in claim 5 by checking the change in flow rate of the supply gas, Recovery device.
제 1 항에 있어서, 설정된 목표농축도(e1)에 따라 제 1 기체분리막모듈의 제 1 SC값(θ1)을 제어하여 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체 유량 및 제 1 회수기체 유량을 조절하는 제 1 SC조절기와,
제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체 내의 목표기체 농도(XF)와 일치되도록 제 2 기체분리막모듈의 제 2 SC값(θ2)을 제어하여 제 2 기체분리막모듈의 제 2 투과기체 유량 및 제 2 회수기체 유량을 조절하는 제 2 SC조절기를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
The method as claimed in claim 1, wherein the first SC value (? 1 ) of the first gas separation membrane module is controlled according to the set target concentration (e 1 ) to calculate the first permeate flow rate of the first gas separation membrane module and the first recovered gas flow rate A first SC regulator for regulating the output of the first SC regulator,
The second SC value (? 2 ) of the second gas separation membrane module is controlled so that the target gas concentration of the second recovered gas coincides with the target gas concentration (X F ) in the feed gas, And a second SC regulator for regulating a flow rate of the second recovered gas.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112015103892621-pat00051

(A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, v0는 공급기체의 최초 유량, Po는 제 1 압축탱크의 최초 공급압력, θ1은 제 1 SC값, θ2는 제 2 SC값, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도)
The gas recovery system as claimed in claim 1, wherein the membrane area of the first gas separation membrane module is set through the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00051

( 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, v 0 is the initial flow rate of the feed gas, Po is the initial supply pressure of the first compression tank,? 1 is the first SC value,? 2 is the second SC value, P B, 1 is the permeability of the first recovered gas, α 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and X F is the target gas concentration in the feed gas)
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112015103892621-pat00052

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, PB,2는 제 2 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
The gas recovery system as claimed in claim 1, wherein the membrane area of the second gas separation membrane module is set through the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00052

(A 2 is the membrane area of the second gas separation membrane module, A 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas , 2 is the permeability of the second recovered gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the first gas separation membrane module.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
(식)
Figure 112014039139217-pat00028

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A0는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1은 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
The gas recovery system as claimed in claim 1, wherein the membrane area of the second gas separation membrane module is set through the following equation.
(expression)
Figure 112014039139217-pat00028

(A 2 is membrane area, A 0 is the first membrane area of the gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas, α 1 of the second gas separation membrane module is a first gas separation membrane Module and second gas separation membrane module)
제 1 항에 있어서, 상기 목표기체가 포함된 공급기체는 SF6를 포함된 폐가스 또는 불화가스를 포함하는 폐가스이며, 상기 목표기체는 SF6 또는 불화가스인 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수장치.
The method of claim 1 wherein the feed gas including the target base is a waste gas containing waste gas or fluoride gas with the SF 6, wherein the target gas is a target using a gas separation membrane module, characterized in that SF 6 or fluoride gas Gas recovery device.
제 1 기체분리막모듈과 제 2 기체분리막모듈을 구성하고, 제 1 기체분리막모듈을 통해 주입기체를 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하고, 제 2 기체분리막모듈은 제 1 기체분리막모듈의 제 1 투과기체를 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하며, 제 1 기체분리막모듈에는 공급기체와 제 2 기체분리막모듈의 제 2 회수기체가 공급되며,
상기 제 1 기체분리막모듈은 주입기체를 설정된 제 1 SC값(θ1)에 따라 제 1 투과기체와 제 1 회수기체로 분리하며,
상기 제 2 기체분리막모듈은 제 1 투과기체를 설정된 제 2 SC값(θ2)에 따라 제 2 투과기체와 제 2 회수기체로 분리하며,
제 2 회수기체의 목표기체 농도가 공급기체의 목표기체 농도와 일치되도록 상기 제 2 SC값(θ2)이 설정되며,
상기 제 1 SC값(θ1)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법.
(식)
Figure 112015103892621-pat00053

1은 제 1 기체분리막모듈에 적용되는 제 1 SC값, e1는 제 1 기체분리막모듈의 목표농축도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
Wherein the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module are constructed so that the first gas separation membrane module is divided into a first permeation gas and a first recovery gas through the first gas separation membrane module, The first permeable gas is separated into a second permeable gas and a second recovered gas, the first gas separation membrane module is supplied with the feed gas and the second recovered gas of the second gas separation membrane module,
The first gas separation membrane module separates the injected gas into a first permeable gas and a first recovered gas in accordance with a first SC value (? 1 )
The second gas separation membrane module separates the first transparent gas into a second transparent gas and a second gas according to a second SC value (&thetas; 2 )
The second SC value ([theta] 2 ) is set such that the target gas concentration of the second recovered gas matches the target gas concentration of the feed gas,
Wherein the first SC value (? 1 ) is calculated through the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00053

1 is selected in the first SC value, e 1 is a first gas separation membrane module, the target gas concentration, α 1 is a first gas separation membrane modules in the target concentration in Fig, X F is the feed gas that is applied to a first gas separation membrane module Degree)
제 13 항에 있어서, 상기 제 2 SC값(θ2)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법.
(식)
Figure 112015103892621-pat00054

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
14. The method as claimed in claim 13, wherein the second SC value (? 2 ) is calculated through the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00054

(? 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the second gas separation membrane module)
제 13 항에 있어서, 상기 제 2 SC값(θ2)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법.
(식)
Figure 112015103892621-pat00055

2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1는 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
14. The method as claimed in claim 13, wherein the second SC value (? 2 ) is calculated through the following equation.
(expression)
Figure 112015103892621-pat00055

2 is a second SC value, X F is a target gas concentration in the feed gas, and α 1 is a selectivity of the first gas separation membrane module and the second gas separation membrane module)
삭제delete 제 13 항에 있어서, 제 1 압축탱크과 제 2 압축탱크가 더 구비되며,
상기 제 1 압축탱크는 공급기체와 제 2 회수기체의 혼합기체를 특정 공급압력으로 제 1 기체분리막모듈로 공급하며,
상기 제 2 압축탱크는 제 1 투과기체를 특정 공급압력으로 제 2 기체분리막모듈로 공급하며,
상기 제 1 압축탱크의 공급압력과 제 2 압축탱크의 공급압력은 동일하게 설정되며, 상기 제 1 압축탱크의 공급압력(P)과 제 2 압축탱크의 공급압력(P)은 아래의 식을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법.
(식)
Figure 112014039139217-pat00032

(P는 실시간 설정되는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 공급압력, v는 실시간 변동되는 공급기체의 유량, vo는 최초 공급기체의 유량, Po는 제 1 압축탱크와 제 2 압축탱크의 최초 공급압력)
14. The apparatus of claim 13, further comprising a first compression tank and a second compression tank,
The first compression tank supplies the mixed gas of the supply gas and the second recovery gas to the first gas separation membrane module at a specific supply pressure,
The second compression tank supplies the first permeable gas to the second gas separation membrane module at a specific supply pressure,
The supply pressure of the first compression tank and the supply pressure of the second compression tank are set to be equal to each other and the supply pressure P of the first compression tank and the supply pressure P of the second compression tank are set by the following equations And the target gas is recovered by the gas separation membrane module.
(expression)
Figure 112014039139217-pat00032

(P is the flow rate of the supply pressure, v is a real-time variation supply gas of the first compression tank and the second compression tank in which real-time setting, v o is the flow rate of the first feed gas, P o is the first compression tank and the second compression tank Of the initial supply pressure)
제 13 항에 있어서, 상기 제 1 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식 1을 통해 설정되고, 상기 제 2 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식 2를 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법.
(식 1)
Figure 112015103892621-pat00056

(A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, v0는 공급기체의 최초 유량, Po는 제 1 압축탱크의 최초 공급압력, θ1은 제 1 SC값, θ2는 제 2 SC값, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도)
(식 2)
Figure 112015103892621-pat00057

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A1는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, PB,1은 제 1 회수기체의 투과도, PB,2는 제 2 회수기체의 투과도, α1은 제 1 기체분리막모듈의 선택도, α2는 제 1 기체분리막모듈의 선택도)
14. The gas separation membrane module as claimed in claim 13, wherein a membrane area of the first gas separation membrane module is set by the following equation 1, and a membrane area of the second gas separation membrane module is set by the following equation (2) A method of recovering a target gas using the method.
(Equation 1)
Figure 112015103892621-pat00056

( 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, v 0 is the initial flow rate of the feed gas, Po is the initial supply pressure of the first compression tank,? 1 is the first SC value,? 2 is the second SC value, P B, 1 is the permeability of the first recovered gas, α 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and X F is the target gas concentration in the feed gas)
(Equation 2)
Figure 112015103892621-pat00057

(A 2 is the membrane area of the second gas separation membrane module, A 1 is the membrane area of the first gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas , 2 is the permeability of the second recovered gas,? 1 is the selectivity of the first gas separation membrane module, and? 2 is the selectivity of the first gas separation membrane module.
제 13 항에 있어서, 상기 제 2 기체분리막모듈의 막면적은 아래의 식을 통해 설정되는 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법.
Figure 112014039139217-pat00035

(A2는 제 2 기체분리막모듈의 막면적, A0는 제 1 기체분리막모듈의 막면적, θ2는 제 2 SC값, XF는 공급기체 내의 목표기체 농도, α1은 제 1 기체분리막모듈 및 제 2 기체분리막모듈의 선택도)
14. The method according to claim 13, wherein the membrane area of the second gas separation membrane module is set through the following equation.
Figure 112014039139217-pat00035

(A 2 is membrane area, A 0 is the first membrane area of the gas separation membrane module, θ 2 is the second SC value, X F is the target gas concentration in the feed gas, α 1 of the second gas separation membrane module is a first gas separation membrane Module and second gas separation membrane module)
제 13 항에 있어서, 상기 목표기체가 포함된 공급기체는 SF6를 포함된 폐가스 또는 불화가스를 포함하는 폐가스이며, 상기 목표기체는 SF6 또는 불화가스인 것을 특징으로 하는 기체분리막모듈을 이용한 목표기체 회수방법. The method of claim 13 wherein the feed gas including the target base is a waste gas containing waste gas or fluoride gas with the SF 6, wherein the target gas is a target using a gas separation membrane module, characterized in that SF 6 or fluoride gas Gas recovery method.
KR1020140049224A 2014-04-24 2014-04-24 Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane KR101600930B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140049224A KR101600930B1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140049224A KR101600930B1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150122984A KR20150122984A (en) 2015-11-03
KR101600930B1 true KR101600930B1 (en) 2016-03-09

Family

ID=54599117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140049224A KR101600930B1 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101600930B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005161187A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Ube Ind Ltd Gas separation recovery apparatus and method
KR101086798B1 (en) * 2011-04-20 2011-11-25 한국화학연구원 A separation method for high purity methane gas from landfill gas and a separation apparatus for methane gas
KR101338270B1 (en) 2011-10-28 2013-12-09 지에스건설 주식회사 Method for Separating Methane gas from CBM by Membranes

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101249261B1 (en) 2011-04-15 2013-04-01 한국과학기술연구원 Apparatus and method for recovery of sulfur hexafluoride

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005161187A (en) * 2003-12-02 2005-06-23 Ube Ind Ltd Gas separation recovery apparatus and method
KR101086798B1 (en) * 2011-04-20 2011-11-25 한국화학연구원 A separation method for high purity methane gas from landfill gas and a separation apparatus for methane gas
KR101338270B1 (en) 2011-10-28 2013-12-09 지에스건설 주식회사 Method for Separating Methane gas from CBM by Membranes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D.R.PAUL 외 1인, ‘Polymeric Gas Sepearation Membranes’, CRC Press, inc, USA, 374~378page(1994)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150122984A (en) 2015-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102005593B1 (en) Method for separating gases
KR101759101B1 (en) Process and apparatus of capturing carbon dioxide, recovering hydrogen from byproduct gas
KR101505920B1 (en) Apparatus and method for recovery of sulfur hexafluoride
EP2318121B1 (en) Recovery of a gaseous component from a mixture of gaseous compounds
EP3302747B1 (en) Method of removing hydrogen sulfide from water
EP3197587B1 (en) Gas scrubber system and method
KR101600930B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane
KR101986776B1 (en) Method for purification of biogas using adsorption-membrane combined process
KR101540585B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate
KR101526879B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate
KR20180069553A (en) Method for separating carbon dioxide and apparatus for separating carbon dioxide
KR101576803B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane
KR101640040B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate using gas separation membrane
KR20130011394A (en) Membrane module and a fluorinated gas concentrator comprising the same
KR101636770B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate
KR101636767B1 (en) Apparatus and method for recovery of retentate
KR101840732B1 (en) Apparatus and method for bidirectional high permeable gas separation
KR101275774B1 (en) Appratus for enriching fluorinated gas, and the method for enrichment of fluorinated gas thereby
KR101838141B1 (en) Apparatus and method for high permeable gas separation
KR20170068827A (en) Method for separation of fluorinated gas using multi-stage gas separation process comprising high-selectivity hollow fiber membrane modules
KR20140035665A (en) Appratus for enriching and recovering fluorinated gas using membrane, and the method for enriching and recoverying of fluorinated gas thereby
KR101783429B1 (en) Apparatus and method for recovery of high permeable gas
JP7031214B2 (en) Helium-enriched gas production method and gas separation system
KR20220011679A (en) Improved sulfur recovery operation with improved carbon dioxide recovery
KR102273078B1 (en) Carbon dioxide separation method by using separation membranes in gtl synthesis process

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190226

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200302

Year of fee payment: 5