KR101681447B1

KR101681447B1 - 반응성 기체 흡수장치

Info

Publication number: KR101681447B1
Application number: KR1020160006491A
Authority: KR
Inventors: 이상호; 윤주영; 정혜자
Original assignee: (주)리가스
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2016-11-30

Abstract

본 발명은 반응성 기체 흡수장치에 관한 것으로서, 반응가스가 저장되는 반응가스저장조와; 흡수액이 저장되는 흡수액저장조와; 상기 반응가스저장조와 상기 흡수액저장조로부터 공급된 반응가스와 흡수액이 함께 모여지는 T유니언과; 상기 T유니언에서 모여진 반응가스와 흡수액이 함께 이동하면서 서로 흡수되는 니티드튜브와; 상기 니티드튜브에서 반응가스와 흡수액이 서로 흡수된 기체흡수액이 배출되는 기체흡수액배출관과; 상기 기체흡수액배출관에 연결되어 상기 기체흡수액을 샘플링하는 샘플채취조와; 상기 샘플채취조에서 샘플링된 샘플에서 잔가스의 여부를 측정하는 가스메터를 포함하되,상기 니티드튜브는 메쉬망 형태의 지지망에 불규칙하게 복수회 결합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반응성 기체 흡수장치{REACTANT GAS ABSORPTION DEVICE}

본 발명은 기체 흡수장치에 관한 것으로서, 보다 자세히는 반응성 기체가 흡수액에 흡수되는 흡수효율을 향상시킬 수 있도록 구조를 개선한 반응성 기체 흡수장치에 관한 것이다.

가스를 습식(wet analysis)으로 분석하는 경우, 분석용 가스를 흡수액에 용해시킨 후 분석기로 주입하여 분석하게 된다. 일례로, HCl 가스를 흡수액에 접촉시켜 Cl^- 이온상태로 용해시킨 후, 분석기에서 Cl^- 이온을 분석한 후, 가스에서의 HCl 농도로 환산한다.

이 때, 분석용 가스를 흡수액에 용해시키는 과정에 “임핀저” 라는 장치를 사용하고 있다.(대기공정시험방법(2004)-3장 배출허용기준시험방법-제2절-항목별시험방법-05항 염화수소 - “티오시안산 제이수은흡광광도법”).

도 1은 임핀저(10)의 구조를 도시한 도면이다. 임핀저(10)를 사용해 분석용가스를 흡수하는 과정은 병속(11)에 흡수액을 넣고, 내부관(13)를 통해 가스가 들어가면서 흡수액에 용해되고 흡수되지 않은 잔가스는 배출관(15)에서 배출되는 방식이다. 일례로, 공기 중의 먼지를 측정할 경우, 병속(11)에 물을 넣고 배출관(15)를 펌프 및 가스미터에 연결하여 내부관(13)에서 공기를 흡입하고 배출관(15)으로 배기한다. 먼지는 충격판(17)에 닿아 수중에 포집되므로 이 물을 증발시킴으로써 먼지의 양을 중량법으로 알 수 있다. 여기서, 번호 19는 물의 비산을 방지하기 위해 설치된 것이다.

상술한 임핀저(10)를 이용한 가스 흡수방법의 단점은 흡수액에 분석용 가스가 용해되는 정도가 일정하지 않아 일정한 분석값을 얻지 못한다는 것이다. 이는 분석의 신뢰도를 매우 떨어뜨려 정확한 정량분석이 불가능하다는 문제점이 있다.

등록특허 제10-0787378호 "흡착성이 높은 가스 성분을 포함하는 분석용 배기 가스채취방법" 등록특허 제10-1157357호 "오르자트 가스 분석장치"

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 흡수액에 반응기체가 흡수되는 흡수효율을 향상시킬 수 있는 반응성 기체 흡수장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 반응성 기체 흡수장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 반응성 기체 흡수장치는, 반응가스가 저장되는 반응가스저장조와; 흡수액이 저장되는 흡수액저장조와; 상기 반응가스저장조와 상기 흡수액저장조로부터 공급된 반응가스와 흡수액이 함께 모여지는 T유니언과; 상기 T유니언에서 모여진 반응가스와 흡수액이 함께 이동하면서 서로 접촉되는 니티드튜브와; 상기 니티드튜브에서 반응가스와 흡수액이 서로 흡수된 기체흡수액이 배출되는 기체흡수액배출관과; 상기 기체흡수액배출관에 연결되어 상기 기체흡수액을 샘플링하는 샘플채취조와; 상기 샘플채취조에서 샘플링된 샘플에서 잔가스의 여부를 측정하는 가스메터를 포함하되,상기 니티드튜브는 메쉬망 형태의 지지망에 불규칙하게 복수회 결합되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 반응가스저장조와 상기 T유니언 사이에 배치되어 상기 반응가스의 공급압력을 일정하게 유지시키는 레귤레이터를 더 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 흡수액저장조와 상기 T유니언 사이에 배치되어 상기 흡수액의 공급유량을 일정하게 유지시키는 펌프를 더 포함한다.

본 발명에 따른 반응성 가스 흡수장치는 긴 길이를 갖는 니티드튜브를 지지망에 복잡하게 결합시켜 반응가스와 흡수액의 충돌을 유도한다. 그리고, 이러한 충돌에 의해 흡수액을 작은 물방울들로 파쇄하여 반응가스와의 반응을 유도하게 된다.

이에 따라 본 발명에 따른 반응성 가스 흡수장치는 반응가스와 흡수액이 100% 흡수되는 효과를 나타낼 수 있다.

도 1은 종래 임핀저의 구성을 개략적으로 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 반응성 기체 흡수장치의 구성을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 반응성 기체 흡수장치의 니티드튜브의 구성을 도시한 사시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2는 본 발명에 따른 반응성 기체 흡수장치(100)의 구성을 개략적으로 도시한 개략도이다.

도시된 바와 같이 반응성 기체 흡수장치(100)는 서로 이격되는 위치에 반응가스저장조(110)와 흡수액저장조(120)와, 반응가스저장조(110)로부터 공급된 반응가스(A)와 흡수액저장조(120)로부터 공급된 흡수액(B)이 서로 혼합되는 T유니언(130)과, T유니언(130)을 통해 유입된 반응가스(A)와 흡수액(B)이 이동하며 서로 흡수되는 니티드튜브(140)와, 니티드튜브(140)를 통과한 반응기체가 흡수된 기체흡수액(C)을 배출하는 기체흡수액배출관(150)을 포함한다.

반응가스저장조(110)는 내부에 반응가스(A)가 저장된다. 반응가스저장조(110)는 반응가스공급관(111)을 통해 반응가스(A)를 T유니언(130)으로 공급한다. 이 때, 반응가스공급관(111)의 관로상에는 레귤레이터(113)가 구비된다. 레귤레이터(113)는 반응가스(A)가 일정한 압력으로 반응가스공급관(111)을 통해 T유니언(130)으로 공급되도록 압력을 조절한다.

레귤레이터(113)와 T유니언(130) 사이에는 제1삼방밸브(115)와 제2삼방밸브(117)가 각각 구비된다. 제1삼방밸브(115)는 반응가스(A)의 이동경로를 제2삼방밸브(117) 또는 T유니언(130) 중 어느 하나로 조절한다.

제2삼방밸브(117)는 제1삼방밸브(115)를 통해 이동된 반응가스(A)를 이동방향을 조절하여 진공용기(118) 측으로 이동시키거나, 대기(119) 중으로 방출한다.

레귤레이터(113)의 압력조절과, 제1삼방밸브(115) 및 제2삼방밸브(117)의 유로 제어는 제어부(미도시)에서 작업자의 입력신호에 따라 제어한다.

흡수액저장조(120)는 내부에 흡수액(B)이 저장된다. 흡수액(B)은 반응가스(A)의 종류에 따라 다양하게 구비될 수 있다. 흡수액저장조(120)는 흡수액공급관(121)에 의해 T유니언(130)과 연결된다. 흡수액공급관(121)의 경로상에는 펌프(peristaltic pump, 19)가 구비된다. 펌프(123)는 흡수액(B)이 일정한 유량으로 T유니언(130)으로 공급되도록 유량을 조절한다.

T유니언(130)은 반응가스저장조(110)와 흡수액저장조(120)에서 각각 공급된 반응가스(A)와 흡수액(B)이 합쳐지도록 한다. T유니언(130)은 T자 형태로 형성되며, 반응가스공급관(111)과 연결되어 반응가스(A)가 유입되는 반응가스유입관(131)과, 흡수액공급관(121)과 연결되어 흡수액(B)이 유입되는 흡수액유입관(133)과, 반응가스와 흡수액이 섞인 혼합액을 니티드튜브(140)로 공급하는 혼합액공급관(135)을 포함한다.

니티드튜브(knitted tube, 140)는 T유니언(130)을 통해 내부로 유입된 혼합액이 이동하면서 반응가스와 흡수액이 서로 혼합되도록 한다. 도 3은 니티드튜브(140)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 니티드튜브(140)는 메쉬형태로 구비된 지지망(141)에 얽히게 결합된다. 지지망(141)에 결합되는 니티드튜브(140)의 길이는 반응기체의 종류에 따라 상이하나 보통 3m, 6m로 구비된다.

니티드튜브(140)는 테프론으로 형성되며, 외경은 1/8", 내경은 1/16"로 형성될 수 있다. 니티드튜브(140)는 지지망(141)에 불규칙하게 복수회 결합된 구조로 형성하는 것이 반응가스(A)와 흡수액(B)의 충돌횟수를 증가시킬 수 있어 혼합률을 증가시킬 수 있다.

반응가스(A)와 흡수액(B)이 섞인 혼합액은 긴 길이를 갖는 니티드튜브(140) 내부를 따라 이동하며 반응가스(A)와 흡수액(B)이 서로 충돌하게 된다. 이 과정에서 흡수액(B)이 작은 방울로 파쇄되고, 반응가스(A)와 작은 방울의 흡수액(B)이 서로 접촉되면서 흡수액(B)에 반응가스(A)가 흡수된다.

이러한 흡수과정에서 반응가스(A)의 대부분이 흡수액(B)이 흡수되어 흡수효율이 거의 100%에 가깝게 이르게 되고, 재현성도 뛰어난 장점이 있다.

니티드튜브(140)를 경유한 기체흡수액(C)은 기체흡수액배출관(150)을 통해 외부로 배출된다. 기체흡수액배출관(150)에는 제3삼방밸브(151)가 구비된다. 제3삼방밸브(151)는 기체흡수액(C)을 배기조(153) 또는 샘플채취조(155)로 공급한다. 배기조(153)는 기체흡수액(C)을 버리고자 할 때 이용되고, 샘플채취조(155)는 기체흡수액(C)을 샘플링할 때 이용된다.

샘플채취조(155)에는 가스메터(gas meter,157)가 결합된다. 가스 메터(157)는 가스 유량을 측정한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 반응성 기체 흡수장치(100)의 동작과정을 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다.

반응가스저장조(110)와 흡수액저장조(120)에 각각 반응가스(A)와 흡수액(B)을 저장한다. 반응가스저장조(110)를 반응가스공급관(111)과 연결하고, 흡수액저장조(120)를 흡수액공급관(121)과 연결한다.

이때, 레귤레이터(113)와 펌프(123)를 조절하여 반응가스(A)의 공급압력과 흡수액(B)의 공급유량을 조절한다. 일례로, 반응가스(A)의 공급압력은 0.2MPa로 조절되고, 흡수액(B)은 117.6μL/min으로 유량이 조절될 수 있다. 반응가스(A)와 흡수액(B)은 혼합비율이 중요하므로, 공급압력과 공급유량은 일정량으로 고정하여 사용한다.

T유니언(130)에서 반응가스(A)와 흡수액(B)이 섞이고, 이 상태로 니티드튜브(140)로 공급된다. 니티드튜브(140)는 지지망(141)에 복잡하게 얽힌 상태로 구비되고, 반응가스(A)와 흡수액(B)은 니티드튜브(140) 내부를 따라 이동하면서 서로 충돌하게 된다. 흡수액(B)은 충돌에 의해 미세한 크기의 물방울로 파쇄되고 반응가스(A)를 흡수하게 된다. 총 3m, 또는 6m의 긴 길이의 니티드튜브(140)를 따라 이동하면서 반응가스(A)는 대부분 흡수액(B)에 흡수되게 된다.

니티드튜브(140)를 따라 이동된 기체흡수액(C)은 기체흡수액배출관(150)을 따라 배출된다. 배출된 기체흡수액(C)은 제3삼방밸브(151)의 개폐방향에 따라 배기조(153) 또는 샘플채취조(155)로 이동된다.

여기서, 샘플채취조(155)로 기체흡수액(C)을 이동시킨 후, 샘플링을 통해 잔가스의 시료를 분석하여 흡수효율을 평가하였을 때 100% 반응가스(A)가 흡수액(B)에 흡수된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 발명에 따른 반응성 기체 흡수장치(100)는 긴 길이를 갖는 니티드튜브(140) 내부를 반응가스(A)와 흡수액(B)이 이동하면서 서로 완벽하게 흡수될 수 있음을 확인하였다.

즉, 흡수되는 반응가스의 총 부피는 가스미터(157)를 통해 측정된다. 샘플채취조(155)와 가스미터(157) 사이에 추가 니티드튜브(140) 또는 임핀저를 결속하여 2차 흡수시킨 후 흡수액을 분석한 결과 반응가스의 용해 성분이 전혀 검출되지 않아 본 니티디튜브(140)에서 반응가스(A)가 흡수액(B)에 100% 흡수된 것으로 판단할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 반응성 가스 흡수장치는 긴 길이를 갖는 니티드튜브를 지지망에 복잡하게 결합시켜 반응가스와 흡수액의 충돌을 유도한다. 그리고, 이러한 충돌에 의해 흡수액을 작은 물방울들로 파쇄하여 반응가스와의 반응을 유도하게 된다.

이상에서 설명된 본 발명의 반응성 기체 흡수장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 반응성 기체 흡수장치 110 : 반응가스저장조
111 : 반응가스공급관 113 : 레귤레이터
115 : 제1삼방밸브 117 : 제2삼방밸브
120 : 흡수액저장조 121 : 흡수액공급관
123 : 펌프 130 : T유니언
131 : 반응가스유입관 133 : 흡수액유입관
135 : 혼합액공급관 140 : 니티드튜브
141 : 지지망 150 : 기체흡수액배출관
151 : 제3삼방밸브 153 : 배기조
155 : 샘플채취조 157 : 가스메터

Claims

반응가스가 저장되는 반응가스저장조와;
흡수액이 저장되는 흡수액저장조와;
상기 반응가스저장조와 상기 흡수액저장조로부터 공급된 반응가스와 흡수액이 함께 모여지는 T유니언과;
상기 T유니언에서 모여진 반응가스와 흡수액이 함께 이동하면서 서로 접촉되는 니티드튜브와;
상기 니티드튜브에서 반응가스와 흡수액이 서로 흡수된 기체흡수액이 배출되는 기체흡수액배출관과;
상기 기체흡수액배출관에 연결되어 상기 기체흡수액을 샘플링하는 샘플채취조와;
상기 샘플채취조에서 샘플링된 샘플에서 잔가스의 여부를 측정하는 가스메터를 포함하되,
상기 니티드튜브는 메쉬망 형태의 지지망에 불규칙하게 복수회 결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 반응성 기체 흡수장치.
제1항에 있어서,
상기 반응가스저장조와 상기 T유니언 사이에 배치되어 상기 반응가스의 공급압력을 일정하게 유지시키는 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 기체 흡수장치.
제2항에 있어서,
상기 흡수액저장조와 상기 T유니언 사이에 배치되어 상기 흡수액의 공급유량을 일정하게 유지시키는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 기체 흡수장치.