KR101689697B1 - 혼합 냉매의 고순도 분리 기술 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 고순도 분리기술은 혼합 냉매를 각각의 성분으로 분리할 수 있는 증류탑을 제공한다. 상기 증류탑의 내부는 액체 및 기체 상태의 혼합 냉매를 효율적으로 분배할 수 있는 기체 및 액체 분배기가 배치되어 있다. 또한 본 발명은 또한 분리/정제 과정에서 에너지 소모를 줄이고, 분리 장치 내부의 기체 및 액체를 포함하는 유체의 흐름을 원할하게 하여 분리의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

혼합 냉매의 고순도 분리 기술 {High purity separation technology for mixed refrigerants}
본 발명은 여러 가지 냉매가 혼합된 혼합 냉매를 각각의 냉매로 분리하여 재활용하는 기술로서, 구체적으로 혼합 냉매를 비등점의 차이를 이용하는 저온 분리/정제하는 장치 및 공정에 관한 것이다.
자동차 및 산업체에서 주로 사용되던 CFCs, HFCs, HCFC 냉매는 대표적 온실가스인 이산화탄소보다 온난화지수가 약 1300배~8100배 높음에도 불구하고 적절한 법적 규제 및 처리업체가 없어 회수/재활용이 적절하게 되지 않던 물질이다.
특히 CFCs는 20년 전 냉매생산이 중단되었으나 산업체 및 국가기간산업체 설비 중 CFCs 냉매 전용설비가 많으며 이들의 수요가 높아 재활용에 의해서만 수요에 대응하고 있으나, 현재 국내에는 폐냉매를 재활용/처리하는 업체가 없어 폐냉매가 무분별하게 방출되어 지구온난화를 가속화시켜왔다.
불화가스를 포함하는 혼합 냉매는 통상적으로 냉매 외에 각각의 용도에 적합한 오일 등의 추가 화합물을 포함하고 있다. 이와 같은 혼합 냉매는 분리/정제 과정을 통해 오염 물질만을 제거하거나, 각각의 냉매 성분으로 분리하여 다시 재사용할 수 있다.
특히 혼합 냉매는 공비점 화합물인 경우가 많아 성분별 분리를 위해서 특별한 첨가제가 부가되는 경우도 있다. 또한 혼합 냉매는 분리/정제 과정 외에도 환경에 덜 해로운 물질로 분해 후 처리되기도 한다.
냉매 회수장치 또는 공정은 미국과 유럽의 회사가 이미 시장을 선점하고 있으며, 압축기 형태, 응축기 형태, 모터 크기, 보증기간, 안전장치, 세정 장치 유무 등에 따라 여러 종류로 나눌 수 있다.
냉매를 분리/정제하는 대표적인 방법인 분별 증류에 대해서 많은 연구가 진행되고 있다(특허문헌 01부터 05 참조).
분별 증류법이란 상호 용해되지만 끓는 점이 다른 물질을 분리하는 방법 중의 하나로서, 액체 상태의 혼합물에 열을 가하여 온도를 서서히 올리면서 비등점이 낮은 물질부터 차례대로 기화되도록 한 후 각각의 기화 가스를 냉각하여 액상으로 회수하는 방법이다.
통상적으로 냉매는 상온에서 기체 상태로 존재하며 이를 압축하여 액화시킨 상태로 보관/유통한다. 그러므로, 분별 증류법을 이용하려면 혼합 냉매가 액체 상태가 될 수 있도록 가압을 하거나 온도를 냉매의 끓는점 이하로 낮춰야 한다.
그러나 이러한 방법은 온도를 떨어뜨리고, 기화된 냉매를 다시 압축/액화하는 과정에서 소모되는 에너지가 크고, 점도가 낮은 냉매의 특성상 유체의 균일할 흐름을 얻기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제1009853호(2011.01.13.) 대한민국 공개특허공보 제2016-0042778호(2016.04.20.) 대한민국 등록특허공보 제1575965호(2015.12.02.) 미국 등록특허공보 제5,749,245호(1998.05.12.) 미국 등록특허공보 제5,535,596호(1996.06.16.)
본 발명은 서로 다른 냉매가 혼합되었을 경우, 각각의 성분을 물리적 특성인 비등점을 이용하여 분리하고자 한다.
좀 더 구체적으로 본 발명은 혼합 냉매의 분리/정제 과정에서 에너지 소모를 줄이고, 분리 장치 내부의 기체 및 액체를 포함하는 유체의 흐름을 원할하게 하여 분리의 효율을 높이고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 양태는 혼합 냉매 고순도 정제 분리를 위한 증류 장치에 있어서, 증류가 일어나는 증류탑의 내부 중 상단에 배치되어 액체의 분배를 원할하게 하는 액체분배기, 상기 증류탑의 내부 중 하단에 배치되어 기체의 분배를 원할하게 하는 기체분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 증류 장치를 제공한다.
본 발명의 제2 양태는 상기 증류탑은 내부가 여러 단으로 구성되어 있으며, 각 단은 액체수집기로 나뉘어지며, 각 단 사이에는 패킹이 채워져 있는 것을 특징으로 하는 증류 장치를 제공한다.
본 발명의 제3 양태는 상기 액체분배기는 서로 교차되는 다수의 배관으로 구성되며, 각 배관에 일정한 간격으로 액체가 배출될 수 있는 배출구가 배치되고, 상기 기체분배기는 하부의 반이 열린 형태의 파이프로서 파이프 중간에는 기체가 일정한 양만 지나갈 수 있도록 일정한 간격마다 거름막이 배치된 것에 특징이 있는 증류 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 제4 양태는 상기 거름막은 도넛 형태이며, 기체 공급부위에서 멀어질수록 기체가 통과하는 구멍이 작아지는 것에 특징이 있는 증류 장치를 제공한다.
본 발명의 제5 양태는 상기액체 수집기는 하단으로 갈수록 지름이 작아지는 원뿔 형태의 통로가 구비된 것에 특징이 있는 증류 장치를 제공한다.
본 발명의 제 6 양태는 혼합 냉매 고순도 정제 분리를 위한 증류 장치에 있어서, 응축기 내부 압축기에서 나오는 고온 가스를 보조열교환기에서 열 교환하여 열순환유체를 가열하고, 상기 가열된 열순환유체를 열교환기를 통해서 혼합 냉매를 가열하고, 상기 가열된 혼합 냉매의 기체를 증류탑의 하단에 공급하며, 상기 응축기 내부의 팽창기에서 나오는 저온 가스를 또 다른 보조열교환기에서 열 교환하여 열순환유체를 냉각하고, 상기 냉각된 열순환유체를 또 다른 열교환기를 통해서 혼합 냉매를 냉각하고, 상기 냉각된 혼합 냉매의 액체를 증류탑의 상단에 공급하는 것에 특징이 있는 증류 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 고순도 분리 기술은 혼합 냉매를 각각의 성분으로 분리할 수 있는 효과가 있다. 또한 분리/정제 과정에서 에너지 소모를 줄이고, 분리 장치 내부의 기체 및 액체를 포함하는 유체의 흐름을 원할하게 하여 분리의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 혼합 냉매의 고순도 정제 분리 기술의 전체 구성도이다.
도 2는 기체 상태의 혼합 냉매를 증류탑 하단에서 골고루 분배하기 위한 기체분배기의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기체분배기의 일 실시예를 보여주는 사진이다.
도 4는 액체 상태의 혼합 냉매를 증류탑 상단에서 골고루 분배하기 위한 액체분배기의 개략도이다.
도 5는 각각의 단에서 액체와 기체가 골고루 분배될 수 있는 액체수집기의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 증류탑의 개략도이다.
도 1에 기재된 혼합 냉매의 고순도 정제 분리 기술의 구성도를 참고하여 볼 때, 본 발명에 따른 혼합 냉매 고순도 정제 분리 기술은 혼합냉매저장탱크(1); 고순도분리냉매저장탱크(7); 상기 고순도분리냉매저장탱크(7)의 높이를 정확하게 알려주는 위치제어레벨게이지(8); 증류탑(3); 일정한 유량으로 혼합 냉매를 상기 증류탑(3) 상단으로 공급하는 정량유량제어펌프(6); 상기 증류탑(3)에서 나오는 혼합 냉매와 상기 증류탑(3)으로 공급되는 혼합 냉매의 열을 교환하는 열교환배관시스템(3.5); 열교환기(2.1 및 2.2) 및 보조열교환기(10.1, 10.2); 상기 열교환기(2.1 및 2.2)를 통해서 혼합 냉매의 온도를 높이거나 낮추는 유체를 저장하는 고온열순환유체저장탱크(4) 및 저온열순환유체저장탱크(5); 상기 보조 열교환기(10.1, 10.2)를 통해서 상기 고온 및 저온열순환유체저장탱크(4), (5)의 유체 온도를 조절하는 응축기(9); 상기 응축기(9)의 가압 유체 또는 팽창 유체의 온도 조절을 위한 응축기온도제어밸브(11);로 이루어진다.
한편 증류탑(3) 내부의 기체 및 액체를 포함하는 유체의 고른 분배를 위해서 상. 하단에 각각 액체분배기(3.4), 기체분배기(3.1)를 포함하고 있다(도 2부터 도 4 참조). 한편 증류탑(3) 내부의 각 단에는 액체와 기체가 골고루 분배될 수 있는 액체수집기(3.3)가 배치되어 있다(도 5 참조).
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 혼합 냉매 고순도 정제분리 기술의 전체 구성도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고순도 정제분리 기술은 고온열순환유체저장탱크(4)에서 나온 고온 열순환 유체와 (1) 내부에 있는 혼합 냉매를 열교환기(2.1)에서 서로 열교환한 후 혼합 냉매는 온도가 상승되어 다시 혼합냉매저장탱크(1)로 이동한다. 고온의 상기 혼합 냉매는 혼합냉매저장탱크(1) 내부에서 일부가 기화하여 증류탑(3) 하단 기체분배기(3.1)를 통해 증류탑(3) 내부로 유입되고 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 증류탑(3) 상단으로 액체분배기(3.4)를 통해서 공급되는 액체(혼합 냉매)와 증류탑(3) 내부의 패킹(3.2)에서 상평형을 이뤄 고비점 및 저비점 냉매로 분리된다.
열교환기(2.2)에서, 저온열순환유체저장탱크(5)에서 나온 저온 유체와 증류탑(3) 상단에서 나온 기체가 서로 열 교환 후 액화된 기체는 고순도분리냉매저장탱크(7)에 저장된다. 그리고 고순도분리냉매저장탱크(7)에 일정한 높이 이상으로 열교환기(2.2)에서 액화된 액체로 채워졌을 때, 정량유량제어 펌프(6)를 가동하여 혼합냉매저장탱크(1)에서 기화된 양만큼의 정량을 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 증류탑(3) 상단에 환류 시킨다.
이때 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 환류하는 액체와 증류탑(3)에서 생성된 기체가 서로 반대방향으로 이중 배관 구조로 이루어진 열교환배관시스템(3.4)을 통과하면서 증류탑(3)에서 나오는 기체는 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 환류되는 액체와 열교환배관시스템(3.5)에서 열교환을 통해 일정 부분의 열에너지를 잃어버렸기 때문에 열교환기(2.2)에서 저온열교환유체저장탱크(5)에서 나온 저온 유체와 열 교환을 할 때 보다 적은 열에너지로 증류탑(3)에서 기화된 기체를 액화시킬 수 있다.
이 시스템에서 가장 중요한 부분 중 한가지는 증류탑(3)에서 효율적인 혼합 냉매 분리를 위해 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 환류하는 액체의 양과 혼합냉매저장탱크(1)에서 발생하는 기체의 양을 일정하게 정량적으로 증류탑(3) 내부로 유입하는 것이다. 고온열순환유체저장탱크(4)와 저온열순환유체저장탱크(5) 내부의 일정한 온도를 가진 고온 및 저온 열순환유체와 열교환함으로써 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 환류하는 일정한 액체의 양과 혼합냉매저장탱크(1)에서 발생하는 일정한 기체의 양을 생산할 수 있다.
고온열순환유체저장탱크(4) 내부의 고온 열순환유체와 저온열순환유체저장탱크(5) 내부의 저온 열순환유체의 일정한 온도 제어를 통해 각각의 혼합 냉매의 물리적 특성인 비등점을 이용하여 혼합 냉매 중 상대적으로 비등점이 낮은 화합물은 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 얻을 수 있고, 상대적으로 비등점이 높은 화합물은 혼합냉매저장탱크(1)에서 얻을 수 있다.
혼합냉매저장탱크(1) 내부의 혼합 냉매 분리가 실질적으로 일어나는 증류탑(3)은 기체분배기(3.1), 액체분배기(3.2), 액체수집기(3.3), 패킹(3.4)으로 구성 되어 있다. 위의 장치들은 혼합냉매저장탱크(1)에 저장되어 있는 혼합 냉매의 분리가 최대한 효율적으로 일어나기 위해 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 환류하는 액체와 혼합냉매저장탱크(1)에서 발생하는 기체가 증류탑(3) 내에서 최대의 단면적을 가지고 서로 만나게 해주는 장치들이다.
기체분배기(3.1)는 증류탑(3) 하단에서 기체 상태의 혼합 냉매가 증류탑(3) 내부에 골고루 분배되기 위한 장치이다. 도 2는 증류탑(3) 하단에서 기체를 증류탑(3) 내부에 골고루 분배해주는 기체분배기(3.1)에 대한 도식도이고, 도 3은 이에 대한 일 실시예를 보여준다. 기체분배기(3.1)는 하부의 반이 열린 형태의 파이프로서 파이프 중간에는 기체가 일정한 양만 지나갈 수 있도록 거름막이 배치되어 있다. 상기 거름막은 기체 공급부위에서 멀어질수록 기체가 통과하는 구멍이 작아지는데, 본 발명에 따른 실시예에 의하면 기체가 통과하는 구멍의 지름이 1.8배로 작아질 때 가장 효율이 좋은 것으로 나타났다. 이는 분리/정제하는 유체의 점성 등에 의해서 변화될 수 있을 것이나, 일정한 비율로 거름막이 배치되는 점은 종래의 기술에서 찾아볼 수 있는 본 발명의 고유한 특징이다.
액체분배기(3.4)는 증류탑(3) 내부 상단에 배치되었으며, 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 나온 액체를 증류탑(3) 내부에 골고루 분배하여 증류탑(3) 내부에서 채널링을 방지하기 위한 장치이다. 도 4, 도 5와 같이 액체분배기(3.4)는 서로 직교되는 관에 총 5개의 배출구가 배치되어 있으며, 액체수집기(3.3)는 원기둥에 총 5개의 원뿔 형태의 구멍으로 이루어져 있다. 액체분배기(3.4) 및 액체수집기(3.3)에 마련된 배출구 및 구멍은 모두 한 평면에 위치 한다. 상기 배출구 및 구멍은 필요에 따라서 변경이 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면 액체수집기(3.3)는 도 5에 도시된 바와 같이 하단으로 갈수록 지름이 작아지는 원뿔 형태의 구성을 취할 때 액체 및 기체의 혼합 효과가 가장 뛰어난 것으로 파악되었다.
패킹(3.2)은 증류탑(3) 내부에서 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 환류하는 액체와 혼합냉매저장탱크(1)에서 생성된 기체가 넓은 면적에서 접촉하게함으로써 혼합 냉매의 분리 시간을 단축 시키는 효과가 있다. 동일한 조건에서 넓은 면적 즉 접촉하면 표면적이 넓어지면 물질전달이 많아져서 분리의 효율이 좋아지기 때문이다.
한편 본 발명에 따른 증류탑(3)의 개략도를 도 6에 기재하였다. 증류탑(3)은 여러 단으로 구성되어 있으며, 이는 혼합 냉매의 종류, 처리량, 처리 시간에 따라서 통상의 기술자가 변경할 수 있는 조건이다. 각 단 사이에는 패킹(3.2)이 구비되어 있어 액체와 기체의 접촉 면적을 늘려준다.
한편 본 발명은 종래의 증류와 다르게 에너지를 효율적으로 활용할 수 있도록 구성을 변경하였다. 기존에는 응축기(condenser unit)와 냉각기(chiller unit)를 각각 설치하여 가열과 냉각을 따로 하였다. 하지만 본 발명에서는 응축기의 압축기 라인을 수정하고 보완하여 하나의 응축기(9)로만 가열과 냉각을 동시에 할 수 있게 개선하였다. 이를 통해 에너지 소비를 1/2가량 절감할 수 있다.
응축기의 고온 또는 저온가스를 혼합 냉매와 바로 열 교환할 시, 응축기 자체의 열용량으로 인해서 혼합 냉매를 가열하거나 냉각하는데 시간이 많이 걸린다. 또한 응축기로부터 발생하는 고온 또는 저온가스의 온도 변화로 인해 가열 또는 냉각하는 혼합 냉매의 온도에도 계속적인 변화가 생기고 이로 인해 증류탑(3) 내부의 액체, 기체 상태가 불안정하게되어 분리 효율도 떨어진다.
도 1에 기재된 열교환기 부분에 대한 구체적인 방법은 아래와 같다.
일정한 양의 액체, 기체 혼합 냉매를 증류탑(3) 내부에 공급하기 위해서는 일정한 온도의 고온 열순환유체 및 저온 열순환유체가 필요하다. 도 1에 열순환유체를 이용한 혼합 냉매의 냉각과 가열을 위한 열교환기 구성이 나타나있다. 열교환기(2.1)에 의해서 온도가 낮아진 열순환유체는 응축기(9)의 내부 압축기에서 나오는 고온 가스(9.1)와 보조열교환기(10.1)에서 열 교환을 하며 가열된다. 이때 열팽창밸브인 응축기온도제어밸브(11)를 이용해 고온 가스 및 저온 가스의 양을 조절하여 열순환유체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 일정한 온도의 열순환유체로 인해 혼합냉매저장탱크(1)에서 일정한 양의 기체 상태의 혼합 냉매를 만들 수 있고, 고순도분리냉매저장탱크(7)에서는 일정한 양의 혼합 냉매를 얻을 수 있다. 일정한 액체 상태의 혼합 냉매를 고순도분리냉매저장탱크(7)에서 얻을 수 있으므로 정량유량제어펌프(6)를 통해 일정한 양의 액체 상태 혼합 냉매를 증류탑(3) 상단으로 보낼 수 있는 안정적인 운전이 가능하다. 계속적으로 운전을 할 경우 일정한 양의 액체 상태를 유지하면서 순도가 계속적으로 높아진다.
(패킹의 종류)
기존의 패킹은 평면 형태이나, 본 발명의 패킹은 단위 부피당 단위 면적과 단위 부피당 충진량을 최대로 하기 위해 새들(saddle), 반 원기둥, 반 구 형태이다. 이는 다른 패킹보다 액체와 기체 간의 물질 전달을 효율적으로 할 수 있는 표면적을 증가시킨다.
다음 표는 가로, 세로, 높이 10㎝인 임의의 상자에 패킹을 종류별로 충진 했을 때 수량, 단위 면적, 총 면적을 비교한 것이다.
패킹 종류 패킹 수량(개) 단위 면적(㎠) 총 면적(㎠)
평면 형태 304 2.5 760
반 원기둥 형태 345 4 1380
새들 형태 397 4.2 1667
반 구 형태 416 4.5 1872
평면 형태의 패킹 총 면적보다 반 원기둥, 새들, 반 구 형태의 패킹 총 면적이 1.8배, 2.2배, 2.5배 크다. 따라서 반 구 형태의 패킹을 사용했을 때, 가장 효율적인 냉매 분리가 가능하다. 본 발명에 따른 반 구 형태의 패킹은 직경이 0.5㎝이다. 냉매 분리 시간은 패킹의 총 면적에 비례하므로 평면 패킹을 사용했을 때 보다 분리 시간이 1.8배, 2.2배, 2.5배 단축되었다.
(액체분배기, 기체분배기, 패킹 유무에 따른 효과)
액체분배기, 기체분배기, 패킹의 유무에 따른 효과를 알아보기 위한 조업조건은 다음과 같다.
컬럼, 내부 온도: 35
액체 환류 유량: 4lb/min
내부 압력: 180psi
증류탑 직경: 150㎜
증류탑 높이: 8.3m
혼합 냉매 초기 순도: R410A(67%), R22(33%)
<고순도분리냉매저장탱크에서의 농도 분석 결과>
액체분배기 장착 여부 기체분배기 장착 여부 패킹 여부 R410A R22
o o o 99.8% 0.2%
o o x 87% 13%
x x o 70% 30%
x x x 67% 33%
o x o 80% 20%
o x x 75% 25%
x o o 82% 18%
x o x 78% 22%
위의 실험 결과를 통해, 컬럼 내부에 액체분배기, 기체분배기, 패킹으로 구성될 때 순도 99.8%의 R410A를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 액체, 기체를 골고루 분배해주는 액체, 기체분배기를 설치함에 따라 컬럼 내부에서 액체와 기체는 최대한의 접촉면적을 가지게 된다. 즉, 다시 말해 액체. 기체분배기는 패킹과 함께 물질 전달의 효율을 높이는 것을 명확하게 확인할 수 있다.
한편 정량유량제어펌프(6)를 가동하기 앞서, 고순도분리냉매저장탱크(7)에 혼합 냉매를 최소 45~50㎝ 이상으로 채우는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도분리냉매저장탱크(7)의 총 높이는 110㎝로서 상기 탱크 총 높이의 45% 미만으로 혼합 냉매가 채워져 있을 때보다 45% 이상 채워져 있을 때, 혼합 냉매 분리 효율이 1.8배 높기 때문이다.
한편 ASPEN SOFTWARE를 이용하여 본 발명의 증류탑 이론 단수는 15단임을 확인할 수 있다. 평균적으로 이론 단수 1단은 1m 가량 되는 높이인데 본 발명에 따른 증류탑의 높이는 8.5m이다. 즉, 액체분배기, 기체분배기, 패킹, 액체수집기로 인해 증류탑 높이를 15m에서 6.5m를 줄인 8.5m의 높이로 15단의 이론 단수를 구축할 수 있다.
(기체분배기에 따른 유량 안정성)
빠른 속력의 기체를 기체 거름막의 직경을 달리함으로 인해 그 직경 차이 만큼 기체 양이 운동에너지를 잃게 만들고 이 후, 반원 형태의 거름막을 통과해 컬럼 하단에서 기체를 균등하게 분배하게 된다.
Figure 112016079930111-pat00001
위의 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 온도에 따른 유량의 편차가 기체분배기의 유무에 따라서 큰 영향이 있음을 알 수 있으며, 본 발명에 따른 기체분배기가 뛰어난 효과가 있음을 알 수 있다.
1 혼합냉매저장탱크
2.1, 2.2 열 교환기
3 증류탑
3.1 기체분배기
3.2 패킹
3.3 액체수집기
3.4 액체분배기
3.5 열교환배관시스템
4 고온열순환유체저장탱크
5 저온열순환유체저장탱크
6 정량유량제어펌프
7 고순도분리냉매저장탱크
8 위치제어레벨게이지
9 응축기
9.1 응축기압축고온가스
9.2 응축기압축고온가스
9.3 응축기팽창저온가스
9.4 응축기팽창고온가스
10.1, 10.2 보조열교환기
11 응축기온도제어밸브
12.1, 12.2 샘플링 밸브
F 필터
F.M. 유량계
L 액체
LH 높은 온도의 액체
M 모터 또는 펌프
TH 높은 온도
TL 낮은 온도
V 기체

Claims (6)

  1. 혼합 냉매 고순도 정제 분리를 위한 증류 장치에 있어서,
    증류가 일어나는 증류탑의 내부 중 상단에 배치되어 액체의 분배를 원활하게 하는 액체분배기;
    상기 증류탑의 내부 중 하단에 배치되어 기체의 분배를 원활하게 하는 기체 분배기;를 포함하며
    상기 액체분배기는 서로 교차되는 다수의 배관으로 구성되며, 각 배관에 일정한 간격으로 액체가 배출될 수 있는 배출구가 배치되고,
    상기 기체분배기는 하부의 반이 열린 형태의 파이프로서 파이프 중간에는 기체가 일정한 양만 지나갈 수 있도록 일정한 간격마다 거름막이 배치된 것에 특징이 있는 증류 장치.
  2. 1항에 있어서,
    상기 증류탑은 내부가 여러 단으로 구성되어 있으며, 각 단은 액체수집기로 나뉘어지며, 각 단 사이에는 패킹이 채워져 있는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
  3. 삭제
  4. 1항에 있어서,
    상기 거름막은 도넛 형태이며, 기체 공급부위에서 멀어질수록 기체가 통과하는 구멍이 작아지는 것에 특징이 있는 증류 장치.
  5. 2항에 있어서,
    상기 액체수집기는 하단으로 갈수록 지름이 작아지는 원뿔 형태의 통로가 구비된 것에 특징이 있는 증류 장치.
  6. 1항에 있어서,
    응축기 내부 압축기에서 나오는 고온 가스를 보조열교환기에서 열 교환하여 열순환유체를 가열하고, 상기 가열된 열순환유체를 열교환기를 통해서 상기 혼합 냉매를 가열하고, 상기 가열된 혼합 냉매의 기체를 상기 증류탑의 하단에 공급하며, 상기 응축기 내부의 팽창기에서 나오는 저온 가스를 또 다른 보조열교환기에서 열 교환하여 상기 열순환유체를 냉각하고, 상기 냉각된 열순환유체를 또 다른 열교환기를 통해서 상기 혼합 냉매를 냉각하고, 상기 냉각된 혼합 냉매의 액체를 상기 증류탑의 상단에 공급하는 것에 특징이 있는 증류 장치.
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Citations (6)

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