KR101753319B1 - 모듈식 흐름 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 특히, 막 증류 스테이지, 스팀 발생기, 응축기, 열 교환기, 필터 및/또는 투과증발 스테이지와 같은 상이한 기능 유닛을 형성하기 위해 각 경우에서 적어도 2개, 특히, 적어도 10개의 프레임 요소를 포함하는 다양한 스택에 용접된 웹 구조에 의해 결합될 수 있는 복수의 프레임 요소를 포함하는 모듈식 흐름 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프레임 요소는 각 경우에서, 통로 개구 및 증기 및/또는 유체 채널뿐만 아니라 외부 프레임에 의해 둘러싸인 중심 내부 영역이 제공된 외부 프레임을 포함한다. 또한, 각 프레임 요소에는, 양측면 상에서, 한편으로는 통로 개구 및 중심 내부 영역을 포함하는 영역 및 다른 한편으로는 각각이 증기 및/또는 유체 채널을 포함하는 적어도 2개의 영역의 경계를 정하는 용접된 웹 구조가 제공된다.

Description

모듈식 흐름 시스템{MODULAR FLOW SYSTEM}
본 발명은 복수의 프레임 요소를 갖는 모듈식 흐름 시스템에 관한 것이다.
복수의 플레이트 요소를 포함하는 흐름 모듈이 DE 196 17 396 A로부터 이미 알려져 있고, 여기서, 상이한 플레이트 요소가 밀봉을 통해 서로에 결합되고, 그 후 얻어진 스택은 요구되는 밀봉 압력을 제공하기 위해 함께 나사로 죄어진다. 이에 관하여, 스택을 함께 나사로 죄는 것 뿐만 아니라 스택을 형성하기 위해 플레이트 요소를 함께 조립하는 것은 비교적 복잡하다.
언급한 문제점이 제거된 처음에 언급한 유형의 개선된 모듈식 흐름 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 기본 목적이다. 이에 관하여, 흐름 시스템은 특히, 가능한 한 다수의 상이한 기능 유닛을 많이 형성하기 위해, 단순하고 신뢰할 수 있는 방식으로 가능한 한 다용도 방식에서 사용될 수 있어야 한다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 특히, 막 증류 스테이지, 증기 발생기, 응축기(condenser), 열 교환기, 필터 및/또는 투과증발 스테이지와 같은 상이한 기능 유닛을 형성하는 적어도 2개의 프레임 요소, 특히 적어도 10개의 프레임 요소를 각각 포함하는 상이한 스택을 형성하기 위해 용접 웹 구조를 통해 함께 결합될 수 있는 복수의 프레임 요소를 갖는 모듈식 흐름 시스템에 의해 충족되고, 여기서, 프레임 요소는 통로 개구 및 증기 및/또는 유체 통로가 제공된 외부 프레임 및 그 외부 프레임에 의해 둘러싸인 중심 내부 영역을 각각 포함하고, 한편으로는, 통로 개구 및 중심 내부 영역을 포함하는 영역을 규정하고, 다른 한편으로는, 증기 및/또는 유체 통로를 포함하는 적어도 2개의 영역을 규정하는 용접 웹 구조가 양측면 상에 각각 제공된다.
막 증류 스테이지는 특히, 본 출원의 개시 내용에 함께 포함되는 WO 2007/054311에 설명되어 있는 바와 같은 다목적 막 증류 공정 또는 장치의 스테이지일 수 있다.
각각의 프레임 요소의 중심 내부 영역에는 바람직하게는, 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서가 제공된다.
이에 관하여, 옵션으로, 각각의 필름 또는 막은 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서의 2개의 측면 상에 배치, 특히 용접될 수 있고, 필름 또는 막은 특히 외부 프레임 상에 용접될 수 있다.
각각의 필름 또는 막은 바람직하게는, 전체 스페이서, 특히 전체 그리드형 스페이서를 커버하지만, 통로 개구는 개방되어 유지된다.
적어도 하나의 각각의 증기 및/또는 유체 통로가 각각의 프레임 요소의 상호 대향 배치된 측면에 편의상 제공된다. 이에 관하여, 흐름 시스템은 바람직하게는, 각각의 스택을 형성하기 위해 함께 결합된 프레임 요소의 각각의 측면에 제공된 증기 및/또는 유체 통로가 서로 정렬되도록 설계된다.
다목적 막 증류 스테이지, 증기 발생기, 응축기, 열-교환기, 화학 반응기, 필터 카세트, 투과증발 스테이지 등과 같은 상이한 기능 유닛이 함께 용접함으로써 개별 요소로서 특히, 필름 및/또는 막을 갖는 프레임 요소의 상이한 어셈블리에 의해 본 발명에 따른 모듈식 흐름 시스템을 사용하여 신뢰가능하고 저가로 형성될 수 있다. 이에 관하여, 모든 요구된 변형이 생산 공정을 사용하여 생산될 수 있고, 여기서, 옵션으로, 필름 및 막이 함께 용접되어서, 특히 에너지 및 물질 캐리어 또는 에너지 및 물질 교환기 등과 같은 가장 변화된 실시형태의 필름 또는 막 기능 유닛이 사용된 개별 구조에 의존하여 복수의 프레임 요소를 함께 용접함으로써 신뢰가능하고 저가로 제조될 수 있다. 각각의 프레임 요소가 사용 목적에 의존하여 상이한 관통부(breakthrough)와 함께 준비되고 용접될 수 있어서, 복수의 흐름 통로는 설계에 의존하여, 특히 필름 및/또는 막에 의해 서로로부터 분리될 수 있는 각각의 용접된 스택에서 생성된다.
개별 프레임 요소가 용접 웹 구조를 통해 서로에 연결될 수 있고, 예를 들어, 마찰 용접 공정, 레이저 용접 공정 및/또는 가열 요소 용접 공정이 사용될 수 있다.
바람직하게는, 모듈식 흐름 시스템은 제 1 측면 및 이에 대향하여 배치된 제 2 측면 상의 각각의 증기 및/또는 유체 통로, 제 2 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로를 중심 내부 영역에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구 및 특히, 중심 내부 영역이 용접 웹 구조에 의해 응축물 수집 통로 경계에 연결되고 각각의 필름이 특히 응축 공간을 형성하기 위해 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되는 하부측면에서의 응축물 통로 개구를 포함하는 제 1 유형의 적어도 하나의 프레임 요소를 포함한다. 이에 관하여, 외부 프레임은 바람직하게는, 상호 대향 측면 상에서 용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로를 포함하고, 적어도 하나의 불활성 가스 통로, 바람직하게는 불활성 가스 통로 모두는 불활성 가스 통로 개구 및 바람직하게는 용접 웹 구조에 의해 규정된 부압(negative pressure) 통로 개구를 통해 중심 내부 영역 및/또는 응축 공간에 연결된다.
추가로, 모듈식 흐름 시스템이 제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상의 각각의 증기 및/또는 유체 통로 및 제 1 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로를 중심 내부 영역에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구를 포함하는 제 2 유형의 적어도 하나의 프레임 요소를 포함하는 경우에, 각각의 방수 투습 막(water-tight, vapor-permeable membrane)이 특히, 증기 또는 유체 공간을 형성하기 위해 구조, 특히, 그리드형 구조의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되어서, 통로 개구가 자유롭게 유지된다는 것이 이점이다. 이에 관하여, 외부 프레임은 바람직하게는, 서로 대향 측면 상에서 용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로 (이들 불활성 가스 통로는 중심 내부 영역으로부터 각각 분리되어 있고), 및 바람직하게는 용접 웹 구조에 의해 규정된 부압 통로 개구를 포함한다.
편의상, 모듈식 흐름 시스템은 제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상의 각각의 증기 및/또는 유체 통로, 제 1 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로를 중심 내부 영역에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구, 및 제 2 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로를 중심 내부 영역에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구를 포함하는 제 3 유형의 적어도 하나의 프레임 요소를 또한 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 막 또는 필름은 특히 증기 또는 유체 공간을 형성하기 위해 구조, 특히, 그리드형 구조의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되어서, 통로 개구가 자유롭게 유지된다. 이에 관하여, 외부 프레임은 바람직하게는, 서로 대향 측면 상에서 용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로 (이들 불활성 가스 통로는 중심 내부 영역으로부터 각각 분리되어 있고), 및 바람직하게는 용접 웹 구조에 의해 규정된 부압 통로 개구를 포함한다.
다른 바람직한 실시형태에 따르면, 모듈식 흐름 시스템은 제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면에서 각각의 증기 및/또는 유체 통로를 포함하는 제 4 유형의 적어도 하나의 프레임을 포함하고, 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서에는 필름 또는 막이 제공되지 않는다. 이에 관하여, 외부 프레임은 바람직하게는, 서로 대향 측면 상에서 용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 다른 통로, 특히, 불활성 가스 통로 (이들 다른 통로 및/또는 불활성 가스 통로는 중심 내부 영역으로부터 각각 분리되어 있고), 및 바람직하게는 용접 웹 구조에 의해 규정된 부압 통로 개구를 포함한다.
특히, 모듈식 흐름 시스템이 제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상의 각각의 증기 및/또는 유체 통로 및 제 1 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로를 중심 내부 영역에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구를 포함하는 제 5 유형의 적어도 하나의 프레임 요소를 포함하는 경우에, 각각의 방수 투습 막이 특히 증기 또는 유체 공간을 형성하기 위해 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되어서, 통로 개구가 자유롭게 유지된다는 것이 또한 이점이고, 외부 프레임은 바람직하게는 용접 웹 구조에 의해 규정된 부압 통로 개구 및 서로 대향 배치된 측면 상에 용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로를 특히 포함하고, 이들 불활성 가스 통로는 중심 내부 영역으로부터 각각 분리되어 있고, 통로 개구는 적어도 2개의 통로 개구 및 적어도 2개의 다른 통로 개구를 포함하고, 용접 웹 구조에는 다른 통로 개구에 관하여 제 1 통로 개구를 규정하기 위해 추가의 용접 웹 부분 피스(piece)가 제공된다.
이러한 제 5 유형의 프레임 요소는 제 2 유형의 프레임 요소와 유사한 구조를 갖지만, 추가의 용접 웹 부분 피스가 제 2 통로 개구로부터 제 1 통로 개구를 분리하기 위해 삽입된다. 따라서, 특히 2개의 개별 유체 회로가 실현될 수 있다. 따라서, 하나의 유체 회로는 예를 들어, 제 1 통로 개구를 통해 동작될 수 있고, 다른 유체 회로는 다른 통로 개구를 통해 동작될 수 있다.
바람직하게는, 모듈식 흐름 시스템은 또한, 제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상의 각각의 증기 및/또는 유체 통로를 포함하는 제 6 유형의 적어도 하나의 프레임 요소를 포함하고, 각각의 필름은 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되어서, 통로 개구가 자유롭게 유지되고, 외부 프레임은 바람직하게는 용접 웹 구조에 의해 규정된 부압 통로 개구 및 서로 대향 배치된 측면 상에서 용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 다른 통로, 특히 불활성 가스 통로를 특히 포함하고, 이들 다른 통로 및/또는 불활성 가스 통로 개구는 적어도 2개의 제 1 통로 개구 및 적어도 2개의 다른 통로 개구를 포함하고, 용접 웹 구조에는 다른 통로 개구에 관하여 제 1 통로 개구를 규정하기 위한 추가의 용접 웹 구조가 제공되고, 외부 프레임에는 필름에 의해 경계가 정해진 증기 또는 유체 공간이 제 1 통로 개구에 연결되는 통로 개구 관통부가 제공된다.
이러한 제 6 유형의 프레임 요소는 예를 들어, 천공(perforation) 스테이지 또는 천공 모듈을 실현하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 제 4 유형의 프레임 요소와 유사한 구조를 갖지만, 각각의 필름이 양측면 상에 제공되고, 추가의 용접 웹 부분 피스 및 통로 개구 관통부가 제공된다.
용접에 의해 함께 결합된 복수의 프레임 요소를 포함하는 각각의 스택은 바람직하게는 그것의 2개의 단부에서, 각 경우에 연결 개구를 갖는 커버 플레이트에 연결, 특히 용접된다.
이에 관하여, 2개의 커버 플레이트 중 적어도 하나에는 바람직하게는, 부압 연결부가 제공된다.
용접 웹 구조에 의해 규정된 각각의 프레임 요소의 부압 통로 개구는 커버 플레이트에서 부압 연결부와 정렬될 수 있다.
바람직하게는, 2개의 커버 플레이트 중 적어도 하나에는 연결 개구를 둘러싸고 커버 가장자리에 배치된 부압 밀봉부가 제공된다.
적어도 하나가 부압 밀봉부를 갖는, 서로 후속하는 스택과 관련된 2개의 커버 플레이트가 대향 배치되기 때문에, 서로 후속하는 스택은 커버 플레이트가 서로를 향해 가볍게 눌려지고 중간 공간이 부압 연결부를 통해 부압에 영향을 받아서, 커버 플레이트가 서로를 향해 눌려진다는 점에서 작은 노력으로 함께 연결될 수 있다. 인가된 부압은 부압 통로 개구를 통해 후속하는 스택에 전달되고, 스택을 서로를 향해 유사하게 누른다. 2개의 스택의 대응하는 연결부가 연결 개구를 둘러싸는 부압 밀봉부에 의해 서로에 밀봉 연결된다. 상이한 기능 유닛, 예를 들어, 증기 발생기, 복수의 막 증류 스테이지, 예를 들어, 3개, 및 다목적 막 증류 장치의 응축기가 통로 개구의 상이한 실시형태를 통해 큰 노력 없이 함께 결합될 수 있다. 다목적 스테이지는 응축 및 기화를 하나의 스테이지에서 결합한다. 응축 및 기화는 2개의 상이한 압력 레벨에서 발생한다.
본 발명에 따른 모듈식 흐름 시스템의 바람직한 실시형태는, 막 증류 스테이지를 형성하기 위해 적어도 2개의 프레임 요소, 특히, 적어도 10개의 프레임 요소를 포함하고, 제 1 및 제 2 유형의 프레임 요소가 교대로 포함되는 스택이 제공되고; 증기 발생기를 형성하기 위해 적어도 2개의 프레임 요소, 바람직하게는, 적어도 10개의 프레임 요소를 포함하고, 제 2 및 제 4 유형의 프레임 요소가 교대로 포함되는 스택이 제공되고; 응축기를 형성하기 위해 적어도 2개의 프레임 요소, 특히, 적어도 10개의 프레임 요소를 포함하고, 제 1 및 제 4 유형의 프레임 요소가 교대로 포함되는 스택이 제공되고; 열 교환기를 형성하기 위해 적어도 2개의 프레임 요소, 특히 적어도 10개의 프레임 요소를 포함하고, 제 3 및 제 4 유형의 프레임 요소가 교대로 포함되는 스택이 제공되고; 필터를 형성하기 위해 적어도 복수의 프레임 요소를 포함하고, 양측면에서 필터 막이 각각 제공되는 제 3 및 제 4 유형의 프레임 요소가 교대로 제공되는 스택이 제공되고/되거나; 투과증발 스테이지를 형성하기 위해 복수의 프레임 요소를 포함하고, 양측면에서 투과증발 막 및 양측면에서 필름이 제공되는 프레임 요소, 특히 제 5 및 제 6 유형의 프레임 요소가 교대로 포함되는 스택이 제공된다는 것을 특징으로 한다.
막이 제공된 제 5 유형의 프레임 요소 및 양측면에서 필름이 제공된 제 6 유형의 프레임 요소가 스택을 형성하기 위해 함께 교대로 용접되고, 단부가 언급한 커버 플레이트에 용접된다는 점에서, 예를 들어, 통합된 가열 회로를 갖는 천공 스테이지 또는 천공 모듈 또는 증기 발생기가 실현될 수 있다. 이에 관하여, 다른 통로 개구에 연결되고 필름에 의해 일 측면 상에 그리고 막에 의해 타측면 상에서 경계가 정해진 공간이 용접시에 제거된 용접 웹 구조의 잔류 높이로 인해 2개의 각각의 프레임 요소 사이에서 발생하고, 추가의 용접 웹 부분 피스를 포함한다. 이에 관하여, 이것은 스페이서, 예를 들어, 메시형 스페이서가 필름과 막 사이에 삽입되고 필름과 막 사이의 공간을 규정하는 경우에 또한 이점이다. 이러한 스페이서는 일반적으로, 이러한 공간에서의 모든 다른 스테이지 또는 모듈에서 또한 편리하다.
통로 개구 관통부는 필름에 의해 경계가 정해진 제 6 유형의 프레임 요소의 증기 또는 유체 공간을 제 1 통로 개구에 연결한다. 막에 의해 경계가 정해진 제 5 유형의 프레임의 증기 또는 유체 공간은 각각의 증기 및/또는 유체 통로 개구를 통해 증기 및/또는 유체 통로에 연결된다.
응축물 통로 개구를 갖지 않은 프레임 부분에는 바람직하게는, 용접 웹 구조에 의해 경계가 정해진 응축물 수집 통로가 또한 각각 제공되고, 상이한 프레임 부분의 응축물 수집 통로는 각각의 스택에서 서로 정렬될 수 있다.
본 발명이 실시형태 및 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1은 명확화를 위해 필름이 생략되어 있는, 제 1 유형의 예시적인 프레임 요소의 개략도이다.
도 2는 명확화를 위해 막이 생략되어 있는, 제 2 유형의 예시적인 프레임 요소의 개략도이다.
도 3은 명확화를 위해 막이 생략되어 있는, 제 3 유형의 예시적인 프레임 요소의 개략도이다.
도 4는 제 4 유형의 예시적인 프레임 요소의 개략도이다.
도 5는 제 5 유형의 예시적인 프레임 요소의 개략도이다.
도 6은 제 6 유형의 예시적인 프레임 요소의 개략도이다.
도 7은 막 증류 스테이지, 특히, 다목적 막 증류 스테이지를 형성하는 복수의 프레임 요소를 포함하는 예시적인 스택의 개략도이다.
도 7a은 예를 들어, 도 7에 따른 커버 플레이트가 제공된 2개의 각각의 막 증류 스테이지의 직렬 연결의 개략도이다.
도 8은 증기 발생기를 형성하는 복수의 프레임 요소를 포함하는 예시적인 스택의 개략도이다.
도 9는 응축기를 형성하는 복수의 프레임 요소를 포함하는 예시적인 스택의 개략도이다.
도 10은 열 교환기를 형성하는 복수의 프레임 요소를 포함하는 예시적인 스택의 개략도이다.
도 11은 투과증발 모듈을 형성하는 복수의 프레임 요소를 포함하는 예시적인 스택의 개략도이다.
도 12는 예시적인 커버 플레이트의 개략도이다.
도 13은 다른 예시적인 커버 플레이트의 개략도이다.
모듈식 흐름 시스템이, 상이한 기능 유닛을 형성하기 위해 함께 결합될 수 있는 복수의 프레임 요소를 포함한다. 이에 관하여, 예를 들면, 이것은 특히, 다목적 막 증류 스테이지(35)(도 7 참조), 증기 발생기(36)(도 8 참조), 응축기(37)(도 9 참조), 열 교환기(38)(도 10 참조), 필터, 투과증발 스테이지 또는 투과증발 모듈(도 11 참조) 등을 형성하는 적어도 2개의 각각의 프레임 요소, 특히, 적어도 10개의 각각의 프레임 요소(도 7 내지 도 11 참조)를 포함하는 상이한 스택을 형성하기 위해 용접 웹 구조(11)를 통해 함께 결합될 수 있는 도 1 내지 도 6을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 프레임 요소(101 내지 106) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
프레임 요소(101 내지 106)는, 통로 개구(13 내지 16), 증기 및/또는 유체 통로(17, 18), 및 부압 통로 개구(33a) 및 외부 프레임에 의해 둘러싸인 중심 내부 영역(40)이 제공된 외부 프레임(39)을 각각 포함한다. 또한, 프레임 요소(101 내지 106)에는, 한편으로는 통로 개구(13 내지 16), 부압 통로 개구(33a) 뿐만 아니라 중심 내부 영역(40)을 포함하는 영역을 규정하고, 다른 한편으로는, 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)를 포함하는 적어도 2개의 각각의 영역을 규정하는 용접 웹 구조(11)가 양측면 상에 각각 제공된다.
도 1 내지 도 6을 참조하여 인식할 수 있는 바와 같이, 각각의 프레임 요소((101 내지 106)의 중심 내부 영역(40)에는, 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12)가 편의상 제공된다.
선택적으로, 각각의 필름(27) 또는 막(26)은 특히, 외부 프레임(39) 상에 용접된 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12)의 2개의 측면에 배치될 수 있다. 이에 관하여, 각각의 필름(27) 또는 막(26)은 바람직하게는, 전체 스페이서, 특히, 전체 그리드형 스페이서(12)를 커버하지만, 통로 개구(13 내지 16)는 자유롭게 유지된다.
각각의 적어도 하나의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)는, 각각의 프레임 요소(101 내지 106)의 좌측 및 우측 상에서, 도 1 내지 도 6의 서로 대향 배치된 측면에 제공될 수 있다.
이에 관하여, 모듈식 흐름 시스템은, 각각의 스택을 형성하기 위해 함께 결합된 프레임 요소의 각각의 측면에 제공된 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)가 서로 정렬되도록 편의상 설계된다. 동일한 것이 통로 개구(13 내지 16) 및 부압 통로 개구(33a)에 편의상 또한 적용된다.
모듈식 흐름 시스템은 예를 들어, 도 1에 도시되어 있고, 제 1 측면, 예를 들어, 여기서 좌측면 및 이에 대향 배치된 제 2 측면, 예를 들어 여기서 우측면 상에, 각각의 하나의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 각각, 제 2 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로(18)를 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및 유체 통로 개구(22), 특히, 하부 측면 상에서, 중심 내부 영역(40)이 용접 웹 구조(11)에 의해 경계가 정해진 응축물 수집 통로(19)에 연결되는 응축물 통로 개구(24)를 포함하는 적어도 하나의 제 1 유형의 프레임 요소(101)를 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 필름(27)(도시되지 않음)은 응축 공간(28)을 형성하는 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12)의 양측면에서 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 통로 개구(13 내지 16)는 자유롭게 유지된다. 외부 프레임(39)은 바람직하게는, 부압 통로 개구(33a) 및 서로 대향하는 측면(여기서 다시, 좌측면 및 우측면) 상에, 용접 웹 구조(11)에 의해 각각 규정된 각각의 불활성 가스 통로(20, 21)를 포함한다. 이들 불활성 가스 통로(20, 21)는 불활성 가스 통로 개구(25)를 통해 중심 내부 영역(40) 또는 응축 공간(28)에 각각 연결된다. 예를 들어, 다목적 막 증류 스테이지(도 7 참조)의 경우에서, 불활성 가스는 따라서, 모든 프레임 또는 스테이지를 통해 드래그될 수 있다.
모듈식 흐름 시스템은 특히, 제 1 또는 좌측면 및 이에 대향 배치된 제 2 또는 우측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 각각 및 제 1 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로(17)를 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(23)를 포함하는 도 2에 도시된 제 2 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(102)를 또한 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 방수 투습 막(26)(도시되지 않음)이 특히 증기 또는 유체 공간(29)을 형성하는 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12)의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되어서, 통로 개구(13 내지 16)는 자유롭게 유지된다. 이에 관하여, 외부 프레임(39)은 바람직하게는, 서로 대향하게 배치된 측면, 여기서 제 1 또는 좌측면 및 제 2 또는 우측면 상에서, 용접 웹 구조(11)에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)를 포함하고, 이들 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)는 각각 중심 내부 영역(40)으로부터 분리된다.
모듈식 흐름 시스템은 특히, 도 3에 도시되어 있고, 제 1 또는 좌측면 및 이에 대향 배치된 제 2 또는 우측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 각각, 제 1 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로(17)를 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(23) 및 제 2 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로(18)를 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(22)를 포함하는 제 3 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(103)를 또한 포함할 수 있고, 여기서, 각각의 막(26) 또는 필름(27)(도시되지 않음)은 특히 증기 또는 유체 공간(29)을 형성하는 스페이서, 특히 그리드형 스페이서(12)의 양측면에서 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 통로 개구(13 내지 16)는 자유롭게 유지된다. 이에 관하여, 외부 프레임(39)은 바람직하게는, 서로 대향하게 배치된 측면, 여기서 좌측면 및 우측면 상에서, 용접 웹 구조(11)에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)를 포함하고, 이들 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)는 각각 이 경우에서 중심 내부 영역(40)으로부터 분리된다.
모듈식 흐름 시스템은 예를 들어, 제 1 또는 좌측면 및 대향 배치된 제 2 또는 우측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 각각을 포함하는 도 4에 도시된 제 4 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(104)를 또한 포함할 수 있고, 이 경우에서 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12)에는 필름 또는 막이 제공되지 않는다. 외부 프레임(39)은 바람직하게는, 서로 대향 측면, 여기서, 좌측면 및 우측면 상에서, 용접 웹 구조(11)에 의해 규정된 각각의 다른 통로, 예를 들어, 불활성 가스 통로(20, 21), 및 부압 통로 개구(33a)를 포함한다. 이들 다른 통로 및/또는 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)는 이 경우에서 중심 내부 영역(40)으로부터 각각 분리된다. 따라서, 이 경우에서, 통로 개구(22, 23, 24)가 없는 제 4 유형의 프레임 요소(104)이다.
모듈식 흐름 시스템은 바람직하게는, 제 1 측면 및 이에 대향하는 제 2 측면 상에서 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 각각 및 제 1 측면 상의 증기 및/또는 유체 통로(17)를 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(23)를 포함하는 도 5에 도시된 제 5 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(105)를 또한 포함할 수도 있고, 여기서, 각각의 특히 방수 투습 막(26)은, 특히, 증기 또는 유체 공간(29)을 형성하는 스페이서, 특히 그리드형 스페이서(12)의 양측면에서 용접 웹 구조 내에 배치되어서, 통로 개구(13 내지 16)는 자유롭게 유지된다. 외부 프레임(39)은 바람직하게는, 서로 대향 배치된 측면 상에서, 용접 웹 구조(11)에 의해 규정된 각각의 불활성 가스 통로(20) 및 부압 통로 개구(33a)를 포함하고, 이들 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)는 각각 중심 내부 영역(40)으로부터 분리된다.
통로 개구(13 내지 16)는 적어도 2개의 통로 개구(14, 15) 및 적어도 2개의 다른 통로 개구(13, 16)를 포함한다. 이에 관하여, 용접 웹 구조(11)에는, 다른 통로 개구(13, 16)에 관하여 제 1 통로 개구(14, 15)를 규정하기 위해 추가의 용접 웹 부분 피스(11a, 11b)가 제공된다.
특히, 투과증발 모듈 또는 투과증발 스테이지에서 사용될 수 있는 제 5 유형의 이러한 프레임 요소(105)는 제 2 유형의 프레임 요소(102)와 유사한 구조를 갖지만, 추가의 용접 웹 부분 피스(11a, 11b)가 삽입되어서, 제 1 통로 개구(14, 15)는 다른 통로 개구(13, 16)로부터 분리된다. 이에 의해, 2개의 개별 유체 회로가 실현될 수 있다. 따라서, 하나의 유체 회로는 다른 통로 개구(13, 16)를 통해 동작될 수 있고, 하나의 유체 통로는 제 1 통로 개구(14, 15)를 통해 동작될 수 있다.
모듈식 흐름 시스템은 바람직하게는, 예를 들어, 제 1 측면 및 제 1 측면에 대향하는 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)를 각각 포함하는 제 6에 도시된 제 6 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(106)를 또한 포함할 수 있고, 각각의 필름(27)은 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12)의 양측면에서 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 통로 개구(13 내지 16)는 자유롭게 유지된다. 외부 프레임(39)은 서로 대향 측면 상에서, 용접 웹 구조(11)에 의해 규정된 각각의 다른 통로, 특히 불활성 가스 통로(20, 21), 및 부압 통로 개구(33a)를 포함할 수 있고, 이들 다른 통로 및/또는 불활성 가스 통로(20, 21) 및 부압 통로 개구(33a)는 각각 중심 내부 영역(40)으로부터 분리된다.
통로 개구(13 내지 16)는 적어도 2개의 통로 개구(14, 15) 및 적어도 2개의 다른 통로 개구(13, 16)를 포함한다. 용접 웹 구조(11)에는 다른 통로 개구(13, 16)에 관하여 제 1 통로 개구(14, 15)를 규정하기 위해 추가의 용접 웹 부분 피스(11a, 11b)가 제공된다. 또한, 외부 프레임(39)에는 필름(27)에 의해 경계가 정해진 증기 또는 유체 공간(29)이 제 1 통로 개구(14, 15)에 연결되는 통로 개구 관통부(14a, 15a)가 제공된다.
제 6 유형의 이러한 프레임 요소(106)는 예를 들어, 투과증발 모듈 또는 투과증발 스테이지에 대해 유사하게 사용될 수 있다. 이것은 제 4 유형의 프레임 요소(104)와 유사한 구조를 가지만, 양측면 상에 필름이 제공되고, 추가적으로, 용접 웹 부분 피스(11a 및 11b) 및 통로 개구 관통부(14a, 15a)가 제공된다.
막(26) 또는 필름(27)은 특히, 외부 프레임(39) 상에서 각각 용접될 수 있다.
특히, 응축물 통로 개구가 제공되지 않은 프레임 요소에는 또한, 용접 웹 구조(11)에 의해 경계가 정해진 응축물 수집 통로(19)가 각각 제공될 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 각각의 스택에서 함께 결합된 프레임 요소의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)는 서로 편의상 정렬된다. 동일한 것이 통로 개구(13 내지 16), 다른 통로(20, 21)의 불활성 가스 통로, 부압 압력 개구(33a) 및 응축물 수집 통로(19)에 또한 편의상 적용된다.
특히, 도 1 내지 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 통로 개구(13, 14) 및 부압 압력 개구(33a)는 예를 들어, 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 위에 제공될 수 있고, 불활성 가스 통로 또는 다른 통로(20, 21)는 예를 들어, 증기 및/또는 유체 통로(17, 18) 아래에 각각 제공될 수 있다. 통로 개구(15, 16)는 예를 들어, 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12) 아래의 응축물 수집 통로(19)의 양측면에서 제공될 수 있다.
도 7은 예를 들어, 제 1 및 제 2 유형의 프레임 요소(101, 102)가 교대로 포함되는 막 증류 스테이지(35)를 형성하는 4개의 프레임 요소를 포함하는 스택을 개략도로 도시한다. 이에 관하여, 이것은 특히 다목적 스테이지일 수 있다. 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서, 막(26) 및 필름(27)이 상이한 증기 및 응축물 통로 개구의 더 양호한 인식가능성을 위해 생략된다. 제 1 유형의 2개의 프레임 부분(101)과 관련된 증기 통로 개구(22), 응축물 통로 개구(24) 및 불활성 가스 통로 개구(25), 및 제 2 유형의 2개의 프레임 부분(102)과 관련된 증기 통로 개구(23)를 볼 수 있다. 예를 들어, 그리드형 스페이서가 필름(27)과 막(26) 사이에 삽입될 수 있고, 이것은 필름(27)과 막(26) 사이의 공간을 규정한다.
도 7a는 예를 들어, 각 경우에서 커버 플레이트(31, 31')(도 12 및 도 13 참조)가 제공되는 도 7에 따른 2개의 각각의 막 증류 스테이지(35)의 직렬 연결을 개략도로 도시하고, 각각의 응축물 유출은 U 파이프(44)를 통하여 상호 연결된다. 그러나 일반적으로, 2개 보다 많은 스테이지가 직렬로 연결될 수 있다.
도 7a에 따르면, 각각의 스테이지(35)의 응축물 수집 통로(19)가 U 파이프(44)를 통해 그와 같이 서로 연결될 수 있다. 이러한 실시형태는, 각각의 스테이지의 응축물 수집 통로(19)가 동작중에 상이한 압력 레벨에 있기 때문에 증류액의 수집을 위해 필요하다. 서로에 대한 응축물 수집 통로(19)의 직접 연결시에, 이러한 연결은 가장 높은 압력 레벨을 갖는 스테이지(35)의 압력에 의해 자유롭게 눌려지고, 상이한 스테이지(35)의 압력 단락이 존재한다. 각각의 2개의 응축물 수집 통로(19) 사이의 상이한 압력 레벨은 연결 U 파이프(44)의 2개의 림(limb)에서의 응축물의 헤드 차이를 통해 U 파이프(44)에서 서로 디커플링된다.
도 8은 예를 들어, 제 2 및 제 4 유형의 프레임 요소(102, 104)가 교대로 포함되는 증기 발생기(36)를 형성하는 4개의 프레임 요소를 포함하는 스택을 개략도로 도시한다. 스페이서, 특히, 그리드형 스페이서(12) 및 막(26)이 상이한 증기 통로 개구에 관한 더 양호한 개요를 위해 생략된다. 프레임 요소(102)와 관련된 증기 통로 개구(23)가 인식될 수 있다. 필름이 이러한 증기 발생기에서 생략될 수 있다. 막은 제 4 유형의 프레임 요소를 통해 분리될 수 있다.
도 9는 예를 들어, 제 1 및 제 4 유형의 프레임 요소(101, 104)가 교대로 포함되는 응축기(37)를 형성하는 4개의 프레임 요소를 포함하는 스택을 개략도로 도시한다. 스페이서, 특히 그리드형 스페이서(12) 및 필름(27)이 상이한 증기 및 응축물 통로 개구에 관한 더 양호한 개요를 위해 생략된다. 특히, 제 1 유형의 2개의 프레임 요소(101)와 관련된 증기 통로 개구(22), 응축물 통로 개구(24) 및 가스 통로 개구(25)가 인식될 수 있다. 막은 이러한 응축기에서 생략될 수 있다. 막은 제 4 유형의 프레임 요소를 통해 분리될 수 있다.
도 10은 예를 들어, 제 3 및 제 4 유형의 프레임 요소(103, 104)가 교대로 포함되는 열 교환기(38)를 형성하는 4개의 프레임 요소를 포함하는 스택을 개략도로 도시한다. 스페이서, 특히 그리드형 스페이서(12) 및 필름(27)이 상이한 증기 및 응축물 통로 개구에 관한 더 양호한 개요를 위해 생략된다. 특히, 제 3 유형의 2개의 프레임 요소(103)와 관련된 유체 통로 개구(22) 및 유체 통로 개구(23)가 인식될 수 있다. 막은 이러한 열 교환기에서 생략될 수 있다. 막은 제 4 유형의 프레임 요소를 통해 분리될 수 있다.
도 11은 투과증발 스테이지 또는 투과증발 모듈을 형성하는 복수의 프레임 요소, 여기서 예를 들어, 다시 4개를 포함하는 예시적인 스택을 개략도로 도시한다. 이러한 투과증발 모듈은 제 5 유형 및 제 6 유형의 교대로 배치된 프레임(105 및 106)을 포함한다. 막 증류 스테이지에서와 같이 막이 제 5 유형의 각각의 프레임(105)에 대해 투과증발 막 대신 사용되는 경우에, 통합 가열 회로를 갖는 증기 발생기가 얻어진다.
도 11에 따르면, 대응하는 막이 제공된 제 5 유형의 프레임 요소(105)가 스택을 형성하기 위해 도 4에 따라 양측면에서 필름이 제공된 제 6 유형의 프레임 요소(106)에 도 5에 따라 용접되고, 단부가 예를 들어, 도 12 및 도 13에 따라 커버 플레이트(31, 31')에 용접된다는 점에서, 예를 들어, 투과 증발 모듈(투과증발 스테이지) 또는 통합 가열 회로를 갖는 증기 발생기가 이와 같이 준비된다. 일측면 상에서 필름(27)에 의해 그리고 타측면 상에서 막(28)에 의해 경계가 정해진 통로 개구(13, 16)에 연결된 공간이 용접 웹 부분 피스(11a, 11b)를 포함하는, 용접에서 제거된 용접 웹 구조(11)의 잔류 높이로 인해 2개의 각각의 프레임 요소 사이에 발생한다. 이에 관하여, 스페이서, 예를 들어, 메시형 스페이서가 필름(27)과 막(26) 사이에 편의상 배치되고, 이것은 필름(27)과 막(26) 사이에 공간을 규정한다. 이러한 스페이서는 바람직하게는, 모든 다른 스테이지 및 모듈에서의 이러한 공간에 또한 제공될 수 있다.
통로 개구 관통부(14a, 15a)는 필름(27)에 의해 경계가 정해진 제 6 유형의 프레임 요소(106)의 증기 또는 유체 공간(29)을 통로 개구(14, 15)에 연결한다. 막(26)에 의해 경계가 정해진 제 5 유형의 프레임 요소(105)의 증기 또는 유체 공간(29)은 증기 및/또는 유체 통로 개구(23)를 통해 증기 및/또는 유체 통로(17)에 연결된다.
투과증발 모듈(투과증발 스테이지) 또는 통합된 가열 회로를 갖는 증기 발생기와 같이 구성된 스택의 동작은 다음으로부터 발생한다.
제 6 유형의 프레임(106)의 유체 공간(29)은 통로 개구(14, 15)를 통한 가열 유체로 충진된다.
농축될 액체가 통로 개구(13, 16)를 통해 공급된 액체 공간(30)을 통해 흐른다. 상기 액체는 제 6 유형의 프레임 요소(106)의 유체 공간(29)에서 가열 유체에 의해 가열되고, 증기는 제 5 유형의 프레임 요소(105)의 증기 공간(29)으로 막(26)을 통과하고, 그로부터 증기 통로 개구(23)를 통해 그것이 통과되는 통로(17)로 진행한다.
이러한 구성에서, 막(26)이 막 증류 스테이지에서와 유사하게 사용되는 경우에, 이러한 스택은 통합된 가열 회로와 증기 발생기로서 작용한다.
혼합물의 개별 성분에 관하여 선택적 투과성을 갖는 투과증발 막이 상용되는 경우에, 혼합물의 공비점(azeotropic points)은, 증류의 가능성을 초과하는 선택이 투과증발 막에 의해 발생하기 때문에 극복될 수 있다.
용접에 의해 함께 결합된 복수의 프레임 요소를 포함하는 각각의 스택은 연결 개구(41, 42)(특히, 도 12 및 도 13을 또한 참조)를 갖는 커버 플레이트(31, 31')에, 각 경우에서 그것의 2개의 단부에서 연결될 수 있고, 특히 용접될 수 있다.
도 12는 예를 들어, 통로 개구(15) 또는 증기 및/또는 유체 통로(17)와 관련될 수 있는 예시적인 연결 개구(41, 42)를 갖는 예시적인 커버 플레이트(31)를 개력도로 도시한다. 이러한 커버 플레이트(31)에는, 연결 개구(41, 42)를 둘러싸고 커버 가장자리 주위에 배치되는 부압 밀봉부(32)가 더 제공된다.
프레임 요소가 용접 웹 구조(11)에 의해 분리된 이미 언급한 부압 통로 개구(33a)를 포함하면, 이러한 부압 개구(33a)는 커버 플레이트에서 부압 연결부(33)와 정렬될 수 있다. 스택마다 이전에 상향 배치된 부압 연결부를 스택의 내부로 통합함으로써, 압력 플레이트에 부압을 공급하는 외부적으로 요구된 부압 연결 라인이 필요 없게 된다.
도 13은 예로서 예시적인 연결 개구(41, 42)를 갖는 다른 커버 플레이트(31')를 도시한다.
서로 후속하는 스택이 서로 후속하는 스택과 관련된 서로 대향 배치된 커브 플레이트(31, 31')를 사용하여 최소의 노력으로 함께 연결될 수 있다. 반면에, 이 경우에서는, 2개의 커버 플레이트 중 오직 하나, 즉, 커버 플레이트(31)에는 부압 밀봉부(32)가 제공되고, 밀봉은 일반적으로 각 커버 플레이트와 또한 각각 관련될 수 있다. 2개의 커버 플레이트(31, 31')는 서로를 향해 가볍게 눌러진다. 부압 연결부(33)를 통해 도 12에 따라 커버 플레이트(31)에 인가될 수 있어서, 2개의 커버 플레이트(31, 31')는 서로를 향해 눌러진다. 이러한 부압은 프레임 요소의 부압 통로 개구(33a)를 통해 후속 커버 플레이트에 연통되고, 따라서, 부압 연결부(33)를 통해 부압의 도움으로 다음의 스택을 누를 수 있다. 2개의 스택의 대응하는 연결부가 통로 개구(41, 42) 주위에서 러닝하는(running) 부압 밀봉부(32)에 의해 서로에 밀봉 연결된다. 증기 발생기 - 막 증류 스테이지 - 막 증류 스테이지 - 막 증류 스테이지 - 다목적 플랜트의 응축기와 같은 상이한 기능 유닛이 통로 개구의 상이한 실시형태를 통해 최소 노력으로 함께 연결될 수 있다.
도 7에 따르면, 예를 들어, 다목적 스테이지, 즉, 다목적 막 증류 플랜트의 개별 스테이지는, 도 1에 따라 양측면에서 필름이 제공된 제 1 유형의 프레임 요소(101)가 스택을 형성하기 위해 도 2에 따라 양측면에서 막이 제공된 제 2 유형의 프레임 요소에 용접되고, 단부가 도 12 및 도 13에 따라 커버 플레이트(31, 31')에 용접된다는 점에서 그와 같이 준비될 수 있다. 통로 개구(13 내지 16)에 연결되고, 일 측면에서 필름(27)에 의해 그리고 타측면에서 막(26)에 의해 경계가 정해지는 공간이, 용접시에 제거된 용접 웹 구조(11)의 잔류 높이를 통해 2개의 각각의 프레임 요소 사이에 발생된다.
다목적 스테이지로서 구성된 스택의 동작은 WO 2007/054311에 설명되어 있는 바와 같이 다목적 플랜트의 동작 조건 하에서 아래와 같이 발생한다.
증기는 증기 통로(18)로 유입되고, 증기 통로 개구(22)를 통해 응축 공간(28)으로 이동한다. 농축될 액체가 통로 개구(13 내지 16)에 의해 공급된 액체 공간을 통해 흐르고, 이에 의해, 증기 통로(18)를 통해 유입된 증기가 필름(27)에 응축한다. 응축물은 응축물 통로 개구(24)를 통해 응축물 수집 통로(19)로 흐른다. 농축될 액체로 전달된 응축의 엔탈피는, 그것이 끓게 하고, 생성된 증기는 막(26)을 통해 증기 공간(29)으로 통과하고, 그곳으로부터 증기 통로 개구(23)를 통해 통로(17)로 진행하고, 그 후, 그로부터 다음으로 스테이지로 진행한다. 농축된 액체에 의해 드래그된 불활성 가스가 불활성 가스 통로(20, 21) 및 불활성 가스 통로 개구(25)를 통해 배치된다.
또한, 도 8에 따르면, 증기 발생기가 예를 들어, 양측면에서 도 2에 따라 막이 제공된 제 2 유형의 프레임 요소(102) 및 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)가 스택을 형성하기 위해 교대로 용접되고, 단부가 도 12 및 도 11에 따라 커버 플레이트에 용접된다는 점에서 형성될 수 있다. 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)는 이러한 경우에서 도 7에 따른 2개의 막(26)에 의해 경계가 정해진 액체 공간(30)을 프레임 두께 만큼 확장시켜서, 농축될 액체의 실질적으로 더 높은 볼륨의 흐름이 이러한 액체 공간을 통해 흐를 수 있다. 이것은, 증발의 엔탈피가 민감한 열에 의해 제공되어야 하기 때문에 필요하다.
이러한 증기 발생기의 동작은 다음으로부터 발생한다.
가열된 액체는 통로 개구(13 내지 16)에 의해 공급된 액체 공간을 통해 흐르고, 압력으로 인해 끓는다. 발생한 증기는 막(26)을 통해 증기 공간(29)으로 흐르고, 그로부터 증기 통로 개구(22)를 통해 통로(17)로 진행하고, 그로부터 전송된다.
또한, 도 9에 따르면, 응축기가 예를 들어, 양측면에서 도 1에 따른 막이 제공된 제 1 유형의 프레임 요소(101) 및 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)가 스택을 형성하기 위해 교대로 용접되고, 단부가 도 12 및 도 11에 따라 커버 플레이트(31, 31')에 용접된다는 점에 형성될 수 있다. 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)는 이러한 예에서 도 7에 따른 2개의 필름(27)에 의해 경계가 정해진 액체 공간(30)을 프레임 두께 만큼 확장하여서, 냉각 액체의 실질적으로 더 높은 볼륨의 흐름이 이러한 액체 공간을 통해 흐를 수 있다. 이것은 특히, 응축의 엔탈피가 민감한 열 전달에 의해 시작되어야 하기 때문에 바람직하다.
이러한 응축기의 동작은 다음으로부터 발생한다.
냉각 액체가 통로 개구(13 내지 16)에 의해 공급된 액체 공간을 통해 흐른다. 증기가 증기 통로(18)로 유입되고 증기 통로 개구(22)를 통해 응축 공간(28)으로 이동한다. 증기는 막(27)에서 응축하고, 응축물 통로 개구(24)를 통해 응축물 수집 통로(19)로 흐른다. 증기에 의해 드래그된 불활성 가스가 불활성 가스 통로(20, 21) 및 불활성 가스 통로 개구(25)를 통해 배치된다.
도 10에 따르면, 열 교환기가 예를 들어, 양측면에서 도 3에 따른 막이 제공된 제 3 유형의 프레임 요소(103) 및 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)가 스택을 형성하기 위해 교대로 용접되고, 단부가 도 12 및 도 13에 따라 커버 플레이트(31, 31')에 용접된다는 점에서 형성될 수 있다. 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)는 이러한 경우에서 2개의 막(27)에 의해 경계가 정해진 도 7의 액체 공간(30)을 프레임 두께 만큼 확장하여서, 실질적으로 더 높은 볼륨의 흐름이 이들 액체 공간을 통해 흐를 수 있다.
이러한 열교환기의 동작은 다음으로부터 발생한다.
액체가 통로 개구(13 내지 16)에 의해 공급된 액체 공간을 통해 흐른다. 제 2 액체가 도 3에 따른 제 3 유형의 프레임 요소(103)를 통해 통로(17, 18)를 경유하여 흐른다. 열은 막(27)을 통해 액체 사이에서 교환된다.
또한, 도 10에 따르면, 필터가 예를 들어, 양측면에서 도 3에 따른 필터 막이 제공된 제 3 유형의 프레임 요소(103) 및 도 4에 따른 제 4 유형의 프레임 요소(104)가 스택을 형성하기 위해 교대로 용접되고, 단부가 도 12 및 도 13에 따라 커버 플레이트에 용접된다는 점에서 또한 형성될 수 있다. 기본 구성은 열 교환기의 구성에 따르지만, 필터 막이 필름 대신에 적용된다. 필터는 열 교환기에 유사한 연결에 의해 쉽게 플러시 백(flush back)될 수 있고, 필터링될 매체로부터의 부분적 제거가 또한 가능하여서, 필터 서비스 수명이 연장된다.
또한, 이미 언급한 바와 같이, 투과증발 스테이지 또는 투과증발 모듈이 예를 들어, 양측면에서 투과증발 막이 제공된 프레임 요소가 스택을 형성하기 위해 필름이 제공된 프레임 요소에 교대로 용접되고, 단부가 도 12 및 도 13에 따라 커버 플레이트에 용접된다는 점에서 또한 형성될 수 있다(도 11 참조). 투과증발 막은 예를 들어, 종래의 증류 공정을 사용하여 극복할 수 없는 알코올 및 물과 같은 다성분 혼합물의 분리시에 공비점을 극복하기 위해 사용된다. 투과증발 막은 예를 들어, 물과 같은 물질의 가스상에 대해서만 투과성이다. 혼합물은 일측상에서 투과증발 막에 의해 그리고 타측상에서 필름에 의해 경계가 정해진 액체 공간을 통해 가열되어 흐른다. 필름을 통해 혼합물을 가열하는 가열 매체는 필름이 제공된 프레임 요소를 통해 흐른다. 하나의 가스상이 증기 압력으로 인해 막이 제공된 프레임의 증기 공간으로 투과증발 막을 통해 흐르고, 증기 통로 개구(23) 및 증기 통로(17)를 통해 그로부터 배치되어서, 혼합물은 통과되지 않은 부분에 대하여 농축된다.
101: 제 1 유형의 프레임 요소 102: 제 2 유형의 프레임 요소
103: 제 3 유형의 프레임 요소 104: 제 4 유형의 프레임 요소
105: 제 5 유형의 프레임 요소 106: 제 6 유형의 프레임 요소
11: 용접 웹 구조 11a: 용접 웹 부분 피스
11b: 용접 웹 부분 피스
12: 스페이서, 특히 그리드형 스페이서
13: 통로 개구 14: 통로 개구
14a: 통로 개구 관통부 15: 통로 개구
15a: 통로 개구 관통부 16: 통로 개구
17: 증기 및/또는 유체 통로 18: 증기 및/또는 유체 통로
19: 응축물 수집 통로 20: 불활성 가스 통로, 다른 통로
21: 불활성 가스 통로, 다른 통로 22: 증기 및/또는 유체 통로 개구
23: 증기 및/또는 유체 통로 개구 24: 응축물 통로 개구
25: 불활성 가스 통로 개구 26: 막
27: 필름 28: 응축 공간
29: 증기 또는 유체 공간 30: 액체 공간
31: 커버 플레이트 31': 커버 플레이트
32: 부압 밀봉부 33: 부압 연결부
33a: 부압 통로 개구 34: 불활성 가스 연결부
35: 막 증류 스테이지, 특히, 다목적 막 증류 스테이지
36: 증기 발생기 37: 응축기
38: 열 교환기 39: 외부 프레임
40: 중심 내부 영역 41: 연결 개구
42: 연결 개구 43: 내부 영역
44: U 파이프

Claims (16)

  1. 적어도 2개의 프레임 요소를 포함하는 상이한 스택을 형성하기 위해 용접 웹 구조(11)를 통해 함께 결합될 수 있는 복수의 프레임 요소를 구비한 모듈식 흐름 시스템으로서,
    각각의 상기 프레임 요소는, 통로 개구(13 내지 16) 및 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)가 형성된 외부 프레임(39), 및 상기 외부 프레임(39)에 의해 둘러싸인 중심 내부 영역(40)을 포함하고,
    상기 용접 웹 구조는 상기 프레임 요소의 양측면에 각각 제공되며, 각각의 상기 용접 웹 구조에는, 상기 통로 개구(13 내지 16) 및 상기 중심 내부 영역(40)을 포함하는 영역, 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)를 포함하는 영역, 및 추가 영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 모듈식 흐름 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각의 프레임 요소의 상기 중심 내부 영역(40)에는 스페이서가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    각각의 필름(27) 또는 막(26)이 상기 스페이서의 2개의 측면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    각각의 필름 또는 막(26)이 전체 스페이서를 커버하지만, 상기 통로 개구(13 내지 16)는 개방되어 유지되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    각각의 적어도 하나의 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)는, 각각의 프레임 요소의 서로 대향 측면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    각각의 스택을 형성하기 위해 결합된 상기 프레임 요소의 각각의 측면 상에 제공된 상기 증기 및/또는 유체 통로(17, 18)는 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  7. 청구항 3에 있어서,
    제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17 또는 18 각각), 상기 제 2 측면 상의 상기 증기 및/또는 유체 통로(18)를 상기 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(22), 및 상기 중심 내부 영역(40)이 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 경계가 정해진 응축물 수집 통로(19)에 연결되는 하부 측면에서의 응축물 통로 개구(24)를 포함하는 제 1 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(101)를 포함하고, 각각의 필름(27)이 응축 공간(28)을 형성하는 상기 스페이서의 양측면에서 상기 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 상기 통로 개구(13 내지 16)는 개방되어 유지되고, 서로 대향 배치된 모듈식 흐름 시스템의 측면 상의 상기 외부 프레임(39)은 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 불활성 가스 통로(20, 21)를 각각 포함하고, 적어도 하나의 불활성 가스 통로는 불활성 가스 통로 개구(25)를 통해 상기 중심 내부 영역(40) 또는 상기 응축 공간(28)에 각각 연결되고, 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압(negative pressure) 통로 개구(33a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  8. 청구항 2에 있어서,
    제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17 및 18 각각), 및 상기 제 1 측면 상의 상기 증기 및/또는 유체 통로(17)를 상기 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(23)를 포함하는 제 2 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(102)를 포함하고, 각각의 막(26)이 증기 또는 유체 공간(29)을 형성하기 위해 상기 스페이서의 양측면에서 상기 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 상기 통로 개구(13 내지 16)가 개방되어 유지되고, 상기 막(26)은 방수 투습 기능을 가지며, 상기 외부 프레임(39)은 서로 대향 측면 상에서 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 각각의 불활성 가스 통로(20, 21) 및 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압 통로 개구(33a)를 포함하고, 상기 불활성 가스 통로(20, 21)는 상기 중심 내부 영역(40)으로부터 각각 분리되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17 및 18 각각), 상기 제 1 측면 상의 상기 증기 및/또는 유체 통로(17)를 상기 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(23), 및 상기 제 2 측면 상의 상기 증기 및/또는 유체 통로(18)를 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(22)를 포함하는 제 3 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(103)를 포함하고, 각각의 막(26) 또는 필름(27)이 증기 또는 유체 공간(29)을 형성하기 위해 상기 스페이서의 양측면에서 상기 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 상기 통로 개구(13 내지 16)가 개방되어 유지되고, 상기 외부 프레임(39)은 서로 대향 측면 상에서, 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 각각의 불활성 가스 통로(20, 21), 및 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압 통로 개구(33a)를 포함하고, 상기 불활성 가스 통로(20, 21)는 상기 중심 내부 영역(40)으로부터 각각 분리되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  10. 청구항 2에 있어서,
    제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17 및 18 각각)를 포함하는 제 4 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(104)를 포함하고, 상기 스페이서에는 필름 또는 막이 제공되지 않고, 상기 외부 프레임(39)은 서로 대향 배치된 측면 상에서 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 불활성 가스 통로(20, 21)를 포함하고, 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압 통로 개구(33a)를 포함하고, 상기 부압 통로 개구(33a)는 양측으로 개방되어 있으며, 상기 불활성 가스 통로(20, 21)는 각각 상기 중심 내부 영역(40)으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  11. 청구항 2에 있어서,
    제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17 및 18 각각), 및 상기 제 1 측면 상의 상기 증기 및/또는 유체 통로(17)를 상기 중심 내부 영역(40)에 연결하는 증기 및/또는 유체 통로 개구(23)를 포함하는 제 5 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(105)를 포함하고, 각각의 막(26)이 증기 또는 유체 공간(29)을 형성하기 위해 상기 스페이서의 양측면에서 상기 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 상기 통로 개구(13 내지 16)가 개방되어 유지되고, 상기 막(26)은 방수 투습 기능을 가지며, 상기 외부 프레임(39)은 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압 통로 개구(33a) 및 서로 대향 측면 상에서 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 각각의 불활성 가스 통로(20, 21)를 포함하고, 이들 불활성 가스 통로(20, 21)는 상기 중심 내부 영역(40)으로부터 각각 분리되고, 상기 통로 개구(13 내지 16)는 적어도 2개의 제 1 통로 개구(14, 15) 및 적어도 2개의 다른 통로 개구(13, 16)를 포함하고, 상기 용접 웹 구조(11)에는 상기 다른 통로 개구(13, 16)에 관하여 상기 제 1 통로 개구(14, 15)를 분리하기 위해 추가의 용접 웹 부분 피스(piece)(11a, 11b)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  12. 청구항 2에 있어서,
    제 1 측면 및 제 1 측면에 대향 배치된 제 2 측면 상에서, 각각의 증기 및/또는 유체 통로(17 및 18 각각)를 포함하는 제 6 유형의 적어도 하나의 프레임 요소(106)를 포함하고, 각각의 필름(27)이 상기 스페이서의 양측면에서 상기 용접 웹 구조(11) 내에 배치되어서, 상기 통로 개구(13 내지 16)는 개방되어 유지되고, 상기 외부 프레임(39)은 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압 통로 개구(33a) 및 각각 대향 배치된 측면 상에서 상기 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 각각의 다른 통로를 포함하고, 이들 다른 통로는 상기 중심 내부 영역(40)으로부터 각각 분리되고, 상기 통로 개구(13 내지 16)는 적어도 2개의 제 1 통로 개구(14, 15) 및 적어도 2개의 다른 통로 개구(13, 16)를 포함하고, 상기 용접 웹 구조(11)에는 상기 다른 통로 개구(13, 16)에 관하여 상기 제 1 통로 개구(14, 15)를 분리하기 위해 추가의 용접 웹 부분 피스(11a, 11b)가 제공되고, 상기 외부 프레임(39)에는 상기 필름(27)에 의해 경계가 정해진 상기 증기 또는 유체 공간(29)이 상기 제 1 통로 개구(14, 15)에 연결되는 통로 개구 관통부(14a, 15a)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    용접에 의해 함께 결합된 복수의 프레임 요소를 포함하는 스택이, 그 2개의 단부에서, 통로 개구 및 유체 통로에 각각 연결되는 연결 개구(41, 42)를 갖는 커버 플레이트(31, 31')에 연결되고, 상기 2개의 커버 플레이트(31, 31') 중 적어도 하나에는 용접 웹 구조(11)에 의해 형성된 부압 통로 개구(33a)에 연결되는 부압 연결부(33)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 2개의 커버 플레이트(31, 31') 중 적어도 하나에는, 상기 연결 개구(41, 42)를 둘러싸고 커버 가장자리에 배치된 부압 밀봉부(32)가 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 프레임 요소를 포함하는 스택이 제 1 및 제 2 유형의 프레임 요소(101, 102)가 교대로 포함되는 막 증류 스테이지(35)를 형성하기 위해 제공되고; 적어도 2개의 프레임 요소를 포함하는 스택이 제 2 및 제 4 유형의 프레임 요소(102, 104)가 교대로 포함되는 증기 발생기(36)를 형성하기 위해 제공되고; 적어도 2개의 프레임 요소를 포함하는 스택이 제 1 및 제 4 유형의 프레임 요소(101, 104)가 교대로 포함되는 응축기(37)를 형성하기 위해 제공되고; 적어도 2개의 프레임 요소를 포함하는 스택이 제 3 및 제 4 유형의 프레임 요소(103, 104)가 교대로 포함되는 열 교환기(38)를 형성하기 위해 제공되고; 복수의 프레임 요소를 포함하는 스택이 각각의 측면 모두에서 필터 막이 교대로 제공되는 제 3 및 제 4 유형의 프레임 요소(103, 104)가 포함되는 필터를 형성하기 위해 제공되고; 및/또는 복수의 프레임 요소를 포함하는 스택이 제 5 및 제 6 유형의 프레임 요소(105, 106)가 포함되고 양측면에서 투과증발 막(26) 및 양측면에서 필름(27)이 교대로 제공되는 투과증발 스테이지를 형성하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 모듈식 흐름 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레임 요소는, 막 증류 스테이지(35), 증기 발생기(36), 응축기(37), 열 교환기(38), 필터 및/또는 투과증발 스테이지와 같은 상이한 기능 요소를 형성하는 모듈식 흐름 시스템.
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