KR101890531B1 - Cryogenic air separation system having recycling device - Google Patents

Cryogenic air separation system having recycling device Download PDF

Info

Publication number
KR101890531B1
KR101890531B1 KR1020170077098A KR20170077098A KR101890531B1 KR 101890531 B1 KR101890531 B1 KR 101890531B1 KR 1020170077098 A KR1020170077098 A KR 1020170077098A KR 20170077098 A KR20170077098 A KR 20170077098A KR 101890531 B1 KR101890531 B1 KR 101890531B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liquid
air
oxygen
storage tank
nitrogen
Prior art date
Application number
KR1020170077098A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
최진봉
최용순
서정민
Original Assignee
주식회사 포스코
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 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020170077098A priority Critical patent/KR101890531B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101890531B1 publication Critical patent/KR101890531B1/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
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • 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
    • B01D53/02Separation 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 adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04Separation 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 adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • 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
    • B01D53/26Drying gases or vapours
    • B01D53/261Drying gases or vapours by adsorption
    • 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
    • B01D53/26Drying gases or vapours
    • B01D53/28Selection of materials for use as drying agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/116Molecular sieves other than zeolites

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

The present invention relates to an air separation system including a liquefied air recycling device. The air separation system includes: a rectifying part including an air separator comprising a lower tower of a rectification tank for storing liquefied air in the lower part and an upper tower of the rectification tank for receiving the liquefied air from the lower tower of the rectification tank and separating liquefied oxygen and liquefied nitrogen through heat exchange with the liquefied oxygen stored in the lower part, and a liquefied air tank for supplying the liquefied air to the lower tower of the rectification tank; a heat exchanging part including a heat exchanger obtaining low temperature liquefied air supplied from the lower tower of the rectification tank of the air separator through a heat exchange between room-temperature compressed air supplied from an air compressor and the liquefied oxygen, the liquefied nitrogen, and impure nitrogen discharged from the air separator; and a recycling part rectifying and then storing the liquefied oxygen and liquefied nitrogen including impurities received from the air separator and liquefied argon including impurities.

Description

액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템{CRYOGENIC AIR SEPARATION SYSTEM HAVING RECYCLING DEVICE}Technical Field [0001] The present invention relates to an air separation system having a liquid air recycling apparatus,

본 발명은 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기분리시스템에서 버려지는 액화산소, 액체질소, 액체아르곤을 불순물을 제거할 수 있는 장치에 통과시켜 정제 및 저장함으로써 상기 기체들이 대기로 버려지지 않도록 하고 필요 시 재활용 할 수 있도록 한 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an air separation system equipped with a liquid air recycling apparatus, and more particularly, to an air separation system having a liquid air recycling apparatus, in which liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon, which are discarded in an air separation system, are passed through an apparatus capable of removing impurities, To an air separation system equipped with a liquid air recycling apparatus which allows the gases to be discarded into the atmosphere and recycled when necessary.

일반적으로 공기분리장치는 대기 중의 공기를 흡입 압축시켜서 비점차(산소: -183℃, 질소: -196℃, 아르곤: -186℃)를 이용하여 고 순도의 산소 및 질소를 생산하기 위한 설비이다. 이러한 공기분리장치는 제철, 화학, 전자 등의 산업 분야에서 산소나 질소를 공급할 수 있는 제조장치로서 널리 사용되고 있다. In general, an air separation unit is a facility for sucking and compressing air in the atmosphere to produce oxygen and nitrogen of high purity using oxygen (-183 deg. C, nitrogen: -196 deg. C, argon: -186 deg. Such an air separation apparatus is widely used as a manufacturing apparatus capable of supplying oxygen or nitrogen in industrial fields such as iron, chemical, and electronics.

도 1에는 종래의 공기분리장치가 도시되어 있는데, 상기 공기분리장치는 하부에 액체공기 저장부를 가진 정류조 하탑(12)과, 하부에 액체산소 저장부를 구비하여 정류조 하탑(12)으로부터 공급된 액체 공기와 액체 산소의 열교환을 통해 공기로부터 액체 질소와 액체 산소를 분리시키는 정류조 상탑(11)을 구비한 공기 분리기(10)와 공기 압축기(1)로부터 공급된 상온의 압축공기와 공기 분리기(10)로부터 배출된 저온의 액체 산소와, 액체 질소 및 불순 질소의 열 교환을 통해 상기 공기 분리기(10)의 정류조 하탑(12)으로 공급되는 저온의 액체공기를 얻는 열교환기(20)와, 상기 열교환기(20)로부터 배출된 저온의 액체 공기를 저장하여 공기 분리기(10)의 정류조 하탑(12)에 저장되어 정류조 상탑(11)으로 공급되는 액체 공기를 공급하기 위한 액체공기 저장탱크(30) 및 공기분리기(10)와 연결된 밸브(41, 42, 43)가 오픈되면 내부에 고인 불순물이 스팀과 함께 대기로 방산할 수 있도록 하는 증발조(40)를 구비한다. FIG. 1 shows a conventional air separation apparatus, which includes a rectification tower 12 having a liquid air storage unit at a lower portion thereof and a liquid oxygen storage unit at a lower portion thereof, (10) having a rectifying tower (11) for separating liquid nitrogen and liquid oxygen from air through heat exchange between liquid air and liquid oxygen, and an air separator (10) having an air separator A heat exchanger 20 for obtaining low-temperature liquid air supplied to the rectifying tower 12 of the air separator 10 through heat exchange between liquid nitrogen of low temperature discharged from the air separator 10 and liquid nitrogen and impure nitrogen, A liquid air storage tank for storing the low temperature liquid air discharged from the heat exchanger 20 and storing the liquid air supplied to the rectifying tower 11 in the rectifier tank 12 of the air separator 10, (30) And an evaporation tank 40 for allowing the impurities contained in the inside to be dissipated into the atmosphere together with steam when the valves 41, 42 and 43 connected to the air separator 10 are opened.

위와 같이 구성되는 종래의 공기분리장치를 장시간 운전하다 보면 공기분리기(10) 내부에는 수분, 이산화탄소, 탄화수소와 같은 불순물이 고이게 된다. 이러한 수분과 이산화탄소는 열교환기(20)를 폐쇄시키는 문제점을 발생시키고, 탄화수소는 공기분리기(10)가 폭발할 수도 있는 문제점을 발생시킨다. 따라서 종래의 공기분리장치는 일정 시간이 경과하면 작동을 정지하고 공기분리기(10) 내부에 저장된 많은 양의 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 수동 밸브(41, 42, 43)를 오픈하여 외부로 내보내는 작업을 수행하게 된다. 외부로 배출된 상기 액체공기들은 증발조(40)로 유입되는데, 증발조(40)는 내부에 설치된 기화기에 의해 스팀이 발생하고 있어서 내부로 유입된 상기 액체공기들이 스팀과 열교환되도록 함으로써 가스 상태가 되어 대기로 방산 될 수 있게 한다. 최종적으로 위와 같은 작업을 거친 후에는 공기분리기(10) 내부를 건조 질소 또는 수분, 이산화탄소, 탄화수소가 섞이지 않은 건조 공기로 가온 작업을 수행한다. When the conventional air separation unit constructed as above is operated for a long time, impurities such as moisture, carbon dioxide, and hydrocarbons are accumulated in the air separator 10. Such moisture and carbon dioxide cause a problem of closing the heat exchanger 20, and the hydrocarbon causes a problem that the air separator 10 may explode. Accordingly, the conventional air separation apparatus stops operation when a predetermined time elapses, opens a large amount of liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon stored in the air separator 10 into the manual valve 41, 42, And then performs the export operation. The liquid air discharged to the outside flows into the evaporation tank 40. Steam is generated by a vaporizer installed in the evaporation tank 40 so that the liquid air introduced into the evaporation tank 40 exchanges heat with steam, So that it can be dissipated into the atmosphere. Finally, after the above-described operation, the inside of the air separator 10 is heated with dry nitrogen or dry air not containing moisture, carbon dioxide, or hydrocarbons.

그런데, 종래의 공기분리장치에서 위와 같이 공기분리기(10) 내부의 불순물을 제거하기 위한 작업을 수행할 때에는 액체산소, 액체질소, 액체아르곤이 증발조(40)를 통해 대기로 버려지게 되는 문제점이 있고, 증발조(40)로 드레인 되는 상기 액체산소, 액체질조, 액체아르곤을 기화하기 위해서는 막대한 양의 스팀이 필요하게 되므로 에너지 소모가 커진다는 문제점이 발생하게 된다. However, in the conventional air separation apparatus, when performing an operation for removing impurities in the air separator 10 as described above, there is a problem that liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon are discarded to the atmosphere through the evaporation tank 40 In order to vaporize the liquid oxygen, the liquid nitrogen, and the liquid argon, which are drained to the evaporation tank 40, an enormous amount of steam is required, which results in a problem of high energy consumption.

관련선행기술로는 한국등록특허 제10-0674451호(등록일 2007. 01. 19.)가 있다.A related prior art is Korean Patent No. 10-0674451 (registered on Jan. 19, 2007).

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래의 공기분리장치에서 불순물을 대기로 기화시켜 제거하는 증발조 대신에 불순물을 제거하기 위해 수분을 제거하는 제습층과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 몰레큘러 시브(Molecular sieve)의 흡착층으로 구성된 불순물 제거장치를 사용함으로써 액체공기를 대기로 버리지 않고 정제시켜 재활용할 수 있도록 하는 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. The object of the present invention is to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a dehumidifying layer for removing moisture to remove impurities, a method for removing carbon dioxide and hydrocarbons There is provided an air separation system provided with a liquid air recycling device for purifying and recycling liquid air without throwing it into the air by using an impurity removing device composed of an adsorption layer of a molecular sieve to be removed .

본 발명의 일 실시예에 따른 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템은, 하부에 액체공기를 저장하는 정류조 하탑과 상기 정류조 하탑으로부터 액체공기를 공급받아 하부에 저장된 액체산소와 열교환을 통해 액체질소와 액체 산소를 분리하는 정류조 상탑으로 이루어지는 공기분리기와 상기 정류조 하탑으로 액체공기를 공급하기 위한 액체공기탱크를 포함하는 정류부와, 공기압축기로부터 공급된 상온의 압축공기와 상기 공기분리기로부터 배출된 액체산소와 액체질소 및 불순 질소의 열 교환을 통해 상기 공기분리기의 정류조 하탑에서 공급되는 저온의 액체공기를 얻는 열교환기를 포함하는 열교환부 및 상기 공기분리기로부터 유입 받은 불순물이 포함된 액체산소 및 액체질소와 불순물이 포함된 액체아르곤을 정제한 후 저장하는 재활용부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The air separation system having the liquid air recycling apparatus according to an embodiment of the present invention includes a rectifying tower for storing liquid air at a lower portion thereof, and a heat exchanger for receiving liquid air from the rectifying tower, A rectifying section including an air separator composed of a rectifying column top for separating liquid nitrogen and liquid oxygen and a liquid air tank for supplying liquid air to the rectifying column top; A heat exchanger including a heat exchanger for obtaining low-temperature liquid air supplied from the rectifying tower of the air separator through heat exchange between the discharged liquid oxygen and liquid nitrogen and impure nitrogen, and a heat exchanger including a liquid oxygen And liquid nitrogen and impurities in liquid argon. And the like.

구체적으로, 상기 재활용부는, 상기 불순물이 포함된 액체산소, 액체질소와, 액체아르곤을 정제하는 불순물제거장치와, 상기 불순물제거장치에서 정제된 상기 액체산소, 액체질소 및 액체아르곤을 저장하는 1차 액체저장탱크 및 상기 1차 액체저장탱크로부터 상기 액체산소, 액체질소 및 액체아르곤을 유입 받아 저장하는 2차 액체저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Specifically, the recycling section includes: an impurity removing device for purifying the liquid oxygen, the liquid nitrogen, and the liquid argon containing the impurities; and a primary oxygen storage device for storing the liquid oxygen, the liquid nitrogen and the liquid argon purified by the impurity removing device And a secondary liquid storage tank for storing the liquid oxygen, the liquid nitrogen and the liquid argon from the liquid storage tank and the primary liquid storage tank and storing the liquid oxygen, the liquid nitrogen and the liquid argon.

구체적으로, 상기 불순물제거장치는, 수분을 제거하는 제습층과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 흡착층을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. Specifically, the impurity removing device may include a dehumidifying layer for removing moisture and an adsorption layer for removing carbon dioxide and hydrocarbons.

구체적으로, 상기 제습층은 알루미나겔로 이루어지고, 상기 흡착층은 몰레큘러 시브로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다. Specifically, the dehumidifying layer is made of alumina gel, and the adsorption layer is made of a molecular sieve.

구체적으로, 상기 불순물제거장치는, 상기 공기분리기와 연결된 유로 상에 구비된 제1 드레인밸브가 오픈되어 불순물이 포함된 액체산소를 공급 받고, 제2 드레인밸브가 오픈되어 불순물이 포함된 액체질소를 공급 받고, 제3 드레인밸브가 오픈되어 불순물이 포함된 액체아르곤을 공급 받는 것을 특징으로 할 수 있다. Specifically, the impurity removing apparatus includes a first drain valve provided on a flow path connected to the air separator to open the second valve, to receive liquid oxygen containing impurities, and a second drain valve to open the liquid nitrogen containing the impurities And the third drain valve is opened to supply liquid argon containing impurities.

구체적으로, 상기 재활용부는, 상기 1차 액체저장탱크와 2차 액체저장탱크 사이에 연결된 유로상에 구비된 1차 이송펌프를 이용하여 1차 액체저장탱크에 저장된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 2차 액체저장탱크로 이송하는 것을 특징으로 할 수 있다.Specifically, the recycling unit is configured to recycle liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon stored in the primary liquid storage tank using a primary transfer pump provided on a flow path between the primary liquid storage tank and the secondary liquid storage tank And then transferred to the secondary liquid storage tank.

구체적으로, 상기 재활용부는, 상기 2차 액체저장탱크와 상기 공기분리기의 정류조 상탑 사이에 연결된 유로상에 구비된 2차 이송펌프를 이용하여 2차 액체저장탱크에 저장된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 상기 공기분리기의 정류조 상탑 내부에 공급함으로써 냉각 시간을 촉진하여 기동시간을 단축할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다. Specifically, the recycling unit may be configured to recycle liquid oxygen, liquid nitrogen, liquids, and the like stored in the secondary liquid storage tank using a secondary transfer pump provided on a flow path connected between the secondary liquid storage tank and the rectifying air- Argon is supplied to the interior of the rectifying tower of the air separator to accelerate the cooling time, thereby shortening the startup time.

구체적으로, 상기 재활용부는, 상기 공기분리기에서 제조되는 산소와 질소 가스가 부족하게 되면 상기 공기분리기의 내부에 상기 2차 액체저장탱크에 저장된 초저온의 액체를 상기 공기분리기에 공급함으로써 산소와 질소 가스를 증산할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다. Specifically, when the oxygen and nitrogen gas produced in the air separator becomes insufficient, the recycle unit supplies the ultra-low temperature liquid stored in the secondary liquid storage tank to the air separator inside the air separator, thereby supplying oxygen and nitrogen gas So that it is possible to carry out the evaporation.

이상과 같이 본 발명은 종래의 공기분리장치에서 사용되던 증발조를 수분을 제거하는 제습층과과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 몰레큘러 시브의 흡착층으로 구성된 불순물 제거장치로 대체한 후에 정제된 액체공기를 액체저장탱크에 저장하여 재사용할 수 있도록 하고 있기 때문에, 불순물을 제거할 때 버려지는 액화산소, 액체질소, 액체아르곤을 정제하여 재활용할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, the evaporation tank used in the conventional air separation apparatus is replaced with a dehumidifying layer for removing moisture, and an adsorption layer for a molecular sieve for removing carbon dioxide and hydrocarbons, It is possible to store liquefied oxygen, liquid nitrogen and liquid argon, which are discarded when impurities are removed, to be recycled.

또한, 상기 불순물 제거장치는 수분을 제거하는 제습층과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 몰레큘러 시브의 흡착층을 포함하고 있기 때문에 불순물을 제거하기 위한 막대한 양의 스팀이 필요하지 않으므로 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다. Further, since the impurity removing device includes a dehumidifying layer for removing water and an adsorbing layer for a molecular sieve for removing carbon dioxide and hydrocarbons, a huge amount of steam for removing impurities is not needed, It is effective.

또한, 상기 불순물 제거장치를 통과한 정제된 액체공기를 액체저장탱크에 저장한 후에 펌프를 이용해 공기분리기인 정류조 상탑 내부에 초저온의 한냉을 공급하고 있기 때문에 장치의 냉각 시간을 촉진하여 산소, 질소를 증산하기 위한 가동시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. Further, since the purified liquid air having passed through the impurity removing device is stored in the liquid storage tank and then the ultra-low temperature cold air is supplied to the inside of the rectifying tower, which is an air separator, by using the pump, It is possible to shorten the operation time for the evaporation.

도 1은 종래의 공기분리장치의 설비 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템의 계통도이다.
도 3은 도 2에 도시된 재활용부를 상세히 나타낸 계통도이다.
1 is a system diagram of a conventional air separation apparatus.
2 is a flow diagram of an air separation system equipped with a liquid air recycling apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the recycling unit shown in FIG. 2 in detail.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventive concept. Other embodiments falling within the scope of the inventive concept may readily be suggested, but are also considered to be within the scope of the present invention.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.The same reference numerals are used to designate the same components in the same reference numerals in the drawings of the embodiments.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템의 계통도이고, 도 3은 도 2에 도시된 재활용부를 상세히 나타낸 계통도로서, 본 발명의 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템은, 정류부(100), 열교환부(200) 및 재활용부(300)를 포함할 수 있다. FIG. 2 is a system diagram of an air separation system equipped with a liquid air recycling apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a recycling unit shown in FIG. The air separation system may include a rectification unit 100, a heat exchange unit 200, and a recycling unit 300.

정류부(100)는 공기분리기(110)와 액체공기탱크(120)를 포함할 수 있다. The rectification unit 100 may include an air separator 110 and a liquid air tank 120.

공기분리기(110)는 정류조 상탑(111)과 정류조 하탑(112)을 포함할 수 있는데, 정류조 상탑(111)은 상기 정류조 하탑(112)으로부터 액체공기를 공급받아 하부에 저장된 액체산소와 열교환을 통해 액체질소와 액체 산소를 분리하는 기능을 수행하고, 정류조 하탑(112)은 하부에 액체공기를 저장하는 기능을 수행하게 된다. The air separator 110 may include a rectification top tower 111 and a rectification top tower 112. The rectification top tower 111 receives liquid air from the top of the rectification top tank 112, And the rectifying and collecting tower 112 performs a function of storing the liquid air in the lower part.

액체공기탱크(120)는 공기분리기(110)와 정류조 하탑(112)으로 액체공기를 공급하기 위한 저장탱크로서 공기분리기(110)와 열교환기(210)의 사이에 위치하게 된다.The liquid air tank 120 is positioned between the air separator 110 and the heat exchanger 210 as a storage tank for supplying liquid air to the air separator 110 and the rectifying tower 112.

열교환부(200)는 열교환기(210)와 액체산소 공급펌프(220)를 포함할 수 있다. The heat exchange unit 200 may include a heat exchanger 210 and a liquid oxygen supply pump 220.

열교환기(210)는 공기압축기(1)로부터 공급된 상온의 압축공기와 공기분리기(110)로부터 배출된 액체산소와 액체질소 및 불순 질소의 열 교환을 통해 공기분리기(110)의 정류조 하탑(112)에서 공급되는 저온의 액체공기를 얻는 공정을 수행하게 된다. The heat exchanger 210 exchanges heat between the compressed air at room temperature supplied from the air compressor 1 and liquid oxygen discharged from the air separator 110 through liquid nitrogen and impure nitrogen, 112 to obtain low-temperature liquid air.

액체산소 공급펌프(220)는 열교환기(210)의 하부에 연결된 유로 상에 구비되어서 열교환기(210)에 액체산소를 공급하는 기능을 수행한다. The liquid oxygen supply pump 220 is provided on the flow path connected to the lower portion of the heat exchanger 210 and functions to supply liquid oxygen to the heat exchanger 210.

구체적으로, 액체산소 공급펌프(220)는 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 하부에 구비된 액체산소 저장부와 열교환기(210)의 하부와 연결된 유로인 산소공급라인 상에 구비되는데, 액체산소 공급펌프(220)의 작동에 의해 액체산소 저장부에서 배출된 액체산소는 상기 산소공급라인을 거쳐 액체산소 공급펌프(220)를 거쳐 열교환기(210) 하부로 공급되어 상온의 압축공기와 열 교환 후에 사용처로 공급될 수 있도록 한다. 또한, 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 하부에 구비된 액체산소 저장부에는 산소레벨 검출기가 설치될 수도 있다. Specifically, the liquid oxygen supply pump 220 is provided on a liquid oxygen storage unit provided below the rectifying tower 110 of the air separator 110 and on an oxygen supply line which is a flow path connected to a lower portion of the heat exchanger 210 The liquid oxygen discharged from the liquid oxygen storage part by the operation of the liquid oxygen supply pump 220 is supplied to the lower part of the heat exchanger 210 through the oxygen supply line through the liquid oxygen supply pump 220, So that it can be supplied to the use place after heat exchange. In addition, an oxygen level detector may be installed in the liquid oxygen storage portion provided under the rectifying tower 110 of the air separator 110.

재활용부(300)는 불순물제거장치(310), 1차 액체저장탱크(320) 및 2차 액체저장탱크(330)를 포함할 수 있는데, 공기분리기(110)로부터 유입 받은 불순물이 포함된 액체산소 및 액체질소와 불순물이 포함된 액체아르곤을 정제한 후 저장하는 기능을 수행하게 된다. The recycle section 300 may include an impurity removing device 310, a primary liquid storage tank 320 and a secondary liquid storage tank 330. The recycle section 300 may include an impurity- And liquid argon containing liquid nitrogen and impurities.

불순물제거장치(310)는 입구밸브(311), 제습층(312), 흡착층(313), 제1 드레인밸브(314), 제2 드레인밸브(315) 및 제3 드레인밸브(316)를 포함하여 불순물이 포함된 액체산소, 액체질소와, 액체아르곤을 정제하는 기능을 수행하게 된다. The impurity removing device 310 includes an inlet valve 311, a dehumidifying layer 312, an adsorption layer 313, a first drain valve 314, a second drain valve 315 and a third drain valve 316 To purify liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon containing impurities.

제습층(312)은 불순물제거장치(310) 용기의 상단부에 내장되도록 하여 유입되는 액체공기 상에 존재하는 수분을 제거하는 기능을 수행한다. The dehumidifying layer 312 is embedded in the upper end of the container of the impurity removing device 310, and functions to remove moisture present on the incoming liquid air.

제습층(312)은 본 발명의 일실시예에서 알루미나겔(Alumina Gel)을 재료로서 사용할 수 있는데 알루미나겔(Alumina Gel)이란 알루미늄이온을 함유한 수용액을 암모니아에 의해 중성으로 한 후, 얻어지는 침전을 수세건조(水洗乾燥)한 것이 알루미나수화물의 겔이며, 이것을 약 500℃ 이하로 탈수한 것을 말한다. 알루미나수화물의 겔은 산ㅇ알칼리에 녹기 쉬워 제산제 등에 사용되고, 알루미나겔(Alumina Gel)은 흡착제ㅇ탈수촉매 등에 사용된다. In an embodiment of the present invention, the dehumidifying layer 312 may be made of alumina gel. The alumina gel is an aqueous solution containing aluminum ions, which is made neutral by ammonia, It is a gel of alumina hydrate which is washed and dried (washed with water) and dehydrated to about 500 ° C or less. The gel of alumina hydrate is easy to dissolve in acid and alkali and used for antacid, etc. Alumina gel is used for adsorbent and dehydration catalyst.

이 때, 불순물제거장치(310)에 내장되어 사용되는 수분 제거 물질로서 본 발명의 일실시예에서는 제습층(312)의 일예로 알루미나겔(Alumina Gel)을 예시하였지만 수분을 제거할 수 있는 다양한 종류의 물질들이 대체되어 사용될 수 있음은 당연하다 할 것이다. In the embodiment of the present invention, as an example of the dehumidifying layer 312, an alumina gel is illustrated as an example of the moisture removing material used in the impurity removing apparatus 310. However, It should be understood that the materials of < RTI ID = 0.0 >

흡착층(313)은 불순물제거장치(310) 용기의 하단부에 내장되도록 하여 유입되는 액체공기 상에 존재하는 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 기능을 수행한다. The adsorption layer 313 functions to remove carbon dioxide and hydrocarbons present on the incoming liquid air by being embedded in the lower end of the container of the impurity removing device 310.

흡착층(313)은 본 발명의 일실시예에서 몰레큘러 시브(Molecular sieve)를 재료로서 사용할 수 있는데 몰레큘러 시브(Molecular sieve)는 분자체라고도 하며 합성 제오라이트를 말하는 것으로 결정 내에 수많은 균일한 크기의 공동을 가지며 공동의 통로를 통과한 분자만이 공동에 흡착되도록 하는 흡착제의 일종이다. The adsorption layer 313 may be a molecular sieve as a material in an embodiment of the present invention. The molecular sieve is also referred to as a molecular sieve and refers to a synthetic zeolite, and has a large number of uniform size It is a kind of adsorbent that has a cavity and allows only molecules passing through the cavity to be adsorbed in the cavity.

제1 드레인밸브(314)는 상기 공기분리기와 연결된 유로 상에 구비되어서 오픈 시 불순물이 포함된 액체산소를 공급 받는 기능을 수행하게 된다. The first drain valve 314 is provided on the flow path connected to the air separator and performs a function of supplying liquid oxygen containing impurities when the first valve 314 is open.

제2 드레인밸브(315)는 상기 공기분리기와 연결된 유로 상에 구비되어서 오픈시 불순물이 포함된 액체질소를 공급 받는 기능을 수행하게 된다. The second drain valve 315 is provided on the flow path connected to the air separator to perform a function of supplying liquid nitrogen containing impurities when opened.

제3 드레인밸브(316)는 오픈 시 불순물이 포함된 액체아르곤을 공급 받는 기능을 수행하게 된다. And the third drain valve 316 functions to receive liquid argon containing impurities at the time of opening.

1차 액체저장탱크(320)는 1차 레벨계(321), 1차 이송펌프(322) 및 1차 탱크내압조절밸브(323)을 포함하여 불순물제거장치(310)에서 정제된 상기 액체산소, 액체질소 및 액체아르곤을 저장하는 기능을 수행하게 된다. The primary liquid storage tank 320 includes the primary liquid level sensor 321, the primary transfer pump 322 and the primary tank internal pressure regulating valve 323, Nitrogen and liquid argon.

그리고, 1차 액체저장탱크(320)와 2차 액체저장탱크(330) 사이에는 유로가 연결되고 연결된 유로 상에는 1차 이송펌프(322)가 구비되어서, 1차 이송펌프(322)의 작동에 의하여 1차 액체저장탱크(320)에 저장된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤이 2차 액체저장탱크(330)로 이송되게 된다. A primary transfer pump 322 is provided on the flow path between the primary liquid storage tank 320 and the secondary liquid storage tank 330 and connected to the flow path. By the operation of the primary transfer pump 322, The liquid oxygen, the liquid nitrogen, and the liquid argon stored in the primary liquid storage tank 320 are transferred to the secondary liquid storage tank 330.

2차 액체저장탱크(330)는 2차 레벨계(331), 2차 이송펌프(332), 2차 탱크내압조절밸브(333) 및 2차 수동출구밸브(334)를 포함하여 상기 1차 액체저장탱크로부터 상기 액체산소, 액체질소 및 액체아르곤을 유입 받아 저장하는 기능을 수행하게 된다. The secondary liquid storage tank 330 includes a secondary level meter 331, a secondary transfer pump 332, a secondary tank internal pressure regulating valve 333 and a secondary manual outlet valve 334, Liquid nitrogen, and liquid argon from the tank and stores the liquid oxygen, the liquid nitrogen, and the liquid argon.

또한, 2차 액체저장탱크(330)와 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 사이에 연결된 유로 상에는 2차 이송펌프(332)가 구비되어서, 구비된 2차 이송펌프(332)의 작동에 의하여 2차 액체저장탱크(330)에 저장된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤이 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 내부에 공급되게 된다. A secondary transfer pump 332 is provided on the flow path between the secondary liquid storage tank 330 and the rectification air upstream tower 111 of the air separator 110 so that the operation of the secondary transfer pump 332 The liquid oxygen, the liquid nitrogen, and the liquid argon stored in the secondary liquid storage tank 330 are supplied to the interior of the rectifying tower 110 of the air separator 110.

위와 같이 정류조 상탑(111) 내부에 2차 액체저장탱크(330)에 저장된 액체공기가 유입되도록 함으로써 공기분리기(110)의 냉각 시간을 촉진하여 공기분리시스템의 기동시간을 단축할 수 있도록 하는 효과가 있다. As described above, the liquid air stored in the secondary liquid storage tank 330 flows into the inside of the rectifying tower 110 so as to accelerate the cooling time of the air separator 110, thereby shortening the startup time of the air separation system .

또한, 도 2와 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템에 사용되는 밸브는 상술한 것 외에도 다양한 곳에 사용되는 것으로 표시되고 있는데, 이들 밸브는 운전실의 제어부에 전기적으로 연결되어 제어부의 제어 신호에 따라 작동하도록 할 수 있다. 즉, 상기 밸브들은 레벨계나 온도 검출기들과 함께 사용되어서 제어부가 검출된 데이터에 따라 자동으로 밸브를 조절할 수 있도록 전기에 의해 자동으로 개폐가 가능한 솔레노이드 밸브 등을 사용할 수 있다.2 and 3, the valves used in the air separation system equipped with the liquid air recycling apparatus according to an embodiment of the present invention are shown to be used in various places other than the above- And may be operated according to the control signal of the control unit. That is, the valves may be used together with a level meter or temperature detectors, and a solenoid valve, which can be automatically opened and closed by electricity, may be used so that the controller can automatically adjust the valve according to the detected data.

이하에서는 위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템의 작용을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the air separation system having the liquid air recycling apparatus according to one embodiment of the present invention will be described.

먼저, 고로, 제강 등 산소 가스 등을 사용하는 제조 공장에서는 설비의 유지 보수를 위해 설비를 정지시킨 후 설비의 점검 및 수리 작업을 수행한 후에 공기분리시스템을 재가동하게 된다. First, in a manufacturing plant using blast furnace, oxygen steel, etc., the air separation system is restarted after equipment is checked and repaired after stopping the equipment for maintenance of the equipment.

재가동은 공기압축기(1)에서 5.2Kg/cm2 로 압축된 상온 25℃ 정도의 공기를 수세탑(2)을 거쳐 흡착기(3)에서 이물질을 제거한 후 승압기(4)와 터빈(5)을 거쳐 열교환기(210)를 통과시킴으로써 ??173℃의 저온 액체공기로 만들게 된다. 그런 후에 상기 저온 액체공기를 공기분리기(110)로 송입한다. The re-operation is performed by removing air from the adsorber 3 through the water-washing tower 2 by air having a room temperature of about 25 ° C compressed at 5.2 kg / cm 2 in the air compressor 1, passing through the booster 4 and the turbine 5 And is made to be low temperature liquid air of? 173 ° C by passing through the heat exchanger 210. Then, the low temperature liquid air is fed into the air separator 110.

이때, 열교환기(210)는 공기분리기(110)로 공급되는 상온 액체공기와, 공기분리기(110) 하단에서 생산되는 ??173℃의 질소 가스와, 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 하부에서 생산되는 액체산소와, 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 상부에서 생산되는 불순 질소를 열교환시켜서 대략 ??173℃의 액체공기를 얻는 기능을 수행한다. 그리고, 정류조 하탑(112)에서 생산되는 질소 가스, 정류조 상탑(111)에서 생산되는 액체 산소, 불순 질소는 상온 25℃ 로 열교환기(210)를 통과하게 된다.At this time, the heat exchanger 210 separates the liquid at room temperature supplied to the air separator 110, nitrogen gas at 173 ° C produced at the lower end of the air separator 110, 173 ° C by exchanging heat between the liquid oxygen produced in the lower portion of the rectifying tower 110 of the air separator 110 and the impure nitrogen produced in the upper portion of the rectifying tower 110 of the air separator 110. The nitrogen gas produced in the rectifying tower 112 and the liquid oxygen and impure nitrogen produced in the rectifying tower 110 pass through the heat exchanger 210 at a room temperature of 25 ° C.

흡착기(3)와 열교환기(210) 사이에 연결된 유로인 에어 라인은 열교환기(210)를 거쳐 정류조 하탑(112)으로 송입되는 공기는 정류조 상탑(111)의 액체산소와 열 교환하여 지속적인 정류 작용으로 인하여 정류조 하탑(112)에서 질소와 액체공기로 분리된 다음, 액체공기는 정류조 상탑(111)으로 이송된다. The air which is a flow path connected between the adsorber 3 and the heat exchanger 210 is subjected to heat exchange with the liquid oxygen of the rectifying tower 110 via the heat exchanger 210, Due to the rectifying action, it is separated into nitrogen and liquid air in the rectifying tower 112, and then the liquid air is transferred to the rectifying tower 110.

정류조 상탑(111)에서는 열교환에 의해 기화되는 산소 가스는 정류조 하탑(112)에서 공급되는 액체공기와 열 교환되어 액체산소, 불순아르곤, 불순질소로 각각 분리하게 된다. In the rectifying column top tower 111, the oxygen gas vaporized by the heat exchange is heat-exchanged with the liquid air supplied from the rectifying tower 112 to be separated into liquid oxygen, impurity argon and impurity nitrogen.

이 때, 설비의 재가동 초기, 정류 작용의 불충분 등으로 인해 공기와 열 교환 작용이 급격하게 발생하여 액체산소의 기화량이 증가하고 정류조 하탑(112)에서 정류조 상탑(113)으로 공급되는 액체공기의 부족으로 기화되는 산소 가스를 충분히 액화시키지 못하는 상황이 발생되기도 한다. At this time, the heat exchange action with air suddenly occurs due to insufficient rectification action at the beginning of re-starting of the equipment, so that the vaporization amount of liquid oxygen is increased and the liquid air There is a possibility that the oxygen gas which is vaporized due to the shortage of oxygen can not be sufficiently liquefied.

따라서, 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111)의 액체 산소 레벨검출기와 정류조 하탑(112)의 액체공기 레벨검출기가 산소 레벨 및 공기 레벨을 전기적인 신호로 감지하여 레벨 하락이 감지된 경우 액체공기탱크(120)의 출구 라인에 설치된 솔레노이드 밸브를 작동시키게 된다. Accordingly, when the liquid oxygen level detector of the rectifying tower 110 of the air separator 110 and the liquid air level detector of the rectifying tower 112 detect an oxygen level and an air level as electrical signals, The solenoid valve installed in the outlet line of the liquid air tank 120 is operated.

이어서 액체공기탱크(120)의 출구 밸브를 통해 정류조 하탑(112)에 공급되는 액체공기의 공급 유량을 증대시키게 되고, 정류조 상탑(111)에 지속적으로 액체 공기를 공급할 수 있게 됨에 따라 액체 산소의 레벨 하락을 방지할 수 있게 된다. The supply flow rate of the liquid air supplied to the rectifying tower 112 is increased through the outlet valve of the liquid air tank 120. Since the liquid air can be continuously supplied to the rectifying tower 110, It is possible to prevent a drop in the level of the signal.

이상은 재가동 이후의 공기분리시스템의 기본적인 운용 과정을 설명한 것이고, 이하에서는 이러한 설비의 재가동 전에, 즉, 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템의 정지 시에 공기분리기(110) 내부에 장시간 가동으로 인해 불순물이 축적된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 배출시켜 정제하는 과정에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, the basic operation of the air separation system after re-operation is explained. Hereinafter, before the restart of the facility, that is, when the air separation system equipped with the liquid air recycling apparatus is stopped, the air separator 110 is operated for a long time A process for discharging liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon containing impurities and purifying them will be described.

먼저, 제1 내지 3 드레인밸브를 오픈하여 불순물이 축적된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 재활용부(300)의 불순물제거장치(310)로 보내게 된다.First, the first to third drain valves are opened to send liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon, in which impurities are accumulated, to the impurity removing apparatus 310 of the recycling unit 300.

다음으로 불순물제거장치(310)의 입구밸브(311)를 오픈하여 상기 액체가스들이 수분을 제거하는 제습층(312)의 알루미나 겔(Alumina Gel)과 이산화탄소(CO2) 및 탄화수소(Hydrocarbons)를 제거하는 흡착층(313)의 몰레큘러 시브(Molecular sieve)를 관통하도록 한다. Next, the inlet valve 311 of the impurity removing device 310 is opened to remove the alumina gel, carbon dioxide (CO 2), and hydrocarbons of the dehumidifying layer 312, So that the molecular sieve of the adsorption layer 313 is penetrated.

불순물제거장치(310)를 통과하여 불순물이 정제된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤의 초저온 액체는 유로를 통해 이송하여 1차 액체저장탱크(320)에 저장된다. The cryogenic liquid of liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon, through which the impurities have been purified through the impurity removing device 310, is transferred through the flow path and stored in the primary liquid storage tank 320.

이때 기화가스에 의한 1차 액체저장탱크(320) 내부의 압력은 상부에 구비된 1차 탱크내압조절밸브(323)의해 일정한 압력으로 유지되도록 하는데, 1차 액체저장탱크(320)의 압력을 가리키는 1차 레벨계(321)의 표시가 30%이상 상승하면 1차 액체저장탱크(320)와 2차 액체저장탱크(330) 사이에 연결된 유로 상에 구비된 1차 이송펌프(322)를 가동하여 1차 액체저장탱크(320)에 저장된 액체공기들을 2차 액체저장탱크(330)에 저장한다. At this time, the pressure inside the primary liquid storage tank 320 due to the vaporization gas is maintained at a constant pressure by the primary tank internal pressure regulating valve 323 provided at the upper part, and the pressure of the primary liquid storage tank 320 When the indication of the primary level meter 321 rises by 30% or more, the primary transfer pump 322 provided on the flow path connected between the primary liquid storage tank 320 and the secondary liquid storage tank 330 is operated, And stores the liquid air stored in the liquid storage tank 320 in the secondary liquid storage tank 330.

다시 2차 액체저장탱크(330)의 내부 압력은 1차 액체저장탱크(320)에서와 마찬가지로 상부에 구비된 2차 탱크내압조절밸브(333)에 의해 일정한 압력으로 유지되도록 한다. The internal pressure of the secondary liquid storage tank 330 is maintained at a constant pressure by the secondary tank internal pressure regulating valve 333 provided at the upper portion as in the primary liquid storage tank 320. [

이상은 공기분리시스템이 유지 보수를 위해 가동이 중단될 때 본 발명의 일실시예에 따른 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템의 작용인데, 다시 공기분리시스템이 기동되면 필요에 따라 2차 액체저장탱크(330)에 저장된 액체공기가 정류부(100)로 유입되도록 할 수 있다. The above is the operation of the air separation system equipped with the liquid air recycling apparatus according to the embodiment of the present invention when the air separation system is stopped for maintenance, So that the liquid air stored in the storage tank 330 can flow into the rectifying unit 100.

즉, 공기분리시스템의 기동 시에 2차 액체저장탱크(330)에 구비된 2차 수동출구밸브(334)를 오픈하고 2차 액체저장탱크(330)와 공기분리기(110) 사이에 연결된 유로 상에 구비된 2차 이송펌프(332)를 가동 시켜 2차 액체저장탱크(330) 내부에 저장된 ??180℃의 액체공기를 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 내부에 공급하게 된다. That is, when the air separation system is started, the secondary passive outlet valve 334 provided in the secondary liquid storage tank 330 is opened and the flow passage connected between the secondary liquid storage tank 330 and the air separator 110 The second liquid transfer pump 332 provided in the second liquid storage tank 330 is operated to supply the liquid air of ?? 180 ° C stored in the secondary liquid storage tank 330 to the interior of the rectifying tower 110 of the air separator 110.

따라서 재활용부(300)의 위와 같은 작용에 따르면 공기분리기(110) 장치의 냉각 시간을 촉진하여 기동시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. Accordingly, according to the above-described operation of the recycling unit 300, the cooling time of the air separator 110 apparatus is promoted and the startup time can be shortened.

또한, 재활용부(300)는 공기분리기(110)에서 제조되어 고로나 제강 등의 공정에서 공급되는 산소와 질소 가스가 부족하게 되면 공기분리기(110)의 내부에 상기 공기분리기(110)의 정류조 상탑(111) 내부에 2차 액체저장탱크(330)에 저장된 초저온의 액체를 공급함으로써 산소와 질소 가스를 곧바로 증산할 수 있도록 하는 효과가 있다. When the oxygen and nitrogen gas produced in the process of the blast furnace or the like produced by the air separator 110 is insufficient, the recycled part 300 may be installed in the air separator 110, The superheated liquid stored in the secondary liquid storage tank 330 is supplied to the inside of the upper tower 111, so that oxygen and nitrogen gas can be directly vaporized.

이상과 같이 본 발명은 종래의 공기분리장치에서 사용되던 증발조를 수분을 제거하는 제습층과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 몰레큘러 시브의 흡착층을 포함하는 불순물 제거장치로 대체한 후에 정제된 액체공기를 액체저장탱크에 저장하여 재사용할 수 있도록 하고 있기 때문에, 불순물을 제거할 때 버려지는 액화산소, 액체질소, 액체아르곤을 정제하여 재활용할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, the evaporation tank used in the conventional air separation apparatus is replaced with an impurity removing apparatus including a dehumidifying layer for removing moisture and a adsorption layer for a molecular sieve for removing carbon dioxide and hydrocarbons, Can be stored in a liquid storage tank and reused. Therefore, liquefied oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon, which are discarded when impurities are removed, can be purified and recycled.

또한, 상기 불순물 제거장치는 수분을 제거하는 제습층과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 몰레큘러 시브의 흡착층을 포함하고 있기 때문에 불순물을 제거하기 위한 막대한 양의 스팀이 필요하지 않으므로 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다. Further, since the impurity removing device includes a dehumidifying layer for removing water and an adsorbing layer for a molecular sieve for removing carbon dioxide and hydrocarbons, a huge amount of steam for removing impurities is not needed, It is effective.

또한, 상기 불순물 제거장치를 통과한 정제된 액체공기를 액체저장탱크에 저장한 후에 펌프를 이용해 공기분리기인 정류조 상탑 내부에 초저온의 한냉을 공급하고 있기 때문에 장치의 냉각 시간을 촉진하여 산소, 질소를 증산하기 위한 가동시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. Further, since the purified liquid air having passed through the impurity removing device is stored in the liquid storage tank and then the ultra-low temperature cold air is supplied to the inside of the rectifying tower, which is an air separator, by using the pump, It is possible to shorten the operation time for the evaporation.

상기와 같은 본 발명의 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다. The air separation system equipped with the liquid air recycling apparatus of the present invention is not limited to the configuration and operation of the embodiments described above. The embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.

1: 공기압축기 2: 수세탑
3: 흡착기 4: 승압기
5: 터빈
10: 공기분리기 11: 정류조 상탑
12: 정류조 하탑 20: 열교환기
40: 증발조 41: 제1 드레인밸브
42: 제2 드레인밸브 43: 제3 드레인밸브
100: 정류부 110: 공기분리기
111: 정류조 상탑 112: 정류조 하탑
120: 액체공기탱크 200: 열교환부
210: 열교환기 220: 액체산소공급펌프
300: 재활용부 310: 불순물제거장치
311: 입구밸브 312: 제습층
313: 흡착층 314: 제1 드레인밸브
315: 제2 드레인밸브 316: 제3 드레인밸브
320: 1차 액체저장탱크 321: 1차 레벨계
322: 1차 이송펌프 323: 1차 탱크내압조절밸브
330: 2차 액체저장탱크 331: 2차 레벨계
332: 2차 이송펌프 333: 2차 탱크내압조절밸브
334: 2차 수동출구밸브
P: 펌프 V: 밸브
1: air compressor 2: wash tower
3: adsorber 4: booster
5: Turbine
10: air separator 11: rectification tower
12: rectification tower 20: heat exchanger
40: evaporation tank 41: first drain valve
42: second drain valve 43: third drain valve
100: rectification part 110: air separator
111: rectification tower 110: rectification tower
120: Liquid air tank 200: Heat exchanger
210: heat exchanger 220: liquid oxygen supply pump
300: Recycler 310: Impurity removing device
311: inlet valve 312: dehumidifying layer
313: adsorption layer 314: first drain valve
315: second drain valve 316: third drain valve
320: primary liquid storage tank 321: primary level meter
322: Primary transfer pump 323: Primary tank pressure regulating valve
330: Secondary liquid storage tank 331: Secondary level meter
332: Secondary transfer pump 333: Secondary tank pressure regulating valve
334: Secondary manual outlet valve
P: Pump V: Valve

Claims (8)

하부에 액체공기를 저장하는 정류조 하탑과 상기 정류조 하탑으로부터 액체공기를 공급받아 하부에 저장된 액체산소와 열교환을 통해 액체질소와 액체산소를 분리하는 정류조 상탑으로 이루어지는 공기분리기와, 상기 정류조 하탑으로 액체공기를 공급하기 위한 액체공기탱크를 포함하는 정류부;와, 공기압축기로부터 공급된 상온의 압축공기와, 상기 공기분리기로부터 배출된 액체산소와, 액체질소 및 불순 질소의 열 교환을 통해 상기 공기분리기의 정류조 하탑에서 공급되는 저온의 액체공기를 얻는 열교환기를 포함하는 열교환부; 및 상기 공기분리기로부터 유입 받은 불순물이 포함된 액체산소 및 액체질소와, 불순물이 포함된 액체아르곤을 정제한 후 저장하는 재활용부;를 포함하고,
상기 재활용부는 상기 불순물이 포함된 액체산소, 액체질소와, 액체아르곤을 정제하는 불순물제거장치;와, 상기 불순물제거장치에서 정제된 상기 액체산소, 액체질소 및 액체아르곤을 저장하는 1차 액체저장탱크; 및 상기 1차 액체저장탱크로부터 상기 액체산소, 액체질소 및 액체아르곤을 유입 받아 저장하는 2차 액체저장탱크;를 포함하고,
상기 불순물제거장치는 수분을 제거하는 제습층과 이산화탄소 및 탄화수소를 제거하는 흡착층을 포함하되,
상기 불순물제거장치는 상기 공기분리기와 연결된 유로 상에 구비된 제1 드레인밸브가 오픈되어 불순물이 포함된 액체산소를 공급 받고, 제2 드레인밸브가 오픈되어 불순물이 포함된 액체질소를 공급 받고, 제3 드레인밸브가 오픈되어 불순물이 포함된 액체아르곤을 공급 받은 후, 상기 제습층과 흡착층을 관통하여, 상기 1차 액체저장탱크에 저장되고, 상기 1차 액체저장탱크의 압력이 30% 이상 상승하면 상기 재활용부는 상기 1차 액체저장탱크와 2차 액체저장탱크 사이에 연결된 유로상에 구비된 1차 이송펌프를 이용하여 1차 액체저장탱크에 저장된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 2차 액체저장탱크로 이송하여 저장함으로써, 상기 공기분리기 내부에 장시간 가동으로 불순물이 축적된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 배출시켜 정제하는 것을 특징으로 하는 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템.
A rectifying tower for storing liquid air at a lower portion thereof and an air separator for receiving liquid air from the rectifying tower and separating liquid nitrogen and liquid oxygen through heat exchange with the liquid oxygen stored in the lower portion; A liquid rectification section including a liquid air tank for supplying liquid air to the lower tower; and a heat exchanger for exchanging the compressed air at room temperature supplied from the air compressor and the liquid oxygen discharged from the air separator through heat exchange between liquid nitrogen and impure nitrogen, A heat exchanger including a heat exchanger for obtaining low-temperature liquid air supplied from the rectifying tower of the air separator; And a recycling unit for purifying and storing liquid oxygen and liquid nitrogen containing impurities introduced from the air separator and liquid argon containing impurities,
Wherein the recycle section comprises: an impurity removal device for purifying liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon containing the impurities; and a primary liquid storage tank for storing the liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon purified in the impurity removing device ; And a secondary liquid storage tank for receiving and storing the liquid oxygen, liquid nitrogen and liquid argon from the primary liquid storage tank,
The impurity removing apparatus includes a dehumidifying layer for removing moisture and an adsorption layer for removing carbon dioxide and hydrocarbons,
Wherein the first drain valve is opened on the flow path connected to the air separator to receive liquid oxygen containing impurities, the second drain valve is opened to supply the liquid nitrogen containing the impurities, 3 drain valve is opened and liquid argon containing impurities is supplied and then passes through the dehumidifying layer and the adsorption layer and is stored in the primary liquid storage tank and the pressure of the primary liquid storage tank is increased by 30% The recycling section recycles liquid oxygen, liquid nitrogen, and liquid argon stored in the primary liquid storage tank to the secondary liquid by using a primary transfer pump provided on the flow path connected between the primary liquid storage tank and the secondary liquid storage tank Liquid nitrogen, and liquid argon, which are accumulated in the air separator for a long period of time to accumulate impurities, An air separation system with a liquid air recycling apparatus as.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제습층은 알루미나겔로 이루어지고, 상기 흡착층은 몰레큘러 시브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the dehumidifying layer is made of alumina gel, and the adsorption layer is made of a molecular sieve.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 재활용부는,
상기 2차 액체저장탱크와 상기 공기분리기의 정류조 상탑 사이에 연결된 유로상에 구비된 2차 이송펌프를 이용하여 2차 액체저장탱크에 저장된 액체산소, 액체질소, 액체아르곤을 상기 공기분리기의 정류조 상탑 내부에 공급함으로써 냉각 시간을 촉진하여 기동시간을 단축할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템.
The method according to claim 1,
The recycling unit,
Liquid nitrogen, and liquid argon stored in the secondary liquid storage tank by means of a secondary transfer pump provided on the flow path between the secondary liquid storage tank and the rectification top plate of the air separator, So that the cooling time can be promoted to shorten the startup time by supplying the air to the inside of the tower.
제1항에 있어서,
상기 재활용부는,
상기 공기분리기에서 제조되는 산소와 질소 가스가 부족하게 되면 상기 공기분리기의 내부에 상기 2차 액체저장탱크에 저장된 초저온의 액체를 상기 공기분리기에 공급함으로써 산소와 질소 가스를 증산할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 액체공기 재활용장치가 구비된 공기분리시스템.
The method according to claim 1,
The recycling unit,
When oxygen and nitrogen gas produced in the air separator become insufficient, oxygen and nitrogen gas can be vaporized by supplying the cryogenic liquid stored in the secondary liquid storage tank to the air separator inside the air separator And an air recycling device for recycling the air.
KR1020170077098A 2017-06-19 2017-06-19 Cryogenic air separation system having recycling device KR101890531B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170077098A KR101890531B1 (en) 2017-06-19 2017-06-19 Cryogenic air separation system having recycling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170077098A KR101890531B1 (en) 2017-06-19 2017-06-19 Cryogenic air separation system having recycling device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101890531B1 true KR101890531B1 (en) 2018-08-21

Family

ID=63453791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170077098A KR101890531B1 (en) 2017-06-19 2017-06-19 Cryogenic air separation system having recycling device

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101890531B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220089114A (en) * 2020-12-21 2022-06-28 주식회사 포스코 Air separation equipment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1183309A (en) * 1997-09-04 1999-03-26 Nippon Air Rikiide Kk Argon refining method and argon refining device
KR20140058112A (en) * 2012-11-06 2014-05-14 주식회사 포스코 An air separating apparatus with liquid air storage tank

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1183309A (en) * 1997-09-04 1999-03-26 Nippon Air Rikiide Kk Argon refining method and argon refining device
KR20140058112A (en) * 2012-11-06 2014-05-14 주식회사 포스코 An air separating apparatus with liquid air storage tank

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220089114A (en) * 2020-12-21 2022-06-28 주식회사 포스코 Air separation equipment
KR102485122B1 (en) 2020-12-21 2023-01-06 주식회사 포스코 Air separation equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101824092B1 (en) Nitrogen gas supply system capable of controlling nitrogen flow rate and concentration and method of supplying nitrogen gas using the same
CN105080278A (en) Oil and gas recovery method
CN206985717U (en) A kind of helium purifies recovery system
CN210495768U (en) Device for recycling dichloromethane of diaphragm of lithium battery by wet process through compression condensation membrane separation technology
WO2017016006A1 (en) Polypropylene tail gas recovery device and recovery method
WO2014199797A1 (en) Impurities removal system
KR20170107271A (en) Liquefying and recovering apparatus of carbon dioxide
EP3628390A1 (en) Biogas treatment assembly
KR101890531B1 (en) Cryogenic air separation system having recycling device
KR100845316B1 (en) Method and apparatus for recovery and recycling of used helium gas
US20120090465A1 (en) Pressure and vacuum swing adsorption separation processes
CN103525492A (en) Natural gas processing and utilizing process
JPH0789012B2 (en) Carbon monoxide separation and purification equipment
CN112850668A (en) Chlorine-containing tail gas helium purification system
CN203754456U (en) Nitrogen circulation type low-temperature evaporation concentration device
CN102049177A (en) Deep drying process with compressed air
JP7562632B2 (en) Method for separating alternative gas mixtures for use as insulation materials
RU2482903C1 (en) Method of producing krypton-xenon mix and device to this end
CN106731600A (en) A kind of collecting carbonic anhydride liquefying plant
KR101964331B1 (en) Air separation plant
KR100905616B1 (en) A method for regenerating the air purification unit using a liquid air of tank
CN118179195B (en) Suitable for CO2Captured condensation separation system and process
CN106731497B (en) Decarbonizing and extracting N from nitric acid industrial tail gas 2 O purification device and process method
JP2997939B2 (en) Recovery and utilization of evaporative gas in low-temperature storage tank
KR20190075282A (en) Air separation plant and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant