KR101911786B1 - Device and method for cleaning gas separation membrane - Google Patents

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KR101911786B1
KR101911786B1 KR1020180082464A KR20180082464A KR101911786B1 KR 101911786 B1 KR101911786 B1 KR 101911786B1 KR 1020180082464 A KR1020180082464 A KR 1020180082464A KR 20180082464 A KR20180082464 A KR 20180082464A KR 101911786 B1 KR101911786 B1 KR 101911786B1
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전용우
신명섭
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한국산업기술시험원
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/02—Membrane cleaning or sterilisation ; Membrane regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
    • B01D2321/18—Use of gases

Abstract

The present technology relates to an apparatus and a method for cleaning a gas separation membrane. The apparatus for cleaning a gas separation membrane of the present technology comprises: an inflow line; at least one separation unit having one end connected to the inflow line and receiving a target fluid from the inflow line and separating the target fluid into a permeate fluid and a non-permeate fluid depending on the permeability of the gas separation membrane; a first outflow line connected to the other end of the separation unit and discharging the non-permeate fluid to the outside; and a second outflow line connected to one side of the separation unit and discharging the permeate fluid to the outside. The apparatus further comprises: a first cleaning line connected to the second outflow line and introducing a cleaning gas into the separation unit; and a second cleaning line connected to the first outflow line and discharging the cleaning gas from the separation unit.

Description

기체분리막 세정 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR CLEANING GAS SEPARATION MEMBRANE}Technical Field [0001] The present invention relates to a gas separation membrane cleaning apparatus and a gas separation membrane cleaning apparatus,

본 발명은 기체분리막 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세정가스를 이용하는 기체분리막 세정 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for cleaning a gas separation membrane, and more particularly, to a gas separation membrane apparatus and method using a cleaning gas.

기체 분리를 위한 기술로는 PSA(Pressure Swing Absorption), 흡착법, 심냉법 등이 있다. 이들은 몇가지 단점을 갖고 있는데 제거물질의 상변화 초래, 화학약품 사용으로 인한 2차 처리와 환경오염 문제, 그리고, 고농도 기체분리가 불가능한 문제점 등을 갖는다. Techniques for gas separation include PSA (Pressure Swing Absorption), adsorption method, and seawater method. They have several disadvantages, such as the phase change of the removed material, the secondary treatment due to the use of chemicals, environmental pollution problems, and the difficulty of separating gas at high concentration.

이러한 문제점들을 해결하기 위해 기체분리막에 대한 연구가 활발하다. 기체분리막을 이용한 기술은 다른 기술들에 비해 시설면적을 적게 요구하고, 기존 공정에 적용이 용이하며, 공정의 조작이 단순 및 상변화나 화학약품의 사용이 없어 2차 처리를 요하지 않는다. To solve these problems, studies on gas separation membranes are active. The gas separation membrane technology requires less facility area than other technologies, is easy to apply to existing processes, and does not require secondary treatment because the operation of the process is simple and phase change or chemical use is not used.

기체분리막 기술은 기체혼합물 중에서 특정 기체성분만을 분리해 낼 수 있는 분리막을 이용한다. 막에 대한 선택적인 가스 투과원리에 의해 기체 분리를 진행한다. The gas separation membrane technology uses a separation membrane capable of separating only a specific gas component from a gas mixture. The gas separation is proceeded by the selective gas permeation principle for the membrane.

즉, 여러 기체가 혼합된 상황에서 막 표면에 접촉했을 때 기체 성분은 막 속으로 용해, 확산하게 되는데, 이때 각 기체 성분의 상대적인 용해도와 투과도가 막물질에 대해 서로 다르게 나타나는 결과를 이용한다. That is, when a gas mixture is mixed with a gas, the gas component dissolves and diffuses into the membrane, and the relative solubility and permeability of each gas component are different from each other.

따라서, 바이오가스나 굴뚝 배출가스 등에 기체분리막을 적용하면, 원하는 기체성분들로 서로 분리할 수 있다. 예를 들어, CH4와 CO2를 함유하는 바이오가스를 분리하고자 할 때, CH4에 대해 저투과도를 갖고 CO2에 대해 고투과도를 갖는 분리막을 이용하면, 이들을 서로 분리할 수 있는 것이다.Therefore, when a gas separation membrane is applied to a biogas or a stack exhaust gas, they can be separated from each other by desired gas components. For example, when a biogas containing CH 4 and CO 2 is to be separated, a separator having a low permeability to CH 4 and a high permeability to CO 2 can separate them.

한편, 대상가스에는 불순물이 포함된다. 미스트, 박테리아, 바이러스, 단백질, 당분, 염분, 금속이온 등이 그것이다. On the other hand, the target gas contains impurities. Mist, bacteria, viruses, proteins, sugars, salts, and metal ions.

이러한 불순물들은 기체분리막의 성능을 떨어뜨리는 주요 원인이 된다. 분술문들이 막에 들러붙어 기체 성분의 용해나 확산 속도에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. These impurities are the main causes of deteriorating the performance of the gas separation membrane. This is because the solubles can stick to the membrane and affect the dissolution or diffusion rate of the gas components.

기존의 기체분리막 기술에 관한 연구는 대부분 멤브레인 자체의 구조에 대해서만 이루어지고 있었으며, 기체분리막을 세정하기 위한 연구는 매우 미흡한 실정이다. Most studies on the existing gas separation membrane technology have been conducted only on the structure of the membrane itself, and studies for cleaning the gas separation membranes are very inadequate.

본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have studied for a long time to solve these problems, and after trial and error, have come to complete the present invention.

본 발명의 실시예는 세정가스를 이용하는 기체분리막 세정 장치 및 방법을 제공한다. An embodiment of the present invention provides a gas separation membrane cleaning apparatus and method using a cleaning gas.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.On the other hand, other unspecified purposes of the present invention will be further considered within the scope of the following detailed description and easily deduced from the effects thereof.

본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치는, 유입라인; 일단이 상기 유입라인에 연결되며, 상기 유입라인으로부터 대상유체를 유입받아 기체분리막 투과성 유무에 따라 상기 대상유체를 투과 유체와 불투과 유체로 분리시키는 하나 이상의 분리부; 상기 분리부의 타단에 연결되며, 상기 불투과 유체를 외부로 유출시키는 제1 유출라인; 및 상기 분리부의 일측에 연결되며, 상기 투과 유체를 외부로 유출시키는 제2 유출라인;을 포함하되, 상기 제2 유출라인에 연결되며 상기 분리부로 세정가스의 유입을 위한 제1 세정라인; 및 상기 제1 유출라인에 연결되며 상기 분리부로부터 상기 세정가스의 유출을 위한 제2 세정라인;을 더 포함할 수 있다. The apparatus for cleaning a gas separation membrane according to an embodiment of the present invention includes an inflow line; At least one separator connected to the inflow line and separating the target fluid into a permeate fluid and a non-permeate fluid depending on the permeability of the gas separator through the inflow line; A first outflow line connected to the other end of the separator to discharge the non-permeate fluid to the outside; A first cleaning line connected to the second outflow line and connected to the separating unit for introducing the cleaning gas; and a second cleaning line connected to the second outflow line for introducing the cleaning gas into the separation unit. And a second cleaning line connected to the first outlet line and for discharging the cleaning gas from the separator.

상기 세정가스는 상기 투과 유체의 유출 방향과 반대방향으로 상기 분리부로 유입되어 상기 기체분리막을 역세할 수 있다. The cleaning gas flows into the separator in a direction opposite to the flow direction of the permeated fluid to back up the gas separation membrane.

상기 유입라인에 배치되는 제1 밸브; 상기 제1 유출라인에 배치되는 제2 밸브; 상기 제2 유출라인에 배치되는 제3 밸브; 상기 제1 세정라인에 배치되는 제4 밸브; 상기 제2 세정라인에 배치되는 제5 밸브; 및 상기 밸브들과 연결되어 상기 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부;를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 대상유체의 기체분리가 진행되는 제1 상태에서 상기 제1 밸브, 제2 밸브 및 제3 밸브를 개방 및 상기 제4 밸브 및 제5 밸브를 폐쇄하고, 상기 기체분리막의 세정이 진행되는 제2 상태에서 상기 제1 밸브, 제2 밸브 및 제3 밸브를 폐쇄 및 상기 제4 밸브 및 제5 밸브를 개방할 수 있다. A first valve disposed in the inflow line; A second valve disposed in the first outflow line; A third valve disposed in the second outlet line; A fourth valve disposed in the first cleaning line; A fifth valve disposed in the second cleaning line; And a control unit connected to the valves to control opening and closing of the valves, wherein the control unit controls the first valve, the second valve, and the third valve in a first state in which gas separation of the target fluid proceeds, Closing the fourth valve and the fifth valve, closing the first valve, the second valve and the third valve in a second state in which the cleaning of the gas separation membrane is progressed, and closing the fourth valve and the fifth valve, Can be opened.

상기 유입라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계; 상기 제1 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계; 및 상기 제2 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계;를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 압력계들과 연결되어 상기 압력계들의 측정값들을 수신하고, 상기 측정값들에 기초하여 상기 밸브들의 개폐를 제어할 수 있다. A first pressure gauge disposed on the inflow line for measuring a pressure of the internal fluid; A second pressure gauge disposed in the first outflow line for measuring a pressure of the inner fluid; And a third pressure gauge disposed on the second outflow line for measuring a pressure of the inner fluid, wherein the control unit is connected to the pressure gauges to receive the measured values of the pressure gauges, and based on the measured values, The opening and closing of the valves can be controlled.

상기 제어부는, 상기 제1 상태에서 상기 제1 압력계에 의해 측정된 상기 대상유체의 유입 압력을 상기 제2 압력계에 의해 측정된 상기 불투과 유체의 유출 압력 및 상기 제3 압력계에 의해 측정된 상기 투과 유체의 유출 압력의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 상기 제2 상태로 전환할 수 있다. Wherein the controller controls the inflow pressure of the object fluid measured by the first pressure gauge in the first state to the outflow pressure of the non-permeable fluid measured by the second pressure gauge, It is possible to switch to the second state when there is a difference of more than a predetermined range in comparison with the sum of the outlet pressure of the fluid.

상기 제어부는, 상기 제2 상태에서 상기 제2 압력계에 의해 측정된 상기 세정가스의 유출 압력과 상기 제3 압력계에 의해 측정된 상기 세정가스의 유입 압력의 차이가 기설정된 범위 내로 들어오는 경우 상기 제1 상태로 전환할 수 있다. Wherein when the difference between the outflow pressure of the cleaning gas measured by the second pressure gauge in the second state and the inflow pressure of the cleaning gas measured by the third pressure gauge falls within a predetermined range in the second state, State.

상기 세정가스는 상기 대상유체보다 상기 기체분리막에 대해 투과성이 높은 기체로서 상기 기체분리막 표면의 오염층을 제거할 수 있다. The cleaning gas can remove a contaminated layer on the surface of the gas separation membrane as a gas having a higher permeability to the gas separation membrane than the target fluid.

상기 세정가스는 산화력이 높은 기체로서 상기 기체분리막 표면의 오염층을 제거할 수 있다. The cleaning gas can remove a contaminated layer on the surface of the gas separation membrane as a highly oxidizing gas.

상기 유입라인에 연결되며 상기 분리부로 세정물질 또는 세정가스의 유입을 위한 제3 세정라인;을 더 포함할 수 있다. And a third cleaning line connected to the inflow line and for introducing the cleaning material or the cleaning gas into the separation unit.

또한 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 방법은, 유입라인으로부터 대상유체를 유입받아 기체분리막 투과성 유무에 따라 상기 대상유체를 투과 유체와 불투과 유체로 분리시키는 하나 이상의 분리부를 포함하는 기체분리막 세정 장치의 기체분리막 세정 방법에 있어서, 상기 기체분리막의 세정이 필요한지를 판단하고, 판단 결과 세정이 필요한 경우, 상기 분리부로 유입 및 상기 분리부로부터 유출되는 세정가스를 이용하여 세정할 수 있다. The gas separation membrane cleaning method according to an embodiment of the present invention may further include a gas separation membrane cleaning step of separating the target fluid into a permeate fluid and an opaque fluid depending on the presence or absence of permeability of the gas separation membrane, In the method for cleaning a gas separation membrane of an apparatus, it is determined whether cleaning of the gas separation membrane is necessary. When cleaning is required as a result of the determination, cleaning may be performed using a cleaning gas flowing into the separation section and flowing out from the separation section.

상기 판단하는 단계는, 상기 대상유체의 유입을 위한 유입라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 불투과 유체를 외부로 유출시키는 제1 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계, 및 상기 투과 유체를 외부로 유출시키는 제2 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계 각각의 측정값들에 기초하여 판단할 수 있다. Wherein the determining step includes a first pressure gauge disposed on an inflow line for inflow of the object fluid to measure a pressure of the internal fluid and a first outlet line for discharging the opaque fluid to the outside, Based on the measured values of each of the second pressure gauge that measures the pressure of the fluid and the third pressure gauge that measures the pressure of the internal fluid that is disposed on the second outflow line that allows the permeated fluid to flow out to the outside.

상기 세정하는 단계는, 상기 유입라인에 배치되는 제1 밸브, 상기 제1 유출라인에 배치되는 제2 밸브, 상기 제2 유출라인에 배치되는 제3 밸브, 상기 세정가스의 유입을 위한 제1 세정라인에 배치되는 제4 밸브, 및 상기 세정가스의 유출을 위한 제2 세정라인에 배치되는 제5 밸브 각각의 개폐를 제어하여 상기 세정가스를 유입 및 유출시킬 수 있다. Wherein the cleaning comprises: providing a first valve disposed in the inflow line, a second valve disposed in the first outflow line, a third valve disposed in the second outflow line, a first valve disposed in the first outflow line, The fourth valve disposed in the line and the fifth valve disposed in the second cleaning line for discharging the cleaning gas can control the opening and closing of the cleaning gas to allow the cleaning gas to flow in and out.

본 기술은 세정가스를 이용하는 기체분리막 세정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.The present technology can provide a gas separation membrane cleaning apparatus and method using a cleaning gas.

또한 본 기술은 기존의 기체분리막 장치에 적용이 매우 용이한 세정 기술을 제공할 수 있다. The present technology can also provide a cleaning technique that is very easy to apply to existing gas separation membrane devices.

또한 본 기술은 기체 분리 과정과 세정 과정을 매우 효율적으로 진행하여 기체 분리의 효율을 높일 수 있다. In addition, this technology can increase efficiency of gas separation by performing gas separation process and cleaning process very efficiently.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 과정을 개략적으로 도시하는 단면도로서, 도 2a는 세정 전 기체분리막의 단면도를, 도 2b는 세정 후 기체분리막의 단면도를 각각 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a detailed configuration of a gas separation membrane scrubber according to an embodiment of the present invention. Fig.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a gas separation membrane cleaning process according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2 (a) is a sectional view of the gas separation membrane before cleaning and FIG. 2 (b) is a sectional view of the gas separation membrane after cleaning.
3 is a diagram showing a detailed configuration of a gas separation membrane scrubber according to another embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a detailed configuration of a gas separation membrane scrubber according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flow chart illustrating a gas separation membrane cleaning method according to an embodiment of the present invention with time.
It is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described. In the drawings, the thickness and the spacing are expressed for convenience of explanation, and can be exaggerated relative to the actual physical thickness. In describing the present invention, known configurations irrespective of the gist of the present invention may be omitted. It should be noted that, in the case of adding the reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements have the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치(100)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 1 is a view showing a detailed configuration of a gas separation membrane scrubber 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기체분리막 세정 장치(100)는 유입라인(Li), 분리부(110), 제1 유출라인(Lo1), 제2 유출라인(Lo2), 제1 세정라인(Lc1) 및 제2 세정라인(Lc2)을 포함한다. 1, a gas separation membrane scrubber 100 includes an inlet line Li, a separator 110, a first outlet line Lo1, a second outlet line Lo2, a first cleaning line Lc1, And a second cleaning line Lc2.

먼저, 유입라인(Li)은 대상유체의 분리부로의 유입을 위한 요소이다. 내부에 대상유체가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. First, the inflow line Li is an element for introducing the target fluid into the separation section. And can be configured in the form of a pipe through which the target fluid can flow.

도면에 도시되지는 아니하였으나, 유입라인(Li)으로 대상유체를 고압으로 주입시키기 위한 대상유체 주입부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 대상유체 주입부로부터 유입라인을 통해 분리부로 대상유체가 유입되게 된다. Although not shown in the drawing, the apparatus may further include a target fluid injection unit (not shown) for injecting the target fluid into the inflow line Li at a high pressure. That is, the target fluid flows from the target fluid injection unit to the separation unit through the inflow line.

대상유체는 바이오가스, 천연가스, 공장 배출가스, 자동차 배기가스, 건조가스, 대기 등일 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 바이오가스를 분리하는 경우를 중심으로 설명하기로 하나, 이에 한정되지 않으며 기체분리막을 이용하여 분리될 수 있는 다양한 종류의 유체가 대상유체로서 적용될 수 있다. The fluids may be biogas, natural gas, factory exhaust, automobile exhaust, dry gas, air, and the like. For convenience of explanation, the present invention will be described focusing on the case of separating the biogas. However, the present invention is not limited thereto, and various types of fluids that can be separated using a gas separation membrane can be applied as a target fluid.

분리부(110)는 유입라인(Li)으로부터 대상유체를 유입받아 기체분리막 투과성 유무에 따라 대상유체를 투과 유체와 불투과 유체로 분리시킨다. The separating unit 110 separates the target fluid into a permeate fluid and an opaque fluid depending on the presence or absence of permeability of the gas separation membrane.

분리부(110)는 그 내부에 기체분리막을 구비할 수 있다. 기체분리막은 다발 형태로 제공될 수 있다. 기체분리막 다발은 유체에 따른 멤브레인 투과성 유무 또는 투과성 속도 차이에 따라 대상유체를 투과 유체와 불투과 유체로 분리시킨다. The separator 110 may include a gas separation membrane. The gas separation membrane may be provided in the form of a bundle. The gas separation membrane bundle separates the target fluid into a permeate fluid and an opaque fluid depending on whether there is a membrane permeability or a permeability rate depending on the fluid.

예를 들어, CH4와 CO2를 함유하는 바이오가스의 경우, CH4에 대해 저투과도를 갖고 CO2에 대해 고투과도를 갖는 기체분리막을 이용하면, CO2를 투과 유체로, CH4를 불투과 유체로 분리할 수 있다. For example, CH 4 for biogas containing and CO 2, by using a gas separation membrane having a low permeability for CH 4 having a transmission rate and for the CO 2, the CO 2 in the transmission fluid, CH 4 the fire It can be separated into a permeate fluid.

본 발명의 실시예에 따르면, 기체분리막 다발이 도면상 가로 방향으로 배열되고, 이 다발의 기체분리막을 투과하지 못하는 불투과 유체가 다발이 배열된 방향과 동일한 가로 방향으로 빠져나가고 기체분리막을 투과한 투과 유체가 이를 가로지르는 세로 방향 아래로 빠져나간다. According to the embodiment of the present invention, the gas-liquid separating membrane bundle is arranged in the transverse direction in the drawing, and the non-permeable fluid that can not pass through the gas-liquid separating membrane in the bundle escapes in the same lateral direction as the direction in which the bundles are arranged, The permeate fluid escapes down the longitudinal direction across it.

분리부(110)는 일단이 유입라인(Li)에 연결될 수 있다. 그래서 대상유체는 분리부의 일단으로 유입될 수 있다. 분리부(110)의 타단으로 후술하는 제1 유출라인(Lo1)이 연결된다. 그래서 기체분리막을 투과하지 못하는 불투과 유체가 분리부의 타단으로 유출될 수 있다. 그리고, 분리부(110)의 하단으로 후술하는 제2 유출라인(Lo2)이 연결된다. 그래서 기체분리막을 투과한 투과 유체가 분리부의 하단으로 유출될 수 있다. One end of the separator 110 may be connected to the inflow line Li. Thus, the target fluid can be introduced into one end of the separation section. A first outflow line Lo1, which will be described later, is connected to the other end of the separator 110. Thus, the non-permeable fluid that can not pass through the gas separation membrane can be flowed out to the other end of the separation portion. A second outflow line Lo2, which will be described later, is connected to the lower end of the separation unit 110. [ Thus, the permeated fluid that has permeated the gas separation membrane can flow out to the lower end of the separation section.

제1 유출라인(Lo1)은 분리부(110)의 타단에 연결되며, 분리부(110)에 의해 분리된 불투과 유체를 외부로 유출시키는 요소이다. 내부에 불투과 유체가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제1 유출라인(Lo1)은 그 일부가, 역세를 마친 세정가스가 빠져나가는 경로에 해당하기도 한다. 즉, 제1 유출라인(Lo1)과 제2 세정라인(Lc2)은 일부를 공유할 수 있다. The first outflow line Lo1 is connected to the other end of the separator 110 and is an element for discharging the non-permeate fluid separated by the separator 110 to the outside. And may be configured in the form of a pipe through which an impermeable fluid can flow. In addition, as will be described later, a part of the first outflow line Lo1 corresponds to a path through which cleaning gas after backwashing escapes. That is, the first outflow line Lo1 and the second cleaning line Lc2 may share a part.

도면에 도시되지 아니하였으나, 제1 유출라인(Lo1)으로부터 유출 유체를 공급받아 저장 또는 다른 곳으로 전달하기 위한 유출 유체 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. Although not shown in the drawing, the apparatus may further include an outflow fluid storage unit (not shown) for receiving the outflow fluid from the first outflow line Lo1 and storing the outflow fluid or delivering the outflow fluid to another location.

제2 유출라인(Lo2)은 분리부(110)의 하단에 연결되며, 분리부(110)에 의해 분리된 투과 유체를 외부로 유출시키는 요소이다. 내부에 투과 유체가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제2 유출라인(Lo2)은 그 일부가, 역세를 위해 세정가스가 들어오는 경로에 해당하기도 한다. 즉, 제2 유출라인(Lo2)과 제1 세정라인(Lc1)은 일부를 공유할 수 있다. The second outflow line Lo2 is connected to the lower end of the separation unit 110 and is an element that allows the permeated fluid separated by the separation unit 110 to flow out. And may be configured in the form of a pipe through which a permeate fluid can flow. In addition, as will be described later, a part of the second outflow line Lo2 corresponds to a path through which the cleaning gas enters for backwash. That is, the second outflow line Lo2 and the first cleaning line Lc1 may share a part.

도면에 도시되지 아니하였으나, 제2 유출라인(Lo2)으로부터 유출 유체를 공급받아 저장 또는 다른 곳으로 전달하기 위한 유출 유체 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. Although not shown in the drawing, the apparatus may further include an outflow fluid reservoir (not shown) for receiving and storing the outflow fluid from the second outflow line Lo2 or transferring the outflow fluid to another location.

제1 유출라인(Lo1)과 제2 유출라인(Lo2)는 유출라인(Lo)로 참조될 수 있다. The first outflow line Lo1 and the second outflow line Lo2 may be referred to as an outflow line Lo.

계속하여 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 세정라인(Lc1)은 분리부(110)로 세정가스를 유입시키기 위한 요소이다. 내부에 세정가스가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. 1, the first cleaning line Lc1 according to the embodiment of the present invention is an element for introducing the cleaning gas into the separating unit 110. As shown in FIG. And may be configured in the form of a pipe through which a cleaning gas can flow.

도면에 도시되지는 아니하였으나, 세정라인(Lc1)으로 세정가스를 고압으로 주입시키기 위한 세정가스 주입부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 즉, 세정가스 주입부로부터 세정라인을 통해 분리부로 세정가스가 유입되게 된다. Although not shown in the drawing, the cleaning apparatus may further include a cleaning gas injection unit (not shown) for injecting the cleaning gas into the cleaning line Lc1 at a high pressure. That is, the cleaning gas is introduced into the separation portion from the cleaning gas injection portion through the cleaning line.

제1 세정라인(Lc1)은 분리부로 세정가스를 유입시키기 위해 직접 분리부에 연결될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제1 세정라인(Lc1)은 제2 유출라인(Lo2)으로 연결될 수 있다. The first cleaning line Lc1 may be connected to the direct separation portion to introduce the cleaning gas into the separation portion, but according to the embodiment of the present invention, the first cleaning line Lc1 may be connected to the second outlet line Lo2 have.

따라서 제1 세정라인(Lc1)은 제2 유출라인(Lo2)을 통해 간접적으로 분리부(110)에 연결될 수 있다. 이에, 제1 세정라인(Lc1)과 제2 유출라인(Lo2)은 일부분을 서로 공유하게 된다. 즉, 공유라인 구간이 존재한다. 도면에서는 분리부의 하단으로부터 제1 세정라인과 제2 유출라인이 서로 만나는 지점까지가 공유라인 구간에 해당한다. Accordingly, the first cleaning line Lc1 may be indirectly connected to the separator 110 through the second outlet line Lo2. Thus, the first cleaning line Lc1 and the second outlet line Lo2 share a part with each other. That is, there is a shared line section. In the drawing, a portion extending from the lower end of the separating portion to a point where the first clean line and the second outflow line meet each other corresponds to a shared line section.

이는 기존의 기체분리막 설비들을 그대로 활용하여 세정 기능을 추가할 수 있는 장점을 갖는다. 분리부로 세정라인을 직접 연결하기 위해 새로운 분리부 설계변경을 가할 필요 없이, 간단히 라인 변경만으로 세정가스의 유입을 가능하게 한다. 물론 후술하는 바와 같이, 각각의 라인들에는 밸브가 마련됨으로써 유로를 제어할 필요는 존재한다. This has the advantage that the cleaning function can be added by utilizing existing gas separation membrane facilities as they are. It is possible to introduce the cleaning gas only by a simple line change without needing to apply a new separation part design change in order to directly connect the cleaning line to the separation part. Of course, as will be described later, there is a need to control the flow path by providing valves in each of the lines.

본 발명의 실시예에 따른 제2 세정라인(Lc2)은 분리부(110)로부터 세정가스를 유출시키기 위한 요소이다. 내부에 세정가스가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. The second cleaning line Lc2 according to the embodiment of the present invention is an element for allowing the cleaning gas to flow out from the separation unit 110. [ And may be configured in the form of a pipe through which a cleaning gas can flow.

마찬가지로, 제2 세정라인(Lc2)은 분리부로부터 세정가스를 유출시키기 위해 직접 분리부에 연결될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 세정라인(Lc2)은 제1 유출라인(Lo1)으로 연결될 수 있다. Likewise, although the second cleaning line Lc2 may be connected to the direct separation portion for discharging the cleaning gas from the separation portion, according to the embodiment of the present invention, the second cleaning line Lc2 is connected to the first outflow line Lo1, .

따라서 제2 세정라인(Lc2)은 제1 유출라인(Lo1)을 통해 간접적으로 분리부(110)에 연결된다. 이에, 제2 세정라인(Lc2)과 제1 유출라인(Lo1)은 일부분을 서로 공유하게 된다. 즉, 공유라인 구간이 존재한다. 도면에서는 분리부의 타단으로부터 제2 세정라인과 제1 유출라인이 서로 만나는 지점까지가 공유라인 구간에 해당한다. Therefore, the second cleaning line Lc2 is indirectly connected to the separator 110 through the first outflow line Lo1. Therefore, the second cleaning line Lc2 and the first outflow line Lo1 share a part with each other. That is, there is a shared line section. In the drawing, a portion extending from the other end of the separation portion to a point where the second cleaning line and the first outflow line meet is a shared line section.

상술한 바와 같이, 이러한 구조는 기존의 기체분리막 설비들을 그대로 활용하여 세정 기능을 추가할 수 있는 장점을 갖는다. 분리부로 세정라인을 직접 연결하기 위한 새로운 분리부 설계변경을 가할 필요가 없어지고, 간단히 라인 변경만으로 세정가스의 유출을 가능하게 할 수 있다. 이때 각각의 라인들에는 밸브가 마련됨으로써 유로를 제어할 필요는 존재한다. 이에 대해서는 후술한다. As described above, this structure has an advantage that a cleaning function can be added by utilizing existing gas separation membrane facilities as they are. It is not necessary to design a new separation part for directly connecting the cleaning line to the separation part, and it is possible to allow the cleaning gas to flow out simply by changing the line. At this time, there is a need to control the flow path by providing a valve in each of the lines. This will be described later.

기체분리막 기술은 시설 면적을 적게 요구하고 기존 공정에 적용이 용이한 장점을 갖는 만큼 기체분리막에 세정 기능을 추가하는 데에 있어 이와 같이 간단한 라인 변경만으로도 가능한 것은 기체분리막 기술의 위와 같은 장점을 더욱 부각시키는 장점을 갖는다. As the gas separation membrane technology requires less facility area and is easy to apply to existing processes, it is possible to add the cleaning function to the gas separation membrane. .

상술한 세정라인들(Lc1, Lc2)(이하에서는 설명의 편의를 위해, Lc1과 Lc2가 하나의 Lc로 참조될 수 있다)을 통해 분리부(110)로 유입 및 그로부터 유출되는 세정가스는 분리부 내의 기체분리막을 역세한다. The cleaning gas flowing into and out of the separating section 110 through the cleaning lines Lc1 and Lc2 described above (hereinafter, Lc1 and Lc2 can be referred to as one Lc for convenience of explanation) The gas separation membrane is backwashed.

이때, 세정라인(Lc1)과 유출라인(Lo2)은 서로 일부를 공유하고 있는 바, 본 발명의 실시예에 따른 세정가스는 투과 유체의 유출 방향(Fo2)에 반대되는 방향(Fc)으로 분리부(110)로 유입될 수 있다. 세정가스의 유입방향 및 유출방향이 도면에서 Fc로 참조된다. At this time, the cleansing line Lc1 and the outflow line Lo2 partially share each other, and the cleansing gas according to the embodiment of the present invention is separated from the cleansing line Lc1 in the direction Fc opposite to the outflow direction Fo2 of the permeated fluid. (Not shown). The inflow direction and the outflow direction of the cleaning gas are referred to as Fc in the figure.

역세의 과정이 개략적으로 도 2에 단면도로서 도시된다. 도 2a는 대상유체(OG)가 유입 및 기체 분리가 진행됨에 따라 기체분리막(SM) 내에 오염층(C)이 쌓인 상황을 도시하며, 도 2b는 세정가스(CG)가 기체분리막(SM)의 외부로부터 내부로 투과하면서 오염층(C)을 갖고 나가는 상황을 도시한다. The process of backwashing is shown schematically in FIG. 2 as a cross section. 2A shows a state in which the contaminated layer C is accumulated in the gas separation membrane SM as the object fluid OG flows in and the gas separation progresses. FIG. 2B shows a state in which the cleaning gas CG is discharged from the gas separation membrane SM And the contaminated layer C is taken out from the outside through the inside.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 기체분리막(SM) 내에 쌓인 오염층(C)은 기체분리막(SM)에 작용하는 세정가스(CG)의 역세과정에 의해 제거될 수 있다. As shown in FIGS. 2A and 2B, the contaminated layer C accumulated in the gas separation membrane SM can be removed by backwashing the cleaning gas CG acting on the gas separation membrane SM.

이때, 세정가스(CG)로는 대상유체보다 기체분리막(SM)에 대해 투과성이 높은 기체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, H2O, H2, He, CO2, O2등은 대체로 기체분리막에 대해 투과성이 높으므로 사용하기 적절하다. At this time, as the cleaning gas (CG), it is preferable to use a gas having a higher permeability to the gas separation membrane (SM) than the target fluid. For example, H 2 O, H 2 , He, CO 2 , and O 2 are generally suitable for use because they are highly permeable to gas separation membranes.

또는 세정가스(CG)로는 기체분리막(SM)과 오염층(C)과의 결합을 약하게 하는 또는 끊는 기체를 사용할 수 있다. 예를 들어, O3와 같이 오염층에 대해 산화력이 높은 기체를 사용할 수도 있다. As the cleaning gas CG, a gas which weakens or breaks the bond between the gas separation membrane SM and the contaminant layer C can be used. For example, a gas having a high oxidizing ability against a contaminated layer such as O 3 may be used.

계속하여, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치(100)는 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 제5 밸브(V5) 및 이들과 연결되어 각 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부(120)를 더 포함한다.1, a gas separation membrane scrubber 100 according to an embodiment of the present invention includes a first valve V1, a second valve V2, a third valve V3, a fourth valve V4 ), A fifth valve (V5), and a controller (120) connected to the fifth valve (V5) and controlling opening and closing of each valve.

제1 밸브(V1)는 유입라인(Li)에 배치된다. 제2 밸브(V2)는 제1 유출라인(Lo1)에 배치된다. 제3 밸브(V3)는 제2 유출라인(Lo2)에 배치된다. 제4 밸브(V4)는 제1 세정라인(Lc1)에 배치된다. 그리고 제5 밸브(V5)는 제2 세정라인(Lc2)에 배치된다. 제2 밸브와 제3 밸브는 공유라인 구간을 벗어난 구간에 배치될 수 있다. 제4 밸브와 제5 밸브도 공유라인 구간을 벗어난 구간에 배치될 수 있다. 이로써 각 밸브들을 제어하여 유로를 제어할 수 있다. The first valve (V1) is disposed in the inflow line (Li). And the second valve V2 is disposed in the first outflow line Lo1. And the third valve V3 is disposed in the second outflow line Lo2. The fourth valve V4 is disposed in the first cleaning line Lc1. And the fifth valve V5 is disposed in the second cleaning line Lc2. The second valve and the third valve may be disposed in an interval outside the shared line section. The fourth valve and the fifth valve may be disposed in an interval beyond the shared line section. Thus, the flow paths can be controlled by controlling the valves.

앞서 설명한 바와 같이, 유출라인(Lo)과 세정라인(Lc)은 서로 일부를 공유하고 있음에 따라, 기체분리가 진행될 때에는 기체분리만, 세정이 진행될 때에는 세정만 진행될 수 있다. As described above, since the outflow line Lo and the cleaning line Lc share a part of each other, only the gas separation is performed when the gas separation proceeds, and only the cleaning can proceed when the cleaning is proceeding.

대상유체가 분리부로 유입되어 기체분리가 진행되는 상태를 제1 상태라 한다. 도 2a에 도시된 상황을 가정할 수 있다. A state in which the target fluid flows into the separator and gas separation progresses is referred to as a first state. Assume the situation shown in FIG. 2A.

그리고, 세정가스가 분리부로 유입되어 기체분리막의 세정이 진행되는 상태를 제2 상태라 한다. 도 2b에 도시된 상황을 가정할 수 있다. The state in which the cleansing gas flows into the separator and the cleansing of the gas-containing membrane is advanced is referred to as a second state. The situation shown in FIG. 2B can be assumed.

기체 분리가 진행되는 제1 상태와 세정이 진행되는 제2 상태는 동시에 존재하지 않으며, 기체분리막 세정 장치는 기체 분리가 가능한 때에 제1 상태이면 되고, 세정이 필요할 때에 제2 상태이면 된다. The first state in which the gas separation proceeds and the second state in which the cleaning proceeds do not exist at the same time. The gas separation membrane scrubber can be in the first state when gas separation is possible and in the second state when cleaning is required.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(120)는 제1 상태에서 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)를 개방 및 제4 밸브(V4) 및 제5 밸브(V5)를 폐쇄하도록 제어한다. The controller 120 according to the embodiment of the present invention opens the first valve V1, the second valve V2 and the third valve V3 in the first state and opens the fourth valve V4 and the fifth valve V4 V5).

제1 내지 제3 밸브들이 개방 및 제4 내지 제5 밸브들이 폐쇄됨으로써 대상유체의 분리부로 유입 및 분리부로부터 유출이 이루어짐으로써 기체 분리 과정이 진행될 수 있다. 이때 세정가스의 유입은 차단될 수 있음에 주목한다. The first to third valves are opened and the fourth to fifth valves are closed so that the gas is separated from the inlet and outlet of the target fluid and the gas separation process can proceed. Note that the inflow of the cleaning gas may be shut off at this time.

그리고, 제2 상태에서 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)를 폐쇄 및 제4 밸브(V4) 및 제5 밸브(V5)를 개방하도록 제어한다. In the second state, the first valve (V1), the second valve (V2) and the third valve (V3) are closed and the fourth valve (V4) and the fifth valve (V5) are controlled to be opened.

제1 내지 제3 밸브들이 폐쇄 및 제4 내지 제5 밸브들이 개방됨으로써 세정가스의 분리부로 유입 및 분리부로부터 유출이 이루어짐으로써 세정 과정이 진행될 수 있다. 이때 대상유체의 유입이 차단될 수 있음에 주목한다. The first to third valves may be closed and the fourth to fifth valves may be opened to allow the cleaning gas to flow into and out of the separating portion of the cleaning gas. Note that the inflow of the target fluid may be blocked at this time.

설명의 편의를 위해 각각의 라인에 밸브를 달아 설명을 하였으나, 제2 밸브와 제5 밸브, 제3 밸브와 제4 밸브는 삼방밸브 등의 일체형일 수 있다.For the sake of convenience of explanation, the description has been made by attaching a valve to each line. However, the second valve and the fifth valve, and the third valve and the fourth valve may be integrally formed with a three-way valve or the like.

밸브는 배관에 적용되어 배관 내를 흐르는 유체의 흐름을 개폐할 수 있는 다양한 종류의 밸브일 수 있다. 일례로, 게이트 밸브, 글로브 밸브, 체크 밸브, 감압 밸브 등과 같은 밸브일 수 있다.The valve may be a variety of valves that are applied to the piping to open and close the flow of fluid through the piping. For example, it may be a valve such as a gate valve, a globe valve, a check valve, a pressure reducing valve, or the like.

여기서, 제어부(120)는 밸브들의 개폐를 제어함에 있어서, 유체의 압력값들을 이용할 수 있다. Here, the control unit 120 may use the pressure values of the fluid in controlling the opening and closing of the valves.

도 1에 도시된 바와 같이, 기체분리막 세정 장치(100)는 제1 압력계(P1), 제2 압력계(P2) 및 제3 압력계(P3)를 더 포함할 수 있다. 제어부는 이 압력계들의 압력 측정값들을 이용하여 밸브들의 개페를 제어할 수 있다. As shown in FIG. 1, the gas-membrane cleaning apparatus 100 may further include a first pressure gauge P1, a second pressure gauge P2, and a third pressure gauge P3. The control unit can control the opening of the valves using the pressure measurement values of these pressure meters.

구체적으로, 제1 압력계(P1)는 유입라인(Li)에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정한다. 대상유체의 유입 압력(p1)을 측정할 수 있다. Specifically, the first pressure gauge P1 is disposed in the inflow line Li to measure the pressure of the internal fluid. The inflow pressure p1 of the target fluid can be measured.

제2 압력계(P2)는 제1 유출라인(Lo1)에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정한다. 불투과 유체의 유출 압력(p2)을 측정할 수 있다. 또한, 상술한 공유라인 구간이 존재하는 바, 제2 압력계는 세정가스의 유출 압력(p2')을 측정할 수 있다. 즉, 제1 상태에서 불투과 유체의 유출 압력을 측정하고, 제2 상태에서 세정가스의 유출 압력을 측정할 수 있다. The second pressure gauge P2 is disposed in the first outflow line Lo1 to measure the pressure of the internal fluid. The outflow pressure (p2) of the opaque fluid can be measured. In addition, since there is the above-mentioned shared line section, the second pressure gauge can measure the outflow pressure p2 'of the cleaning gas. That is, it is possible to measure the outflow pressure of the non-permeable fluid in the first state and measure the outflow pressure of the cleaning gas in the second state.

제3 압력계(P3)는 제2 유출라인(Lo2)에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정한다. 투과 유체의 유출 압력(p3)을 측정할 수 있다. 또한 상술한 공유라인 구간이 존재하는 바, 제3 압력계는 세정가스의 유입 압력(p1')을 측정할 수 있다. 즉, 제1 상태에서 투과 유체의 유출 압력을 측정하고, 제2 상태에서 세정가스의 유입 압력을 측정할 수 있다. The third pressure gauge P3 is disposed in the second outflow line Lo2 to measure the pressure of the internal fluid. The outflow pressure p3 of the permeated fluid can be measured. Also, since there is the above-mentioned shared line section, the third pressure gauge can measure the inflow pressure p1 'of the cleaning gas. That is, it is possible to measure the outflow pressure of the permeate fluid in the first state and measure the inflow pressure of the cleaning gas in the second state.

제어부(120)는 위 압력계들(P1, P2, P3)과 연결되어 압력계들의 압력 측정값들을 수신할 수 있다. 그리고 측정값들에 기초하여 위 밸브들(V1, V2, V3, V4, V5)의 개폐를 제어할 수 있다. The control unit 120 may be connected to the upper pressure gauges P1, P2, and P3 to receive pressure measurement values of the pressure gauges. And the opening and closing of the upper valves V1, V2, V3, V4, and V5 can be controlled based on the measured values.

본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(120)는 제1 상태에서 제1 압력계(P1)에 의해 측정된 대상유체의 유입 압력(p1)을 제2 압력계(P2)에 의해 측정된 불투과 유체의 유출 압력(p2) 및 제3 압력계(P3)에 의해 측정된 투과 유체의 유출 압력(p3)의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 제2 상태로 전환할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the controller 120 controls the inflow pressure p1 of the target fluid measured by the first pressure gauge P1 in the first state to the inflow pressure p1 of the non-permeable fluid measured by the second pressure gauge P2 (P3) of the permeated fluid measured by the third pressure gauge (P3) and the outflow pressure (p3) of the permeated fluid.

기설정된 범위는 0.1~10 barg (bar gauge)일 수 있다.The predetermined range may be 0.1 to 10 barg (bar gauge).

대상유체의 유출압력과 유입압력의 차가 크게 발생하는 경우는 기체분리막의 세정이 필요한 상황이라 볼 수 있다.If the difference between the outflow pressure and the inflow pressure of the target fluid is large, it may be considered that the gas separation membrane needs to be cleaned.

예를 들어, 제어부는 기체 분리가 진행되는 제1 상태에서 대상유체의 유출압력(p2+p3)이 유입압력(p1)에 비해 크게 떨어져 4barg 이상의 차이가 나는 경우, 제2 상태로 전환되도록 밸브들을 제어할 수 있다. 즉, 개방되어 있던 제1 내지 제3 밸브들을 폐쇄하고, 폐쇄되어 있던 제4 내지 제5 밸브들을 개방할 수 있다. For example, when the outflow pressure p2 + p3 of the target fluid is significantly larger than the inflow pressure p1 in the first state in which the gas separation is progressed, the control unit controls the valves Can be controlled. That is, the first to third valves that have been opened can be closed, and the fourth to fifth valves that have been closed can be opened.

이로써, 기체 분리 과정을 멈추고, 기체분리막 세정 과정을 진행할 수 있게 된다. 즉, 대상유체의 유입을 막고, 분리부 내로 세정가스를 유입시킴으로써 역세를 진행한다. As a result, the gas separation process can be stopped and the gas separation membrane cleaning process can be performed. In other words, backwashing is carried out by preventing inflow of the target fluid and introducing the cleaning gas into the separation unit.

반대로, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어부(120)는 제2 상태에서 제2 압력계(P2)에 의해 측정된 세정가스의 유출 압력(p2')과 제3 압력계(P3)에 의해 측정된 세정가스의 유입 압력(p3')의 차이가 기설정된 범위 내로 들어오는 경우 제1 상태로 전환할 수 있다. Conversely, according to the embodiment of the present invention, the control unit 120 determines that the outflow pressure p2 'of the cleaning gas measured by the second pressure gauge P2 in the second state is higher than the outflow pressure p2' of the cleaning gas measured by the third pressure gauge P3 It is possible to switch to the first state when the difference of the inflow pressure p3 'of the gas falls within a predetermined range.

기설정된 범위는 0.05~5 barg일 수 있다. The predetermined range may be 0.05 to 5 barg.

세정가스의 유출압력과 유입압력이 서로 유사해지는 경우는 기체분리막의 세정이 완료된 상황이라 볼 수 있다. If the outflow pressure and the inflow pressure of the cleaning gas become similar to each other, it can be considered that the cleaning of the gas separation membrane is completed.

예를 들어, 제어부는 세정이 진행되는 제2 상태에서 세정가스의 유출압력(p2')이 유입압력(p3')과 0.1barg의 차이로 거의 대응해지는 경우, 제1 상태로 전환되도록 밸브들을 제어할 수 있다. 즉, 개방되어 있던 제4 내지 제5 밸브들을 폐쇄하고, 폐쇄되어 있던 제1 내지 제3 밸브들을 개방할 수 있다. For example, when the outflow pressure p2 'of the cleaning gas in the second state in which cleaning is progressed substantially corresponds to the difference between the inflow pressure p3' and 0.1 barg, the control unit controls the valves to be switched to the first state can do. That is, the fourth to fifth valves that are open can be closed, and the first to third valves that have been closed can be opened.

이로써, 세정 과정을 멈추고, 다시 기체 분리 과정으로 진행되도록 할 수 있다. 즉, 세정가스의 유입을 막고, 분리부 내로 대상유체를 유입시킴으로써 기체 분리를 진행할 수 있다. As a result, the cleaning process can be stopped and the gas separation process can be performed again. That is, the gas separation can be promoted by preventing the inflow of the cleaning gas and introducing the target fluid into the separation section.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치(200)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a gas separation membrane scrubber 200 according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 기체분리막 세정 장치(200)는 분리부의 대상유체 유입영역을 활용하는 제3 세정라인(Lw)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the gas membrane cleaning apparatus 200 may further include a third cleaning line Lw utilizing the target fluid inflow region of the separator.

기체분리막 세정 장치(200)는 도 1에서 상술한 기체분리막 세정 장치(100)와 비교하여 제3 세정라인(Lw)을 더 포함하는 점을 제외하고는 동일한 설명을 적용할 수 있는 바, 차이점을 중심으로 살펴보기로 한다. The same description can be applied to the gas-membrane cleaning apparatus 200 except that it further includes a third cleaning line Lw in comparison with the gas-membrane cleaning apparatus 100 described in Fig. 1, Let's look at the center.

제3 세정라인(Lw)은 세정을 위해 분리부(110)로 세정물질을 유입시키기 위한 요소이다. 세정물질이 유입되는 방향이 도면에서 Fw로 참조된다. The third cleaning line Lw is an element for introducing the cleaning material into the separation unit 110 for cleaning. The direction in which the cleaning material flows is referred to as Fw in the figure.

세정물질은 기체분리막(SM)과 오염층(C)과의 결합을 약하게 하는 일반적인 막오염 세정제로 사용하는 버블이나 케미칼 등일 수 있다. 세정물질은 기체를 제외한 유체라는 점에서 상술한 세정가스와 구별될 수 있다. 따라서, 세정가스를 제1 세정라인(Lc1)을 통해 유입시킴과 동시에 세정물질을 제3 세정라인(Lw)을 통해 유입시키는 것은 세정력을 높일 수 있는 장점을 가질 수 있다. 예를 들어, 대상가스에 함유되는 불순물 중 당분과 염은 세정물질로 세정하는 것이 더욱 유리할 수 있다. The cleaning material may be a bubble or a chemical used as a general membrane fouling detergent which weakens the bond between the gas separation membrane SM and the contaminant layer (C). The cleaning substance can be distinguished from the above-described cleaning gas in that it is a fluid other than a gas. Therefore, it is advantageous that the cleaning gas is introduced through the first cleaning line Lc1 and the cleaning material is introduced through the third cleaning line Lw, thereby increasing the cleaning power. For example, it may be more advantageous to clean the sugar and salt of the impurities contained in the target gas with the cleaning material.

제3 세정라인(Lw)은 내부에 세정물질이 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. The third cleaning line Lw may be formed in the form of a pipe through which the cleaning material can flow.

제3 세정라인(Lw)은 유입라인(Li)에 연결될 수 있다. 분리부(110)로 세정물질을 유입시키기 위해 직접 분리부에 연결될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에 따르면, 제3 세정라인(Lw)은 유입라인(Li)으로 연결될 수 있다. The third cleaning line Lw may be connected to the inflow line Li. The third cleaning line Lw may be connected to the inflow line Li in accordance with the embodiment of the present invention.

따라서, 제3 세정라인(Lw)은 유입라인(Li)을 통해 간접적으로 분리부로 연결되며, 이에 제3 세정라인은 유입라인과 일부분을 서로 공유하게 된다. 즉, 공유라인 구간이 존재하며, 도면에서는 제3 세정라인과 유입라인이 서로 만나는 지점으로부터 분리부의 일단까지가 공유라인 구간에 해당한다. 이는 상술한 공유라인 구간 개념과 동일하게, 기존의 기체분리막 설비들을 그대로 활용하면서 분리부의 설계 변경 없이 간단하게 세정 기능을 추가할 수 있는 장점을 갖는다. Thus, the third cleaning line Lw is indirectly connected to the separator via the inflow line Li, so that the third cleaning line shares the inflow line with the other. That is, there is a shared line section, and from the point where the third cleaning line and the inflow line meet to one end of the separating section, the shared line section corresponds to the shared line section. Similar to the shared line section concept described above, the present invention has an advantage in that a cleaning function can be easily added without changing the design of the separator while utilizing existing gas separator facilities as they are.

그리고, 제3 세정라인(Lw)에는 제6 밸브(V6)가 배치될 수 있다. 제6 밸브는 공유라인 구간을 벗어난 구간에 배치될 수 있다. 이로써 각 밸브들을 제어하여 유로를 제어할 수 있다. A sixth valve V6 may be disposed in the third cleaning line Lw. The sixth valve may be disposed in an interval beyond the shared line section. Thus, the flow paths can be controlled by controlling the valves.

제어부(120)는 제6 밸브(V6)와 연결되어 제6 밸브의 개폐를 제어한다. 구체적으로, 제1 상태에서 상술한 바와 같이 밸브들(V1-V5)을 제어함과 동시에 제6 밸브(V6)를 폐쇄할 수 있다. 그리고, 제2 상태에서 상술한 바와 같이 밸브들(V1-V5)을 제어함과 동시에 제6 밸브(V6)를 개방할 수 있다. The control unit 120 is connected to the sixth valve V6 to control the opening and closing of the sixth valve. Specifically, it is possible to close the sixth valve V6 while controlling the valves V1-V5 as described above in the first state. Then, the sixth valve V6 can be opened while controlling the valves V1-V5 as described above in the second state.

세정물질과 세정가스는 분리부를 세정한 이후, 제2 세정라인(Lc2)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 세정물질과 세정가스의 유출방향이 도면에서 Fcw로 참조된다. The cleaning material and the cleaning gas may be discharged to the outside through the second cleaning line Lc2 after cleaning the separation portion. The flow direction of the cleaning substance and the cleaning gas is referred to as Fcw in the figure.

한편, 제3 세정라인으로 유입되는 것은 세정물질에 한정되지 않으며, 세정물질 대신에 제3 세정라인(Lw)을 통해 상술한 세정가스를 유입시킬 수도 있다. 즉, 상술한 제1 세정라인(Lc1)을 통해 분리부로 세정가스를 유입시킴과 동시에 제3 세정라인(Lw)으로도 동일한 세정가스를 유입시킬 수 있다. On the other hand, it is not limited to the cleaning material that flows into the third cleaning line, and the cleaning gas described above may be introduced through the third cleaning line Lw instead of the cleaning material. That is, the same cleaning gas can be introduced into the third cleaning line Lw while introducing the cleaning gas into the separation portion through the first cleaning line Lc1.

기체만으로도 충분히 세정이 가능한 상황에서는 이와 같이 분리부의 두 곳으로(대상유체가 유입되는 쪽과 투과 유체가 유출되는 쪽으로) 모두 세정가스를 유입시킴으로써 세정력을 향상을 기대할 수 있다. In a situation where the gas can sufficiently be cleaned only by the gas, the cleaning force can be expected to be improved by introducing the cleaning gas into both of the two portions of the separation portion (toward the side where the target fluid flows and the side through which the permeated fluid flows).

마찬가지로 두 곳으로 유입된 세정가스는 분리부를 세정한 이후, 제2 세정라인(Lc2)을 통해 외부로 배출될 수 있다. Similarly, the cleaning gas introduced into two places may be discharged to the outside through the second cleaning line Lc2 after cleaning the separation unit.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기체분리막 세정 장치(300)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다. 4 is a diagram showing a detailed configuration of a gas membrane cleaning apparatus 300 according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 복수의 분리부(110a, 110b, 110c)가 마련될 수 있다. 각각을 제1 분리부(110a), 제2 분리부(110b) 및 제3 분리부(110c)라 한다. Referring to FIG. 4, a plurality of separators 110a, 110b, and 110c may be provided. Each of them is referred to as a first separator 110a, a second separator 110b, and a third separator 110c.

기체 분리의 효율을 높이기 위해 여러 개의 분리부를 연결한 것이다. 분리부의 개수가 늘어난만큼 각각의 내부에 기체분리막 다발의 개수도 많아지므로 동일한 시간에 더 많은 양의 기체 분리가 가능하다. In order to increase gas separation efficiency, several separators are connected. As the number of separation parts increases, the number of gas separation membrane bundles increases in each of them, so that a larger amount of gas can be separated at the same time.

도면에서는 설명의 편의를 위해 3개의 분리부가 마련된 경우를 도시하나, 본 발명이 개수에 한정되지 않는다. In the drawings, three separating portions are provided for convenience of explanation, but the present invention is not limited to the numbers.

3개의 분리부가 마련됨에 따라, 하나의 유입라인(Li)은 3개로 분기되어 각각의 분리부의 일단으로 연결된다. 각각의 분리부의 일단으로부터 빠져나온 3개의 분기라인은 하나로 합쳐져 제1 유출라인(Lo1)이 된다. 그리고, 각각의 분리부의 하단으로부터 빠져나온 3개의 분리라인은 하나로 합져져 제2 유출라인(Lo2)이 된다. As three separating portions are provided, one inflow line Li is branched into three and connected to one end of each separating portion. The three branching lines escaping from one end of each separating unit are combined into a first outflow line Lo1. Then, the three separation lines extending from the lower end of each separator are combined into a second outflow line Lo2.

이와 같이 3개의 분리부가 마련됨에 따라 유입라인과 유출라인이 분리부의 개수에 맞게 분기되었다는 점에서만 차이가 있고, 나머지 구성들에 대해서는 상술한 것과 동일한 설명이 적용될 수 있으므로, 이하에서는 차이점을 중심으로 살펴보기로 한다. The only difference is that the inflow line and the outflow line are branched according to the number of the separators, and the same explanation as that described above can be applied to the remaining structures. Let's look at it.

제1 분리부(110a)에 연결된 라인들에는 대상유체의 유입 및 유출과 세정가스의 유입 및 유출에 관여하는 제1 밸브(V1a), 제2 밸브(V2a), 제3 밸브(V3a), 제4 밸브(V4a) 및 제5 밸브(V5a)가 배치된다. 각각 도 1에서 상술한 밸브들(V1 내지 V5)에 대응한다. The first valve (V1a), the second valve (V2a), the third valve (V3a), and the third valve (V3a) are connected to the lines connected to the first separator (110a) 4 valve V4a and the fifth valve V5a are arranged. Respectively correspond to the valves V1 to V5 described in Fig.

제2 분리부(110b)에 연결된 라인들에는 대상유체의 유입 및 유출과 세정가스의 유입 및 유출에 관여하는 제1 밸브(V1b), 제2 밸브(V2b), 제3 밸브(V3b), 제4 밸브(V4b) 및 제5 밸브(V5b)가 배치된다. 각각 도 1에서 상술한 밸브들(V1 내지 V5)에 대응한다. The first valve V1b, the second valve V2b, the third valve V3b, and the third valve V3b, which are involved in the inflow and outflow of the target fluid and the inflow and outflow of the cleaning gas, are connected to the lines connected to the second separator 110b. 4 valve V4b and the fifth valve V5b are arranged. Respectively correspond to the valves V1 to V5 described in Fig.

제3 분리부(110c)에 연결된 라인들에는 대상유체의 유입 및 유출과 세정가스의 유입 및 유출에 관여하는 제1 밸브(V1c), 제2 밸브(V2c), 제3 밸브(V3c), 제4 밸브(V4c) 및 제5 밸브(V5c)가 배치된다. 각각 도 1에서 상술한 밸브들(V1 내지 V5)에 대응한다. The first valve V1c, the second valve V2c, the third valve V3c, and the third valve V3c are connected to the lines connected to the third separator 110c. The first valve V1c, the second valve V2c, and the third valve V3c, which participate in the inflow and outflow of the object fluid and the inflow and outflow of the cleaning gas, 4 valve V4c and the fifth valve V5c are arranged. Respectively correspond to the valves V1 to V5 described in Fig.

그리고, 제어부(120)는 위 밸브들(V1a-V5a, V1b-V5b, V1c-V5c)에 연결되어 각 밸브들의 개폐를 각각의 상태에 맞게 제어한다. 즉, 기체 분리가 진행되는 제1 상태와 세정이 진행되는 제2 상태에 맞게 각각의 밸브들을 제어한다. The controller 120 is connected to the upper valves V1a-V5a, V1b-V5b, and V1c-V5c to control opening and closing of the valves according to the respective states. That is, each of the valves is controlled in accordance with a first state in which gas separation proceeds and a second state in which cleaning is performed.

본 발명의 실시예에 따르면, 분리부들은 서로 다른 상태일 수 있다. 즉, 어느 하나의 분리부에서 기체 분리가 진행될 때 다른 분리부에서 세정이 진행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the separators may be in different states. That is, when the gas separation is progressed in any one of the separating units, the cleaning may proceed in the other separating units.

예를 들어, 제어부(120)는 제1 분리부(110a)와 제2 분리부(110b)를 제1 상태에 있도록 제어하고, 제3 분리부(110c)를 제2 상태에 있도록 제어할 수 있다. For example, the control unit 120 may control the first separator 110a and the second separator 110b to be in the first state and control the third separator 110c to be in the second state .

구체적으로, 제1 분리부가 제1 상태에 있도록, 제1 밸브(V1a), 제2 밸브(V2a) 및 제3 밸브(V3a)를 개방하고, 제4 밸브(V4a) 및 제5 밸브(V5a)를 폐쇄할 수 있다. 제2 분리부가 제1 상태에 있도록, 제1 밸브(V1b), 제2 밸브(V2b) 및 제3 밸브(V3b)를 개방하고, 제4 밸브(V4b) 및 제5 밸브(V5b)를 폐쇄할 수 있다. 그리고, 제3 분리부가 제2 상태에 있도록, 제1 밸브(V1c), 제2 밸브(V2c) 및 제3 밸브(V3c)를 폐쇄하고, 제4 밸브(V4c) 및 제5 밸브(V5c)를 개방할 수 있다.Specifically, the first valve (V1a), the second valve (V2a) and the third valve (V3a) are opened and the fourth valve (V4a) and the fifth valve (V5a) are opened so that the first separating section is in the first state. Lt; / RTI > The first valve V1b, the second valve V2b and the third valve V3b are opened and the fourth valve V4b and the fifth valve V5b are closed so that the second separator is in the first state . The first valve V1c, the second valve V2c and the third valve V3c are closed and the fourth valve V4c and the fifth valve V5c are closed so that the third separator is in the second state. Can be opened.

그리고, 제어부(120)는 제1 압력계 내지 제3 압력계의 측정값들에 기초하여 각각의 밸브들의 개방 및 폐쇄를 제어할 수 있다. 즉, 상태전환이 가능하도록 밸브들을 제어할 수 있다. Then, the control unit 120 can control the opening and closing of the respective valves based on the measured values of the first to third pressure gauges. That is, the valves can be controlled so that the state can be switched.

예를 들어, 제1 분리부가 제1 상태에서 제1 압력계(P1a), 제2 압력계(P2a) 및 제3 압력계(P3a)의 측정값들에 기초하여 제2 상태로 전환할 수 있다. 제2 분리부가 제1 상태에서 제1 압력계(P1b), 제2 압력계(P2b) 및 제3 압력계(P3b)의 측정값들에 기초하여 제2 상태로 전환할 수 있다. 또는 제3 분리부가 제2 상태에서 제1 압력계(P1b), 제2 압력계(P2b) 및 제3 압력계(P3b)의 측정값들에 기초하여 제1 상태로 전환할 수 있다.For example, the first separator can switch to the second state based on the measured values of the first pressure gauge P1a, the second pressure gauge P2a and the third pressure gauge P3a in the first state. The second separator can switch to the second state based on the measured values of the first pressure gauge P1b, the second pressure gauge P2b and the third pressure gauge P3b in the first state. Or the third separator may switch to the first state based on the measured values of the first pressure gauge P1b, the second pressure gauge P2b and the third pressure gauge P3b in the second state.

구체적으로, 제어부는 제1 분리부가 제1 상태에서 제1 압력계(P1a)에 의해 측정된 대상유체의 유입 압력(p1)을 제2 압력계(P2a)에 의해 측정된 불투과 유체의 유출 압력(p2) 및 제3 압력계(P3a)에 의해 측정된 투과 유체의 유출 압력(p3)의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 제2 상태로 전환할 수 있다. 제2 분리부가 제1 상태에서 제1 압력계(P1b)에 의해 측정된 대상유체의 유입 압력(p1)을 제2 압력계(P2b)에 의해 측정된 불투과 유체의 유출 압력(p2) 및 제3 압력계(P3b)에 의해 측정된 투과 유체의 유출 압력(p3)의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 제2 상태로 전환할 수 있다. 또는 제3 분리부가 제2 상태에서 제1 압력계(P1c)에 의해 측정된 대상유체의 유입 압력(p1)을 제2 압력계(P2c)에 의해 측정된 불투과 유체의 유출 압력(p2) 및 제3 압력계(P3c)에 의해 측정된 투과 유체의 유출 압력(p3)의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 제1 상태로 전환할 수 있다.More specifically, the control unit determines that the inflow pressure p1 of the target fluid measured by the first pressure gauge P1a in the first state is equal to the outflow pressure p2 of the non-permeable fluid measured by the second pressure gauge P2a ) And the outflow pressure (p3) of the permeated fluid measured by the third pressure gauge (P3a) and has a difference of more than a predetermined range. The second separating portion is configured to measure the inflow pressure p1 of the target fluid measured by the first pressure gauge P1b in the first state from the outflow pressure p2 of the non-permeating fluid measured by the second pressure gauge P2b, (P3) of the permeated fluid measured by the pressure sensor (P3b) and has a difference of more than a predetermined range. Or the third separating section may measure the inflow pressure p1 of the target fluid measured by the first pressure gauge P1c in the second state from the outflow pressure p2 of the non-permeating fluid measured by the second pressure gauge P2c, (P3) of the permeated fluid measured by the pressure gauge (P3c), and can switch to the first state when the difference is greater than a predetermined range.

이와 같이 여러 개의 분리부가 마련되면, 전체적으로 기체 분리와 세정 과정이 동시에 진행될 수 있으므로, 기체 분리의 효율을 보다 높일 수 있다. When the plurality of separating portions are provided as described above, the gas separation and cleaning processes can be performed at the same time as a whole, so that the gas separation efficiency can be further improved.

한편, 도면에서는 설명의 편의를 위해, 각각의 분리부로 연결되는(보다 정확하게는 각각의 분리부의 제2 유출라인으로 연결되는) 제1 세정라인(Lc1)을 하나의 라인으로 도시하였지만, 이에 한정되지 않으며, 각각의 분리부로의 연결을 위해 분기되는 다른 라인들처럼, 제1 세정라인(Lc1)도 3개로 분기되어 각각의 분리부로(즉, 각각의 분리부의 제2 유출라인으로) 연결될 수 있다. Meanwhile, for convenience of explanation, the first cleaning line Lc1 connected to each separation portion (more precisely, connected to the second outlet line of each separation portion) is shown as one line in the figure, but is not limited thereto And the first cleansing line Lc1 may also be branched into three and connected to each separator (i.e., to the second outlet line of each separator), like other lines that branch for connection to each separator.

또한, 도 4의 실시예에서도 세정력을 보다 높이기 위해, 도 2에서 상술한 제3 세정라인이 각각의 분리부로 세정물질을 유입시키기 위해 연결될 수 있다. 즉, 제1 분리부의 일단으로 연결되는 분기된 유입라인에 제3 세정라인이 연결될 수 있고, 제2 분리부의 일단으로 연결되는 분기된 유입라인에 제3 세정라인이 연결될 수 있으며, 제3 분리부의 일단으로 연결되는 분기된 유입라인에 제3 세정라인이 연결될 수 있다. 각각의 제3 세정라인에는 밸브가 배치될 수 있고, 제어부가 이 밸브를 조절함으로써 세정물질의 유입을 위한 유로가 조정될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. In addition, in the embodiment of FIG. 4, the third cleaning line described in FIG. 2 may be connected to introduce the cleaning material into each of the separators in order to further increase the cleaning power. That is, the third cleaning line may be connected to the branched inflow line connected to one end of the first separator, the third cleaning line may be connected to the branched inflow line connected to one end of the second separator, A third cleaning line may be connected to the branched inflow line connected to one end. A valve may be disposed in each of the third cleaning lines, and a flow path for introducing the cleaning material may be adjusted by controlling the valve, as described above.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기체분리막 세정 방법을 시간의 흐름에 따라 도시한 순서도이다. FIG. 5 is a flow chart illustrating a gas separation membrane cleaning method according to an embodiment of the present invention with time.

도 5에 도시된 바와 같이, 기체분리막 세정 방법은 판단하는 단계(S10)와 세정하는 단계(S20)를 포함한다. 기체분리막 세정 방법은 도 1 내지 도 4에서 상술한 기체분리막 세정 장치에서 수행될 수 있다. As shown in FIG. 5, the gas separation membrane cleaning method includes a step of determining (S10) and a step of cleaning (S20). The gas separation membrane cleaning method can be performed in the gas separation membrane cleaning apparatus described above with reference to FIGS.

먼저 단계(S10)에서는 기체분리막의 세정이 필요한지를 판단한다. First, in step S10, it is determined whether cleaning of the gas separation membrane is necessary.

각각의 압력계들의 측정값들에 기초하여 판단할 수 있다. 상술한 제어부가 관여할 수 있다. And can be judged based on the measured values of the respective pressure gauges. The above-described control unit can be involved.

예를 들어, 제1 압력계(P1)에 의해 측정된 대상유체의 유입 압력(p1)을 제2 압력계(P2)에 의해 측정된 불투과 유체의 유출 압력(p2) 및 제3 압력계(P3)에 의해 측정된 투과 유체의 유출 압력(p3)의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 기체분리막의 세정이 필요한 상황으로 판단할 수 있다. For example, the inflow pressure p1 of the target fluid measured by the first pressure gauge P1 is compared with the outflow pressure p2 of the non-permeating fluid measured by the second pressure gauge P2 and the outflow pressure p2 of the non- (P3) of the permeated fluid measured by the gas-liquid separator, and it is judged that it is necessary to clean the gas separation membrane when the difference is more than a predetermined range.

반대로, 기설정된 범위 내에 존재한다면 세정이 필요하지 않은 것으로 판단할 수 있다. Conversely, if it is within the predetermined range, it can be judged that cleaning is not necessary.

단계(S20)에서는 단계(S10)에서의 판단 결과 세정이 필요한 경우, 상기 분리부로 유입 및 상기 분리부로부터 유출되는 세정가스를 이용하여 세정한다. In step S20, if it is determined in step S10 that cleaning is required, cleaning is performed using the cleaning gas flowing into the separation part and flowing out of the separation part.

각각의 밸브들의 개폐를 제어하여 세정가스를 유입 및 유출시킴으로써 세정할 수 있다. 상술한 제어부가 관여할 수 있다. It is possible to perform cleaning by controlling the opening and closing of each of the valves, thereby inflowing and discharging the cleaning gas. The above-described control unit can be involved.

예를 들어, 세정가스를 유입 및 유출시키기 위해, 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)를 폐쇄 및 제4 밸브(V4) 및 제5 밸브(V5)를 개방하도록 제어할 수 있다. For example, in order to introduce and discharge the cleaning gas, the first valve V1, the second valve V2 and the third valve V3 are closed and the fourth valve V4 and the fifth valve V5 are closed It can be controlled to open.

도 5에서는 설명의 편의를 위해 세정이 시작되는 과정만 설명하였지만, 세정이 끝나면 기체분리를 시작하는 과정이 수행될 수도 있다. In FIG. 5, only the process of starting the cleaning is described for the sake of convenience of explanation. However, when the cleaning is completed, the process of starting the gas separation may be performed.

예를 들어, 세정이 진행되는 상태에서 제2 압력계(P2)에 의해 측정된 세정가스의 유출 압력(p2')과 제3 압력계(P3)에 의해 측정된 세정가스의 유입 압력(p3')의 차이가 기설정된 범위 내로 들어오는 경우 세정을 종료하고 기체분리를 진행할 수 있다. For example, in the state where cleaning is proceeding, the outflow pressure p2 'of the cleaning gas measured by the second pressure gauge P2 and the inflow pressure p3' of the cleaning gas measured by the third pressure gauge P3 If the difference is within the predetermined range, the cleaning can be terminated and the gas separation can proceed.

이때, 세정과정에서 기체분리 과정으로 전환되도록 밸브들을 제어할 수 있다. 즉, 개방되어 있던 제4 내지 제5 밸브들을 폐쇄하고, 폐쇄되어 있던 제1 내지 제3 밸브들을 개방할 수 있다.At this time, the valves can be controlled to switch to the gas separation process in the cleaning process. That is, the fourth to fifth valves that are open can be closed, and the first to third valves that have been closed can be opened.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.It is to be noted that the technical spirit of the present invention has been specifically described in accordance with the above-described preferred embodiments, but it is to be understood that the above-described embodiments are intended to be illustrative and not restrictive. In addition, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various embodiments are possible within the technical scope of the present invention.

100, 200, 300 : 기체분리막 세정 장치
110 : 분리부
120 : 제어부
Li : 유입라인
Lo : 유출라인
Lc : 세정라인
Lc1 : 제1 세정라인
Lc2 : 제2 세정라인
V1, V2, V3, V4, V5, V6 : 밸브
P1, P2, P3 : 압력계100, 200, 300: gas separation membrane cleaning device
110:
120:
Li: Inflow line
Lo: Outflow line
Lc: Cleaning line
Lc1: First cleaning line
Lc2: Second cleaning line
V1, V2, V3, V4, V5, V6: Valve
P1, P2, P3: Manometer

Claims (12)

기체분리막에 대해 일정 투과성을 갖는 기체인 대상유체를 분리하는 기체분리막 세정 장치에 있어서,
유입라인;
일단이 상기 유입라인에 연결되며, 상기 유입라인으로부터 상기 대상유체를 유입받아 기체분리막 투과성 유무에 따라 상기 대상유체를 투과 유체와 불투과 유체로 분리시키는 하나 이상의 분리부;
상기 분리부의 타단에 연결되며, 상기 불투과 유체를 외부로 유출시키는 제1 유출라인; 및
상기 분리부의 일측에 연결되며, 상기 투과 유체를 외부로 유출시키는 제2 유출라인;을 포함하되,
상기 제2 유출라인에 연결되어 상기 제2 유출라인과 공유라인 구간인 제1 공유라인 구간을 가지며, 상기 분리부로 상기 대상유체보다 상기 기체분리막에 대해 투과성이 높은 기체인 세정가스의 유입을 위한 제1 세정라인-상기 제1 공유라인 구간을 따라 상기 세정가스는 상기 투과 유체의 유출 방향과 반대되는 방향으로 유입됨-; 및
상기 제1 유출라인에 연결되어 상기 제1 유출라인과 공유라인 구간인 제2 공유라인 구간을 가지며, 상기 분리부로부터 상기 기체분리막을 통과한 상기 세정가스의 유출을 위한 제2 세정라인-상기 제2 공유라인 구간을 따라 상기 세정가스는 상기 불투과 유체의 유출 방향과 동일한 방향으로 유출됨-;을 더 포함하는, 기체분리막 세정 장치. A gas separation membrane cleaning apparatus for separating a target fluid, which is a gas having a constant permeability to a gas separation membrane,
Inflow line;
At least one separator connected to the inflow line and separating the target fluid into a permeate fluid and an opaque fluid depending on whether the target fluid is introduced from the inflow line and permeable to the gas separation membrane;
A first outflow line connected to the other end of the separator to discharge the non-permeate fluid to the outside; And
And a second outflow line connected to one side of the separator and allowing the permeated fluid to flow out to the outside,
And a second shared line section connected to the second outflow line, the second shared line section being connected to the second outflow line, the first shared line section being connected to the second outflow line, 1 cleaning line - the cleaning gas flows along the first shared line section in a direction opposite to the outflow direction of the permeate fluid; And
A second cleaning line connected to the first outflow line and having a second shared line section that is a shared line section with the first outflow line and for allowing the cleaning gas to flow out of the separation section through the gas separation membrane, And the cleaning gas flows along the two shared line sections in the same direction as the outflow direction of the opaque fluid. 제1항에 있어서,
상기 세정가스는 상기 투과 유체의 유출 방향과 반대방향으로 상기 분리부로 유입되어 상기 기체분리막을 역세하는, 기체분리막 세정 장치. The method according to claim 1,
Wherein the cleaning gas flows into the separator in a direction opposite to the flow direction of the permeated fluid to back up the gas separation membrane. 제1항에 있어서,
상기 유입라인에 배치되는 제1 밸브;
상기 제1 유출라인에 배치되는 제2 밸브;
상기 제2 유출라인에 배치되는 제3 밸브;
상기 제1 세정라인에 배치되는 제4 밸브;
상기 제2 세정라인에 배치되는 제5 밸브; 및
상기 밸브들과 연결되어 상기 밸브들의 개폐를 제어하는 제어부;를 더 포함하되,
상기 제어부는, 상기 대상유체의 기체분리가 진행되는 제1 상태에서 상기 제1 밸브, 제2 밸브 및 제3 밸브를 개방 및 상기 제4 밸브 및 제5 밸브를 폐쇄하고, 상기 기체분리막의 세정이 진행되는 제2 상태에서 상기 제1 밸브, 제2 밸브 및 제3 밸브를 폐쇄 및 상기 제4 밸브 및 제5 밸브를 개방하는, 기체분리막 세정 장치. The method according to claim 1,
A first valve disposed in the inflow line;
A second valve disposed in the first outflow line;
A third valve disposed in the second outlet line;
A fourth valve disposed in the first cleaning line;
A fifth valve disposed in the second cleaning line; And
And a control unit coupled to the valves to control opening and closing of the valves,
Wherein the controller closes the first valve, the second valve and the third valve and closes the fourth valve and the fifth valve in a first state in which gas separation of the target fluid proceeds, And closing the first valve, the second valve and the third valve in an advanced second state, and opening the fourth valve and the fifth valve. 제3항에 있어서,
상기 유입라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계;
상기 제1 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계; 및
상기 제2 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계;를 더 포함하되,
상기 제어부는 상기 압력계들과 연결되어 상기 압력계들의 측정값들을 수신하고, 상기 측정값들에 기초하여 상기 밸브들의 개폐를 제어하는, 기체분리막 세정 장치. The method of claim 3,
A first pressure gauge disposed on the inflow line for measuring a pressure of the internal fluid;
A second pressure gauge disposed in the first outflow line for measuring a pressure of the inner fluid; And
And a third pressure gauge disposed in the second outlet line for measuring a pressure of the inner fluid,
Wherein the control unit is connected to the pressure gauges to receive the measured values of the pressure gauges and to control opening and closing of the valves based on the measured values. 제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 상태에서 상기 제1 압력계에 의해 측정된 상기 대상유체의 유입 압력을 상기 제2 압력계에 의해 측정된 상기 불투과 유체의 유출 압력 및 상기 제3 압력계에 의해 측정된 상기 투과 유체의 유출 압력의 합과 비교하여 기설정된 범위 이상의 차이를 갖는 경우 상기 제2 상태로 전환하는, 기체분리막 세정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the controller controls the inflow pressure of the object fluid measured by the first pressure gauge in the first state to the outflow pressure of the non-permeable fluid measured by the second pressure gauge, Wherein the second state is switched to the second state when the difference is greater than a predetermined range in comparison with the sum of the outflow pressures of the fluid. 제4항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제2 상태에서 상기 제2 압력계에 의해 측정된 상기 세정가스의 유출 압력과 상기 제3 압력계에 의해 측정된 상기 세정가스의 유입 압력의 차이가 기설정된 범위 내로 들어오는 경우 상기 제1 상태로 전환하는, 기체분리막 세정 장치.5. The method of claim 4,
Wherein when the difference between the outflow pressure of the cleaning gas measured by the second pressure gauge in the second state and the inflow pressure of the cleaning gas measured by the third pressure gauge falls within a predetermined range in the second state, State of the gas separation membrane. 제1항에 있어서,
상기 세정가스는 상기 대상유체보다 상기 기체분리막에 대해 투과성이 높은 기체로서 상기 기체분리막 표면의 오염층을 제거하는, 기체분리막 세정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cleaning gas removes a contaminated layer on a surface of the gas separation membrane as a gas having a higher permeability to the gas separation membrane than the target fluid. 제1항에 있어서,
상기 세정가스는 산화력이 높은 기체로서 상기 기체분리막 표면의 오염층을 제거하는, 기체분리막 세정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cleaning gas removes a contaminated layer on a surface of the gas separation membrane as a gas having high oxidizing ability. 제1항에 있어서,
상기 유입라인에 연결되며 상기 분리부로 세정물질 또는 세정가스의 유입을 위한 제3 세정라인;을 더 포함하는, 기체분리막 세정 장치. The method according to claim 1,
And a third cleaning line connected to the inflow line and for introducing the cleaning material or the cleaning gas into the separation unit. 유입라인으로부터 기체분리막에 대해 일정 투과성을 갖는 기체인 대상유체를 유입받아 기체분리막 투과성 유무에 따라 상기 대상유체를 투과 유체와 불투과 유체로 분리시키는 하나 이상의 분리부, 상기 분리부의 타단에 연결되며 상기 불투과 유체를 외부로 유출시키는 제1 유출라인, 상기 분리부의 일측에 연결되며 상기 투과 유체를 외부로 유출시키는 제2 유출라인, 상기 제2 유출라인에 연결되어 상기 제2 유출라인과 공유라인 구간인 제1 공유라인 구간을 가지며, 상기 분리부로 세정가스의 유입을 위한 제1 세정라인, 및 상기 제1 유출라인에 연결되어 상기 제1 유출라인과 공유라인 구간인 제2 공유라인 구간을 가지며, 상기 분리부로부터 상기 세정가스의 유출을 위한 제2 세정라인을 포함하는 기체분리막 세정 장치의 기체분리막 세정 방법에 있어서,
상기 기체분리막의 세정이 필요한지를 판단하고,
판단 결과 세정이 필요한 경우, 상기 분리부로 유입 및 상기 기체분리막을 통과한 이후 상기 분리부로부터 유출되는 상기 세정가스를 이용하여 세정하되,
상기 세정가스는 상기 대상유체보다 상기 기체분리막에 대해 투과성이 높은 기체이며,
상기 세정가스가 상기 분리부로 유입될 때에는 상기 제1 공유라인 구간을 따라 상기 분리된 투과 유체의 유출 방향과 반대되는 방향으로 유입되고,
상기 세정가스가 상기 기체분리막을 통과한 이후 상기 분리부로부터 유출될 때에는 상기 분리된 불투과 유체의 유출 방향과 동일한 방향으로 유출되는, 기체분리막 세정 방법.At least one separator for separating the object fluid into a permeate fluid and an opaque fluid depending on whether the gas separator is permeable to the object fluid flowing into the gas separator from the inflow line and having a constant permeability, A second outflow line connected to one side of the separator and allowing the permeate to flow out to the outside, a second outflow line connected to the second outflow line and a second outflow line connected to the second outflow line, And a first cleaning line connected to the first outflow line and having a second shared line section that is a shared line section with the first outflow line, And a second cleaning line for discharging the cleaning gas from the separator. Standing,
It is determined whether cleaning of the gas separation membrane is necessary,
If it is determined that cleaning is necessary, cleaning is performed using the cleaning gas flowing into the separation section and flowing out from the separation section after passing through the gas separation membrane,
The cleaning gas is a gas having a higher permeability to the gas separation membrane than the target fluid,
When the cleaning gas flows into the separator, flows in a direction opposite to the outflow direction of the separated permeated fluid along the first shared line section,
Wherein when the cleaning gas flows out from the separating unit after passing through the gas separation membrane, the cleaning gas flows out in the same direction as the outflow direction of the separated non-permeating fluid. 제10항에 있어서,
상기 판단하는 단계는,
상기 대상유체의 유입을 위한 유입라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제1 압력계, 상기 불투과 유체를 외부로 유출시키는 제1 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제2 압력계, 및 상기 투과 유체를 외부로 유출시키는 제2 유출라인에 배치되어 내부 유체의 압력을 측정하는 제3 압력계 각각의 측정값들에 기초하여 판단하는, 기체분리막 세정 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the determining step comprises:
A first pressure gauge disposed in an inflow line for inflow of the object fluid to measure a pressure of the internal fluid, a second pressure gauge disposed in a first outflow line for discharging the opaque fluid to the outside, And a third pressure gauge disposed in a second outflow line for discharging the permeated fluid to the outside to measure the pressure of the internal fluid. 제11항에 있어서,
상기 세정하는 단계는,
상기 유입라인에 배치되는 제1 밸브, 상기 제1 유출라인에 배치되는 제2 밸브, 상기 제2 유출라인에 배치되는 제3 밸브, 상기 세정가스의 유입을 위한 제1 세정라인에 배치되는 제4 밸브, 및 상기 세정가스의 유출을 위한 제2 세정라인에 배치되는 제5 밸브 각각의 개폐를 제어하여 상기 세정가스를 유입 및 유출시키는, 기체분리막 세정 방법.12. The method of claim 11,
The cleaning may comprise:
A first valve disposed in the inlet line, a second valve disposed in the first outlet line, a third valve disposed in the second outlet line, a fourth valve disposed in the first clean line for the introduction of the cleaning gas, And a fifth valve disposed in a second cleaning line for discharging the cleaning gas to control opening and closing of the cleaning gas to flow in and out the cleaning gas.
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