KR101933103B1 - 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터 - Google Patents

Abstract

베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인렛 디바이스를 통과한 액기상 유체에서 액적을 제거하기 위하여 베셀 내부에 설치되는 장치로서, 상기 액기상 유체가 유입되도록 하부에 형성된 유입구와, 상기 유입구의 상부에 형성되며 상기 액기상 유체가 유동하는 과정에서 액적이 생성되도록 복수 개의 절곡부가 이루어지고 상기 액적이 이웃하는 다른 유로로 이동되도록 상기 절곡부의 상부에 이동홀이 형성되는 물결부와, 상기 물결부를 통과한 액기상 유체가 외부로 배출되도록 상부에 형성된 배출구를 갖는 적어도 1개의 메인유로부; 및 상기 물결부와 동일한 곡률을 가지며 상기 메인유로부에 이웃하게 결합되어 상기 이동홀을 통해 유입된 액적을 내부에 포집하는 적어도 1개의 포집유로부를 포함하는 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터가 제공될 수 있다.

Description

베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터{VANE PACK TYPE MIST EXTRACTOR}

본 발명은 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터에 관한 것이다.

일반적으로 각종 플랜트(Plant)에 설치되는 베셀(vessel)은 액상과 기상이 혼재해 있는 상태 즉, 멀티 페이즈(Multi-Phase)에서 액체와 기체를 분리하기 위해 사용된다. 액체와 기체를 분리하는 것은 해당 베셀의 성능뿐만 아니라 플랜트 전체의 성능에도 중요한 영향을 미칠 수 있다.

예를 들어, 비말(Entrainment)된 액적(Liquid Droplet)이 제거되지 않은 상태로 베이퍼(Vapor)에 포함되어 베셀의 아웃렛 노즐(Outlet Nozzle)을 통해 배출될 경우, 베셀의 후단에 설치된 압축기와 같은 장치의 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 아웃렛 노즐을 통해 배출되는 액적을 최소화하는 것은 Down Stream Process에 영향을 미치는 주요 인자로서 베셀의 성능지표라 할 수 있다.

기체와 액체를 분리하기 위해서 상기 베셀에는 다양한 내부장치가 설치될 수 있는데, 통상 인렛 디바이스(Inlet Device), 미스트 엘리미네이터(Mist Eliminator) 또는 미스트 익스트랙터(Mist Extractor)가 포함될 수 있다.

액체와 기체가 혼합된 유체(이하, "액기상 유체"이라 한다)는 상기 베셀로 유입된 후 상기 인렛 디바이스를 통과하면서 액체와 기체로 1차 분리될 수 있다. 또한 상기 인렛 디바이스에서 미처 제거되지 못한 액기상 유체는 상기 미스트 익스트랙터로 유입되어 2차적으로 분리된 후 상기 아웃렛 노즐을 통해 베셀의 외부로 배출된다.

그러나, 종래 미스트 익스트랙터는 액기상 유체로부터 분리된 액적이 기류에 의해 다시 비말화되어 기체에 포함됨에 따라 액적의 분리 효율이 높지 않은 문제가 있다. 이는 결과적으로 많은 양의 액적이 베셀의 아웃렛 노즐을 통해 외부로 배출되어 베셀 후단에 설치된 다른 장치 및 플랜트 전체가 손상되는 문제를 야기할 수 있다.

한국등록특허 10-1398178호

본 발명의 실시예는, 액기상 유체로부터 분리된 액적의 재비말화를 방지하여 액적 분리 효율을 높이기 위한 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인렛 디바이스를 통과한 액기상 유체에서 액적을 제거하기 위하여 베셀 내부에 설치되는 장치로서, 상기 액기상 유체가 유입되도록 하부에 형성된 유입구와, 상기 유입구의 상부에 배치되며 상기 액기상 유체가 유동하는 과정에서 액적이 생성되도록 복수 개의 절곡부가 형성되고 상기 액적이 이웃하는 다른 유로로 이동되도록 상기 절곡부의 상부에 이동홀이 형성되는 물결부와, 상기 물결부를 통과한 액기상 유체가 외부로 배출되도록 상부에 형성된 배출구를 갖는 적어도 1개의 메인유로부; 및 상기 물결부와 동일한 곡률을 가지며 상기 메인유로부에 이웃하게 결합되어 상기 이동홀을 통해 유입된 액적을 내부에 포집하는 적어도 1개의 포집유로부를 포함하는 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터가 제공될 수 있다.

또한 상기 메인유로부 사이에는 상기 포집유로부가 배치되도록 상기 메인유로부와 상기 포집유로부는 교대로 하나씩 배치될 수 있다.

또한 상기 이동홀은 상기 물결부에서 상기 액기상 유체의 유동이 집중되는 영역보다 상부에 위치될 수 있다.

또한 상기 물결부에서 상기 이동홀이 형성된 부분에는 상기 액적이 상기 포집유로부로 용이하게 유입되도록 상기 포집유로부 쪽으로 일정 구간 꺾여 들어가는 가이드부가 형성될 수 있다.

또한 상기 포집유로부는 그 상부와 하부가 차단부에 의해 각각 폐쇄된 구조를 가질 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 인렛 디바이스를 통과한 액기상 유체에서 액적을 제거하기 위하여 베셀 내부에 설치되는 장치로서, 상기 액기상 유체가 유입되도록 하부에 형성된 유입구와, 상기 유입구의 상부에 배치되며 상기 액기상 유체가 유동하는 과정에서 액적이 생성되도록 복수 개의 절곡부가 형성되고 상기 액적이 이웃하는 다른 유로로 이동되도록 이동홀이 형성되는 액적생성부와, 상기 액적생성부를 통과한 액기상 유체가 외부로 배출되도록 상부에 형성된 배출구를 갖는 적어도 1개의 메인유로부; 및 상기 액적생성부와 동일한 곡률을 가지며 상기 메인유로부에 이웃하게 결합되어 상기 이동홀을 통해 유입된 액적을 내부에 포집하는 적어도 1개의 포집유로부를 포함하고, 상기 포집유로부에서 상기 이동홀의 상부에는 상기 액적이 상기 이동홀을 통해 상기 메인유로부로 역류하는 것을 방지하도록 상기 포집유로부의 하방으로 경사면을 형성하는 역류방지부가 형성되고, 상기 포집유로부에서 상기 이동홀의 하부에는 상기 액적이 상기 이동홀을 통해 상기 포집유로부로 유입되게 안내하며 상기 포집유로부에 있는 미세 액적의 부유를 막고 더 큰 액적으로 성장할 수 있도록 상기 포집유로부의 하방으로 꺽인 경사안내부가 형성된, 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터가 제공될 수 있다.

또한, 상기 역류방지부 및 상기 경사안내부는 각각 상기 포집유로부 내부로 돌출되도록 상기 포집유로부에 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 역류방지부 및 상기 경사안내부는 각각 상기 포집유로부 내부로 돌출되도록 상기 포집유로부에 별도로 결합될 수 있다.

또한 상기 역류방지부는 상기 포집유로부에 결합될 때 상기 이동홀의 상부에 있는 상기 포집유로부가 일부 노출되는 노출부가 생성되도록 결합될 수 있다.

또한 상기 메인유로부 사이에는 상기 포집유로부가 배치되도록 상기 메인유로부와 상기 포집유로부는 교대로 하나씩 배치될 수 있다.

또한 상기 이동홀은 상기 액적생성부에서 상기 액기상 유체의 유동이 집중되는 절곡부의 상부에 위치될 수 있다.

또한 상기 포집유로부는 그 상부와 하부가 차단부에 의해 각각 폐쇄된 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 액기상 유체에서 분리된 액적을 별도의 유로에 포집함으로써 액적이 기류에 의해 재비말화되는 것을 방지하므로 액적 분리(제거) 효율이 크게 증대될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 액적 분리 성능을 향상시킬 수 있기 때문에 종래에 비하여 미스트 익스트랙터 및 베셀의 사이즈를 줄일 수 있어 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 포집유로부에 유입된 액적이 메인유로부로 역류하는 것을 방지하고 미세 액적이 더 큰 액적으로 성장할 수 있도록 유도함으로써 액적 분리(제거) 효율이 크게 향상될 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미스트 익스트랙터가 설치된 베셀을 나타낸 측단면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스트 익스트랙터의 구조를 나타낸 측면도,
도3은 도2의 정면도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스트 익스트랙터에 유동이 집중되는 영역을 나타낸 유체해석 결과 도면,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미스트 익스트랙터의 구조를 나타낸 측면도,
도6은 도5의 "A" 부위를 확대한 것으로, 이동홀의 주변 구조에 대한 제1실시예를 나타낸 도면,
도7은 도5의 "A" 부위를 확대한 것으로, 이동홀의 주변 구조에 대한 제2실시예를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미스트 익스트랙터가 설치된 베셀을 나타낸 측단면도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스트 익스트랙터의 구조를 나타낸 측면도이며, 도3은 도2의 정면도이고, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스트 익스트랙터에 유동이 집중되는 영역을 나타낸 유체해석 결과 도면이다.

도1은 액체와 기체가 혼합된 상태로 존재하는 액기상 유체로부터 액체와 기체를 분리하기 위해 제공되는 베셀(10, Vessel)을 나타낸 것으로서, 상기 베셀(10)의 내부에는 액기상 유체에서 액체와 기체를 1차적으로 분리하는 인렛 디바이스(20, Inlet Device)와, 상기 인렛 디바이스(20)를 통과한 액기상 유체에서 미처 제거되지 못한 액적(액체)을 2차적으로 분리하는 미스트 익스트랙터(30, Mist Extractor)가 설치될 수 있다.

상기 액기상 유체는 상기 베셀(10)의 일측에 설치된 인렛 노즐(11)을 통해 베셀(10) 내부로 유입될 수 있는데, 상기 인렛 디바이스(20)는 베셀(10)의 내부로 유입된 상기 액기상 유체의 유입 경로 상에 설치되도록 상기 인렛 노즐(11)과 마주하는 위치에 제공되며, 상기 액기상 유체가 인렛 디바이스(20)를 통과하는 과정에서 액체와 기체로 분리될 수 있다.

상기 인렛 디바이스(20)에서 분리된 액체는 낙하하여 상기 베셀(10)의 하부에 모일 수 있고, 상기 인렛 디바이스(20)를 통과한 기체는 상기 인렛 디바이스(20)의 상부에 설치된 미스트 익스트랙터(30)로 유입될 수 있다.

상기 인렛 디바이스(20)에서 미처 제거되지 못하고 일부 액상으로 남아 있는 액기상 유체는 상기 미스트 익스트랙터(30)로 유입되어 미스트 익스트랙터(30)에서 2차적으로 액적이 분리된다. 상기 미스트 익스트랙터(30)를 통과한 액기상 유체에는 대부분 기체만 잔존하며, 이 기체는 상기 베셀(10)의 타측에 설치된 아웃렛 노즐(12)을 통해 베셀(10)의 외부로 배출될 수 있다.

본 발명은 상기 베셀(10)에 내장되는 장치 중 상기 미스트 익스트랙터(30)에 관한 것으로서 상기 인렛 디바이스(20)를 통과하였지만 미처 제거되지 못한 액상 성분이 포함된 액기상 유체를 제공받아 그 액기상 유체로부터 액적의 생성을 용이하게 하고 이렇게 생성된 액적이 기류에 의해 다시 비말화되는 것을 방지하기 위해 액적을 별도의 유로에 포집하는 구조를 갖는 미스트 익스트랙터(30)를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터는 도2에 도시된 바와 같이, 적어도 1개의 메인유로부(100) 및 적어도 1개의 포집유로부(200)를 포함할 수 있다.

상기 메인유로부(100)는 하부에서 상기 액기상 유체를 제공받아 상부로 배출할 수 있도록 상하방향으로 길게 형성되는 구조를 가질 수 있다. 상기 메인유로부(100)는 액기상 유체가 실질적으로 이동하는 곳으로서, 상기 액기상 유체가 유입되도록 상기 메인유로부(100)의 하부에는 유입구(110)가 형성된다.

또한 상기 메인유로부(100)에서 상기 유입구(110)의 상부에는 액기상 유체가 상방향으로 유동하는 과정에서 메인유로부(100)의 내부면과 접촉하여 표면 장력에 의해 액적이 용이하게 생성될 수 있도록 하는 물결부(120)가 구비될 수 있다.

액적이 용이하게 생성되도록 하기 위해서는 액기상 유체가 상기 메인유로부(100) 내부에서 지그재그 형태로 유동하도록 유도하여 유동이 집중되는 영역이 많이 발생하도록 하는 것이 유리하므로, 이를 구현하기 위해 상기 물결부(120)는 복수 개의 절곡부(121)가 물결 형태를 이루도록 형성된다. 이때, 복수 개의 절곡부(121)에 의해 형성되는 상기 물결부(120)는 상기 메인유로부(100)의 내표면에 맺히는 액적이 내표면을 따라 부드럽게 상방으로 미끄러지듯이 이동할 수 있도록 완만한 유선형으로 형성될 수 있다. 상기 절곡부(121)의 수는 유입되는 상기 액기상 유체의 양과 액상 농도를 고려하여 필요에 따라 적절하게 가변될 수 있다.

또한, 상기 물결부(120)에는 그 내부에 생성되어 표면에 맺혀 있는 액적을 별도로 포집하기 위하여 상기 액적이 이웃하는 다른 유로(본 실시예의 포집유로부(200))로 이동되도록 하는 이동홀(122)을 구비할 수 있다.

상기 이동홀(122)은 상기 절곡부(121)의 상부에 형성될 수 있다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 이동홀(122)은 상기 물결부(120)에서 액기상 유체의 유동이 집중되는 영역보다 상부에 위치하는 것이 바람직한데, 도4에 도시된 바와 같은 유체해석(CFD) 결과를 살펴보면 액기상 유체의 유동 집중(압력)은 상기 절곡부(121)를 조금 지난 영역(도4에서 "원"으로 표현된 영역)에서 최대가 되는 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 유동 집중 영역(도3의 "원")에서 액적의 생성이 최대가 되므로 상기 이동홀(122)은 상기 유동 집중 영역보다 상부에 형성되도록 하여 유동 집중 영역에서 생성, 성장된 액적이 액기상 유체의 유동(기류)에 의해 밀려 올라가다가 상기 이동홀(122)을 통해 이웃하는 다른 유로로 이동되도록 함으로써 상기 액기상 유체에 포함된 액상의 제거 효율을 극대화할 수 있다.

여기서, 상기 이동홀(122)은 도3에 도시된 바와 같이 상기 물결부(120)의 폭방향(상기 액기상 유체의 진행방향에 대하여 수직한 방향)으로 이격되게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 이동홀(122)과 이동홀(122) 사이에는 상기 물결부(120)를 이루는 플레이트가 서로 연결되는 연결부(124)가 형성될 수 있다.

또한, 도2에 도시된 바와 같이 상기 물결부(120)에서 상기 이동홀(122)이 형성된 부분에는 상기 액적이 상기 포집유로부(200)로 용이하게 유입될 수 있도록 상기 포집유로부(200) 쪽으로 꺾여 일정 구간 들어가는 가이드부(123)가 형성될 수 있다. 상기 액적은 상기 메인유로부(100)를 흐르는 기류에 의해 상부로 밀려 올라가게 되는데 이때 액적은 표면 장력에 의해 메인유로부(100)의 내표면에 부착된 상태로 메인유로부(100)를 따라 상부로 이동하게 되는바, 상기 가이드부(123)가 상기 포집유로부(200)의 내측으로 꺾여 들어가 있기 때문에 기류의 유속이 빠르더라도 액적이 메인유로부(100)에 남지 않고 상기 포집유로부(200)로 용이하게 유입될 수 있다.

또한, 상기 배출구(130)는 상기 물결부(120)를 통과한 액기상 유체(이때의 액기상 유체에는 대부분 기체 성분이 포함됨)가 메인유로부(100)의 외부로 배출되도록 상기 메인유로부(100)의 상부에 형성될 수 있다. 상기 액기상 유체는 상기 메인유로부(100)를 통과하는 과정에서 액적이 대거 분리되어 제거되므로 대부분 기체 성분이 남게 된다. 실험에 의하면 상기 메인유로부(100)를 통과한 후에 제거되는 액적의 비율은 대략 96%가 되므로 상기 물결부(120)를 통과한 액기상 유체에는 대략 4%의 액체 성분이 포함될 수 있다.

한편, 상기 포집유로부(200)는 도2에 도시된 바와 같이 상기 물결부(120)와 동일한 곡률을 가지며 상기 메인유로부(100)에 이웃하게 결합되는 구성으로서, 상기 메인유로부(100) 옆에 배치되어 상기 이동홀(122)을 통해 유입된 액적을 내부에 포집할 수 있다.

상기 포집유로부(200)는 대략적으로 상기 메인유로부(100)와 동일한 형상을 가지고 있으나 액적을 내부에 포집하고 이미 생성된 액적이 액기상 유체의 기류에 의해 다시 비말화되는 것을 방지하기 위해 그 상부와 하부는 각각 차단부(210)를 통해 폐쇄되어 있다.

상기 포집유로부(200)의 상부가 폐쇄된 것은 상기 포집유로부(200)에 유입된 액적이 기류에 의해 상부로 이동하여 포집유로부(200)에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 것이고, 상기 포집유로부(200)의 하부가 폐쇄된 것은 포집유로부(200)에 유입된 후 자체 중량에 의해 하부로 이동하는 액적이 상기 메인유로부(100)의 유입구(110)로 유입되는 액기상 유체의 기류에 의하여 다시 비말화되는 것을 방지하기 위한 것이다.

한편, 본 실시예는 상기 메인유로부(100)와 상기 포집유로부(200)가 최소 1개씩 배치될 수도 있지만, 필요에 따라 1개 이상으로 교번하여 배치될 수도 있다. 상기 메인유로부(100)와 포집유로부(200)가 1개 이상 제공되는 경우, 상기 메인유로부(100) 사이에는 상기 포집유로부(200)가 배치되도록 상기 메인유로부(100)와 포집유로부(200)는 교대로 하나씩 배치될 수 있다. 예컨대, 도2에 도시된 바와 같이 상기 메인유로부(100)가 3개 제공되고 상기 포집유로부(200)가 2개 제공되는 경우, 상기 포집유로부(200)는 상기 메인유로부(100) 사이에 배치되도록 하여 양 옆으로 이웃해 있는 포집유로부(200)에서 유입되는 액적을 포집할 수 있다.

이하, 도5 및 도7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터(30')에 대하여 설명한다. 다만, 본 발명의 다른 실시예는 앞에서 설명한 일 실시예와 비교하여 복수개의 절곡부(321)가 형성된 액적생성부(320) 및 이동홀(322)의 주변 구조에서 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하고, 설명되지 않은 내용은 일 실시예의 설명을 준용한다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미스트 익스트랙터의 구조를 나타낸 측면도이고, 도6은 도5의 "A" 부위를 확대한 것으로, 이동홀의 주변 구조에 대한 제1실시예를 나타낸 도면이며, 도7은 도5의 "A" 부위를 확대한 것으로, 이동홀의 주변 구조에 대한 제2실시예를 나타낸 도면이다.

도5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터(30')는, 적어도 1개의 메인유로부(300) 및 적어도 1개의 포집유로부(400)를 포함할 수 있다.

메인유로부(300)는 하부에서 액기상 유체를 제공받아 상부로 배출할 수 있도록 상하방향으로 길게 형성되는 구조를 가질 수 있다. 메인유로부(300)는 액기상 유체가 실질적으로 이동하는 곳으로서, 액기상 유체가 유입되도록 메인유로부(300)의 하부에는 유입구(310)가 형성된다.

또한 메인유로부(300)에서 유입구(310)의 상부에는 액기상 유체가 상 방향으로 유동(이동)하는 과정에서 메인유로부(300)의 내부면과 접촉하여 표면 장력에 의해 액적이 용이하게 생성될 수 있도록 하는 액적생성부(320)가 제공될 수 있다.

액적이 용이하게 생성되도록 하기 위해서는 액기상 유체가 메인유로부(300) 내부에서 지그재그 형태로 유동하도록 유도하여 유동이 집중되는 영역이 많이 발생하도록 하는 것이 유리하므로, 이를 구현하기 위해 상기 액적생성부(320)는 지그재그 형태로 경로가 꺾이는 복수 개의 절곡부(321)를 갖는다. 이때 상기 절곡부(321)의 수는 유입되는 액기상 유체의 양과 액상 농도를 고려하여 필요에 따라 적절하게 가변될 수 있다.

또한, 상기 액적생성부(320)에는 그 내부에 생성되어 표면에 맺혀 있는 액적을 별도로 포집하기 위하여 메인유로부(300)와 이웃하는 다른 유로(포집유로부(400))로 액적이 이동되도록 하는 이동홀(322)이 형성될 수 있다.

이동홀(322)은 액기상 유체의 유동이 집중되는 절곡부(321)의 상부에 형성될 수 있다. 구체적으로, 이동홀(322)은 액적생성부(320)에서 액기상 유체의 유동이 집중되는 영역(예컨대, 절곡부(321))보다 상부에 위치하는 것이 바람직한데, 이는 앞에서 설명한 바와 같이 액기상 유체의 유동 집중(압력)은 절곡부(321)를 조금 지난 영역에서 최대가 되기 때문에 이동홀(322)이 유동 집중 영역보다 상부에 형성되면 유동 집중 영역에서 생성, 성장한 액적이 액기상 유체의 유동(기류)에 의해 밀려 올라가다가 이동홀(322)을 통해 이웃하는 다른 유로(포집유로부(400))로 이동되어 액기상 유체에 포함된 액상의 제거 효율을 높일 수 있다.

또한, 액적생성부(320)를 통과한 액기상 유체(이때의 액기상 유체에는 대부분 기체 성분이 포함됨)가 메인유로부(300)의 외부로 배출되도록 상기 메인유로부(300)의 상부에는 배출구(330)가 형성될 수 있다.

액기상 유체는 메인유로부(300)를 통과하는 과정에서 액적이 대거 분리되어 제거되므로 대부분 기체 성분이 남게 된다. 실험에 의하면 상기 메인유로부(300)를 통과한 후에 제거되는 액적의 비율은 대략 99%가 되므로 액적생성부(320)를 통과한 액기상 유체에는 대략 1%의 액체 성분이 포함될 수 있다.

한편, 도5에 도시된 바와 같이 포집유로부(400)는 액적생성부(320)와 동일한 곡률을 가지며 메인유로부(300)에 이웃하게 결합되는 구성으로서, 메인유로부(300) 옆에 배치되어 이동홀(322)을 통해 유입된 액적을 내부에 포집할 수 있다.

포집유로부(400)는 대략적으로 메인유로부(300)와 유사한 형상을 가지고 있으나 액적을 내부에 포집하고 이미 생성된 액적이 액기상 유체의 기류에 의해 다시 비말화되는 것을 방지하기 위해 그 상부와 하부는 각각 차단부(410)를 통해 폐쇄되어 있다.

상기 메인유로부(300)와 상기 포집유로부(400)는 최소 1개씩 배치될 수도 있지만, 필요에 따라 1개 이상으로 교번하여 배치될 수도 있다. 상기 메인유로부(300)와 포집유로부(400)가 1개 이상 제공되는 경우, 상기 메인유로부(300) 사이에는 상기 포집유로부(400)가 배치되도록 상기 메인유로부(300)와 포집유로부(400)는 교대로 하나씩 배치될 수 있다.

예컨대, 도5에 도시된 바와 같이 상기 메인유로부(300)가 3개 제공되고 상기 포집유로부(400)가 2개 제공되는 경우, 상기 포집유로부(400)는 상기 메인유로부(300) 사이에 배치되도록 하여 양 옆으로 이웃해 있는 포집유로부(400)에서 유입되는 액적을 포집할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예는 상기 포집유로부(400)에서 이동홀(322)의 상부에는 역류방지부(420)가 형성되고, 이동홀(322)의 하부에는 경사안내부(430)가 형성될 수 있다.

도5를 참조하면, 상기 역류방지부(420)는 포집유로부(400) 내부에서 이동홀(322)의 상부에 제공될 수 있다. 역류방지부(420)는 포집유로부(400) 내부에 있는 액적이 포집유로부(400)를 따라 하방으로 이동하다가 상대적으로 하부에 있는 다른 이동홀(322)을 통해 메인유로부(300)로 역류하는 것을 방지하기 위해 이동홀(322)의 상부에서 포집유로부(400)의 하방으로 소정의 경사면을 형성하는 구조로 제공될 수 있다.

따라서, 포집유로부(400)에 있는 액적이 포집유로부(400)를 따라 하부로 이동하는 과정에서 역류방지부(420)에 의해 이동홀(322)의 개방이 차단되므로 액적은 이동홀(322)로 빠져 나가지 못하고 계속해서 포집유로부(400) 내부에서 하부로 이동하는 바, 액적이 메인유로부(300)로 역류하는 것을 방지하여 액적의 포집 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 경사안내부(430)는 포집유로부(400) 내부에서 이동홀(322)의 하부에 제공될 수 있다. 경사안내부(430)는 이동홀(322)의 하부에서 포집유로부(400)의 하방으로 기 설정된 각도로 꺾인 구조를 제공하여 메인유로부(300)의 액적이 이동홀(322)을 통해 포집유로부(400)로 유입되게 안내한다. 나아가 경사안내부(430)는 하방으로 꺾인 구조로 인하여 포집유로부(400)에서 부유하는 미세 액적의 단순 부유를 막고 이들이 응집하여 더 큰 액적으로 성장할 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 따라서, 경사안내부(430)는 포집유로부(400) 내부에서 미세 액적이 이동홀(322)을 통해 메인유로부(300)로 빠져 나가는 것을 차단함과 동시에 미세 액적을 응집시켜 큰 액적으로 성장시키는 바, 액적의 포집 효율이 배가될 수 있다.

한편, 도6에 도시된 바와 같이 상기 역류방지부(420) 및 상기 경사안내부(430)는 각각 포집유로부(400) 내부로 돌출되도록 포집유로부(400)에 일체로 형성될 수 있다. 역류방지부(420)와 경사안내부(430)가 포집유로부(400)에 일체로 형성되기 위해서는 이동홀(322)을 기준으로 그 상부와 하부의 패널이 포집유로부(400) 내측으로 절곡되게 가공될 수 있다.

또한, 도7에 도시된 바와 같이 상기 역류방지부(420') 및 상기 경사안내부(430')는 각각 포집유로부(400) 내부로 돌출되도록 상기 포집유로부(400)에 별도로 결합될 수 있다. 역류방지부(420')와 경사안내부(430')가 포집유로부(400)에 별도로 결합되기 위해서 역류방지부(420')와 경사안내부(430')는 각각 별도의 베인판 형태로 형성되어 포집유로부(400)의 내측에 결합될 수 있다.

이때 상기 역류방지부(420')는 포집유로부(400)에 결합될 때 상기 이동홀(322)의 상부에 있는 포집유로부(400)가 일부 노출되는 노출부(340)가 생성되도록 결합될 수 있다. 상기 노출부(340)는 상기 역류방지부(420')와의 관계에서 소정의 공간을 형성하여 액기상 유체가 역류방지부(420')에 부딪힌 후 이동홀(322)을 통해 메인유로부(300)로 들어가는 것을 방지할 뿐만 아니라 액적이 좀 더 용이하게 생성되도록 돕는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 상기 역류방지부(420')의 끝단과 상기 경사안내부(430')의 끝단은 미세 액적이 좀 더 큰 액적으로 성장할 수 있도록 그 간격을 설정할 수 있다.

아래의 표는 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터와 종래 미스트 익스트랙터에 대한 압력(Pressure Drop) 및 액적 제거효율(Removal Efficiency)을 나타낸 데이터이다.

	Pressure Drop (Pa)	Removal Efficiency (%)
Reference(종래)	1060	89
본 발명의 일 실시예	170	96
본 발명의 다른 실시예	107	99

상기 표에서 보듯이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 액적의 제거효율이 96%로, 종래에 비하여 대략 7% 이상 제거효율이 향상된 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 다른 실시예에 의하면 액적의 역류가 방지되고 미세 액적을 더 큰 액적으로 성장시킴에 따라 액적의 제거효율이 99%에 도달하는 바, 이는 본 발명의 일 실시예와 대비할 때 제거효율이 약 3% 더 향상된 것을 알 수 있다.

또한, 종래의 미스트 익스트랙터는 액적이 생성되어 성장하는 부위의 저항이 커서 내부 압력이 1060Pa로 매우 높았으나 본 실시예 및 다른 실시예는 메인유로부(100,300)의 물결부(120) 및 액적생성부(320)의 저항이 최소화되고 이에 따라 내부 압력이 170Pa과 107Pa로 각각 낮아지는 것을 확인할 수 있다.

미스트 익스트랙터에서 Pressure Drop이 미치는 영향은 다음과 같다. 통상, 미스트 익스트랙터 설계시 내부 허용 압력(Allowable Pressure)이 정해지면 그 허용 압력내에서 설계가 이루어지는데, Pressure Drop을 줄이게 되면 i) 압축성 유체의 경우 미스트 익스트랙터에서의 압축률이 감소되므로 미스트 익스트랙터 이후에 설치되는 후속 공정용 장치들에서의 부피팽창률이 줄게 되어 상기 후속 공정용 장치들의 사이즈를 줄일 수 있는 장점이 있고, ii) 그 결과 배관 사이즈 및 펌프 등의 선택의 폭이 넓어지게 되어 비용 절감 및 설계가 용이해지는 장점이 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

10 : 베셀 11 : 인렛 노즐
12 : 아웃렛 노즐 30, 30' : 미스트 익스트랙터
100, 300 : 메인유로 110, 310 : 유입구
120 : 물결부 121, 321 : 절곡부
122, 322 : 이동홀 123 : 가이드부
130, 330 : 배출구 200, 400 : 포집유로부
210, 410 : 차단판 320 : 액적생성부
340 : 노출부 420, 420' : 역류방지부
430, 430' : 경사안내부

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 인렛 디바이스를 통과한 액기상 유체에서 액적을 제거하기 위하여 베셀 내부에 설치되는 장치로서,
   상기 액기상 유체가 유입되도록 하부에 형성된 유입구와, 상기 유입구의 상부에 배치되며 상기 액기상 유체가 유동하는 과정에서 액적이 생성되도록 복수 개의 절곡부가 형성되고 상기 액적이 이웃하는 다른 유로로 이동되도록 이동홀이 형성되는 액적생성부와, 상기 액적생성부를 통과한 액기상 유체가 외부로 배출되도록 상부에 형성된 배출구를 갖는 적어도 1개의 메인유로부; 및
   상기 액적생성부와 동일한 곡률을 가지며 상기 메인유로부에 이웃하게 결합되어 상기 이동홀을 통해 유입된 액적을 내부에 포집하는 적어도 1개의 포집유로부를 포함하고,
   상기 포집유로부는,
   상기 액적이 상기 이동홀을 통해 상기 메인유로부로 역류하는 것을 방지하도록 상기 이동홀의 상부에서 상기 포집유로부의 하방으로 경사면을 형성하는 역류방지부; 및
   상기 액적이 상기 이동홀을 통해 상기 포집유로부로 유입되게 안내하며 상기 포집유로부에 있는 미세 액적의 부유를 막고 더 큰 액적으로 성장할 수 있도록 상기 이동홀의 하부에서 상기 포집유로부의 하방으로 꺽인 경사안내부를 포함하며,
   상기 역류방지부 및 상기 경사안내부가 각각 상기 포집유로부 내부로 돌출되도록 상기 포집유로부에 별도로 결합되고, 상기 역류방지부는 상기 포집유로부에 결합될 때 상기 이동홀의 상부에 있는 상기 포집유로부가 일부 노출되는 노출부가 형성되도록 결합되며,
   상기 역류방지부의 끝단과 상기 경사안내부의 끝단은 미세 액적이 더 큰 액적으로 성장할 수 있도록 기 설정된 간격을 유지하도록 구성되는, 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 메인유로부 사이에는 상기 포집유로부가 배치되도록 상기 메인유로부와 상기 포집유로부는 교대로 하나씩 배치되는, 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터.
11. 제6항에 있어서,
    상기 이동홀은 상기 액적생성부에서 상기 액기상 유체의 유동이 집중되는 절곡부의 상부에 위치되는, 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터.
12. 제6항에 있어서,
    상기 포집유로부는 그 상부와 하부가 차단부에 의해 각각 폐쇄된 구조를 갖는, 베인 팩 타입의 미스트 익스트랙터.

Images