KR101951943B1 - 제철소의 공기분리설비 - Google Patents

제철소의 공기분리설비 Download PDF

Info

Publication number
KR101951943B1
KR101951943B1 KR1020170152920A KR20170152920A KR101951943B1 KR 101951943 B1 KR101951943 B1 KR 101951943B1 KR 1020170152920 A KR1020170152920 A KR 1020170152920A KR 20170152920 A KR20170152920 A KR 20170152920A KR 101951943 B1 KR101951943 B1 KR 101951943B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
argon
air
tower
cooling
air separation
Prior art date
Application number
KR1020170152920A
Other languages
English (en)
Inventor
배기문
박지환
정신교
이민호
Original Assignee
주식회사포스코
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 주식회사포스코 filed Critical 주식회사포스코
Priority to KR1020170152920A priority Critical patent/KR101951943B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101951943B1 publication Critical patent/KR101951943B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04151—Purification and (pre-)cooling of the feed air; recuperative heat-exchange with product streams
    • F25J3/04157—Afterstage cooling and so-called "pre-cooling" of the feed air upstream the air purification unit and main heat exchange line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04096—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of argon or argon enriched stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04006—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit
    • F25J3/04078—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression
    • F25J3/04084—Providing pressurised feed air or process streams within or from the air fractionation unit providing pressurized products by liquid compression and vaporisation with cold recovery, i.e. so-called internal compression of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04642—Recovering noble gases from air
    • F25J3/04648—Recovering noble gases from air argon
    • F25J3/04654—Producing crude argon in a crude argon column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04775—Air purification and pre-cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • F25J2205/32—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes as direct contact cooling tower to produce a cooled gas stream, e.g. direct contact after cooler [DCAC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/30—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes
    • F25J2205/34—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using a washing, e.g. "scrubbing" or bubble column for purification purposes as evaporative cooling tower to produce chilled water, e.g. evaporative water chiller [EWC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/40—Air or oxygen enriched air, i.e. generally less than 30mol% of O2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/58—Argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/42—Nitrogen or special cases, e.g. multiple or low purity N2
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/58—Argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/42—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams the fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/42—One fluid being nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2250/00—Details related to the use of reboiler-condensers
    • F25J2250/30—External or auxiliary boiler-condenser in general, e.g. without a specified fluid or one fluid is not a primary air component or an intermediate fluid
    • F25J2250/58—One fluid being argon or crude argon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

제철소의 공기분리설비가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 공기분리설비는 원료공기를 제공하는 공기압축기에서 제공된 압축공기를 냉각시켜 공기분리기로 제공하는 수세냉각탑과, 대기와 열 교환된 냉각수를 공급하는 쿨링타워와, 공기분리장치에서 분리된 아르곤 액체가 저장되는 아르곤탱크와, 아르곤탱크에서 제공되는 극저온 아르곤 액체와 공기분리장치에서 분리되어 제공되는 상온의 불순질소를 열 교환시키는 열교환장치 및 쿨링타워에서 냉각수를 공급받아 저장하며, 열교환장치에서 냉각된 불순질소의 증발 잠열에 의해 저장된 냉각수를 냉각 후 수세냉각탑에 제공하는 칠러타워를 포함한다.

Description

제철소의 공기분리설비{AIR SEPARATION PLANT FOR IRONWORKS}
본 발명은 제철소의 공기분리설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비점차에 의해 공기 중에 포함된 산소, 질소, 아르곤을 분리하는 공기분리설비에 관한 것이다.
일반적으로 제철소에서는 대기 중의 공기를 흡입, 압축시켰다가 다시 팽창시키면서 온도를 떨어뜨려 비점차에 의하여 공기 중에 포함된 산소와 질소, 아르곤을 분리하는 공기분리설비가 운용되고 있다.
공기분리설비는 공기필터를 통해 흡입된 대기 중의 원료공기가 공기압축기에 흡입되어 압축된 후 수세냉각탑에 공급된다. 그리고 수세냉각탑으로 공급되는 냉각수의 분사에 의하여 상온으로 냉각됨과 동시에 공기 속의 수용성 먼지를 제거하고 불순물 흡착 설비인 흡착기로 들어가서 공기 중에 포함된 수분 및 이산화탄소를 제거하고, 팽창터빈으로 공급되어 단열 팽창된 후 정류탑으로 보내져 액체가스를 비점에 의해 분리 생산한다.
한편 수세냉각탑으로의 냉각수의 공급은 실외공기와 직접 접촉시켜 냉각하는 쿨링타워에 의해 제공되는 데, 하절기에는 냉각수의 온도를 충분히 냉각시키지 못한 상태로 공기분리설비에 보내지기 때문에 전력 소모가 많이 발생하는 문제가 있다.
한국공개특허 제2005-0012920호(2005.02.02 공개)
본 발명의 실시 예들은 제철소에서 사용되는 공기분리설비의 효율을 향상시킬 수 있는 제철소의 공기분리설비를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 원료공기를 제공하는 공기압축기에서 제공된 압축공기를 냉각시켜 공기분리기로 제공하는 수세냉각탑과, 대기와 열 교환된 냉각수를 공급하는 쿨링타워와, 상기 공기분리장치에서 분리된 아르곤 액체가 저장되는 아르곤탱크와, 상기 아르곤탱크에서 제공되는 극저온 아르곤 액체와 상기 공기분리장치에서 분리되어 제공되는 상온의 불순질소를 열 교환시키는 열교환장치 및 상기 쿨링타워에서 냉각수를 공급받아 저장하며, 상기 열교환장치에서 냉각된 불순질소의 증발 잠열에 의해 저장된 냉각수를 냉각 후 상기 수세냉각탑에 제공하는 칠러타워를 포함하는 제철소의 공기분리설비가 제공될 수 있다.
또한 상기 공기분리장치는 상기 수세냉각탑에서 제공되는 원료공기를 공급받아 비점차에 의해 액체상태의 산소, 질소, 아르곤을 분리하는 정류탑을 포함한다.
또한 상기 아르곤탱크에 저장된 아르곤 액체를 기화시켜 수요처로 제공하도록 기화기가 구비된 제1 아르곤 공급라인과, 상기 기화기 상류 측 상기 제1 아르곤 공급라인에서 분기되어 상기 열교환장치를 거친 후 상기 기화기 하류 측 상기 제1 아르곤 공급라인에 연결된 제2 아르곤 공급라인을 포함한다.
또한 상기 공기분리장치에서 분리된 불순질소가 제공되며, 상기 열교환장치를 거쳐 상기 칠러타워 내부에 마련된 열교환배관과 연결되는 불순질소공급배관을 더 포함한다.
본 발명의 실시 예들은 하절 기 대기 온도 상승 시 전력소모 및 스팀 소모를 줄임으로써 효율을 증가시킬 수 있는 제철소의 공기분리설비를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제철소의 공기분리설비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 평상 시 공기분리설비의 유체 흐름을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하절기 공기분리설비의 유체 흐름을 도시한 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 제철소의 공기분리설비를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 제철소의 공기분리설비(10)는 원료공기 필터에서 먼지를 여과시킨 대기 중의 공기를 공기압축기(20)에서 압축하고, 압축된 공기는 수세냉각탑(30)을 거쳐 공기분리장치(40)로 제공된다.
공기분리장치(40)는 수세냉각탑(30)을 거친 깨끗한 원료공기를 제공받는 흡착기, 팽창터빈, 정류탑을 포함한다. 흡착기에서 원료공기 중에 포함된 수분 및 이산화탄소가 제거된 후 팽창터빈으로 제공되고, 팽창터빈에서 단열 팽창된 원료공기는 정류탑으로 보내져 액체가스(산소, 질소, 아르곤)를 비점에 의해 분리하여 생산한다.
구체적으로, 공기압축기(20)에서 압축된 원료공기는 수세냉각탑(30)으로 제공되어, 수세냉각탑(30)에 공급되는 냉각수의 분사에 의해 냉각됨과 동시에 공기 속의 수용성 먼지를 제거하고, 불순물 흡착 설비인 흡착기로 들어가서 공기 중에 포함된 수분 및 이산화탄소를 제거시킨다. 그 후, 압축공기 중 일부는 주 열교환장치를 통하여 정류탑의 하탑으로 공급되면서 액화되고, 다른 일부의 압축공기는 팽창터빈으로 공급되어 고압으로 승압된 다음, 정류탑의 상탑으로 공급된다. 정류탑의 하탑에 공급된 원료공기는 내장된 정류판에 의해 액질과 불순액질 그리고 액체공기로 1차 분리가 이루어진 후, 상탑으로 들어가서 액체공기는 산소, 질소, 아르곤, 불순질소가스로 2차 정류가 이루어진다.
공기분리장치(40)에서 분리된 액체가스는 각각 별도의 탱크로 제공되어 저장된다.
공기분리장치(40)에서 분리된 극저온의 아르곤 액체가 저장되는 아르곤탱크(50)는 제1 아르곤 공급라인(51)을 통해 사용처(59)로 제공된다.
제1 아르곤 공급라인(51)에는 아르곤탱크(50)에 저장된 아르곤 액체를 송출하기 위한 펌프(52)가 설치되고, 펌프(52)에 의해 송출된 아르곤 액체는 기화기(53)를 통해 기화된 후 사용처(59)로 제공된다.
기화기(53)는 고온의 스팀가스를 제공받아 공급되는 아르곤 액체를 기화시키는 장치로 구성될 수 있다.
제1 아르곤 공급라인(51)에는 기화기(53)의 상류 측 제1 아르곤 공급라인(51)에서 분기되어 기화기(53)의 하류 측 제1 아르곤 공급라인(51)에 연결되는 제2 아르곤 공급라인(55)이 바이패스 연결된다.
제2 아르곤 공급라인(55)은 사용처(59)로 아르곤 가스를 공급하는 경우 기화기(53)를 사용하지 않고, 공기분리장치(40)에서 배출되는 상온의 불순질소가스를 열교환 매체로 이용하여 극저온의 아르곤 액체를 기화시킨 후 사용처(59)로 제공한다.
제1 아르곤 공급라인(51)과 제2 아르곤 공급라인(55)에는 공급라인을 따라 흐르는 아르곤 액체의 흐름을 제어하기 위한 다수의 밸브가 설치된다.
불순질소공급배관(41)은 공기분리장치(40)와 칠러타워(Chiller Tower) (70)를 연결하며, 공기분리장치(40)에서 분리된 상온의 건조 불순질소가스가 펌프(42)의 송출력에 의해 공급된다. 불순질소공급배관(41)에는 불순질소가스의 흐름을 제어하기 위한 다수의 밸브가 설치된다.
제2 아르곤 공급라인(55)을 따라 흐르는 극저온의 액체 아르곤과 불순질소공급배관(41)을 따라 흐르는 상온의 건조 불순질소가스는 열교환장치(60)를 통해 상호 열 교환을 수행한다.
제2 아르곤 공급라인(55)에 흐르는 극저온의 액체 아르곤은 열교환장치(60)를 통과하여 지나면서 상온의 건조 불순질소가스와 열 교환하여 기화된 후 사용처(59)로 제공되고, 불순질소공급배관(41)에 흐르는 상온의 건조 불순질소가스는 열교환장치(60)를 통과하여 지나면서 극저온의 액체 아르곤과 열 교환하여 냉각된 후 칠러타워(70)에 제공된다.
수세냉각탑(30)으로의 냉각수의 공급은 쿨링타워(Cooling Tower)(80)와 칠러타워(70)에 의해 제공된다.
쿨링타워(80)는 각 압축기의 압축가스를 냉각시킨 고온의 냉각수를 대기 중의 공기와 열 교환하여 냉각시키는 장치이다.
쿨링타워(80)에서 냉각된 냉각수는 쿨링타워(80)와 칠러타워(70)를 연결하는 배관(81)에 설치된 펌프(82)에 의해 송출되어 칠러타워(70)에 제공된다.
칠러타워(70)는 쿨링타워(80)에서 공급된 냉각수를 공기분리장치(40)에서 생산된 상온의 건조 불순질소가스 및 열교환장치(60)를 통해 열 교환된 극저온의 불순질소가스와 열 교환하여 냉각시키는 장치이다.
칠러타워(70) 내에는 열교환장치(60)를 거쳐 냉각된 불순질소가스가 공급되는 열교환배관(71)이 내장되고, 열교환배관(71)에서 유동하는 불순질소가스의 증발 잠열을 이용하여 칠러타워(70)에 저장된 냉각수는 냉각된다.
칠러타워(70)에서 냉각된 냉각수는 수세냉각탑(30)과 칠러타워(70)를 연결하는 배관(73)에 설치된 펌프(75)에 의해 송출되어 수세냉각탑(30)에 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 제철소의 공기분리설비의 작용에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 평상 시 공기분리설비의 유체 흐름을 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 하절기 공기분리설비의 유체 흐름을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 평상 시 공기압축기(20)에서 공급되는 원료공기는 수세냉각탑(30)에 제공되고, 수세냉각탑(30)에서 쿨링타워(80)와 칠러타워(70)를 통해 공급되는 냉각수에 의해 냉각 및 수용성 먼지가 제거된 후 공기분리장치(40)로 공급된 후 비점에 의해 산소, 질소, 아르곤 액체가스로 분리 생산된 후 각 탱크에 저장된다.
그리고 사용처에서 아르곤 가스가 필요한 경우에는 아르곤 액체가스가 저장된 아르곤탱크(50)는 펌프(52)의 송출력에 의해 제1 아르곤 공급라인(51)을 따라 기화기(53)에 공급되어 기화된 후 사용처(59)로 공급된다.
한편 하절기와 같이 대기 온도가 상승하는 경우에는 쿨링타워(80)에서 대기 중의 공기에 의해 냉각된 냉각수의 온도가 평상 시보다 높게 된다. 이는 공기압축기(20)에서 압축된 압축공기가 정상적으로 냉각되지 않아 공기압축기(20)의 전력비 상승은 물론 각 압축기의 전력비가 상승하는 문제가 발생한다.
또한 아르곤탱크(50)에 저장되어 있는 극저온의 액체 아르곤을 기화기(53)를 이용하여 기화시키는 과정에서 고온의 스팀가스를 사용하게 되므로 스팀가스의 비용이 발생하게 된다.
이 경우, 본 실시 예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 아르곤탱크(50)에 저장된 극저온의 액체 아르곤을 펌프(52)를 이용하여 펌핑한 후 밸브를 제어함에 의해 제2 아르곤 공급라인(55) 쪽으로 공급하고, 공기분리장치(40)에서 분리된 상온의 불순질소가스는 불순질소공급배관(41)에 공급함에 의해 열교환장치(60)에서 극저온의 액체 아르곤과 상온의 불순질소를 열교환 시킨다.
이에 따라 극저온의 액체 아르곤은 상온으로 기화되어 제2 아르곤 공급라인(55)을 통해 사용처(59)로 제공되고, 불순질소공급배관(41)에 흐르는 상온의 건조 불순질소가스는 한냉을 얻어 칠러타워(70)에 제공한다.
칠러타워(70)에 저장된 냉각수는 기존에 제공되는 상온(13℃)의 건조 불순질소가스뿐만 아니라 아르곤탱크(50)에서 제공되는 극저온(-175℃)의 액체 아르곤과 열교환되어 한냉을 얻은 건조 불순질소가스의 증발 잠열까지 이용하여 냉각된 후 수세냉각탑(30)에 공급된다. 수세냉각탑(30)에 공급된 냉각수는 공기압축기(20)에서 압축되어 수세냉각탑(30)으로 유입된 고온의 압축공기를 직접 냉각시킴에 의해 수세냉각탑(30) 출구 압축공기의 온도가 하절기 평상 시의 압축공기온도보다 하락하도록 하여 공기압축기(20)의 전력비를 절감할 수 있게 된다. 또한 아르곤탱크(50)에 저장되어 있는 극저온의 액체 아르곤을 펌프를 이용하여 펌핑한 후 기화기(53)를 거치지 않고 열교환장치(60)를 이용함으로써 불필요한 스팀의 낭비도 방지할 수 있게 된다.
이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.
10: 공기분리설비, 20: 공기압축기,
30: 수세냉각탑, 40: 공기분리장치,
41: 불순질소공급배관, 50: 아르곤탱크,
51: 제1 아르곤 공급라인, 53: 기화기,
55: 제2 아르곤 공급라인, 59: 사용처,
60: 열교환장치, 70: 칠러타워,
71: 열교환배관, 80: 쿨링타워.

Claims (4)

  1. 원료공기를 제공하는 공기압축기에서 제공된 압축공기를 냉각시켜 공기분리장치로 제공하는 수세냉각탑;
    대기와 열 교환된 냉각수를 공급하는 쿨링타워;
    상기 공기분리장치에서 분리된 극저온의 아르곤 액체가 저장되는 아르곤탱크;
    상기 아르곤탱크에서 제공되는 극저온 아르곤 액체와 상기 공기분리장치에서 분리되어 제공되는 상온의 불순질소를 열 교환시키는 열교환장치;
    상기 아르곤탱크에 저장된 아르곤 액체를 기화시켜 수요처로 제공하도록 기화기가 구비된 제1 아르곤 공급라인과, 상기 기화기 상류 측 상기 제1 아르곤 공급라인에서 분기되어 상기 열교환장치를 거친 후 상기 기화기 하류 측 상기 제1 아르곤 공급라인에 연결된 제2 아르곤 공급라인;
    상기 쿨링타워에서 냉각수를 공급받아 저장하며, 상기 열교환장치에서 냉각된 불순질소의 증발 잠열에 의해 저장된 냉각수를 냉각 후 상기 수세냉각탑에 제공하는 칠러타워; 및
    상기 공기분리장치에서 분리된 불순질소가 제공되며, 상기 열교환장치를 거쳐 상기 칠러타워 내부에 마련된 열교환배관과 연결되는 불순질소공급배관을 포함하는 제철소의 공기분리설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기분리장치는 상기 수세냉각탑에서 제공되는 원료공기를 공급받아 비점차에 의해 액체상태의 산소, 질소, 아르곤을 분리하는 정류탑을 포함하는 제철소의 공기분리설비.
  3. 삭제
  4. 삭제
KR1020170152920A 2017-11-16 2017-11-16 제철소의 공기분리설비 KR101951943B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170152920A KR101951943B1 (ko) 2017-11-16 2017-11-16 제철소의 공기분리설비

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170152920A KR101951943B1 (ko) 2017-11-16 2017-11-16 제철소의 공기분리설비

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101951943B1 true KR101951943B1 (ko) 2019-02-25

Family

ID=65584917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170152920A KR101951943B1 (ko) 2017-11-16 2017-11-16 제철소의 공기분리설비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101951943B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110715506A (zh) * 2019-10-08 2020-01-21 安徽华铂再生资源科技有限公司 一种制氧用压缩预冷装置及其工作方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050012920A (ko) 2003-07-25 2005-02-02 주식회사 포스코 흡착기 방식의 공기분리장치용 에너지 절감 운전방법
JP2013096597A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Jfe Steel Corp 深冷空気分離装置、及びその制御方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050012920A (ko) 2003-07-25 2005-02-02 주식회사 포스코 흡착기 방식의 공기분리장치용 에너지 절감 운전방법
JP2013096597A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Jfe Steel Corp 深冷空気分離装置、及びその制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110715506A (zh) * 2019-10-08 2020-01-21 安徽华铂再生资源科技有限公司 一种制氧用压缩预冷装置及其工作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2636966C1 (ru) Способ производства сжиженного природного газа
CN107940801B (zh) 一种回收压缩空气余热的空分系统
US9433890B2 (en) Dehydration equipment, gas compression system, and dehydration method
JP2010065986A (ja) 冷凍サイクル装置および空気調和装置
CN101749885A (zh) 制冷装置
US20160290714A1 (en) Optimized heat exchange in a co2 de-sublimation process
JP5017057B2 (ja) ヒートポンプシステム及びその運用方法並びに蒸気蒸発器システム
KR101951943B1 (ko) 제철소의 공기분리설비
KR100914776B1 (ko) 냉난방 겸용 냉온수 생산 장치
CN206890721U (zh) 一体式冷热水联用成套机组
CN106958987B (zh) 一种用于空气分离的空气预除湿及预冷系统
KR101392048B1 (ko) 에너지 효율 및 냉각 효율을 향상시킨 냉동시스템
CN216620334U (zh) 可延缓蒸发式冷凝器盘管水结垢的制冷系统
CN201852341U (zh) 一种制冷机
CN108072235B (zh) 空分系统
CN204478567U (zh) 带深度过冷装置的蒸发冷凝高效螺杆冷水机组
CN208635427U (zh) 一种利用污氮冷能预冷空气的装置
CN209246514U (zh) 电子级二氧化碳的制备装置
JP7291472B2 (ja) 窒素ガス製造装置
CN113266872A (zh) 可拓宽运行范围的全新风直膨式空气处理机组和空调系统
CN104121715B (zh) 表面处理行业专用并联共用系统涡旋满液式直冷机组
CN203980717U (zh) 一种低温风冷热泵机组
CN109059422A (zh) 一种利用污氮冷能预冷空气的装置
CN109539693B (zh) 气体冷却系统及气体冷却方法
CN208750913U (zh) 一种供暖气的空调系统

Legal Events

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