KR102226466B1 - Dehydration process system using pervaporation mechanism - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 투과증발 원리를 이용하는 탈수 공정 시스템을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 탈수 공정 시스템은 탈수 대상 액체가 저장된 공급탱크; 제1 배관에 의해 상기 공급탱크와 연결된 정량탱크; 및 제2 배관 및 제4 배관에 의해 상기 정량탱크와 연결되며, 진공펌프가 설치된 제3 배관에 연결된 분리막모듈;을 포함하며, 상기 액체는 상기 제1 배관을 통해 상기 정량탱크로 공급되며, 상기 액체에 대한 탈수 공정이 진행되는 도중, 상기 액체가 제2 배관을 통해 상기 분리막모듈로 공급된 후 상기 제4 배관을 통해 상기 정량탱크로 복귀되는 것이 반복 수행되면서 상기 분리막모듈에 의해 상기 액체 내의 수분함량이 점차 감소된다.This specification discloses a dehydration process system using the pervaporation principle. A dehydration process system according to an embodiment of the present invention includes a supply tank in which a liquid to be dewatered is stored; A quantitative tank connected to the supply tank by a first pipe; And a separation membrane module connected to the quantitative tank by a second pipe and a fourth pipe, and connected to a third pipe in which a vacuum pump is installed, wherein the liquid is supplied to the quantitative tank through the first pipe, and the While the dehydration process for the liquid is in progress, the liquid is supplied to the separation membrane module through the second pipe and then returned to the quantitative tank through the fourth pipe. The content gradually decreases.

Figure R1020190075460
Figure R1020190075460

Description

투과증발 원리를 이용하는 탈수 공정 시스템{DEHYDRATION PROCESS SYSTEM USING PERVAPORATION MECHANISM}Dehydration process system using pervaporation principle {DEHYDRATION PROCESS SYSTEM USING PERVAPORATION MECHANISM}

본 발명은 탈수 공정 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 알코올류 등의 유기용매를 대상으로 하며 투과증발막을 이용함으로써 종래보다 탈수 공정 시간을 크게 단축할 수 있는 탈수 공정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a dehydration process system, and more specifically, to a dehydration process system that targets organic solvents such as alcohols and can significantly shorten the dehydration process time compared to the prior art by using a pervaporation membrane.

에탄올은 시약용, 세척용, 연료용, 원료용 등 다양한 용도를 가진 물질로서 여러 분야에 걸쳐 사용되고 있다.Ethanol is used in various fields as a material having a variety of uses, such as for reagents, cleaning, fuels, and raw materials.

최초 생산된 에탄올에는 수분이 어느 정도 포함된 상태이므로 순도 높은 에탄올을 얻기 위해서는 별도의 탈수 공정이 필요하다.Since the initially produced ethanol contains some water, a separate dehydration process is required to obtain high-purity ethanol.

에탄올의 용도에 따라 요구되는 기준 수분함량에 차이가 있는데, 원료용 또는 시약용의 경우에는 0.2 % 미만으로서 상당히 엄격한 수분함량 기준이 요구되기도 한다.There is a difference in the required standard moisture content depending on the use of ethanol, but in the case of raw materials or reagents, it is less than 0.2%, and a fairly strict moisture content standard is sometimes required.

순도를 높이기 위해 에탄올을 탈수시키기 위해 일반적으로 사용되고 있는 방법은 분별증류 방법이다.The method commonly used to dehydrate ethanol to increase purity is the fractional distillation method.

하지만, 에탄올은 그 끓는점이 78 ℃로서 물의 끓는점보다 낮은 특성을 가지며 에탄올과 물의 혼합물은 공비점을 이루며 그 혼합물을 구성하는 두 액체의 비등점이 서로 근접하는 특성을 가지므로 에탄올 탈수에 적용되는 분별증류 시스템은 비교적 복잡한 구성을 가지며 에너지 효율도 좋지 못한 편이다.However, ethanol has a boiling point of 78°C, which is lower than that of water, and a mixture of ethanol and water forms an azeotropic point, and the boiling point of the two liquids constituting the mixture is close to each other, so fractional distillation applied to ethanol dehydration The system has a relatively complex configuration and is not very energy efficient.

이러한 분별증류 시스템은 에탄올 외에 메탄올, 부탄올 등의 다른 알코올류 그리고 그 밖의 다른 유기용매들에도 사용되는데, 에탄올 이외의 다른 유기용매의 탈수를 위해 분별증류 시스템을 적용하는 경우에도 위에 설명한 단점들이 마찬가지로 나타난다.In addition to ethanol, this fractional distillation system is used for other alcohols such as methanol and butanol, as well as other organic solvents.However, when the fractional distillation system is applied for dehydration of organic solvents other than ethanol, the above-described disadvantages appear similarly. .

본 발명은 분별증류 방법을 채택하는 종래의 탈수 시스템에 비해 구성이 간단하고 에너지 효율도 향상된 탈수 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a dehydration system having a simple configuration and improved energy efficiency compared to a conventional dehydration system employing a fractional distillation method.

이에 본 발명은 탈수 대상 액체가 저장된 공급탱크; 제1 배관에 의해 상기 공급탱크와 연결된 정량탱크; 및 제2 배관 및 제4 배관에 의해 상기 정량탱크와 연결되며, 진공펌프가 설치된 제3 배관에 연결된 분리막모듈;을 포함하며, 상기 액체는 상기 제1 배관을 통해 상기 정량탱크로 공급되며, 상기 액체에 대한 탈수 공정이 진행되는 도중, 상기 액체가 제2 배관을 통해 상기 분리막모듈로 공급된 후 상기 제4 배관을 통해 상기 정량탱크로 복귀되는 것이 반복 수행되면서 상기 분리막모듈에 의해 상기 액체 내의 수분함량이 점차 감소되는, 투과증발 원리를 이용하는 탈수 공정 시스템을 제공한다.Thus, the present invention is a supply tank in which the liquid to be dewatered is stored; A quantitative tank connected to the supply tank by a first pipe; And a separation membrane module connected to the quantitative tank by a second pipe and a fourth pipe, and connected to a third pipe in which a vacuum pump is installed, wherein the liquid is supplied to the quantitative tank through the first pipe, and the While the dehydration process for the liquid is in progress, the liquid is supplied to the separation membrane module through the second pipe and then returned to the quantitative tank through the fourth pipe. It provides a dehydration process system using the pervaporation principle, in which the content is gradually reduced.

제1 실시예에 따르면, 상기 탈수 공정 시스템은 상기 정량탱크 내의 액체 온도를 높이기 위해 상기 정량탱크에 설치되는 가열유닛(140)을 더 포함한다.According to the first embodiment, the dehydration process system further includes a heating unit 140 installed in the quantitative tank to increase the liquid temperature in the quantitative tank.

제2 실시예에 따르면, 상기 탈수 공정 시스템은 상기 제2 배관 상에 구비된 제1 열교환기(H1) 및 제2 열교환기(H2)를 더 포함하여, 상기 정량탱크로부터 배출되는 액체는 상기 제1 열교환기(H1)에 의해 1차적으로 온도 상승되고 상기 제2 열교환기(H2)에 의해 2차적으로 온도 상승된 후 상기 분리막모듈에 투입되는 것일 수 있다.According to the second embodiment, the dehydration process system further comprises a first heat exchanger (H1) and a second heat exchanger (H2) provided on the second pipe, and the liquid discharged from the quantitative tank is 1 The temperature may be increased primarily by the heat exchanger (H1), the temperature may be secondarily increased by the second heat exchanger (H2), and then introduced into the separation membrane module.

상기 제2 실시예에 따르면, 상기 탈수 공정 시스템은 상기 제4 배관 상에 상기 제1 열교환기(H1)가 구비되고, 상기 제4 배관 상에 구비된 제3 열교환기(H3)를 더 포함하며, 상기 분리막모듈로부터 배출되는 액체는 상기 제1 열교환기(H1)에 의해 1차적으로 온도 하강되고 상기 제3 열교환기(H3)에 의해 2차적으로 온도 하강된 후 상기 정량탱크로 복귀되는 것일 수 있다.According to the second embodiment, the dehydration process system further includes a third heat exchanger (H3) provided on the fourth pipe and the first heat exchanger (H1) on the fourth pipe, and , The liquid discharged from the separation membrane module is lowered in temperature primarily by the first heat exchanger (H1) and secondly lowered in temperature by the third heat exchanger (H3), and then returned to the quantitative tank. have.

상기 제2 실시예에 따르면, 상기 탈수 공정 시스템은 상기 분리막모듈이 직렬로 다단 연결된 분리막유닛들(231, 232)을 포함하는 것일 수 있다.According to the second embodiment, the dehydration process system may include separation membrane units 231 and 232 in which the separation membrane module is connected in series in multiple stages.

상기 제2 실시예에 따르면, 상기 탈수 공정 시스템은 상기 분리막유닛들(231, 232)이 1단 분리막유닛(231) 및 2단 분리막유닛(232)을 포함하며, 상기 1단 분리막유닛(231)과 상기 2단 분리막유닛(232)을 연결하는 배관 상에 상기 1단 분리막유닛(231)로부터 배출되는 액체의 온도를 상승시키기 위한 제4 열교환기(H4)가 구비되는 것일 수 있다.According to the second embodiment, in the dehydration process system, the separation membrane units 231 and 232 include a first-stage separation membrane unit 231 and a second-stage separation membrane unit 232, and the first-stage separation membrane unit 231 A fourth heat exchanger (H4) for increasing the temperature of the liquid discharged from the first-stage separation membrane unit 231 may be provided on a pipe connecting the second-stage separation membrane unit 232 to each other.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3의 그래프는 제1 실시예에 따른 시스템과 제2 실시예에 따른 시스템에 대해 테스트한 결과를 비교한 것이다.1 is a diagram showing an ethanol dehydration system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing an ethanol dehydration system according to a second embodiment of the present invention.
The graph of FIG. 3 is a comparison of test results for the system according to the first embodiment and the system according to the second embodiment.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 탈수 시스템의 실시예들에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the dehydration system according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

이하에서 설명하는 제1 및 제2 실시예에는 탈수 대상 액체로서 에탄올을 예로 들어 설명하고 있지만, 본 발명에 따른 탈수 시스템은 에탄올에만 한정적으로 적용 가능한 것이 아니고 메탄올, 부탄올 등의 다른 알코올류 그리고 그 밖의 다른 유기용매들에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.In the first and second embodiments described below, ethanol is used as an example of the liquid to be dehydrated. However, the dehydration system according to the present invention is not limitedly applicable to ethanol, and other alcohols such as methanol and butanol, and others. The same can be applied to other organic solvents.

1. 본 발명의 제1 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템(100)1. Ethanol dehydration system 100 according to the first embodiment of the present invention

1.1 제1 실시예에 따른 시스템(100) 구성1.1 Configuration of the system 100 according to the first embodiment

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템(100)을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an ethanol dehydration system 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 제1 실시예의 에탄올 탈수 시스템(100)은 공급탱크(110), 정량탱크(120), 분리막모듈(130), 가열유닛(140), 제어부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the ethanol dehydration system 100 of the first embodiment includes a supply tank 110, a quantitative tank 120, a separator module 130, a heating unit 140, and a control unit (not shown).

공급탱크(110)는 탈수 공정이 수행되지 않은 탈수 대상 액체의 예로서 초기 에탄올(이하, ‘원수’라 함)을 수용하는 탱크이다.The supply tank 110 is a tank that accommodates initial ethanol (hereinafter, referred to as “raw water”) as an example of a liquid to be dewatered in which a dehydration process has not been performed.

정량탱크(120)는 공급탱크(110)로부터 원수를 공급받아 이를 수용하는 탱크이다. 정량탱크(120)에 수용된 에탄올에 대해 탈수 공정이 수행된다.The quantitative tank 120 is a tank that receives raw water from the supply tank 110 and accommodates it. The ethanol contained in the quantitative tank 120 is subjected to a dehydration process.

분리막모듈(130)은 정량탱크(120)로부터 전달되는 에탄올에 대해 투과증발 방식으로 탈수를 수행하는 모듈이다.The separation membrane module 130 is a module that performs dehydration for ethanol delivered from the quantitative tank 120 in a pervaporation method.

도 1에 도시된 예와 같이, 분리막모듈(130)은 병렬로 연결된 다수의 분리막유닛(130)을 포함하는 것일 수 있다. 가령 분리막모듈(130)에는 병렬로 연결된 12개의 분리막유닛(130)이 구비될 수 있다.1, the separation membrane module 130 may include a plurality of separation membrane units 130 connected in parallel. For example, the separation membrane module 130 may include 12 separation membrane units 130 connected in parallel.

분리막유닛(130) 내에는 분리막(미도시)이 내장되어 있다. 이러한 분리막의 일측에 진공압이 가해지며 그 진공압에 의해 에탄올에 포함된 수분이 기체 상태로 분리막을 통과함으로써 에탄올로부터 분리된다.A separation membrane (not shown) is built into the separation membrane unit 130. A vacuum pressure is applied to one side of the separation membrane, and moisture contained in ethanol passes through the separation membrane in a gaseous state by the vacuum pressure, thereby being separated from ethanol.

이와 같이 분리막을 경계로 일측 공간에 진공압을 가하여 그 타측 공간에 존재하는 혼합 액체에 포함된 일부 액체가 분리막을 투과하면서 기체 상태로 분리될 수 있으며, 이를 통상 ‘투과증발’ 이라 한다.In this way, a vacuum pressure is applied to one space with the separation membrane as a boundary, and some liquid contained in the mixed liquid existing in the other space may be separated into a gaseous state while passing through the separation membrane, which is commonly referred to as'permeation evaporation'.

본 실시예의 시스템은 분리막모듈(130)에서 이러한 투과증발 원리를 통해 에탄올로부터 수분을 증기 상태로 분리해냄으로써 에탄올 탈수를 수행하게 된다.The system of this embodiment performs ethanol dehydration by separating water from ethanol in a vapor state through the pervaporation principle in the membrane module 130.

가열유닛(140)은 정량탱크(120)에 직접 열을 제공하여 그 안의 에탄올의 온도를 상승시키는 구성이다.The heating unit 140 is configured to directly provide heat to the quantitative tank 120 to increase the temperature of ethanol therein.

도 1에 도시된 바와 같이 가열유닛(140)은 정량탱크(120)를 둘러싸도록 배치된 발열코일 형태로 구비될 수 있다. 이에 제한되지 않고, 가열유닛(140)은 정량탱크(120)를 직접 가열하여 그 안의 에탄올의 온도를 상승시킬 수 것이라면 그 밖의 다른 가열수단들도 적용 가능하다.As shown in FIG. 1, the heating unit 140 may be provided in the form of a heating coil disposed to surround the quantitative tank 120. This is not limited thereto, and other heating means may be applied as long as the heating unit 140 directly heats the quantitative tank 120 to increase the temperature of ethanol therein.

이처럼 가열유닛(140)을 통해 정량탱크(120) 내의 에탄올의 온도를 높이는 이유는 전술한 분리막모듈(130)에 투입되는 에탄올의 온도가 일정온도 이상이어야 분리막이 최대 성능을 낼 수 있기 때문이다. 바람직하게는, 분리막모듈(130)에 투입되는 에탄올의 온도는 100 ℃ 이상으로 유지되어야 한다.The reason why the temperature of ethanol in the quantitative tank 120 is increased through the heating unit 140 is that the temperature of the ethanol input to the above-described separation membrane module 130 must be at least a certain temperature so that the separation membrane can achieve maximum performance. Preferably, the temperature of ethanol introduced into the separation membrane module 130 should be maintained at 100° C. or higher.

제어부(미도시)는 본 실시예의 시스템(100)을 자동 제어하는 구성으로서, 가열유닛(140)은 물론 후술하는 펌프들(P1, P2, P3), 밸브들(V1, V2) 등 시스템을 구성하는 전기부품들이 제어부에 기 입력된 자동제어 소프트웨어 프로그램에 따라 동작하도록 콘트롤한다.The control unit (not shown) is a configuration that automatically controls the system 100 of the present embodiment, and constitutes a system such as the heating unit 140 as well as pumps P1, P2, P3, and valves V1, V2 to be described later. The electrical parts are controlled to operate according to the automatic control software program previously input to the control unit.

도 1을 참조하면, 제1 실시예의 시스템(100)은 다수의 배관들(151, 152, 153, 154, 155)을 또한 포함한다.Referring to FIG. 1, the system 100 of the first embodiment also includes a plurality of pipes 151, 152, 153, 154 and 155.

제1 배관(151)은 공급탱크(110)와 정량탱크(120) 사이에 연결되는 배관으로서, 이를 통해 공급탱크(110)로부터 정량탱크(120)로 원수가 공급된다.The first pipe 151 is a pipe connected between the supply tank 110 and the quantitative tank 120, through which raw water is supplied from the supply tank 110 to the quantitative tank 120.

제1 배관(151)에는 제1 공급펌프(P1) 및 제1 필터(F1)가 구비된다. 제1 공급펌프(P1)는 원수 이송에 필요한 압력을 제공하는 구성이며, 제1 필터(F1)는 정량탱크(120)로 이송되는 원수 내의 이물질을 걸러내는 구성이다.The first pipe 151 is provided with a first supply pump P1 and a first filter F1. The first supply pump P1 is configured to provide a pressure required for raw water transfer, and the first filter F1 is configured to filter foreign substances in the raw water transferred to the quantitative tank 120.

제2 배관(152)은 정량탱크(120)와 분리막모듈(130) 사이에 연결되는 배관으로서, 이를 통해 정량탱크(120)로부터 각 분리막유닛(131)으로 탈수 대상 에탄올이 공급된다.The second pipe 152 is a pipe connected between the quantitative tank 120 and the separation membrane module 130, through which ethanol to be dewatered is supplied from the quantitative tank 120 to each separation membrane unit 131.

제2 배관(152)에는 제2 공급펌프(P2) 및 제2 필터(F2)가 구비된다. 제2 공급펌프(P2)는 탈수 대상 에탄올의 이송에 필요한 압력을 제공하는 구성이며, 제2 필터(F2)는 분리막모듈(130)에 투입되기 전에 탈수 대상 에탄올 내의 이물질을 걸러내는 구성이다.The second pipe 152 is provided with a second supply pump P2 and a second filter F2. The second supply pump P2 is configured to provide a pressure required to transfer ethanol to be dehydrated, and the second filter F2 is configured to filter foreign substances in ethanol to be dewatered before being introduced into the separation membrane module 130.

제3 배관(153)은 분리막유닛들(131)의 일측과 연결되는 배관으로서, 이를 통해 분리막유닛들(131)에 진공압이 가해질 수 있다. 제3 배관(153)에는 그 진공압을 제공하기 위해 진공펌프(P3)가 설치되어 있다.The third pipe 153 is a pipe connected to one side of the separation membrane units 131, through which vacuum pressure may be applied to the separation membrane units 131. A vacuum pump P3 is installed in the third pipe 153 to provide the vacuum pressure.

제4 배관(154)은 분리막유닛들(131)과 정량탱크(120) 사이에 연결되는 배관으로서, 이를 통해 분리막유닛들(131)로부터 나온 에탄올이 정량탱크(120)로 다시 복귀된다.The fourth pipe 154 is a pipe connected between the separation membrane units 131 and the quantitative tank 120, through which ethanol from the separation membrane units 131 is returned to the quantitative tank 120.

제4 배관(154)에는 제1 밸브(V1)가 구비된다. 제1 밸브(V1)는 탈수 공정이 진행되는 도중에는 개방 상태로 유지된다.A first valve V1 is provided in the fourth pipe 154. The first valve V1 is maintained in an open state during the dehydration process.

제5 배관(155)은 제4 배관(154)으로부터 분기된 배관이다. 제5 배관(155)을 통해, 탈수 공정을 마친 에탄올(이하, ‘생산수’라 함)이 외부로 배출된다.The fifth pipe 155 is a pipe branched from the fourth pipe 154. Through the fifth pipe 155, ethanol (hereinafter referred to as “product water”) after the dehydration process is discharged to the outside.

제5 배관(155)에는 제2 밸브(V2)가 구비된다. 생산수 배출 도중 제2 밸브(V2)는 개방 상태로 유지되며, 이때 제1 밸브(V1)는 폐쇄 상태로 유지된다. 한편, 탈수 공중 도중에는 제2 밸브(V2)가 폐쇄 상태로 유지된다.A second valve V2 is provided in the fifth pipe 155. During discharge of product water, the second valve V2 is maintained in an open state, and at this time, the first valve V1 is maintained in a closed state. Meanwhile, the second valve V2 is maintained in a closed state during the dehydration air.

1.2 제1 실시예에 따른 시스템(100) 동작1.2 Operation of the system 100 according to the first embodiment

도 1을 참조하여 제1 실시예에 따른 시스템(100)의 동작에 대해 설명한다.An operation of the system 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1.

먼저, 공급탱크(110)로부터 정량탱크(120)로 원수가 공급된다. 이때 탈수 공정 1회 사이클 분량의 원수가 정량탱크(120)에 채워지게 된다.First, raw water is supplied from the supply tank 110 to the quantitative tank 120. At this time, the raw water for one cycle of the dehydration process is filled into the quantitative tank 120.

다음으로, 가열유닛(140)이 작동하여 정량탱크(120)에 공급된 원수의 온도를 높인다. 이때, 바람직하게는 정량탱크(120) 내의 원수는 100 ℃ 이상으로 가열된다.Next, the heating unit 140 operates to increase the temperature of the raw water supplied to the quantitative tank 120. At this time, preferably, the raw water in the quantitative tank 120 is heated to 100 ℃ or more.

다음으로, 탈수 공정이 진행된다. 이러한 탈수 공정에서, 정량탱크(120)로부터 배출된 에탄올은 제2 배관(152)을 통해 분리막모듈(130)로 공급되어 전술한 투과증발 원리에 의해 탈수되고 이후 제4 배관(154)을 통해 정량탱크(120)로 복귀된 후 다시 분리막모듈(130)로 재공급된다.Next, the dehydration process proceeds. In this dehydration process, ethanol discharged from the quantitative tank 120 is supplied to the separation membrane module 130 through the second pipe 152, dehydrated according to the pervaporation principle described above, and then quantified through the fourth pipe 154. After returning to the tank 120, it is supplied again to the separation membrane module 130.

이와 같이, 탈수 공정은 에탄올이 정량탱크(120), 제2 배관(152), 분리막모듈(130), 제4 배관(154)을 따라 반복적으로 순환되는 방식으로 진행되며, 순환 횟수가 증가하면서 에탄올 내의 수분 함량이 점차 줄어들고 그에 따라 에탄올의 순도는 점차 높아진다.In this way, the dehydration process proceeds in a manner in which ethanol is repeatedly circulated along the quantitative tank 120, the second pipe 152, the separation membrane module 130, and the fourth pipe 154, and the number of cycles increases. The moisture content in the inside gradually decreases, and the purity of ethanol gradually increases accordingly.

다음으로, 기 설정된 시간 동안의 탈수 공정이 진행된 후, 제1 밸브(V1)는 폐쇄되고 제2 밸브(V2)는 개방되어 제5 배관(155)을 통해, 목표 순도(예: 수분함량 2 % 미만)에 도달한 생산수가 외부로 배출된다.Next, after the dehydration process for a preset time is in progress, the first valve V1 is closed and the second valve V2 is opened, and the target purity (e.g., 2% water content) through the fifth pipe 155 Less than) is discharged to the outside.

이상 설명한 원수 공급 과정, 원수 가열 과정, 탈수 공정, 생산수 배출 과정이 하나의 공정 사이클 단위를 이루어 반복 수행된다.The raw water supply process, the raw water heating process, the dehydration process, and the production water discharge process described above are repeatedly performed in one process cycle unit.

이상 설명한 제1 실시예의 에탄올 탈수 시스템(100)은 분리막모듈(130)을 적용하여 에탄올 탈수를 수행하므로 분별증류 방식을 채택한 종래의 에탄올 탈수 시스템들에 비해 시스템 구성이 간단하고 탈수 효율 및 에너지 효율이 향상된 장점을 제공한다.Since the ethanol dehydration system 100 of the first embodiment described above performs ethanol dehydration by applying the separation membrane module 130, the system configuration is simpler than that of the conventional ethanol dehydration systems adopting the fractional distillation method, and the dehydration efficiency and energy efficiency are improved. Offers improved advantages.

다만, 제1 실시예의 에탄올 탈수 시스템(100)에서는 원수 공급 과정과 원수 가열 과정을 마친 이후 탈수 공정이 개시되므로, 탈수 공정 이전의 두 공정(원수 공급 과정, 원수 가열 과정)의 소요 시간은 탈수 공정이 멈추어야 하는 필수 대기시간이 되며 그 대기시간만큼 각 사이클의 공정 시간이 늘어나게 된다.However, in the ethanol dehydration system 100 of the first embodiment, since the dehydration process starts after the raw water supply process and the raw water heating process are finished, the time required for the two processes (raw water supply process and raw water heating process) before the dehydration process is the dehydration process. This becomes the required waiting time to be stopped, and the process time of each cycle is increased by the waiting time.

시스템(100)의 규모에 따라 그 대기시간에 차이가 있겠지만, 테스트를 통해 확인해본 결과 공정 사이클 당 1톤의 에탄올을 처리하는 규모의 경우 그 대기시간은 약 3.5 시간 정도에 이르는 것으로 확인된다.Although there may be a difference in the waiting time depending on the scale of the system 100, as a result of checking through a test, it is confirmed that the waiting time reaches about 3.5 hours in the case of a scale that processes 1 ton of ethanol per process cycle.

2. 본 발명의 제2 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템(200)2. Ethanol dehydration system 200 according to the second embodiment of the present invention

2.1 제2 실시예에 따른 시스템(200) 구성2.1 Configuration of the system 200 according to the second embodiment

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템(200)을 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing an ethanol dehydration system 200 according to a second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 에탄올 탈수 시스템(200)은 공급탱크(210), 정량탱크(220), 분리막모듈(230) 및 제어부(미도시)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the ethanol dehydration system 200 according to the second embodiment includes a supply tank 210, a quantitative tank 220, a separator module 230, and a control unit (not shown).

공급탱크(210)는 탈수 공정이 수행되지 않은 탈수 대상 액체의 예로서 초기 에탄올(이하, ‘원수’라 함)을 수용하는 탱크이다.The supply tank 210 is a tank that accommodates initial ethanol (hereinafter, referred to as “raw water”) as an example of a liquid to be dewatered in which a dehydration process has not been performed.

정량탱크(220)는 공급탱크(210)로부터 원수를 공급받아 이를 수용하는 탱크이다. 정량탱크(220)에 공급된 에탄올에 대해 탈수 공정이 수행된다.The quantitative tank 220 is a tank that receives raw water from the supply tank 210 and accommodates it. A dehydration process is performed on the ethanol supplied to the quantitative tank 220.

분리막모듈(230)은 정량탱크(120)로부터 전달되는 에탄올에 대해 투과증발 방식으로 탈수를 수행하는 모듈이다.The separation membrane module 230 is a module that performs dehydration of ethanol delivered from the quantitative tank 120 in a pervaporation method.

도 2에 도시된 바와 같이, 분리막모듈(230)은 직렬연결된 1단 분리막유닛(231) 및 2단 분리막유닛(232)을 포함하는 것일 수 있다. 그리고, 이러한 분리막모듈(230)이 복수 개 구비되어 상호 병렬연결될 수 있다. 예를 들어, 시스템(200)은 상호 병렬연결된 총 12개의 분리막모듈(230)을 구비하고 각 분리막모듈(230)은 도 2에 도시된 바와 같이 상호 직렬연결된 1단 및 2단 분리막유닛(231, 232)을 구비하는 것일 수 있다.As shown in FIG. 2, the separation membrane module 230 may include a first-stage separation membrane unit 231 and a second-stage separation membrane unit 232 connected in series. In addition, a plurality of such separation membrane modules 230 may be provided to be connected in parallel with each other. For example, the system 200 includes a total of 12 separation membrane modules 230 connected in parallel with each other, and each separation membrane module 230 includes first and second separation membrane units 231 connected in series as shown in FIG. 232) may be provided.

이처럼 분리막모듈(230)을 2단 직병렬 혼합 구조로 구성함으로써 분리막 탈수 성능을 극대화할 수 있다.By configuring the separation membrane module 230 in a two-stage serial-parallel mixed structure, the separation membrane dehydration performance can be maximized.

도 2의 예에서는 분리막모듈(230)에 직렬연결된 2단의 분리막유닛(231, 232)을 포함하는 것으로 예시되었지만, 대안적인 실시예들에서 분리막모듈(230) 내에 포함된 분리막유닛들의 직렬연결 단수는 3단, 4단 이상이 될 수도 있다.In the example of FIG. 2, although it is illustrated as including two-stage separation membrane units 231 and 232 connected in series to the separation membrane module 230, the number of series connection stages of the separation membrane units included in the separation membrane module 230 in alternative embodiments. May be 3rd or 4th or more.

제1 실시예의 시스템(100)에 대한 설명에서 언급한 바와 같이, 제2 실시예의 시스템(200)도 마찬가지로 분리막모듈(230)에서 투과증발 원리를 통해 에탄올로부터 수분을 증기 상태로 분리해냄으로써 에탄올 탈수를 수행하게 된다.As mentioned in the description of the system 100 of the first embodiment, the system 200 of the second embodiment is also dehydration of ethanol by separating water from ethanol in a vapor state through the pervaporation principle in the separation membrane module 230. Will be performed.

제어부(미도시)는 제2 실시예의 시스템(200)을 자동 제어하는 구성이다. 이러한 제어부는 후술하는 펌프들(P1, P2, P3), 밸브들(V1, V2), 열교환기들(H1, H2, H3, H4) 등 시스템(200)을 구성하는 전기부품들이 기 입력된 자동제어 소프트웨어 프로그램에 따라 동작하도록 제어한다.The control unit (not shown) is a component that automatically controls the system 200 of the second embodiment. Such a control unit is an automatic system in which electric parts constituting the system 200, such as pumps P1, P2, P3, valves V1, V2, and heat exchangers H1, H2, H3, H4, which will be described later, are input. Control to operate according to the control software program.

도 2를 참조하면, 제2 실시예의 시스템(200)은 다수의 배관들(251, 252, 253, 254, 255, 236)을 또한 포함한다.2, the system 200 of the second embodiment also includes a plurality of pipes 251, 252, 253, 254, 255, 236.

제1 배관(251)은 공급탱크(210)와 정량탱크(220) 사이에 연결되는 배관으로서, 이를 통해 공급탱크(210)로부터 정량탱크(220)로 원수가 공급된다.The first pipe 251 is a pipe connected between the supply tank 210 and the quantitative tank 220, through which raw water is supplied from the supply tank 210 to the quantitative tank 220.

제1 배관(251)에는 제1 공급펌프(P1) 및 제1 필터(F1)가 구비된다. 제1 공급펌프(P1)는 원수 이송에 필요한 압력을 제공하는 구성이며, 제1 필터(F1)는 정량탱크(220)로 이송되는 원수 내의 이물질을 걸러내는 구성이다.The first pipe 251 is provided with a first supply pump P1 and a first filter F1. The first supply pump P1 is configured to provide pressure required for raw water transfer, and the first filter F1 is configured to filter foreign substances in the raw water transferred to the quantitative tank 220.

제2 배관(252)은 정량탱크(220)와 분리막모듈(230) 사이에 연결되는 배관으로서, 이를 통해 정량탱크(220)로부터 분리막모듈(230)로 탈수 대상 에탄올이 공급된다.The second pipe 252 is a pipe connected between the quantitative tank 220 and the separation membrane module 230, through which ethanol to be dewatered is supplied from the quantitative tank 220 to the separation membrane module 230.

제2 배관(252)에는 제2 공급펌프(P2)가 구비된다. 제2 공급펌프(P2)는 분리막모듈(230) 측으로 탈수 대상 에탄올을 이송시키기 위해 필요한 압력을 제공하는 구성이다.The second pipe 252 is provided with a second supply pump P2. The second supply pump P2 is configured to provide a pressure required to transfer ethanol to be dewatered toward the separation membrane module 230.

제2 배관(252) 상에는 제1 열교환기(H1) 및 제2 열교환기(H2)가 배치된다. 에탄올의 흐름을 따라 제1 열교환기(H1), 제2 열교환기(H2) 순으로 배치된다. 제1 및 제2 열교환기(H1, H2)는 정량탱크(220)로부터 배출되는 에탄올의 온도를 순차적으로 높여주는 역할을 한다.A first heat exchanger H1 and a second heat exchanger H2 are disposed on the second pipe 252. A first heat exchanger (H1) and a second heat exchanger (H2) are arranged in this order along the flow of ethanol. The first and second heat exchangers H1 and H2 serve to sequentially increase the temperature of ethanol discharged from the quantitative tank 220.

도 2에 도시된 예의 경우, 에탄올의 온도는 제1 열교환기(H1)에 의해 1차적으로 70 ℃에서 85 ℃로 상승되고 제2 열교환기(H2)에 의해 2차적으로 85 ℃에서 100 ℃ 이상으로 상승된다.In the case of the example shown in FIG. 2, the temperature of ethanol is increased from 70° C. to 85° C. primarily by the first heat exchanger (H1) and secondly from 85° C. to 100° C. or more by the second heat exchanger (H2). Rises to.

제3 배관(253)은 분리막유닛들(231, 232)의 일측과 연결되는 배관으로서, 이를 통해 분리막유닛들(231, 232)에 진공압이 가해진다. 제3 배관(253)에는 그 진공압을 제공하기 위해 진공펌프(P3)가 설치된다.The third pipe 253 is a pipe connected to one side of the separation membrane units 231 and 232, through which vacuum pressure is applied to the separation membrane units 231 and 232. A vacuum pump P3 is installed in the third pipe 253 to provide the vacuum pressure.

제4 배관(254)은 분리막모듈(230)과 정량탱크(220) 사이에 연결되는 배관으로서, 이를 통해 분리막모듈(230)로부터 나온 에탄올이 정량탱크(220)로 다시 복귀된다.The fourth pipe 254 is a pipe connected between the separation membrane module 230 and the quantitative tank 220, through which ethanol from the separation membrane module 230 is returned to the quantitative tank 220.

제4 배관(254) 상에는 전술한 제1 열교환기(H1)와 함께 제3 열교환기(H3)가 배치된다. 에탄올의 흐름을 따라 제1 열교환기(H1), 제3 열교환기(H3) 순으로 배치된다.A third heat exchanger H3 is disposed on the fourth pipe 254 together with the first heat exchanger H1 described above. The first heat exchanger H1 and the third heat exchanger H3 are arranged in this order along the flow of ethanol.

제4 배관(254)에서의 에탄올 흐름을 보면, 제1 및 제3 열교환기(H1, H3)는 분리막모듈(230)로부터 배출되는 에탄올의 온도를 순차적으로 낮추는 역할을 한다. 도 2에 도시된 예의 경우, 분리막모듈(230)로부터 나온 에탄올의 온도는 제1 열교환기(H1)에 의해 100 ℃ 이상에서 85 ℃로 낮아지고 제3 열교환기(H3)에 의해 70 ℃로 낮아진다.Looking at the ethanol flow in the fourth pipe 254, the first and third heat exchangers H1 and H3 serve to sequentially lower the temperature of ethanol discharged from the separator module 230. In the case of the example shown in FIG. 2, the temperature of ethanol from the separation membrane module 230 is lowered from 100° C. or higher to 85° C. by the first heat exchanger H1 and lowered to 70° C. by the third heat exchanger H3. .

제5 배관(255)은 제4 배관(254)로부터 분기된 배관으로서, 이를 통해 탈수 공정을 마친 에탄올(생산수)이 외부로 배출된다.The fifth pipe 255 is a pipe branched from the fourth pipe 254, through which ethanol (product water) after the dehydration process is discharged to the outside.

제4 배관(254) 및 제5 배관(255)에는 제1 밸브(V1) 및 제2 밸브(V2)가 각각 설치된다. 탈수 공정이 진행되는 동안 제1 밸브(V1)는 개방 상태로, 제2 밸브(V2)는 폐쇄 상태로 유지되는 반면, 생산수가 배출되는 동안 제1 밸브(V1)는 폐쇄 상태로, 제2 밸브(V2)는 개방 상태로 유지된다.A first valve V1 and a second valve V2 are respectively installed in the fourth pipe 254 and the fifth pipe 255. While the dehydration process is in progress, the first valve V1 is maintained in an open state and the second valve V2 is in a closed state, while the first valve V1 is in a closed state and the second valve is discharged. (V2) remains open.

제6 배관(256)은 분리막모듈(230) 내에서 1단 분리막유닛(231) 및 2단 분리막유닛(232) 사이에 연결되는 배관이다.The sixth pipe 256 is a pipe connected between the first-stage separation membrane unit 231 and the second-stage separation membrane unit 232 in the separation membrane module 230.

도 2에 도시된 바와 같이, 제6 배관 상에는 제4 열교환기(H4)가 배치될 수 있다. 제4 열교환기(H4)는 1단 분리막유닛(231)을 거치면서 100 ℃ 미만으로 떨어진 에탄올의 온도를 다시 100 ℃ 이상으로 상승시키는 역할을 한다.As shown in FIG. 2, a fourth heat exchanger H4 may be disposed on the sixth pipe. The fourth heat exchanger (H4) serves to increase the temperature of ethanol, which has fallen below 100°C, to 100°C or more while passing through the first-stage separation membrane unit 231.

2.2 제2 실시예의 시스템(200) 동작2.2 Operation of the system 200 of the second embodiment

도 2를 참조하여 제2 실시예에 따른 시스템(200)의 동작에 대해 보다 구체적으로 설명한다.The operation of the system 200 according to the second embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 2.

먼저, 공급탱크(210)로부터 정량탱크(220)로 원수가 공급된다.First, raw water is supplied from the supply tank 210 to the quantitative tank 220.

다음으로, 탈수 공정이 진행된다. 이러한 탈수 공정 동안, 정량탱크(220)로부터 배출되는 에탄올은 제2 배관(252)을 통해 분리막모듈(230)로 투입되어 전술한 투과증발 원리에 의해 탈수되고 이후 제4 배관(254)을 통해 정량탱크(220)로 복귀된 후 다시 분리막모듈(230)로의 투입 및 정량탱크(220)로의 복귀를 반복한다.Next, the dehydration process proceeds. During this dehydration process, ethanol discharged from the quantitative tank 220 is introduced into the separation membrane module 230 through the second pipe 252, dehydrated according to the pervaporation principle described above, and then quantified through the fourth pipe 254. After returning to the tank 220, the input to the separation membrane module 230 and return to the quantitative tank 220 are repeated.

이와 같이, 탈수 공정은 에탄올이 정량탱크(220), 제2 배관(252), 분리막모듈(230), 제4 배관(254)을 따라 반복적으로 순환되는 방식으로 진행되며, 순환 횟수가 증가함에 따라 에탄올 내의 수분 함량이 점차 줄어들고 그에 따라 에탄올의 순도는 점차 높아진다.In this way, the dehydration process proceeds in a manner in which ethanol is repeatedly circulated along the quantitative tank 220, the second pipe 252, the separator module 230, and the fourth pipe 254, and as the number of circulation increases. The moisture content in ethanol gradually decreases, and the purity of ethanol gradually increases accordingly.

이러한 탈수 공정 도중, 정량탱크(220)로부터 나온 에탄올은 분리막모듈(230)에 투입되기 전에 제1 및 제2 열교환기(H1, H2)를 통해 단계적으로 온도가 높여진다(예: 70 ℃ → 85 ℃ → 100 ℃ 이상). 그리고, 탈수 공정 도중, 분리막모듈(230)로부터 나온 에탄올은 정량탱크(220)로 복귀하기 전에 제1 및 제3 열교환기(H1, H3)를 통해 단계적으로 온도가 낮아진다(예: 100 ℃ 이상 → 85 ℃ → 60~70 ℃). 한편, 탈수 공정 도중, 분리막모듈(230)내에서 1단 분리막유닛(231)으로부터 배출된 에탄올은 2단 분리막유닛(232)에 투입되기 전에 제4 열교환기(H4)에 의해 온도가 재상승된다(예: 100 ℃ 미만 → 100 ℃ 이상).During this dehydration process, the ethanol from the quantitative tank 220 is gradually increased in temperature through the first and second heat exchangers H1 and H2 before being introduced into the separation membrane module 230 (eg, 70° C. → 85). ℃ → more than 100 ℃). In addition, during the dehydration process, ethanol from the separation membrane module 230 gradually decreases in temperature through the first and third heat exchangers H1 and H3 before returning to the quantitative tank 220 (eg, 100° C. or higher → 85 ℃ → 60~70 ℃). Meanwhile, during the dehydration process, the ethanol discharged from the first-stage separation membrane unit 231 in the separation membrane module 230 is re-raised by the fourth heat exchanger (H4) before being introduced into the second-stage separation membrane unit 232 ( Example: less than 100 ℃ → more than 100 ℃).

제1 열교환기(H1)에서의 열교환은 제2 배관(252)에 흐르는 에탄올과 제4 배관(254)에 흐르는 에탄올 사이에 일어난다. 제2 열교환기(H2)에서의 열교환은 제2 배관(252)에 흐르는 에탄올과 제2 열교환기(H2)을 통하도록 공급되는 별도의 가열용 순환매체(예: 오일)(미도시) 사이에 일어난다. 제3 열교환기(H3)에서의 열교환은 제4 배관(254)에 흐르는 에탄올과 제3 열교환기(H3)를 통하도록 공급되는 별도의 냉각용 순환매체(예: 부동액)(미도시) 사이에 일어난다. 제4 열교환기(H4)에서의 열교환은 제6 배관(236)에 흐르는 에탄올과 제4 열교환기(H4)를 통하도록 공급되는 별도의 가열용 순환매체(예: 오일) 사이에 일어난다.Heat exchange in the first heat exchanger H1 occurs between ethanol flowing through the second pipe 252 and ethanol flowing through the fourth pipe 254. Heat exchange in the second heat exchanger (H2) is between ethanol flowing through the second pipe 252 and a separate heating circulation medium (eg, oil) (not shown) supplied through the second heat exchanger (H2). It happens. Heat exchange in the third heat exchanger (H3) is between ethanol flowing through the fourth pipe 254 and a separate cooling circulation medium (eg, antifreeze) (not shown) supplied through the third heat exchanger (H3). It happens. Heat exchange in the fourth heat exchanger H4 occurs between ethanol flowing through the sixth pipe 236 and a separate heating circulating medium (eg, oil) supplied through the fourth heat exchanger H4.

다음으로, 기 설정된 시간 동안의 탈수 공정이 진행된 후, 제1 밸브(V1)는 폐쇄되고 제2 밸브(V2)는 개방되어 제5 배관(255)을 통해, 목표 순도(예: 수분함량 2 % 미만)에 도달한 생산수가 외부로 배출된다. 이때, 생산수의 온도가 30~40 ℃ 정도로 낮아지도록 제3 열교환기(H3)를 통하도록 공급되는 냉각용 순환매체의 유량은 탈수 공정 도중보다 더 높게 제어된다.Next, after the dehydration process for a preset time is in progress, the first valve V1 is closed and the second valve V2 is opened, and the target purity (e.g., 2% water content) through the fifth pipe 255 Less than) is discharged to the outside. At this time, the flow rate of the cooling circulating medium supplied through the third heat exchanger H3 is controlled to be higher than during the dehydration process so that the temperature of the product water is lowered to about 30 to 40°C.

이상 설명한 원수 공급 과정, 탈수 공정, 생산수 배출 과정이 하나의 공정 사이클 단위를 이루어 반복 수행된다.The raw water supply process, the dehydration process, and the production water discharge process described above are repeatedly performed in one process cycle unit.

이상 설명한 제2 실시예의 에탄올 탈수 시스템(200)은 분리막모듈(230)을 적용하여 에탄올 탈수를 수행하므로 분별증류 방식을 채택한 종래의 에탄올 탈수 시스템들에 비해 시스템 구성이 간단하고 탈수 효율 및 에너지 효율이 향상된 장점을 제공한다.Since the ethanol dehydration system 200 of the second embodiment described above performs ethanol dehydration by applying the separator module 230, the system configuration is simpler than that of the conventional ethanol dehydration systems adopting the fractional distillation method, and the dehydration efficiency and energy efficiency are higher. Offers improved advantages.

그리고, 전술한 제1 실시예의 에탄올 탈수 시스템(100)과 비교하면, 제2 실시예의 에탄올 탈수 시스템(200)은 원수 공급 과정과 탈수 공정 사이에 별도로 원수 가열 과정을 두고 있지 않으므로 단위 공정 사이클의 소요 시간을 크게 줄일 수 있다. 이는 제2 실시예의 에탄올 탈수 시스템(200)은 정량탱크(220)를 직접 가열하는 방식이 아니라 열교환기들(H1, H2, H3, H4)을 통해 에탄올의 온도를 제어하는 방식을 채택하고 있기 때문에 가능한 것이다.And, compared with the ethanol dehydration system 100 of the first embodiment described above, the ethanol dehydration system 200 of the second embodiment does not have a separate heating process between the raw water supply process and the dehydration process, so a unit process cycle is required. You can save a lot of time. This is because the ethanol dehydration system 200 of the second embodiment adopts a method of controlling the temperature of ethanol through heat exchangers (H1, H2, H3, H4) rather than a method of directly heating the quantitative tank 220. It is possible.

또한, 제2 실시예의 에탄올 탈수 시스템(200)은 최초 공정 사이클 이후의 2차 공정 사이클부터는 원수 공급과 동시에 탈수 공정을 진행하는 것도 가능하다(즉, 연속 운전 가능). 이를 통해 2차 이후의 공정 사이클의 소요 시간을 추가로 단축할 수 있으며, 이 역시도 열교환기들을 통한 온도 제어 방식을 채택하기 때문에 가능한 것이다. 이러한 연속 운전을 위해서는, 2차 이후의 공정 사이클 개시 전에는 탈수를 진행한 에탄올을 완전히 배출시키지 않고 일부를 남겨두어야 한다.In addition, in the ethanol dehydration system 200 of the second embodiment, from the second process cycle after the first process cycle, it is also possible to perform the dehydration process simultaneously with the supply of raw water (ie, continuous operation is possible). Through this, it is possible to further shorten the time required for the second and subsequent process cycles, which is also possible because the temperature control method through heat exchangers is adopted. For this continuous operation, before the start of the second and subsequent process cycles, the ethanol which has undergone dehydration must not be completely discharged, but a part of it must be left.

도 3에 보여지는 그래프는 제1 실시예에 따른 시스템(100)과 제2 실시예에 따른 시스템(200)에 대해 테스트를 통해 비교한 것이다.The graph shown in FIG. 3 is a comparison between the system 100 according to the first embodiment and the system 200 according to the second embodiment through a test.

도 3의 그래프에서도 확인되는 바와 같이, 제2 실시예에 따른 시스템(200)을 적용했을 경우 제1 실시예에 따른 시스템(100)을 적용했을 경우에 비해 공정 소요 시간이 훨씬 단축됨을 확인할 수 있었다. 특히, 2차 사이클 이후부터 각 사이클당 소요 시간 면에서 제2 실시예의 시스템(200)이 훨씬 우월하다는 사실을 확인할 수 있다.As can be seen from the graph of FIG. 3, it was confirmed that the process time required when the system 200 according to the second embodiment was applied compared to the case where the system 100 according to the first embodiment was applied. . In particular, it can be seen that the system 200 of the second embodiment is much superior in the time required for each cycle after the second cycle.

100 : 에탄올 탈수 시스템 (제1 실시예)
110 : 공급탱크
120 : 정량탱크
130 : 분리막모듈
140 : 가열유닛
151 : 제1 배관
152 : 제2 배관
153 : 제3 배관
154 : 제4 배관
155 : 제5 배관
200 : 에탄올 탈수 시스템 (제2 실시예)
210 : 공급탱크
220 : 정량탱크
230 : 분리막모듈
231 : 1단 분리막유닛
232 : 2단 분리막유닛
240 : 가열유닛
251 : 제1 배관
252 : 제2 배관
253 : 제3 배관
254 : 제4 배관
255 : 제5 배관
H1 : 제1 열교환기
H2 : 제2 열교환기
H3 : 제3 열교환기
H4 : 제4 열교환기100: ethanol dehydration system (first example)
110: supply tank
120: quantitative tank
130: separator module
140: heating unit
151: first pipe
152: second pipe
153: 3rd pipe
154: 4th pipe
155: 5th pipe
200: ethanol dehydration system (second example)
210: supply tank
220: quantitative tank
230: separation membrane module
231: 1-stage separation membrane unit
232: 2-stage separator unit
240: heating unit
251: first pipe
252: second pipe
253: 3rd pipe
254: 4th pipe
255: 5th pipe
H1: first heat exchanger
H2: second heat exchanger
H3: 3rd heat exchanger
H4: fourth heat exchanger

Claims (6)

탈수 대상 액체가 저장된 공급탱크;
제1 배관에 의해 상기 공급탱크와 연결된 정량탱크; 및
제2 배관 및 제4 배관에 의해 상기 정량탱크와 연결되며, 진공펌프가 설치된 제3 배관에 연결된 분리막모듈;을 포함하며,
상기 액체는 상기 제1 배관을 통해 상기 정량탱크로 공급되며,
상기 액체에 대한 탈수 공정이 진행되는 도중, 상기 액체가 제2 배관을 통해 상기 분리막모듈로 공급된 후 상기 제4 배관을 통해 상기 정량탱크로 복귀되는 것이 반복 수행되면서 상기 분리막모듈에 의해 상기 액체 내의 수분함량이 점차 감소되며,
상기 제2 배관 상에 구비된 제1 열교환기(H1) 및 제2 열교환기(H2)를 더 포함하며,
상기 정량탱크로부터 배출되는 액체는 상기 제1 열교환기(H1)에 의해 1차적으로 온도 상승되고 상기 제2 열교환기(H2)에 의해 2차적으로 온도 상승된 후 상기 분리막모듈에 투입되며,
상기 제4 배관 상에 상기 제1 열교환기(H1)가 구비되고, 상기 제4 배관 상에서 상기 제1 열교환기(H1)의 하류 측에 구비된 제3 열교환기(H3)를 더 포함하며,
상기 분리막모듈로부터 배출되는 액체는 상기 제1 열교환기(H1)에 의해 1차적으로 온도 하강되고 상기 제3 열교환기(H3)에 의해 2차적으로 온도 하강된 후 상기 정량탱크로 복귀되는,
투과증발 원리를 이용하는 탈수 공정 시스템.
A supply tank in which a liquid to be dewatered is stored;
A quantitative tank connected to the supply tank by a first pipe; And
And a separation membrane module connected to the quantitative tank through a second pipe and a fourth pipe, and connected to a third pipe in which a vacuum pump is installed,
The liquid is supplied to the quantitative tank through the first pipe,
During the dehydration process for the liquid, the liquid is supplied to the separation membrane module through a second pipe and then returned to the quantitative tank through the fourth pipe. Moisture content gradually decreases,
Further comprising a first heat exchanger (H1) and a second heat exchanger (H2) provided on the second pipe,
The liquid discharged from the quantitative tank is firstly increased in temperature by the first heat exchanger (H1), and the temperature is secondarily increased by the second heat exchanger (H2), and then introduced into the separation membrane module,
The first heat exchanger (H1) is provided on the fourth pipe, and a third heat exchanger (H3) provided on a downstream side of the first heat exchanger (H1) on the fourth pipe is further included,
The liquid discharged from the separation membrane module is first lowered in temperature by the first heat exchanger (H1) and secondly lowered in temperature by the third heat exchanger (H3), and then returned to the quantitative tank,
Dewatering process system using pervaporation principle.
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 분리막모듈은 직렬로 다단 연결된 분리막유닛들(231, 232)을 포함하는,
투과증발 원리를 이용하는 탈수 공정 시스템.
The method according to claim 1,
The separation membrane module includes separation membrane units 231 and 232 connected in series in multiple stages,
Dewatering process system using pervaporation principle.
 청구항 5에 있어서,
상기 분리막유닛들(231, 232)은 1단 분리막유닛(231) 및 2단 분리막유닛(232)을 포함하며,
상기 1단 분리막유닛(231)과 상기 2단 분리막유닛(232)을 연결하는 배관 상에는 상기 1단 분리막유닛(231)로부터 배출되는 액체의 온도를 상승시키기 위한 제4 열교환기(H4)가 구비된,
투과증발 원리를 이용하는 탈수 공정 시스템.The method of claim 5,
The separation membrane units 231 and 232 include a first-stage separation membrane unit 231 and a second-stage separation membrane unit 232,
A fourth heat exchanger (H4) for increasing the temperature of the liquid discharged from the first-stage separation membrane unit 231 is provided on a pipe connecting the first-stage separation membrane unit 231 and the second-stage separation membrane unit 232 ,
Dewatering process system using pervaporation principle.
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