KR102325399B1 - Pressure control system of membrane module and method for controlling pressure thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 분리막 모듈의 압력 제어 시스템 및 그의 압력 제어 방법에 관한 것으로, 분리막 모듈의 압력 제어 시스템 및 그의 압력 제어 방법에 있어서, 분리막 모듈의 압력을 조절하여, 미세한 압력 변화에도 적정 압력을 유지하여 분리막 모듈의 분리막 젖음 현상을 방지하는 효과가 있다.The present invention relates to a pressure control system for a separation membrane module and a pressure control method thereof, and in the pressure control system for a separation membrane module and a pressure control method thereof, by adjusting the pressure of the separation membrane module to maintain an appropriate pressure even with minute pressure changes, the separation membrane It has the effect of preventing wetting of the separation membrane of the module.
Description
본 발명은 압력 제어 시스템 및 압력 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분리막 모듈의 압력 제어 시스템 및 압력 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure control system and a pressure control method, and more particularly, to a pressure control system and a pressure control method of a separation membrane module.
분리막 기술은 분리막을 통하여 흡수제와 기체를 접촉시켜 하나 이상의 성분을 선택적으로 분리하는 공정이며, 분리막을 활용하여 모듈성 및 소형화의 장점이 있는 기술이다. 분리막 기술은 1960년도 Schaffer에 의해 식품, 의약 등의 수처리용으로 개념이 도입되었으며, 1980년대 Qi와 Cussler에 의해 CO2 분리를 위해 활용된 이후로 기체 분리 분야에서 활발한 연구가 수행되어 오고 있다. 현재 분리막 기술은 액액 추출, 기체 흡수 및 탈거, 고밀도 가스 추출, 이성질체 분리, 발효 및 효소 변형, 단백질 추출, 제약 분야, 폐수 처리, 금속 이온 회수, 반도체 공정, 삼투 증류법 등 다양한 응용 분야에 적용되어 개발되고 있다. 최근에는 천연가스, 산업 공정, 화석연료의 연소 과정에서 발생하는 CO2, H2S, SO2, NH3 등의 가스를 저감하기 위한 접촉분리막 기술 개발이 주목받고 있다. 특히, CO2는 지구온난화의 주범으로 지목되어, 전 세계적으로 CO2 포집 기술 연구가 많이 수행되고 있다. Membrane technology is a process for selectively separating one or more components by contacting an absorbent with a gas through a separation membrane, and is a technology that has advantages of modularity and miniaturization by using a separation membrane. Separation membrane technology was introduced by Schaffer in the 1960s as a concept for water treatment of food and medicine, and since it was used for CO 2 separation by Qi and Cussler in the 1980s, active research has been conducted in the field of gas separation. Current separation membrane technology is applied and developed in various application fields such as liquid extraction, gas absorption and stripping, high-density gas extraction, isomer separation, fermentation and enzymatic transformation, protein extraction, pharmaceutical field, wastewater treatment, metal ion recovery, semiconductor process, and osmotic distillation. is becoming Recently, the development of a contact separation membrane technology for reducing gases such as CO 2 , H 2 S, SO 2 , NH 3 generated during the combustion of natural gas, industrial processes, and fossil fuels is attracting attention. In particular, CO 2 is pointed out as the main culprit of global warming, and many studies on CO 2 capture technology are being conducted around the world.
분리막을 이용한 분리 공정에서 기/액 접촉막에서 액체에 비해 확산 속도가 더 빠른 기체가 분리막 기공 내부를 채울 경우, 성능이 향상될 수 있다. 그러나 분리막 기공이 액체로 채워지는 젖음(wetting) 현상이 발생하면, 접촉막의 급격한 성능 저하를 초래할 수 있다. In a separation process using a separation membrane, when a gas having a faster diffusion rate than a liquid in the gas/liquid contact membrane fills the pores of the separation membrane, performance may be improved. However, when a wetting phenomenon occurs in which the pores of the separator are filled with a liquid, the performance of the contact membrane may be rapidly deteriorated.
이러한 젖음 현상을 방지하기 위해 수동으로 흡수제의 압력을 조절하는 것이 가능하다. 즉 흡수제를 포함하는 액체의 배수 밸브를 약간만 열어주면 흡수제의 압력이 높아질 수 있고, 밸브의 개/폐 정도에 따라 흡수제 압력 조절이 가능하다. 하지만, 이러한 수동으로 압력을 조절하는 방법으로는 분리막 모듈의 미세한 압력 조절과 압력 변화에 따른 대응이 어렵다. 또한, 공정 스타트업 시에 안정화가 어렵고, 자동화 및 대형 공정에 적용하기 까다롭다는 단점이 있다.In order to prevent this wetting phenomenon, it is possible to manually adjust the pressure of the absorbent. That is, if the drain valve of the liquid containing the absorbent is slightly opened, the pressure of the absorbent can be increased, and the pressure of the absorbent can be adjusted according to the degree of opening/closing of the valve. However, it is difficult to adjust the fine pressure of the separation membrane module and respond to the pressure change in this manual pressure control method. In addition, there are disadvantages in that it is difficult to stabilize at the time of process start-up, and it is difficult to apply to automation and large-scale processes.
이에 상기 분리막의 젖음 현상을 방지하기 위한 분리막 모듈의 압력을 제어하는 시스템 및 분리막 모듈의 압력을 제어하는 방법에 관한 기술은 전무한 실정으로 분리막 모듈의 압력 자동 제어를 위한 기술이 필요하다. Accordingly, there is no technology related to a system for controlling the pressure of the separation membrane module and a method for controlling the pressure of the separation membrane module for preventing the wetting phenomenon of the separation membrane, and a technology for automatically controlling the pressure of the separation membrane module is required.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1 목적은 분리막 모듈의 압력을 조절하여, 압력 변화에도 적정 압력을 유지하여 분리막 모듈의 분리막 젖음 현상을 방지하는 분리막 모듈의 압력을 제어하는 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been devised to improve the above problems, and a first object of the present invention is to control the pressure of the separation membrane module, and to maintain an appropriate pressure despite pressure changes to prevent the separation membrane wetting phenomenon of the separation membrane module. To provide a system for controlling the pressure.
본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적의 달성을 위해 사용되는 분리막 모듈의 압력을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a method for controlling the pressure of a separation membrane module used to achieve the first object.
상기 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1 유체에 포함된 목표 물질을 제2 유체로 침투시키는 분리막 모듈; 상기 분리막 모듈의 상기 제1 유체의 압력 및 상기 제2 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서들; 상기 분리막 모듈에서 배출되는 상기 제2 유체를 저장하고, 상기 저장된 제2 유체의 수위에 의해 상기 분리막 모듈의 제2 유체의 압력을 변경하기 위한 저장조: 상기 저장조에 저장된 상기 제2 유체의 수위에 따라 상기 제2 유체를 배수하기 위한 드레인 펌프; 상기 압력 센서들에서 측정된 압력들의 차이에 따라 상기 드레인 펌프의 동작을 제어하기 위한 압력 인디케이터를 포함하는 분리막 모듈의 압력 조절 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the first object is a separation membrane module for permeating a target material contained in a first fluid into a second fluid; pressure sensors for measuring the pressure of the first fluid and the pressure of the second fluid of the separation membrane module; A storage tank for storing the second fluid discharged from the separation membrane module and changing the pressure of the second fluid of the separation membrane module by the level of the stored second fluid: according to the level of the second fluid stored in the storage tank a drain pump for draining the second fluid; It provides a pressure control system for a separation membrane module including a pressure indicator for controlling the operation of the drain pump according to the difference in pressures measured by the pressure sensors.
상기 저장조는 저장조 내의 기체가 통과할 수 있는 바이패스 관통홀을 더 구비할 수 있다.The reservoir may further include a bypass through hole through which the gas in the reservoir may pass.
상기 제1 유체는 기체이고, 제2 유체는 흡수제를 포함하는 액체일 수 있으며, 상기 목표 물질이 산성 기체이면, 상기 흡수제는 염기성 또는 아민계 물질임이 바람직하다.The first fluid may be a gas, and the second fluid may be a liquid including an absorbent. If the target material is an acidic gas, the absorbent may be a basic or amine-based material.
또한, 상기 목표 물질이 NH3이면, 상기 흡수제는 물임이 바람직하다.In addition, when the target material is NH 3 , the absorbent is preferably water.
상기 압력 인디케이터는 상기 제2 유체의 압력이 상기 제1 유체의 압력보다 크고, 상기 제2 유체의 압력과 상기 제1 유체의 압력 차이가 기 설정된 최소침투압력 이상인 경우, 상기 드레인 펌프는 작동된다.In the pressure indicator, when the pressure of the second fluid is greater than the pressure of the first fluid, and the difference between the pressure of the second fluid and the pressure of the first fluid is equal to or greater than a preset minimum penetration pressure, the drain pump is operated.
또한, 상기 최소침투압력은 0보다 크고, 하기의 수학식 1에 따른 한계 젖음 압력 △P보다 작은 것이 바람직하다.In addition, the minimum penetration pressure is preferably greater than 0 and less than the limiting wetting pressure ΔP according to
(여기서, 
상기 드레인 펌프는 상기 저장조의 수위가 기준치 이상이면, 상기 저장조의 상기 제2 유체의 배출속도를 증가시키고, 상기 저장조의 수위가 기준치 미만이면, 상기 저장조의 상기 제2 유체의 배출속도를 감소시킨다.The drain pump increases the discharge rate of the second fluid in the storage tank when the water level in the storage tank is above the reference value, and decreases the discharge rate of the second fluid in the storage tank when the water level in the storage tank is less than the reference value.
상기 저장조는 저장된 상기 제2 유체의 수위를 감지하기 위한 수위 센서를 가지고, 상기 수위 센서에서 감지된 수위에 의해 상기 드레인 펌프의 동작은 제어된다.The reservoir has a water level sensor for detecting the level of the stored second fluid, and the operation of the drain pump is controlled by the level sensed by the level sensor.
상기 압력 인디케이터는 상기 제2 유체의 압력이 상기 제1 유체의 압력보다 작으면, 상기 드레인 펌프를 작동을 중단시킨다.The pressure indicator stops the drain pump when the pressure of the second fluid is less than the pressure of the first fluid.
또한, 상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명은 목표 물질을 포함하는 제1 유체 및 상기 목표 물질을 흡수하는 흡수제를 포함하는 제2 유체를 분리막 모듈로 투입하는 단계; 상기 분리막 모듈에 해당하는 중공사막을 통과하는 상기 제2 유체를 저장조에 투입하는 단계; 상기 중공사막을 흐르는 상기 제1 유체의 압력 및 상기 제2 유체의 압력을 감지하고, 상기 감지된 압력들을 압력 인디케이터로 전송하는 단계; 및 상기 제2 유체의 압력과 상기 제1 유체의 압력 차이를 기 설정된 최소침투압력과 비교하여 상기 압력 인디케이터가 드레인 펌프의 동작을 제어하여 상기 저장조의 수위를 조절하는 단계를 포함하는 분리막 모듈의 압력 조절 방법을 제공한다.In addition, the present invention for achieving the second object comprises the steps of introducing a first fluid containing a target material and a second fluid containing an absorbent for absorbing the target material into a separation membrane module; inputting the second fluid passing through the hollow fiber membrane corresponding to the separation membrane module into a storage tank; sensing the pressure of the first fluid and the pressure of the second fluid flowing through the hollow fiber membrane, and transmitting the sensed pressures to a pressure indicator; and comparing the pressure difference between the pressure of the second fluid and the pressure of the first fluid with a preset minimum osmotic pressure, and the pressure indicator controls the operation of the drain pump to adjust the water level of the reservoir. It provides a way to control.
상기 압력 차이가 상기 기 설정된 최소침투압력보다 낮은 경우, 상기 드레인 펌프는 동작은 중지된다.When the pressure difference is lower than the preset minimum penetration pressure, the drain pump is stopped.
또한, 상기 압력 차이가 상기 기설정된 최소침투압력을 상회하면 상기 드레인 펌프는 동작은 개시된다.In addition, when the pressure difference exceeds the preset minimum penetration pressure, the drain pump starts to operate.
본 발명에 따르면, 분리막 모듈의 압력 제어 시스템 및 그의 압력 제어 방법에 있어서, 분리막 모듈의 압력을 조절하여, 압력 변화에도 적정 압력을 유지하여 분리막 모듈의 분리막 젖음 현상을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, in a pressure control system for a separation membrane module and a pressure control method thereof, there is an effect of controlling the pressure of the separation membrane module to maintain an appropriate pressure even when the pressure changes, thereby preventing the separation membrane wetting phenomenon of the separation membrane module.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분리막 모듈의 압력 제어 시스템를 개념적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 분리막의 비젖음, 부분 젖음, 젖음 현상을 보여주는 도면이다.
도 3은 기체의 압력이 높은 경우 액체 내 기포 발생 현상을 보여준 도면이다.
도 4는 분리막 모듈 내부의 액체 이동을 나타내는 도면이다.
도 5는 분리막 모듈의 압력 조절 장치의 기체/액체 흐름 방향에 따른 8가지 운전모드를 나타내는 도면이다.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 분리막 모듈의 압력 조절 시스템을 이용한 분리막 모듈의 압력 조절 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 압력 인디케이터와 드레인 펌프의 동작을 상세히 설명하는 흐름도이다.1 is a conceptual diagram conceptually illustrating a pressure control system of a separation membrane module according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view showing non-wetting, partial wetting, and wetting phenomena of the separator.
3 is a view showing the phenomenon of bubbles in the liquid when the pressure of the gas is high.
4 is a view showing the movement of liquid inside the separation membrane module.
5 is a view showing eight operation modes according to the gas/liquid flow direction of the pressure regulating device of the separation membrane module.
6 is a flowchart illustrating a method for regulating the pressure of a separation membrane module using a system for regulating the pressure of the membrane module according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating in detail the operation of the pressure indicator and the drain pump according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention is susceptible to various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings and will be described in detail hereinafter. However, it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood that when an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it may be directly on the other element or intervening elements in between. .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, such elements, components, regions, layers and/or regions are not It will be understood that they should not be limited by these terms.
이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.
실시예Example
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분리막 모듈의 압력 제어 시스템를 개념적으로 나타내는 개념도이다. 1 is a conceptual diagram conceptually illustrating a pressure control system of a separation membrane module according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 분리막 모듈의 압력 제어 시스템은 먼저, 제1 유체에 포함된 목표 물질을 제2 유체로 침투시키는 분리막 모듈(1)을 구비한다. 상기 제1 유체는 목표 물질을 포함하는 기체이고, 제2 유체는 흡수제를 포함하는 액체일 수 있다. 상기 목표 물질은 CO2 및 NH3으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 상기 목표 물질이 CO2인 경우, 상기 흡수제는 CO2를 흡수하는 아민계 물질일 수 있다. 상기 목표 물질이 NH3인 경우, 상기 흡수제는 물일 수 있다. 즉, 상기 목표 물질이 CO2와 같은 산성 기체라면 상기 흡수제는 CO2를 흡수할 수 있는 염기성 또는 아민계 물질임이 바람직하다. 또한, 상기 목표 물질이 NH3와 같이 용해도가 큰 기체인 경우, 상기 흡수제는 물일 수 있다.Referring to FIG. 1 , the pressure control system of the separation membrane module first includes a
상기 분리막 모듈(1)은 중공사막 모듈일 수 있다. 상기 분리막 모듈(1)은 평판형 분리막 모듈, 나권형 분리막 모듈, 관형 분리막 모듈 및 중공사막 모듈로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으며, 바람직하게는 중공사막 모듈일 수 있다. The
중공사막 모듈의 중공사막은 다른 제형에 비해 단위 부피당 막 면적을 극대화할 수 있고 컴팩트한 모듈 구성이 가능하다. 상기 중공사막 모듈은 밀폐된 원통형 하우징의 양단부에 형성되는 상하 유체 출입구(11, 12) 및 상기 하우징 외주면의 상부와 하부에 형성되는 측면 유체 출입구(13, 14)를 포함할 수 있다. 각각의 유체 출입구들에는 압력 센서들(P)이 구비된다. 따라서, 본 실시예에서는 4개의 압력 센서들(P)이 배치되고, 유체 출입구들(11, 12, 13, 14)로 인입 또는 유체 출입구들(11, 12, 13, 14)로 배출되는 유체의 압력은 감지된다.The hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane module can maximize the membrane area per unit volume compared to other formulations, and a compact module configuration is possible. The hollow fiber membrane module may include upper and
또한, 제1 유체 및 제2 유체는 교차 흐름 방식(cross-flow)으로 접촉될 수 있다. 교차 흐름(Cross-flow) 방식은 액상 흡수제와 기체가 효율적으로 만나 물질전달 특성을 향상시키기 위해 구비된다. 기존의 분리막 모듈은 분리막을 사이에 두고 기상과 액상이 향류 또는 병류로 평행하게 만나는 평행 흐름(Longitudinal-flow) 방식을 사용하였으나, 본 발명에 따른 분리막 모듈의 압력 제어 시스템에 사용되는 교차 흐름 방식은 기상과 액상이 수평이 아닌 수직 또는 특정한 각도를 갖고 접촉할 수 있도록 유도되는 방식이다. 이러한 교차 흐름 방식은 모듈의 측면 방향으로의 바이패스(bypass)를 최소화하고, 분리막 표면을 타격하는 방향으로 유체의 흐름이 형성될 수 있기 때문에 물질전달 특성을 향상시킬 수 있다. 상기 상하 유체 출입구들(11, 12)로 기체인 제1 유체가 유입 및 배출되고, 측면 유체 출입구들(13, 14)을 통해 액체인 제2 유체가 유입 및 배출될 수 있다. 또한, 상하 유체 출입구들(11, 12)로 액체인 제2 유체가 유입 및 배출될 수 있으며, 측면 유체 출입구들(13, 14)로 기체인 제1 유체가 유입 및 배출될 수 있다. 즉, 제1 유체와 제2 유체가 교차 흐름 방식으로 접촉될 수 있는 경우라면 여하한 구성이라도 가능할 것이다. 또한, 상기 압력 센서들(P)은 유체가 흐르는 경로 상에 위치하여 유체의 압력을 측정할 수 있는 구성이라면 여하한 구성이라도 가능하다 할 것이다.Also, the first fluid and the second fluid may be contacted in a cross-flow manner. The cross-flow method is provided to improve mass transfer characteristics by efficiently meeting the liquid absorbent and gas. The existing separation membrane module used a parallel-flow method in which a gas phase and a liquid phase meet in parallel in a counter-current or co-current flow with the separation membrane interposed therebetween, but the cross-flow method used in the pressure control system of the separation membrane module according to the present invention is It is a method in which gas phase and liquid phase are induced so that they can contact each other vertically or at a specific angle rather than horizontally. This cross-flow method minimizes the bypass in the lateral direction of the module, and since the flow of the fluid can be formed in the direction that strikes the surface of the separator, the mass transfer characteristics can be improved. A gaseous first fluid may be introduced and discharged through the upper and
예컨대, 분리막 모듈(1) 내에서 파이프 라인 형식으로 상하 유체 출입구(11, 12)와 연통되는 다수개의 중공사막들 내부에는 제2 유체가 흐를 수 있으며, 중공사막들 사이의 이격 공간에는 제1 유체가 흐를 수 있다.For example, the second fluid may flow inside the plurality of hollow fiber membranes communicating with the upper and lower
또한, 기상의 제1 유체는 상하 유체 출입구들(11, 12)을 통해 인입 또는 인출되고, 액상의 제2 유체는 측면 유체 출입구들(13, 14)을 통해 인입 또는 인출될 수 있다.In addition, the gaseous first fluid may be introduced or withdrawn through the upper and lower
분리막 모듈(1)을 흐르는 제2 유체는 이동 가능한 라인을 통해 저장조(2)로 유입된다. 상기 저장조(2)는 적어도 하나의 수위 센서(24) 및 드레인 라인(25)을 가진다. 상기 저장조(2)는 밀폐된 용기의 형태를 가지며, 드레인 펌프(26)의 동작을 통해 제2 유체가 드레인 라인(25)을 경유하여 외부로 배출될 수 있으며, 이를 통해 수위가 조절된다.The second fluid flowing through the
또한, 상기 분리막 모듈(1) 상에 배치된 복수개의 압력 센서들(P)은 압력 인디케이터(27)와 연결된다. 상기 압력 인디케이터(27)는 분리막 모듈(1)에 인입 및 배출되는 제1 유체의 압력 및 제2 유체의 압력에 따라 드레인 펌프(26)의 동작을 제어한다. 특히, 제1 유체의 압력은 분리막 모듈(1)에 인입되는 제1 유체의 압력 및 인출되는 제1 유체의 압력의 평균치일 수 있으나, 사용자에 의해 인입되는 제1 유체 및 인출되는 제1 유체 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 이는 상기 제2 유체에도 동일하게 적용된다.In addition, the plurality of pressure sensors (P) disposed on the separation membrane module (1) is connected to the pressure indicator (27). The
특히, 상기 압력 인디케이터(27)는 제1 유체의 압력이 제2 유체의 압력보다 큰 경우, 드레인 펌프(26)의 동작을 오프시킨다. 따라서, 드레인 펌프(26)를 통해 저장조(2)에 저장된 액상의 제2 유체는 저장조 외부로 배출되지 않는다. 제2 유체가 저장조(2) 외부로 배출되지 않은 상태에서 분리막 모듈(1)로부터 제2 유체가 유입되면, 저장조(2) 내부에 저장되는 제2 유체의 수위는 증가하고, 분리막 모듈(1)의 제2 유체의 압력은 증가한다.In particular, the
제2 유체의 압력이 기체인 제1 유체의 압력을 상회하고, 제2 유체의 압력과 제1 유체의 압력의 차이가 압력 인디케이터(27)에 기 설정된 최소침투압력을 상회하면, 드레인 펌프(26)는 턴온되고, 저장조(2) 내에 저장된 제2 유체의 배출작업이 진행된다. 제1 유체의 압력을 상회하는 제2 유체의 압력의 차이의 최대치는 한계 젖음 압력으로 정의된다. 상기 한계 젖음 압력은 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체와 제1 유체의 차이의 최대치이다. 즉, 압력 인디케이터(27) 및 드레인 펌프(26)의 동작을 통해 분리막 모듈(1)의 제2 유체와 제1 유체의 압력차가 한계 젖음 압력을 상회하지 않도록 제어된다. 상기 한계 젖음 압력 △P는 하기의 수학식 1로 정의된다.When the pressure of the second fluid exceeds the pressure of the first fluid, which is a gas, and the difference between the pressure of the second fluid and the pressure of the first fluid exceeds the minimum penetration pressure preset in the
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, 
상술한 동작을 자세히 설명하면, 먼저 분리막 모듈(1)을 흐르는 제1 유체 및 제2 유체의 압력은 감지되고, 압력 인디케이터(27)로 전송된다. 사용자는 압력 인디케이터(27)를 통해 최소침투압력을 설정할 수 있다. 상기 최소침투압력은 제2 유체의 압력과 제1 유체의 압력의 차이의 최대치이며, 이는 0보다 크며, 상기 한계 젖음 압력보다 낮은 값으로 설정됨이 바람직하다. 즉, 최소침투압력은 분리막 모듈(1)에서 제2 유체의 압력에 제1 유체의 압력을 뺀 값으로 0보다 크며 한계 젖음 압력보다 작게 설정된다. 상기 한계 젖음 압력은 중공사막인 분리막 모듈(1)에서 액상인 제2 유체가 기상인 제1 유체에 비해 비젖은 상태를 유지할 수 있는 최대 압력차이다.When describing the above-described operation in detail, first, the pressures of the first fluid and the second fluid flowing through the
만일, 제1 유체의 압력이 제2 유체의 압력보다 크면 드레인 펌프(26)는 압력 인디케이터(27)의 제어에 의해 동작이 중지된다. 따라서, 저장조(2)에 지속적으로 유입되는 제2 유체에 의해 분리막 모듈(1)을 흐르는 제2 유체의 압력은 증가한다. 또한, 상기 제2 유체는 분리막 모듈(1)에서의 동작에 의해 제1 유체에 포함된 목표 물질의 일부가 흡수될 수 있다.If the pressure of the first fluid is greater than the pressure of the second fluid, the
드레인 펌프(26)의 오프 상태에 의해 분리막 모듈(1)을 흐르는 제2 유체의 압력이 증가하여 제2 유체의 압력과 제1 유체의 압력 차이가 최소침투압력에 도달하거나 최소침투압력 이상이면, 압력 센서들(P)은 이를 감지하고, 압력 인디케이터(27)는 드레인 펌프(26)를 턴온한다. 다만, 제2 유체와 제1 유체의 압력 차이는 한계 젖음 압력을 상회하지 않음이 바람직하다.When the pressure of the second fluid flowing through the
드레인 펌프(26)가 턴온되면, 저장조(2)에 저장된 제2 유체의 수위는 감소하고, 분리막 모듈(1)을 흐르는 제2 유체의 압력도 감소된다. 다만, 드레인 펌프(26)에 의해 저장조(2)로부터 외부로 배출되는 제2 유체의 유속 또는 양은 수위 센서(24)에 의해 결정된다. When the
수위 센서들(24)에 의해 감지되는 저장조(2)의 제2 유체의 수위가 높은 경우, 드레인 펌프(26)의 동작 속도는 빨라지며, 저장조(2) 외부로 제2 유체는 빠르게 배출된다. 이를 통해 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체의 압력도 빠르게 감소될 수 있다. 상기 드레인 펌프(26)의 동작 속도가 빨라지는 경우는 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체의 압력이 매우 높은 경우이며, 제2 유체와 제1 유체의 압력차가 최소침투압력을 크게 상회하는 경우일 수 있다.When the level of the second fluid in the
또한, 수위 센서들(24)에 의해 감지되는 저장조(2)의 제2 유체의 수위가 낮으면, 드레인 펌프(26)의 동작 속도는 느려지며, 저장조(2) 외부로 제2 유체는 천천히 배출된다. 이는 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체와 제1 유체의 압력 차이가 최소침투압력을 근소하게 상회하는 경우에 해당한다.In addition, when the level of the second fluid in the
지속적인 드레인 펌프(26)의 동작에 의해 저장조(2) 내의 제2 유체의 수위가 감소하면, 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체의 압력도 감소된다. 만일 제2 유체의 압력이 감소하여 분리막 모듈(1) 내의 제1 유체의 압력보다 작으면, 압력 인디케이터(27)의 제어에 의해 드레인 펌프(26)의 동작은 중지된다. 따라서, 저장조(2)로 유입되는 제2 유체에 의해 수위는 증가하고, 상승된 수위에 의해 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체의 압력도 서서히 증가된다.When the level of the second fluid in the
상술한 동작을 통해 분리막 모듈(1) 내의 제2 유체의 압력은 제1 유체의 압력을 상회하되, 그 압력 차이는 한계 젖음 압력에 최근접하게 된다. 제2 유체와 제1 유체 사이의 압력차가 한계 젖음 압력에 도달할수록 제1 유체에서의 목표 물질은 제2 유체로 최대한 흡수될 수 있다.Through the above-described operation, the pressure of the second fluid in the
한편, 상기 저장조(2)는 저장조(2) 내의 기체가 통과할 수 있는 바이패스 관통홀을 더 구비할 수 있다. 상기 바이패스 관통을 더 구비함으로써, 상기 바이패스 관통홀을 열어, 저장조(2)의 압력을 낮추어 저장조(2)에 제2 유체가 투입되는 초기의 압력의 갑작스러운 증가로 인해 분리막의 젖음 현상을 막을 수 있다.Meanwhile, the
상기 제2 유체에 포함된 흡수제에 의한 분리막 젖음 현상 없이 기체로부터 목표 물질을 분리 공정을 운전하기 위해서는 반드시 기체와 액체의 압력차를 수학식 1로 표현되는 한계 젖음 압력 이하로 유지해야 한다. In order to operate the process of separating the target material from the gas without wetting the membrane due to the absorbent contained in the second fluid, the pressure difference between the gas and the liquid must be maintained below the limiting wetting pressure expressed by Equation (1).
도 2는 분리막의 비젖음, 부분 젖음, 젖음 현상을 보여주는 도면이다. 2 is a view showing non-wetting, partial wetting, and wetting phenomena of the separator.
도 3은 기체의 압력이 높은 경우 액체 내 기포 발생 현상을 보여준 도면이다. 3 is a view showing the phenomenon of bubbles in the liquid when the pressure of the gas is high.
도 2 및 도 3을 참조하면, 분리막 모듈을 구성하는 중공사막의 부분 젖음 또는 젖음 현상이 발생하는 경우 분리막의 기공 사이로 액체가 침투할 수 있다. 기공의 사이즈가 약 0.1㎛ 이므로 기체에 포함된 목표 물질 예를 들면, 이산화탄소 또는 암모니아는 기공으로 침투한 액체에 흡수되어 확산되는데 기공의 공간이 협소하여 확산 속도가 떨어져 분리 효율이 급격히 떨어진다. 따라서 상기 액체의 압력이 기체의 압력보다는 한계 젖음 압력(△P)보다 작아야 한다. 즉, 상기 분리막을 형성하는 중공사막은 액상의 제2 유체와 비젖음 상태임이 바람직하다. 2 and 3 , when partial wetting or wetting of the hollow fiber membrane constituting the separation membrane module occurs, the liquid may permeate between the pores of the separation membrane. Since the size of the pores is about 0.1 μm, the target material contained in the gas, for example, carbon dioxide or ammonia, is absorbed and diffused by the liquid penetrating into the pores. Therefore, the pressure of the liquid must be less than the limiting wetting pressure (ΔP) than the pressure of the gas. That is, it is preferable that the hollow fiber membrane forming the separation membrane is in a non-wetting state with the liquid second fluid.
또한, 도 3과 같이 기체의 압력이 액체의 압력보다 높을 경우에는 액체에 기포가 발생할 수 있다. 액체에 기포가 발생하면 기/액 계면이 제대로 형성되지 않아, 유효 접촉 면적이 현저하게 감소할 수 있다. 따라서 액상의 압력은 기상보다 약간 높게 유지되어야 한다. 따라서 기포를 방지하기 위하여 액체 압력은 기체 압력보다 높게 유지되어야 하고, 액체의 압력이 기체의 압력보다 최소침투압력 만큼 높아지지 않도록 제어하는 것이 중요하다.Also, as shown in FIG. 3 , when the pressure of the gas is higher than the pressure of the liquid, bubbles may be generated in the liquid. If bubbles are generated in the liquid, the gas/liquid interface may not be properly formed, which may significantly reduce the effective contact area. Therefore, the pressure of the liquid phase must be kept slightly higher than that of the gas phase. Therefore, in order to prevent bubbles, the liquid pressure should be maintained higher than the gas pressure, and it is important to control the liquid pressure not to be higher than the gas pressure by the minimum penetration pressure.
또한, 비젖음 상태에서 액체 내에 용해된 기체의 분압은 액체와 접하는 기체의 분압보다 낮으므로 분압차에 의해 기체 내에 함유된 목표 물질은 액체 내로 흡수되고 확산될 수 있다.In addition, since the partial pressure of the gas dissolved in the liquid in the non-wetting state is lower than the partial pressure of the gas in contact with the liquid, the target substance contained in the gas may be absorbed and diffused into the liquid due to the partial pressure difference.
도 4는 분리막 모듈 내부의 액체 이동을 나타내는 도면이다.4 is a view showing the movement of liquid inside the separation membrane module.
도 4를 참조하면, 액체를 상부의 측면 유체 출입구(13)로 투입하여 하부의 측면 유체 출입구(14)로 배출시키는 경우, 액체와 분리막인 중공사막이 접촉하지 않는 데드존(deadzone)이 발생해 분리막에서 액체와 기체가 접촉하는 면적이 작아져 목표 물질의 분리의 효율이 떨어진다. 따라서 분리막 모듈의 압력 조절 장치가 없는 경우는 액체를 하부의 측면 유체 출입구(14)로 투입하여 상부의 측면 유체 출입구(13)로 배출시키는 것이 유리하다. 그러나 이 경우에도 분리막에서의 액체와 기체의 미세한 압력 차이를 조절할 수 없어 분리막 젖음 현상이 발생할 수 있다. Referring to FIG. 4 , when the liquid is introduced into the upper
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 분리막 모듈의 압력 조절 장치의 기체/액체 흐름 방향에 따른 8가지 운전모드를 나타내는 표이다. 표 1에서 LTS(Liquid to Shell side)는 액체가 측면 유체 출입구로 투입되는 운전모드를 의미하고, GTS(Gas to Shell side)는 기체가 측면 유체 출입구로 투입되는 운전모드를 의미한다. Table 1 is a table showing eight operation modes according to the gas/liquid flow direction of the pressure control device of the separation membrane module according to an embodiment of the present invention. In Table 1, LTS (Liquid to Shell side) means an operation mode in which liquid is introduced into the side fluid inlet, and GTS (Gas to Shell side) means an operation mode in which gas is introduced into the side fluid inlet.
도 5는 분리막 모듈의 압력 조절 장치의 기체/액체 흐름 방향에 따른 8가지 운전모드를 나타내는 도면이다.5 is a view showing eight operation modes according to the gas/liquid flow direction of the pressure regulating device of the separation membrane module.
표 1 및 도 5를 참조하면, 분리 공정 조건에 맞게 기체/액체 흐름 방향에 따른 8가지 운전모드를 선택할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 중공사막 모듈의 종류와 형태, 그리고 제1 유체와 제2 유체의 종류에 따라 적절한 운전모드는 선택될 수 있다. 특히, 액체가 위에서 아래로 흐르는 LTS-1,3, GTS-1,3의 경우 제2 유체의 압력을 제1 유체의 압력보다 높게 유지하기 어렵고, 액체가 아래에서 위로 흐르는 LTS-2,4, GTS-2,4의 경우 높이 차에 의하여 제2 유체의 압력이 상승하여 분리막 젖음 현상이 발생할 수 있다. 상기 압력 조절 장치를 이용하면, 사용자가 설정한 제1 유체와 제2 유체의 압력차 범위에서 분리막 젖음 현상 없이 안정적으로 8가지 모드의 운전이 가능하다. Referring to Table 1 and FIG. 5 , it can be seen that eight operation modes can be selected according to the gas/liquid flow direction to suit the separation process conditions. That is, an appropriate operation mode may be selected according to the type and shape of the hollow fiber membrane module, and the type of the first fluid and the second fluid. In particular, in the case of LTS-1,3, GTS-1,3 in which the liquid flows from top to bottom, it is difficult to maintain the pressure of the second fluid higher than the pressure of the first fluid, and LTS-2,4, in which the liquid flows from bottom to top, In the case of GTS-2,4, the pressure of the second fluid rises due to the height difference, which may cause wetting of the separator. When the pressure control device is used, it is possible to stably operate in eight modes without a membrane wetting phenomenon in the pressure difference range between the first fluid and the second fluid set by the user.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 분리막 모듈의 압력 조절 시스템을 이용한 분리막 모듈의 압력 조절 방법을 나타내는 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating a method for regulating the pressure of a separation membrane module using a system for regulating the pressure of the membrane module according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 먼저 목표 물질을 포함하는 제1 유체 및 상기 목표 물질을 흡수하는 흡수제를 포함하는 제2 유체를 분리막 모듈로 투입된다(S1). 분리막 모듈에 해당하는 중공사막을 통과한 제2 유체는 저장조로 투입된다(S2). 또한, 중공사막을 흐르는 제1 유체 및 제2 유체의 압력은 압력 센서에 의해 감지되고, 감지된 입력은 압력 인디케이터로 전송된다(S3). 압력 센서에 의해 감지된 제1 유체 및 제2 유체의 압력에 따라 압력 인디케이터는 드레인 펌프의 동작을 제어한다(S4). 압력 인디케이터에 의해 제어되는 드레인 펌프는 동작을 중지하거나, 배수 동작을 수행하여 제2 유체의 압력과 제1 유체의 압력 차이를 기 설정된 최소침투압력에 근접하게 제어할 수 있다. 이를 통하여 제2 유체는 중공사막의 기공에 대해 비젖음 현상을 일으키고, 제1 유체에 포함된 목표 물질은 제2 유체로 효과적으로 침투될 수 있다. Referring to FIG. 6 , first, a first fluid including a target material and a second fluid including an absorbent for absorbing the target material are introduced into the separation membrane module (S1). The second fluid passing through the hollow fiber membrane corresponding to the separation membrane module is introduced into the storage tank (S2). In addition, the pressures of the first fluid and the second fluid flowing through the hollow fiber membrane are sensed by the pressure sensor, and the sensed input is transmitted to the pressure indicator ( S3 ). The pressure indicator controls the operation of the drain pump according to the pressures of the first fluid and the second fluid sensed by the pressure sensor (S4). The drain pump controlled by the pressure indicator may stop the operation or perform a drain operation to control the pressure difference between the pressure of the second fluid and the first fluid close to a preset minimum penetration pressure. Through this, the second fluid causes a non-wetting phenomenon with respect to the pores of the hollow fiber membrane, and the target material included in the first fluid may effectively penetrate into the second fluid.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 압력 인디케이터와 드레인 펌프의 동작을 상세히 설명하는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating in detail the operation of the pressure indicator and the drain pump according to a preferred embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 먼저, 압력 인디케이터로 전송된 제1 유체의 압력과 제2 유체의 압력 차이(제2 유체의 압력-제1 유체의 압력)는 압력 인디케이터에 기 설정된 최소침투압력과 비교된다(S41). 비교 결과, 제1 유체의 압력이 제2 유체의 압력보다 크다면, 드레인 펌프의 동작은 중지된다(S42). 드레인 펌프의 동작과는 무관하게 분리막 모듈에서 제2 유체는 저장조로 유입된다. 따라서, 저장조 내의 제2 유체의 수위는 상승하고, 분리막 모듈에서 제2 유체의 압력은 증가한다. 분리막 모듈에서 제1 유체 및 제2 유체의 압력은 다시 압력 인디케이터로 전송되고, 판단된다.Referring to FIG. 7 , first, the pressure difference between the pressure of the first fluid and the second fluid transmitted to the pressure indicator (pressure of the second fluid - the pressure of the first fluid) is compared with the minimum penetration pressure preset in the pressure indicator. (S41). As a result of comparison, if the pressure of the first fluid is greater than the pressure of the second fluid, the operation of the drain pump is stopped ( S42 ). Regardless of the operation of the drain pump, the second fluid flows into the storage tank from the membrane module. Accordingly, the level of the second fluid in the storage tank rises, and the pressure of the second fluid in the separation membrane module increases. In the separation membrane module, the pressure of the first fluid and the second fluid is transmitted to the pressure indicator again and is determined.
만일, 비교결과 제2 유체의 압력이 제1 유체의 압력보다 크면서 기 설정된 최소침투압력차 이상의 값을 보이면, 압력 인디케이터는 드레인 펌프를 동작시킨다(S43). 드레인 펌프가 작동되는 동안 수위 센서에 의한 수위 조절 동작이 개시된다(S44). 즉, 저장조의 수위가 기 설정된 수위를 상회하면, 상기 드레인 펌프에 의해 배출되는 유체량은 증가되고, 제2 유체와 제1 유체의 압력차는 최소침투압력으로 빠르게 수렴된다. 만일, 저장조의 수위가 기설정된 수위 이하이면, 드레인 펌프에 의해 배출되는 유체량은 감소되고, 제2 유체와 제1 유체의 압력차는 최소침투압력으로 천천히 수렴된다.If, as a result of the comparison, the pressure of the second fluid is greater than the pressure of the first fluid and shows a value equal to or greater than the preset minimum penetration pressure difference, the pressure indicator operates the drain pump (S43). While the drain pump is operating, the water level control operation by the water level sensor is started (S44). That is, when the water level in the storage tank exceeds the preset water level, the amount of fluid discharged by the drain pump is increased, and the pressure difference between the second fluid and the first fluid is rapidly converged to the minimum penetration pressure. If the water level in the storage tank is below the preset water level, the amount of fluid discharged by the drain pump is reduced, and the pressure difference between the second fluid and the first fluid slowly converges to the minimum penetration pressure.
상술한 과정을 반복하면 제2 유체와 제1 유체의 압력 차이는 최소침투압력으로 수렴된다. 따라서, 중공사막으로 구성되는 분리막 모듈 내에서 액체 상태인 제2 유체는 중공사막에 대해 비젖음 상태를 유지할 수 있으며, 이를 통해 기체 상태인 제1 유체 내에 포함된 목표 물질은 제2 유체로 효과적으로 흡수될 수 있다.When the above-described process is repeated, the pressure difference between the second fluid and the first fluid converges to the minimum penetration pressure. Therefore, the second fluid in the liquid state in the separation membrane module composed of the hollow fiber membrane may maintain a non-wetting state with respect to the hollow fiber membrane, and through this, the target material contained in the first fluid in the gaseous state is effectively absorbed into the second fluid. can be
상술한 과정을 통해 분리막인 공중사막의 젖음 현상은 방지되고, 이산화탄소 또는 암모니아 등의 목표물질을 함유하는 기상의 제1 유체 내의 목표물질은 액상의 제2 유체로 효과적으로 흡수될 수 있다. 즉, 2 종류의 유체의 상호간의 압력 조절을 통해 공중사막의 젖음 현상은 효과적으로 회피된다.Through the above-described process, the wetting phenomenon of the aerial desert, which is the separation membrane, is prevented, and the target material in the gaseous first fluid containing the target material such as carbon dioxide or ammonia can be effectively absorbed into the liquid second fluid. That is, the wetting phenomenon of the aerial desert is effectively avoided through the mutual pressure control of the two types of fluids.
본 발명에 따르면, 분리막 모듈의 압력 제어 시스템 및 그의 압력 제어 방법에 있어서, 분리막 모듈의 압력을 조절하여, 미세한 압력 변화에도 적정 압력을 유지하여 분리막 모듈의 분리막 젖음 현상을 방지하는 효과가 있다.According to the present invention, in a pressure control system for a separation membrane module and a pressure control method thereof, there is an effect of controlling the pressure of the separation membrane module to maintain an appropriate pressure even with a minute pressure change to prevent the separation membrane wetting phenomenon of the separation membrane module.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
1: 분리막 모듈 11: 상부 상하 유체 출입구
12: 하부 상하 유체 출입구 13: 상부 측면 유체 출입구
14: 하부 측면 유체 출입구 2 : 저장조
24: 수위 센서 25: 드레인 라인
26: 드레인 펌프 27: 압력 인디케이터1: Membrane module 11: Upper upper and lower fluid inlet
12: lower upper and lower fluid inlet 13: upper side fluid inlet
14: lower side fluid inlet 2: reservoir
24: water level sensor 25: drain line
26: drain pump 27: pressure indicator
Claims (13)
상기 분리막 모듈의 상기 제1 유체의 압력 및 상기 제2 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서들;
상기 분리막 모듈에서 배출되는 상기 제2 유체를 저장하고, 상기 저장된 제2 유체의 수위에 의해 상기 분리막 모듈의 제2 유체의 압력을 변경하기 위한 저장조;
상기 저장조 내에 설치되고, 기설정된 수위가 최소침투압력에 상응하도록 설정되며, 상기 저장조 내의 상기 제2 유체의 수위를 감지하기 위한 수위 센서들;
상기 저장조에 저장된 상기 제2 유체의 수위에 따라 상기 제2 유체를 배수하되, 상기 수위 센서들에 의해 감지된 상기 제2 유체의 수위에 따라 상기 저장조의 상기 제2 유체의 배출량을 조절하는 드레인 펌프; 및
상기 압력 센서들에서 측정된 압력들의 차이에 따라 상기 드레인 펌프의 온/오프 동작을 제어하기 위한 압력 인디케이터를 포함하고,
상기 수위 센서들이 상기 저장조 내에 저장된 상기 제2 유체의 수위가 상기 기설정된 수위를 상회하면 상기 드레인 펌프의 상기 제2 유체 배출량은 증가하고,
상기 수위 센서들이 상기 저장조 내에 저장된 상기 제2 유체의 수위가 상기 기설정된 수위를 하회하면 상기 드레인 펌프의 상기 제2 유체 배출량은 감소하여,
상기 분리막 모듈 내의 상기 제2 유체와 제1 유체의 압력차이는 상기 최소침투압력으로 수렴하며,
상기 최소침투압력은 상기 분리막 모듈 내의 제2 유체의 압력에 상기 제1 유체의 압력을 감산한 값으로 0 이상 한계젖음압력 미만으로 설정되는 것을 특징으로 하는 분리막 모듈의 압력 조절 시스템.a separation membrane module for permeating a target material included in the first fluid, which is a gas, into a second fluid, which is a liquid having an absorbent;
pressure sensors for measuring the pressure of the first fluid and the pressure of the second fluid of the separation membrane module;
a storage tank for storing the second fluid discharged from the separation membrane module, and for changing the pressure of the second fluid of the separation membrane module by the level of the stored second fluid;
water level sensors installed in the reservoir, the preset water level being set to correspond to the minimum penetration pressure, and detecting the level of the second fluid in the reservoir;
A drain pump that drains the second fluid according to the level of the second fluid stored in the reservoir, and adjusts the discharge amount of the second fluid in the reservoir according to the level of the second fluid sensed by the water level sensors ; and
and a pressure indicator for controlling the on/off operation of the drain pump according to the difference in pressures measured by the pressure sensors,
When the level of the second fluid stored in the reservoir by the water level sensors exceeds the preset water level, the discharge amount of the second fluid of the drain pump increases,
When the level of the second fluid stored in the reservoir by the water level sensors is lower than the preset water level, the discharge amount of the second fluid of the drain pump is reduced,
The pressure difference between the second fluid and the first fluid in the separation membrane module converges to the minimum penetration pressure,
The minimum penetration pressure is a value obtained by subtracting the pressure of the first fluid from the pressure of the second fluid in the separation membrane module, and is set to be less than the limit wetting pressure of 0 or more.
[수학식 1]
(여기서,
[Equation 1]
(here,
상기 분리막 모듈에 해당하는 중공사막을 통과하는 상기 제2 유체를 저장조에 투입하는 단계;
압력 센서들을 통해 상기 제1 유체의 압력과 제2 유체의 압력을 비교하여, 상기 제1 유체의 압력이 상기 제2 유체의 압력을 상회하는지 판단하는 단계;
상기 제1 유체의 압력이 상기 제2 유체의 압력을 상회하면, 상기 저장조 내의 상기 제2 유체를 배출하는 드레인 펌프의 동작을 압력 인디케이터를 통해 중지하여 상기 분리막 모듈 내의 상기 제2 유체의 압력을 증가시키는 단계; 및
상기 제2 유체의 압력이 상기 제1 유체의 압력을 상회하면, 상기 저장조 내의 상기 제2 유체의 수위를 감지하여 상기 드레인 펌프의 동작을 통해 상기 저장조 내의 상기 제2 유체의 수위를 조절하여, 상기 제2 유체와 상기 제1 유체의 상기 분리막 내의 압력차가 기설정된 최소침투압력으로 수렴하도록 하는 단계를 포함하는 분리막 모듈의 압력 조절 방법.introducing a first fluid, which is a gas containing a target material, and a second fluid, which is a liquid including an absorbent for absorbing the target material, into the separation membrane module;
inputting the second fluid passing through the hollow fiber membrane corresponding to the separation membrane module into a storage tank;
comparing the pressure of the first fluid and the pressure of the second fluid through pressure sensors, and determining whether the pressure of the first fluid exceeds the pressure of the second fluid;
When the pressure of the first fluid exceeds the pressure of the second fluid, the operation of the drain pump for discharging the second fluid in the reservoir is stopped through a pressure indicator to increase the pressure of the second fluid in the separation membrane module making; and
When the pressure of the second fluid exceeds the pressure of the first fluid, the level of the second fluid in the reservoir is sensed and the level of the second fluid in the reservoir is adjusted through the operation of the drain pump, the A pressure control method of a separation membrane module comprising the step of allowing a pressure difference in the separation membrane of the second fluid and the first fluid to converge to a preset minimum penetration pressure.
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