KR102384212B1 - 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템 - Google Patents

액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템 Download PDF

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천동현
윤민혜
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한국에너지기술연구원
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Abstract

액상 샘플링 자동화 장치가 개시된다. 본 발명의 액상 샘플링 자동화 장치는, 제1 삼방밸브의 제1-2 입구 측 유로와 연결되고, 기체를 외부로 배기하는 제1 배관; 제2-1 입구, 제2-2 입구 및 제2-3 입구를 형성하고, 제2-1 입구 측 유로가 제1 삼방밸브의 제1-3 입구 측 유로와 연결되며, 제2-2 입구 측 유로가 제2 트랩과 연결된 제2 삼방밸브; 제3-1 입구, 제3-2 입구 및 제3-3 입구를 형성하는 제3 삼방밸브; 제3-1 입구 측 유로를 제2-3 입구 측 유로에 연결하는 제2 배관; 제3-2 입구 측 유로를 제1 삼방밸브의 제1-2 입구 측 유로에 연결하는 제3 배관; 제3-3 입구 측 유로를 제1 배관에 연결하는 제4 배관; 및 제1 밸브, 제1 삼방밸브, 제2 삼방밸브 및 제3 삼방밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 제2 트랩에 액상 생성물이 수집되도록, 제어부는 제1 밸브를 열고, 제1-2 입구를 제1-3 입구에 연결하며, 제2-1 입구를 제2-2 입구에 연결하고, 제3-2 입구를 제3-3 입구에 연결하는 것을 특징으로 한다.

Description

액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템{LIQUID SAMPLING AUTOMATION EQUIPMENT AND LIQUID SAMPLING AUTOMATION SYSTEMS HAVING THE SAME}
본 발명은 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 촉매 반응기의 생성물 중 액상 생성물의 샘플링을 자동화하도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템에 관한 것이다.
화학반응의 속도를 증가시키는 방법에는 여러 가지 방법이 있는데, 촉매를 사용하는 방법은 매우 중요하게 다뤄지고 있으며, 공업적으로는 중요한 반응의 반응속도를 증가시키기 위하여 촉매를 사용한다. 촉매반응기(Catalytic Reactor)란 반응에서 소모되지 않으면서 반응속도에 영향을 주는 촉매를 이용하여 반응물을 생성할 수 있는 시스템을 의미한다.
화학 공정에서 반응기는 화학 공정의 목적을 이루기 위한 필수적인 요소이다. 반응기의 역할은 각 단계의 반응을 진행하는데 가장 빠르게, 혹은 가장 완벽하게 반응이 진행될 수 있는 최적의 조건을 유지시켜주는 데 있다.
반응기에서 반응 속도를 높여주기 위해서는 반응물의 온도를 높여주거나, 반응 결과에는 영향을 주지 않고 반응 속도에 영향을 줄 수 있는 촉매가 사용된다. 이러한 촉매가 반응속도를 증가시키는 이유는 촉매가 사용되는 반응에서는 촉매 없이 진행되는 반응과 다른 반응경로로 반응이 진행되어 반응의 활성화 에너지를 낮추기 때문이다.
촉매는 균일 촉매와 불균일 촉매로 분류되는데, 균일 촉매란 반응물과 같은 상으로 존재하는 촉매이며, 불균일 촉매는 반응물과 다른 상으로 존재하는 촉매로서 일반적으로 고체이다.
균일 촉매반응(homogenious catalysis)은 적어도 반응물 중의 한 성분과 용해 상태가 되는 공정으로, n-이소부틸 알데히드(n-isobutyl aldehyde) 제조를 그 예로 들 수 있다. 불균일 촉매반응(heterogenious catalytic process)은 2개 이상의 상이 수반되며, 일반적으로 촉매는 고체이며 반응물은 액체 또는 기체 형태이다. 경우에 따라서 기-액 반응도 있을 수 있으며, 사이클로 헥산(cyclohexane)의 탈수소화 반응(dehydrogenation)을 통한 벤젠 제조를 그 예로 들 수 있다.
이와 관련하여 일본 등록특허공보 제6783292호(이하 '선행문헌')는 복합 와이어형 촉매 부재와 이것을 이용한 수소 제조용 촉매 반응기를 개시하고 있다.
선행문헌의 촉매 반응기는, 피처리 유체를 저장하는 저장조와, 피처리 유체를 기화시키는 기화기와, 피처리 유체가 촉매 반응하는 촉매 반응기와, 촉매 반응기에서 생성된 반응 가스에서 액상 반응물을 추출하는 냉각기를 포함한다.
냉각기에서 분리된 가스와 액상 반응물은 트랩으로 이동한다. 트랩으로 이동한 액상 반응물은 회수기로 배출된다. 반응물의 농도, 반응계의 온도와 압력 등은 화학반응 속도에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 촉매 반응기 내부의 온도와 압력은 일정하게 유지되어야 한다.
그러나 선행문헌의 촉매 반응기는, 회수기로 회수된 액상 반응물의 부피에 비례하여 트랩 내부의 압력이 저하된다. 트랩은 냉각기 및 촉매 반응기와 배관에 의해 연결된다. 따라서, 선행문헌의 촉매 반응기는 액상 반응물을 회수기로 회수할 때, 반응기 내부의 압력이 저하되는 문제가 있었다.
또한, 선행문헌의 촉매 반응기는 액상 반응물을 회수기로 회수할 때마다 작업자(관리자)의 직접적인 참여가 요구되는 불편함이 있었다. 즉, 작업자(관리자)는 트랩에 액상 반응물이 일정 부피 모일 때마다 냉각기와 회수기 사이에 장치된 개폐밸브를 수작업으로 개방하여 액상 반응물을 회수기로 회수하여야 한다.
트랩에 액상 반응물이 정량 모이는 시간은 반응물의 종류, 촉매 반응기의 온도 및 압력, 화학반응 속도 등에 좌우된다. 따라서 트랩에 액상 반응물이 정량 모이는 시점(이하 '예정시점')을 특정 시간대로 배치하는 것은 사실상 어렵다. 예정시점은 한밤중이나 주말 중이 될 수 있다. 관리자의 계획된(또는 갑작스런) 개인적인 사정에 의해 예정시점에 액상 반응물의 샘플링이 어려울 수도 있다.
촉매 반응 실험을 수행하는 실험실에서 실험 데이터의 신뢰성을 확보하려면, 관리자(연구원)에 의한 액상 반응물의 주기적인 정량 회수가 중요하다. 따라서 본 발명의 출원인은 예정시점이 지난 시간에도 예정시점까지 생성된 액상 반응물을 샘플링할 수 있는 방안을 연구하게 되었다.
물론 냉각기와 회수기 사이에 전자밸브를 장치하고 개폐시점을 자동제어하면, 액상 반응물의 자동 회수가 가능할 수 있다. 그러나 상술한 바와 같이, 선행문헌의 촉매 반응기는 액상 반응물을 회수기로 회수할 때, 반응기 내부의 압력이 저하되는 문제가 있다. 촉매 반응기 내부의 압력이 변화하면, 반응물의 화학반응 속도가 변동한다. 반응물의 화학반응 속도는 단위시간당 생성되는 액상 반응물의 양과 비례한다. 따라서, 선행문헌의 촉매 반응기는 냉각기와 회수기 사이에 전자밸브를 장치하더라도 정량 액상 반응물의 자동 회수를 기대하기 어려운 문제가 있었다.
한편, 촉매 반응 실험을 수행하는 실험실에서는 다수의 시료를 확보하기 위해 동시에 복수의 촉매 반응기를 작동시키는 경우가 많다. 촉매 반응 실험의 신뢰성을 부여하려면, 기상 생성물의 성분 및 유량 측정이 중요한 요소이다. 따라서 각각의 촉매 반응기마다 습식 가스 미터(wet gas meter) 및 기체 크로마토그래피(gas chromatography) 장비가 요구된다. 그러나 습식 가스 미터 및 기체 크로마토그래피 장비는 고가의 장비이다. 이는 동시에 복수의 촉매 반응기를 작동시키는데 제한요소로 작용하고 있다.
일본 등록특허공보 제6783292호 (등록일: 2020.10.23)
본 발명의 목적은, 트랩의 밸브를 개방하여 액상 반응물을 샘플링하더라도 반응기의 압력이 일정하게 유지되도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 관리자가 액상 반응물의 샘플링 시점을 조정하더라도 액상 반응물의 주기적인 정량 회수가 가능하도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
아울러, 습식 가스 미터(wet gas meter) 및 기체 크로마토그래피(gas chromatography) 장비의 추가 없이도 복수의 촉매 반응기에서 생성된 기상 생성물의 성분 및 유량 측정이 가능하도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 촉매 반응기의 생성물 중 액상 생성물의 샘플링을 자동화하는 장치로서, 상기 촉매 반응기는 제1 촉매 반응기를 포함하고, 상기 제1 촉매 반응기는, 촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제1 반응부; 상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 제1 반응부와 연결된 제1 트랩; 상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제1 트랩과 제1 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제2 트랩; 및 제1-1 입구, 제1-2 입구 및 제1-3 입구를 형성하고, 상기 제1-1 입구 측 유로가 상기 제1 트랩과 연결된 제1 삼방밸브를 포함하며, 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결되고, 기체를 외부로 배기하는 제1 배관; 제2-1 입구, 제2-2 입구 및 제2-3 입구를 형성하고, 상기 제2-1 입구 측 유로가 상기 제1-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제2-2 입구 측 유로가 상기 제2 트랩과 연결된 제2 삼방밸브; 제3-1 입구, 제3-2 입구 및 제3-3 입구를 형성하는 제3 삼방밸브; 상기 제3-1 입구 측 유로를 상기 제2-3 입구 측 유로에 연결하는 제2 배관; 상기 제3-2 입구 측 유로를 상기 제1-2 입구 측 유로에 연결하는 제3 배관; 상기 제3-3 입구 측 유로를 상기 제1 배관에 연결하는 제4 배관; 및 상기 제1 밸브, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 제3 삼방밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제2 트랩에 상기 액상 생성물이 수집되도록, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 열고, 상기 제1-2 입구를 상기 제1-3 입구에 연결하며, 상기 제2-1 입구를 상기 제2-2 입구에 연결하고, 상기 제3-2 입구를 상기 제3-3 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치에 의하여 달성된다.
상기 제2 트랩에서 상기 액상 생성물이 드레인될 때 상기 제1 반응부의 압력강하가 차단되도록, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 잠그고 상기 제1-1 입구를 상기 제1-2 입구에 연결하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 밸브가 다시 열리기 전에 상기 제2 트랩이 상기 제1 반응부와 동일 압력을 형성하도록, 상기 제어부는 상기 제2-2 입구를 상기 제2-3 입구에 연결하고, 상기 제3-1 입구를 상기 제3-2 입구에 연결하도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 배관 또는 상기 제1-2 입구 측 유로에 압력조절기(pressure controller)가 설치되고, 상기 제3 배관에 유량 조정기(flow controller)가 설치되도록 이루어질 수 있다.
상기 제1 배관에 가스 미터(gas meter)가 설치되고, 상기 제4 배관에 기체 분석기(gas analyzer)가 설치되도록 이루어질 수 있다.
상기 촉매 반응기는 제2 촉매 반응기를 포함하고, 상기 제2 촉매 반응기는, 촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제2 반응부; 상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 반응부와 연결된 제3 트랩; 상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제3 트랩과 제2 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제4 트랩; 및 제4-1 입구, 제4-2 입구 및 제4-3 입구를 형성하고, 상기 제4-1 입구 측 유로가 상기 제3 트랩과 연결된 제4 삼방밸브를 포함하며, 상기 제1 배관은, 제5-1 입구, 제5-2 입구 및 제5-3 입구를 형성하고, 상기 제5-1 입구 측 유로가 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결된 제5 삼방밸브; 제6-1 입구, 제6-2 입구 및 제6-3 입구를 형성하고, 상기 제6-1 입구 측 유로가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결된 제6 삼방밸브; 상기 제5-3 입구 및 상기 제6-3 입구와 연결되는 제1 배기관; 및 상기 제5-2 입구 및 상기 제6-2 입구와 연결되고, 상기 제4 배관이 연결되는 제2 배기관을 포함하고, 상기 제3 배관은, 제3A 입구 및 제3B 입구를 형성하고, 상기 제3A 입구가 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제3B 입구가 상기 제3-2 입구 측 유로와 연결되는 제3 밸브; 및 제4A 입구 및 제4B 입구를 형성하고, 상기 제4A 입구가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제4B 입구가 상기 제3-2 입구 측 유로와 연결되는 제4 밸브를 포함하고, 상기 제2 배기관에 가스 미터(gas meter)가 설치되고, 상기 제4 배관에 기체 분석기(gas analyzer)가 설치되며, 제7-1 입구, 제7-2 입구 및 제7-3 입구를 형성하고, 상기 제7-1 입구 측 유로가 상기 제4-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제7-2 입구 측 유로가 상기 제4 트랩과 연결되고, 제7-3 입구 측 유로가 상기 제2 배관에 연결되는 제7 삼방밸브를 포함하고, 상기 제2 촉매 반응기에서 나온 기체가 상기 제2 배기관 및 상기 제3 배관을 흐르는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 열고, 상기 제3 밸브를 닫고, 상기 제1-2 입구를 상기 제1-3 입구에 연결하며, 상기 제2-1 입구를 상기 제2-2 입구에 연결하고, 상기 제5-1 입구를 상기 제5-3 입구에 연결하도록 이루어질 수 있다.
상기 촉매 반응기는 제2 촉매 반응기를 포함하고, 상기 제2 촉매 반응기는, 촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제2 반응부; 상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 반응부와 연결된 제3 트랩; 상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제3 트랩과 제2 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제4 트랩; 및 제4-1 입구, 제4-2 입구 및 제4-3 입구를 형성하고, 상기 제4-1 입구 측 유로가 상기 제3 트랩과 연결된 제4 삼방밸브를 포함하며, 상기 제1 배관은, 제5-1 입구, 제5-2 입구 및 제5-3 입구를 형성하고, 상기 제5-1 입구 측 유로가 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결된 제5 삼방밸브; 제6-1 입구, 제6-2 입구 및 제6-3 입구를 형성하고, 상기 제6-1 입구 측 유로가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결된 제6 삼방밸브; 상기 제5-3 입구 및 상기 제6-3 입구와 연결되는 제1 배기관; 및 상기 제5-2 입구 및 상기 제6-2 입구와 연결되고, 상기 제4 배관이 연결되는 제2 배기관을 포함하고, 상기 제2 배기관에 가스 미터(gas meter)가 설치되고, 상기 제2 배관 및 상기 제4 배관에 각각 기체 분석기(gas analyzer)가 설치되며, 제7-1 입구, 제7-2 입구 및 제7-3 입구를 형성하고, 상기 제7-1 입구 측 유로가 상기 제4-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제7-2 입구 측 유로가 상기 제4 트랩과 연결되고, 제7-3 입구 측 유로가 상기 제2 배관에 연결되는 제7 삼방밸브; 제8-1 입구, 제8-2 입구 및 제8-3 입구를 형성하고, 상기 제8-1 입구는 상기 제2 배관에 연결되고, 상기 제8-3 입구는 상기 제4 배관에 연결되는 제8 삼방밸브; 및 제4A 입구 및 제4B 입구를 형성하고, 상기 제4A 입구가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제4B 입구가 상기 제8-2 입구 측 유로와 연결되는 제4 밸브를 포함하고, 상기 제2 촉매 반응기에서 나온 기체가 상기 제2 배기관 및 상기 제4 배관을 흐르는 경우, 상기 제1 밸브가 다시 열리기 전에 상기 제2 트랩이 상기 제1 반응부와 동일 압력을 형성하도록, 상기 제어부는 상기 제1-1 입구를 상기 제1-2 입구에 연결하며, 상기 제2-2 입구를 상기 제2-3 입구에 연결하고, 상기 제3-1 입구를 상기 제3-2 입구에 연결 가능하도록 이루어질 수 있다.
상기 제2 배관 및 상기 제3 배관에 각각 유량 조정기(flow controller)가 설치되도록 이루어질 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 촉매 반응기; 및 상기 촉매 반응기의 생성물 중 액상 생성물의 샘플링을 자동화하는 액상 샘플링 자동화 장치를 포함하고, 상기 촉매 반응기는 제1 촉매 반응기를 포함하며, 상기 제1 촉매 반응기는, 촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제1 반응부; 상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 제1 반응부와 연결된 제1 트랩; 상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제1 트랩과 제1 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제2 트랩; 및 제1-1 입구, 제1-2 입구 및 제1-3 입구를 형성하고, 상기 제1-1 입구 측 유로가 상기 제1 트랩과 연결된 제1 삼방밸브를 포함하며, 상기 액상 샘플링 자동화 장치는, 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결되고, 기체를 외부로 배기하는 제1 배관; 제2-1 입구, 제2-2 입구 및 제2-3 입구를 형성하고, 상기 제2-1 입구 측 유로가 상기 제1-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제2-2 입구 측 유로가 상기 제2 트랩과 연결된 제2 삼방밸브; 제3-1 입구, 제3-2 입구 및 제3-3 입구를 형성하는 제3 삼방밸브; 상기 제3-1 입구 측 유로를 상기 제2-3 입구 측 유로에 연결하는 제2 배관; 상기 제3-2 입구 측 유로를 상기 제1-2 입구 측 유로에 연결하는 제3 배관; 상기 제3-3 입구 측 유로를 상기 제1 배관에 연결하는 제4 배관; 및 상기 제1 밸브, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 제3 삼방밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제2 트랩에 상기 액상 생성물이 수집되도록, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 열고, 상기 제1-2 입구를 상기 제1-3 입구에 연결하며, 상기 제2-1 입구를 상기 제2-2 입구에 연결하고, 상기 제3-2 입구를 상기 제3-3 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 시스템에 의하여 달성된다.
본 발명에 의하면, 제1 밸브가 다시 열리기 전에 제2 트랩이 제1 반응부와 동일 압력을 형성하도록, 제어부는 제2-2 입구를 제2-3 입구에 연결하고, 제3-1 입구를 제3-2 입구에 연결함으로써, 트랩의 밸브를 개방하여 액상 반응물을 샘플링하더라도 반응기의 압력이 일정하게 유지되도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템을 제공할 수 있게 된다.
또한, 제2 트랩에서 액상 생성물이 드레인될 때 제1 반응부의 압력강하가 차단되도록, 제어부는 제1 밸브를 잠그고 제1-1 입구를 제1-2 입구에 연결함으로써, 관리자가 액상 반응물의 샘플링 시점을 조정하더라도 액상 반응물의 주기적인 정량 회수가 가능하도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템을 제공할 수 있게 된다.
아울러, 제2 촉매 반응기에서 나온 기체가 제2 배기관 및 제3 배관을 흐르는 경우, 제어부는 제1 밸브를 열고, 제3 밸브를 닫고, 제1-2 입구를 제1-3 입구에 연결하며, 제2-1 입구를 제2-2 입구에 연결하고, 제5-1 입구를 제5-2 입구에 연결함으로써, 습식 가스 미터(wet gas meter) 및 기체 크로마토그래피(gas chromatography) 장비의 추가 없이도 복수의 촉매 반응기에서 생성된 기상 생성물의 성분 및 유량 측정이 가능하도록 이루어지는 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태 구간을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1차 샘플링 구간을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 드레인 구간을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 압력보전 구간을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 2차 샘플링 구간을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 액상이동 구간을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태 구간을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 드레인(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 압력보전(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 액상이동(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 17은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 18은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 19는 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 20은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 21은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 드레인(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 압력보전(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 23은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 24는 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 액상이동(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 25(a)는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클 중 제2 트랩 내부 압력을 나타내는 그래프이다.
도 25(b)는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클 중 제1 반응기 내부 압력을 나타내는 그래프이다.
도 25(c)는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클 중 제1 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 26은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클 중 복수의 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물의 양과 가스 미터의 사용구간을 나타내는 그래프이다.
도 27은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클 중 복수의 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물의 양과 가스 미터의 사용구간을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 발명의 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템은, 트랩의 밸브를 개방하여 액상 반응물을 샘플링하더라도 반응기의 압력이 일정하게 유지되도록 이루어진다.
또한, 본 발명의 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템은, 관리자가 액상 반응물의 샘플링 시점을 조정하더라도 액상 반응물의 주기적인 정량 회수가 가능하도록 이루어진다.
아울러, 본 발명의 액상 샘플링 자동화 장치 및 이를 포함하는 액상 샘플링 자동화 시스템은, 습식 가스 미터(wet gas meter) 및 기체 크로마토그래피(gas chromatography) 장비의 추가 없이도 복수의 촉매 반응기에서 생성된 기상 생성물의 성분 및 유량 측정이 가능하도록 이루어진다.
1실시예
도 1은 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)을 나타내는 도면으로서, 액상 샘플링 자동화 장치(10)와 제1 촉매 반응기(CR1)가 분리된 상태를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 정상상태 구간을 나타내는 도면이다. 즉, 도 2는 액상 샘플링 자동화 장치(10)와 제1 촉매 반응기(CR1)가 연결된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)은 촉매 반응기(1)의 생성물 중 액상 생성물(LM)의 샘플링을 자동화하도록 이루어지며, 액상 샘플링 자동화 장치(10) 및 촉매 반응기(1)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 촉매 반응기(1)는 제1 촉매 반응기(CR1)를 포함한다. 제1 촉매 반응기(CR1)는 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1), 제2 트랩(T2), 제1 밸브(V1) 및 제1 삼방밸브(3W1)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 반응부(R1)는 촉매 반응에 의해 생성물을 생성하는 구성이다. 제1 반응부(R1)는 내부에 촉매 반응이 일어나는 공간을 형성한다. 제1 반응부(R1)에 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)이 연결된다. 반응물은 유입관(PI)을 통해 제1 반응부(R1) 내부로 유입된다. 촉매 반응에 의해 생성된 생성물은 제1 배출관(PO1)을 통해 배출된다. 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)에 각각 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)가 설치될 수 있다. 후술할 제어부는 전자밸브를 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2는 기체 형태의 반응물과 고체 형태의 촉매에 의한 촉매반응 즉, 불균일 촉매반응(heterogenious catalytic process)을 예시하고 있다. 그러나 제1 반응부(R1)에서 일어나는 촉매반응은 균일 촉매반응(homogenious catalysis)일 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 용이한 이해를 위해 제1 반응부(R1)에서 일어나는 촉매반응을 기상 반응물과 고체 형태의 촉매에 의한 불균일 촉매반응으로 설명하고자 한다.
도시되지는 않았으나, 유입관(PI)은 가스유입장치와 연결될 수 있다. 가스유입장치는 기상 반응물의 정량공급을 위한 가스별 유량공급장치(MFC)를 포함할 수 있다. 또한, 가스 혼합믹서와 믹서 후단의 압력게이지를 포함할 수 있다. 촉매반응 속도를 높여주기 위해 제1 반응부(R1)의 외면에 히터가 부착될 수 있다.
후술할 제어부는 가스유입장치로부터 제1 반응부(R1)로 유입되는 기상 반응물의 온도와 압력을 모니터링할 수 있다. 또한, 제어부는 제1 반응부(R1)로부터 제1 트랩(T1)으로 공급되는 기체(반응물 및 생성물)의 온도와 압력을 모니터링할 수 있다.
제1 반응부(R1)에서 촉매반응에 의해 생성된 생성물은 기상 생성물, 액상 생성물(LM) 및 고상 생성물을 포함할 수 있다. 기상 생성물, 액상 생성물(LM) 및 고상 생성물의 비율은 제1 반응부(R1) 내부의 온도와 압력에 따라 변화할 수 있다. 제1 반응부(R1)에 압력센서가 구비될 수 있다. 제1 반응부(R1) 내부 압력은 대기압보다 고압일 수 있다. 일 예로, 제1 반응부(R1) 내부 압력은 15 bar일 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 트랩(T1)은 제1 배출관(PO1)에 의해 제1 반응부(R1)와 연결된다. 제1 반응부(R1)에서 촉매반응에 의해 생성된 생성물은 제1 배출관(PO1)을 통해 제1 트랩(T1) 내부로 유입된다. 제1 트랩(T1) 내부는 제1 반응부(R1) 내부와 동일 압력을 형성한다. 제1 트랩(T1)에 압력센서가 구비될 수 있다. 일 예로, 제1 반응부(R1) 내부 압력이 15 bar인 경우, 제1 트랩(T1) 내부 압력은 15 bar일 수 있다.
제1 트랩(T1)은 액상 생성물(LM)을 수집한다. 제1 트랩(T1) 내부 온도는 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 제1 트랩(T1) 내부 온도를 특정 온도로 제어하기 위해 제1 트랩(T1)의 외면에 히터 또는 냉각기가 부착될 수 있다. 일 예로, 냉각기가 부착된 경우, 제1 트랩(T1) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 트랩(T2)은 제2 배출관(PO2)에 의해 제1 트랩(T1)과 연결된다. 제1 트랩(T1)에서 수집된 액상 생성물(LM)은 기상 생성물 및 반응물과 함께 제2 트랩(T2) 내부로 유입된다. 제2 트랩(T2)에 압력센서가 구비될 수 있다. 제2 트랩(T2) 내부 온도를 제1 트랩(T1) 내부 온도와 동일한 온도로 제어하기 위해 제2 트랩(T2)의 외면에 히터 또는 냉각기가 부착될 수 있다.
제2 배출관(PO2)에 제1 밸브(V1)가 구비된다. 제1 밸브(V1)는 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)로 구비될 수 있다. 제어부는 제1 밸브(V1)를 제어할 수 있다. 제2 트랩(T2)은 제1 밸브(V1)의 개폐작동에 의해 액상 생성물(LM)을 선택적으로 수집할 수 있다. 제1 밸브(V1)가 개방된 상태에서, 제2 트랩(T2) 내부는 제1 트랩(T1) 내부와 동일 온도 및 압력을 형성한다.
제2 트랩(T2)의 하부에 드레인관(PD)이 연결된다. 제2 트랩(T2)에서 수집된 액상 생성물(LM)은 드레인관(PD)을 통해 배출될 수 있다. 드레인관(PD)에 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)가 설치될 수 있다. 후술할 제어부는 전자밸브를 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 생성물이 혼합물이 경우, 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)은 각각 복수로 구비될 수 있다. 일 예로, 생성물이 제1 생성물과 제2 생성물을 포함하는 경우, 제1 트랩(T1)은 제1-1 트랩(T1-1) 및 제1-2 트랩(T1-2)을 포함할 수 있다. 그리고 제2 트랩(T2)은 제2-1 트랩(T2-1) 및 제2-2 트랩(T2-2)을 포함할 수 있다.
제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1)은 동일 온도로 제어된다. 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 제1 생성물의 끓는점보다 낮고 제2 생성물의 끓는 점보다 높을 수 있다. 일 예로, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 외면에 히터가 부착된 경우, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 200℃로 유지될 수 있다.
제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2)은 동일 온도로 제어된다. 제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 제2 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 일 예로, 제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2)에 냉각기가 부착된 경우, 제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다.
제1-1 트랩(T1-1)과 제1-2 트랩(T1-2)은 제1 연결관(PU1)에 의해 연결된다. 제1 연결관(PU1)에 제1 연결밸브가 구비된다. 제1 연결밸브는 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)로 구비될 수 있다. 제어부는 제1 연결밸브를 제어할 수 있다. 제1 연결밸브가 개방되는 경우, 제1-1 트랩(T1-1)으로 유입된 기체는 제1 연결관(PU1)을 통해 제1-2 트랩(T1-2) 내부로 유입된다.
제2-1 트랩(T2-1)과 제2-2 트랩(T2-2)은 제2 연결관(PU2)에 의해 연결된다. 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다.
제2-1 트랩(T2-1)은 제2 배출관(PO2)에 의해 제1-1 트랩(T1-1)과 연결된다. 제2-2 트랩(T2-2)은 제3 배출관(PO3)에 의해 제1-2 트랩(T1-2)과 연결된다. 제3 배출관(PO3)에 제2 연결밸브가 구비된다. 제2 연결밸브는 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)로 구비될 수 있다. 제어부는 제2 연결밸브를 제어할 수 있다. 제2-2 트랩(T2-2)은 제2 연결밸브의 개폐작동에 의해 제1-2 트랩(T1-2)에 수집된 액상 생성물(LM)을 선택적으로 수집할 수 있다. 제2-1 트랩(T2-1)과 제2-2 트랩(T2-2)의 하부에 각각 드레인관(PD)이 연결된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 삼방밸브(3W1)는 제1 트랩(T1)을 액상 샘플링 자동화 장치(10)와 연결하는 구성으로서, 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제1 삼방밸브(3W1)는 제1-1 입구(1-1), 제1-2 입구(1-2) 및 제1-3 입구(1-3)를 형성한다. 제1 삼방밸브(3W1)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 후술할 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)를 제어한다.
제1 삼방밸브(3W1)는 제1-1 입구(1-1) 측 유로가 제1 트랩(T1)과 연결된다. 상술한 '입구 측 유로'는 입구 자체의 유로를 의미할 수도 있고, 입구에 연결된 유로(파이프, 튜브)를 의미할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 장치(10)는 제1 배관(P1), 제2 배관(P2), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4), 제2 삼방밸브(3W2), 제3 삼방밸브(3W3), 제어부 및 케이스를 포함한다. 케이스는 점선으로 표시되었다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 배관(P1)은 파이프 또는 튜브로 구비된다. 제1 배관(P1)의 일단부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2) 측 유로와 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제1 배관(P1) 또는 제1-2 입구(1-2) 측 유로에 압력조절기(EPC; electronic pressure controller)가 설치될 수 있다.
제어부는 제1 촉매 반응기(CR1)에 구비된 압력센서의 신호를 수신하여 압력조절기(EPC)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제1 반응부(R1) 내부 압력이 15 bar로 세팅된 경우, 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 배관(P1) 또는 제1-2 입구(1-2) 측 유로의 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
제1 배관(P1)의 타단부는 제1 배관(P1)을 흐르는 기체를 외부로 배기하는 개구를 형성한다. 제1 배관(P1)에 습식 가스 미터(GM; gas meter)가 설치된다. 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1) 속을 통하는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 삼방밸브(3W2)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제2 삼방밸브(3W2)는 제2-1 입구(2-1), 제2-2 입구(2-2) 및 제2-3 입구(2-3)를 형성한다. 제2 삼방밸브(3W2)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)를 제어한다.
제2 삼방밸브(3W2)는 제2-1 입구(2-1) 측 유로가 제1-3 입구(1-3) 측 유로와 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 이하에서는 본 발명의 용이한 이해를 위해 '제2-1 입구(2-1) 측 유로와 제1-3 입구(1-3) 측 유로'를 제1 유로(E1)로 지칭하고자 한다. 제1 유로(E1)는 기체가 이동하는 유로를 형성한다.
그리고 제2 삼방밸브(3W2)는 제2-2 입구(2-2) 측 유로가 제2 트랩(T2)과 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 이하에서는 본 발명의 용이한 이해를 위해 '제2 트랩(T2)과 연결된 제2-2 입구(2-2) 측 유로'를 제2 유로(E2)로 지칭하고자 한다. 제2 유로(E2)는 기체가 이동하는 유로를 형성한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 삼방밸브(3W3)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제3 삼방밸브(3W3)는 제3-1 입구(3-1), 제3-2 입구(3-2) 및 제3-3 입구(3-3)를 형성한다. 제3 삼방밸브(3W3)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제3 삼방밸브(3W3)를 제어한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 배관(P2)은 제3-1 입구(3-1) 측 유로를 제2-3 입구(2-3) 측 유로에 연결한다. 제2 배관(P2)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제2 배관(P2)은 파이프 또는 튜브로 구비된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 배관(P3)은 제3-2 입구(3-2) 측 유로를 제1-2 입구(1-2) 측 유로에 연결한다. 제3 배관(P3)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제3 배관(P3)은 파이프 또는 튜브로 구비된다.
상술한 바와 같이, 제1 배관(P1)의 일단부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2) 측 유로와 연결된다. 그리고 제3 배관(P3)은 제3-2 입구(3-2) 측 유로를 제1-2 입구(1-2) 측 유로에 연결한다. 즉, 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2) 측 유로는 제1 배관(P1)에 연결되는 유로와 제3 배관(P3)에 연결되는 유로로 분기된다.
제3 배관(P3)에 유량 조정기(MFC; flow controller)가 설치된다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어하여 제1 삼방밸브(3W1)의 제1 배관(P1)과 제3 배관(P3)으로 배분되는 기체의 유량을 조정할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제4 배관(P4)은 제3-3 입구(3-3) 측 유로를 제1 배관(P1)에 연결한다. 제4 배관(P4)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제4 배관(P4)은 파이프 또는 튜브로 구비된다. 제4 배관(P4)에 기체 분석기(GC; gas analyzer)가 설치된다. 기체 분석기(GC)는 기체 크로마토그래피(gas chromatography)에 의해 두 가지 이상의 성분으로 구성된 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석할 수 있다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
상술한 바와 같이, 제어부는 제1 밸브(V1), 제1 삼방밸브(3W1), 제2 삼방밸브(3W2) 및 제3 삼방밸브(3W3)를 제어한다. 또한, 제어부는 압력조절기(EPC) 및 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 그리고 제어부는 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신하여 저장한다.
도 3은 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 1차 샘플링 구간을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 드레인 구간을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 압력보전 구간을 나타내는 도면이다. 도 6은 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 2차 샘플링 구간을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 액상이동 구간을 나타내는 도면이다.
도 25(a)는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 1 사이클 중 제2 트랩(T2) 내부 압력을 나타내는 그래프이다. 도 25(b)는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 1 사이클 중 제1 반응기 내부 압력을 나타내는 그래프이다. 도 25(c)는 도 1의 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 1 사이클 중 제1 촉매 반응기(CR1)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 나타내는 그래프이다.
도 25(c)의 B는 드레인 구간을 의미한다. 도 25(c)의 C는 압력보전 구간을 의미한다. 도 25(c)의 A는 2차 샘플링 구간, 액상이동 구간, 정상상태 구간 및 1차 샘플링 구간을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 사용방법을 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 구성들은 사용방법의 설명을 통해 보다 구체적으로 이해될 수 있다.
도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 1 사이클은 정상상태 구간, 1차 샘플링 구간, 드레인 구간, 압력보전 구간, 2차 샘플링 구간 및 액상이동 구간을 포함한다.
본 발명의 1실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(1000)의 1 사이클 중 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)의 전자밸브는 개방된 상태를 유지한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어부는 정상상태 구간에서 제1 연결밸브 및 제2 연결밸브를 폐쇄하고, 제1 밸브(V1)를 개방한다. 따라서 제1 반응부(R1)에서 제1-1 트랩(T1-1)으로 배출된 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된다. 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다.
제어부는 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1)을 동일 온도로 제어한다. 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 제1 생성물의 끓는점보다 낮고 제2 생성물의 끓는 점보다 높을 수 있다. 일 예로, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 외면에 히터가 부착된 경우, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 200℃로 유지될 수 있다. 따라서 제2-1 트랩(T2-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 제1-1 트랩(T1-1)에서 액화된 제1 생성물은 제2 배출관(PO2)을 통해 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된다.
제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 제2 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 일 예로, 제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2)에 냉각기가 부착된 경우, 제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다. 따라서 제2-2 트랩(T2-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
정상상태 구간에서 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결한다. 그리고 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결한다. 또한, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다.
따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
정상상태 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 정상상태 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
정상상태 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어부는 1차 샘플링 구간에서 제1 밸브(V1) 및 제2 연결밸브를 폐쇄하고, 제1 연결밸브를 개방한다. 따라서 제1 반응부(R1)에서 제1-1 트랩(T1-1)으로 배출된 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입되지 않는다. 제1-1 트랩(T1-1)으로 유입된 기체는 제1 연결관(PU1)을 통해 제1-2 트랩(T1-2) 내부로 유입된다. 따라서 제1-1 트랩(T1-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
1차 샘플링 구간에서 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-1 입구(1-1)를 제1-2 입구(1-2)에 연결한다. 1차 샘플링 구간에서 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-3 입구(2-3)에 연결할 수 있다. 따라서, 제2 트랩(T2) 내부는 제1 트랩(T1) 내부는 물론 액상 샘플링 자동화 장치(10)와 기체 이동이 차단된다. 따라서, 드레인 구간에서, 제2 트랩(T2)으로부터 액상 생성물(LM)이 드레인될 때 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
1차 샘플링 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
1차 샘플링 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 1차 샘플링 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
1차 샘플링 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어부 또는 관리자는 드레인 구간에서 드레인관(PD)의 전자밸브를 개방한다. 제어부는 미리 설정된 시각에 드레인관(PD)의 전자밸브를 개방한다. 또는, 제어부는 드레인관(PD)의 전자밸브를 자동 개방하지 않도록 세팅될 수 있다. 즉, 관리자가 드레인관(PD)의 전자밸브를 직접 개방할 수 있다. 드레인관(PD)에는 전자밸브 대신 수동 개폐밸브가 설치될 수도 있다.
드레인 구간에서, 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된 액상의 제1 생성물이 외부 용기에 샘플링된다. 그리고 제2-2 트랩(T2-2)에 수집된 액상의 제2 생성물이 외부 용기에 샘플링된다.
상술한 바와 같이, 드레인 구간에서, 제2 트랩(T2)으로부터 액상 생성물(LM)이 드레인될 때 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
드레인 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
드레인 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 드레인 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
드레인 구간에서 제2 트랩(T2)의 내부 압력은 15 bar 미만으로 강하된다. 그러나 드레인 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1) 및 제1 트랩(T1)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 압력보전 구간에서 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-2 입구(2-2)를 제2-3 입구(2-3)에 연결하고, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-1 입구(3-1)를 제3-2 입구(3-2)에 연결한다.
압력보전 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제2 배관(P2) 및 제2 유로(E2)를 순차적으로 흐르며 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다. 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-1 트랩(T2-1) 내부로 유입된다.
압력보전 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1) 및 제1 트랩(T1)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킨다. 따라서 압력보전 구간에서 제2 트랩(T2) 내부 압력은 15 bar까지 점진적으로 상승하게 된다. 제어부는 제2 트랩(T2)에 구비된 압력센서의 측정값을 지속적으로 수신한다. 제2 트랩(T2) 내부 압력이 15 bar가 되면, 제어부는 2차 샘플링 구간을 개시한다.
압력보전 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 압력보전 구간에서 제4 배관(P4)으로의 기체 유입이 중지된다. 따라서 압력보전 구간에서 기체 분석기(GC)의 작동이 중지된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어부는 2차 샘플링 구간에서 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다. 1차 샘플링 구간에서 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-3 입구(2-3)에 연결할 수 있다.
2차 샘플링 구간에서 제1-1 트랩(T1-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
2차 샘플링 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
2차 샘플링 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 2차 샘플링 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
2차 샘플링 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 액상이동 구간에서 제어부는 제1 밸브(V1) 및 제2 연결밸브를 개방한다. 따라서 제1-1 트랩(T1-1)에 수집된 액상의 제1 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 수집된 액상의 제1 생성물은 제2-2 트랩(T2-2)에 수집된다.
상술한 바와 같이, 압력보전 구간에서 제2 트랩(T2)은 제1 반응부(R1)와 동일 압력을 형성하게 된다. 따라서 액상이동 구간에서 제1 밸브(V1)가 다시 열리더라도 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 트랩(T1)으로부터 제2 트랩(T2)으로의 액상 생성물(LM) 이동이 완료되면, 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결하고, 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결한다. 또한, 제어부는 제1 연결밸브 및 제2 연결밸브를 폐쇄한다.
따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 즉, 다시 정상상태 구간이 개시된다.
2실시예
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 정상상태 구간을 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)은 촉매 반응기(1)의 생성물 중 액상 생성물(LM)의 샘플링을 자동화하도록 이루어지며, 액상 샘플링 자동화 장치(10) 및 촉매 반응기(1)를 포함한다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 촉매 반응기(1)는 제1 촉매 반응기(CR1) 및 제2 촉매반응기를 포함한다. 본 발명의 2실시예의 제1 촉매 반응기(CR1)는 1실시예의 제1 촉매 반응기(CR1)와 실질적으로 동일하다. 따라서 제1 촉매 반응기(CR1)의 설명은 생략하고자 한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 촉매 반응기(CR2)는 제2 반응부(R2), 제3 트랩(T3), 제4 트랩(T4), 제2 밸브(V2) 및 제4 삼방밸브를 포함한다.
제2 촉매 반응기(CR2)는 제1 촉매 반응기(CR1)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 즉, 제2 반응부(R2)는 제1 반응부(R1)와 동일한 구조를 형성할 수 있다. 그리고 제3 트랩(T3)은 제1 트랩(T1)과 동일한 구조를 형성할 수 있다. 그리고 제4 트랩(T4)은 제2 트랩(T2)과 동일한 구조를 형성할 수 있다. 그리고 제4 삼방밸브는 제1 삼방밸브(3W1)과 동일한 구조를 형성할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 반응부(R2)는 촉매 반응에 의해 생성물을 생성하는 구성이다. 제2 반응부(R2)는 내부에 촉매 반응이 일어나는 공간을 형성한다. 제2 반응부(R2)에 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)이 연결된다. 반응물은 유입관(PI)을 통해 제2 반응부(R2) 내부로 유입된다. 촉매 반응에 의해 생성된 생성물은 제1 배출관(PO1)을 통해 배출된다. 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)에 각각 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)가 설치될 수 있다. 후술할 제어부는 전자밸브를 제어할 수 있다.
도 8b는 기체 형태의 반응물과 고체 형태의 촉매에 의한 촉매반응 즉, 불균일 촉매반응(heterogenious catalytic process)을 예시하고 있다. 그러나 제2 반응부(R2)에서 일어나는 촉매반응은 균일 촉매반응(homogenious catalysis)일 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 용이한 이해를 위해 제2 반응부(R2)에서 일어나는 촉매반응을 기상 반응물과 고체 형태의 촉매에 의한 불균일 촉매반응으로 설명하고자 한다.
도시되지는 않았으나, 유입관(PI)은 가스유입장치와 연결될 수 있다. 가스유입장치는 기상 반응물의 정량공급을 위한 가스별 유량공급장치(MFC)를 포함할 수 있다. 또한, 가스 혼합믹서와 믹서 후단의 압력게이지를 포함할 수 있다. 촉매반응 속도를 높여주기 위해 제2 반응부(R2)의 외면에 히터가 부착될 수 있다.
후술할 제어부는 가스유입장치로부터 제2 반응부(R2)로 유입되는 기상 반응물의 온도와 압력을 모니터링할 수 있다. 또한, 제어부는 제2 반응부(R2)로부터 제3 트랩(T3)으로 공급되는 기체(반응물 및 생성물)의 온도와 압력을 모니터링할 수 있다.
제2 반응부(R2)에서 촉매반응에 의해 생성된 생성물은 기상 생성물, 액상 생성물(LM) 및 고상 생성물을 포함할 수 있다. 기상 생성물, 액상 생성물(LM) 및 고상 생성물의 비율은 제2 반응부(R2) 내부의 온도와 압력에 따라 변화할 수 있다. 제2 반응부(R2)에 압력센서가 구비될 수 있다. 제2 반응부(R2) 내부 압력은 대기압보다 고압일 수 있다. 일 예로, 제2 반응부(R2) 내부 압력은 15 bar일 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제3 트랩(T3)은 제1 배출관(PO1)에 의해 제2 반응부(R2)와 연결된다. 제2 반응부(R2)에서 촉매반응에 의해 생성된 생성물은 제1 배출관(PO1)을 통해 제3 트랩(T3) 내부로 유입된다. 제3 트랩(T3) 내부는 제2 반응부(R2) 내부와 동일 압력을 형성한다. 제3 트랩(T3)에 압력센서가 구비될 수 있다. 일 예로, 제2 반응부(R2) 내부 압력이 15 bar인 경우, 제3 트랩(T3) 내부 압력은 15 bar일 수 있다.
제3 트랩(T3)은 액상 생성물(LM)을 수집한다. 제3 트랩(T3) 내부 온도는 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 제3 트랩(T3) 내부 온도를 특정 온도로 제어하기 위해 제3 트랩(T3)의 외면에 히터 또는 냉각기가 부착될 수 있다. 일 예로, 냉각기가 부착된 경우, 제3 트랩(T3) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제4 트랩(T4)은 제2 배출관(PO2)에 의해 제3 트랩(T3)과 연결된다. 제3 트랩(T3)에서 수집된 액상 생성물(LM)은 기상 생성물 및 반응물과 함께 제4 트랩(T4) 내부로 유입된다. 제4 트랩(T4)에 압력센서가 구비될 수 있다. 제4 트랩(T4) 내부 온도를 제3 트랩(T3) 내부 온도와 동일한 온도로 제어하기 위해 제4 트랩(T4)의 외면에 히터 또는 냉각기가 부착될 수 있다.
제2 배출관(PO2)에 제2 밸브(V2)가 구비된다. 제2 밸브(V2)는 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)로 구비될 수 있다. 제어부는 제2 밸브(V2)를 제어할 수 있다. 제4 트랩(T4)은 제2 밸브(V2)의 개폐작동에 의해 액상 생성물(LM)을 선택적으로 수집할 수 있다. 제2 밸브(V2)가 개방된 상태에서, 제4 트랩(T4) 내부는 제3 트랩(T3) 내부와 동일 온도 및 압력을 형성한다.
제4 트랩(T4)의 하부에 드레인관(PD)이 연결된다. 제4 트랩(T4)에서 수집된 액상 생성물(LM)은 드레인관(PD)을 통해 배출될 수 있다. 드레인관(PD)에 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)가 설치될 수 있다. 후술할 제어부는 전자밸브를 제어할 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 생성물이 혼합물이 경우, 제3 트랩(T3) 및 제4 트랩(T4)은 각각 복수로 구비될 수 있다. 일 예로, 생성물이 제1 생성물과 제2 생성물을 포함하는 경우, 제3 트랩(T3)은 제3-1 트랩(T3-1) 및 제3-2 트랩(T3-2)을 포함할 수 있다. 그리고 제4 트랩(T4)은 제4-1 트랩(T4-1) 및 제4-2 트랩(T4-2)을 포함할 수 있다.
제3-1 트랩(T3-1)과 제4-1 트랩(T4-1)은 동일 온도로 제어된다. 제3-1 트랩(T3-1)과 제4-1 트랩(T4-1) 내부 온도는 제1 생성물의 끓는점보다 낮고 제2 생성물의 끓는 점보다 높을 수 있다. 일 예로, 제3-1 트랩(T3-1)과 제4-1 트랩(T4-1) 외면에 히터가 부착된 경우, 제3-1 트랩(T3-1)과 제4-1 트랩(T4-1) 내부 온도는 200℃로 유지될 수 있다.
제3-2 트랩(T3-2)과 제4-2 트랩(T4-2)은 동일 온도로 제어된다. 제3-2 트랩(T3-2)과 제4-2 트랩(T4-2) 내부 온도는 제2 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 일 예로, 제3-2 트랩(T3-2)과 제4-2 트랩(T4-2)에 냉각기가 부착된 경우, 제3-2 트랩(T3-2)과 제4-2 트랩(T4-2) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다.
제3-1 트랩(T3-1)과 제3-2 트랩(T3-2)은 제1 연결관(PU1)에 의해 연결된다. 제1 연결관(PU1)에 제1 연결밸브가 구비된다. 제1 연결밸브는 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)로 구비될 수 있다. 제어부는 제1 연결밸브를 제어할 수 있다. 제1 연결밸브가 개방되는 경우, 제3-1 트랩(T3-1)으로 유입된 기체는 제1 연결관(PU1)을 통해 제3-2 트랩(T3-2) 내부로 유입된다.
제4-1 트랩(T4-1)과 제4-2 트랩(T4-2)은 제2 연결관(PU2)에 의해 연결된다. 제4-1 트랩(T4-1)으로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제4-2 트랩(T4-2) 내부로 유입된다.
제4-1 트랩(T4-1)은 제2 배출관(PO2)에 의해 제3-1 트랩(T3-1)과 연결된다. 제4-2 트랩(T4-2)은 제3 배출관(PO3)에 의해 제3-2 트랩(T3-2)과 연결된다. 제3 배출관(PO3)에 제2 연결밸브가 구비된다. 제2 연결밸브는 전자밸브(magnetic valve, solenoid valve)로 구비될 수 있다. 제어부는 제2 연결밸브를 제어할 수 있다. 제4-2 트랩(T4-2)은 제2 연결밸브의 개폐작동에 의해 제3-2 트랩(T3-2)에 수집된 액상 생성물(LM)을 선택적으로 수집할 수 있다. 제4-1 트랩(T4-1)과 제4-2 트랩(T4-2)의 하부에 각각 드레인관(PD)이 연결된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제4 삼방밸브는 제3 트랩(T3)을 액상 샘플링 자동화 장치(10)와 연결하는 구성으로서, 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제4 삼방밸브는 제4-1 입구(4-1), 제4-2 입구(4-2) 및 제4-3 입구(4-3)를 형성한다. 제4 삼방밸브는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 후술할 제어부는 제4 삼방밸브를 제어한다.
제4 삼방밸브는 제4-1 입구(4-1) 측 유로가 제3 트랩(T3)과 연결된다. 상술한 '입구 측 유로'는 입구 자체의 유로를 의미할 수도 있고, 입구에 연결된 유로(파이프, 튜브)를 의미할 수도 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 장치(20)는 제1 배관(P1), 제2 배관(P2), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4), 제2 삼방밸브(3W2), 제3 삼방밸브(3W3), 제7 삼방밸브(3W7), 제어부 및 케이스를 포함한다. 도면에서 제어부 및 케이스는 생략되었다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제1 배관(P1)은 제5 삼방밸브(3W5), 제6 삼방밸브(3W6), 제1 배기관(P11) 및 제2 배기관(P12)을 포함한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제5 삼방밸브(3W5)는 제5-1 입구(5-1), 제5-2 입구(5-2) 및 제5-3 입구(5-3)를 형성한다. 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1) 측 유로는 제1-2 입구(1-2) 측 유로와 연결된다. 제5-1 입구(5-1) 측 유로 또는 제1-2 입구(1-2) 측 유로에 압력조절기(EPC; electronic pressure controller)가 설치될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제6 삼방밸브(3W6)는 제6-1 입구(6-1), 제6-2 입구(6-2) 및 제6-3 입구(6-3)를 형성한다. 제6 삼방밸브(3W6)의 제6-1 입구(6-1) 측 유로는 제4-2 입구(4-2) 측 유로와 연결된다. 제6 삼방밸브(3W6)의 제6-1 입구(6-1) 측 유로는 제4 삼방밸브의 제4-2 입구(4-2) 측 유로와 연결된다. 제6-1 입구(6-1) 측 유로 또는 제4-2 입구(4-2) 측 유로에 압력조절기(EPC; electronic pressure controller)가 설치될 수 있다.
제어부는 제1 촉매 반응기(CR1) 및 제2 촉매 반응기(CR2)에 구비된 압력센서의 신호를 수신하여 압력조절기(EPC)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제2 반응부(R2) 내부 압력이 15 bar로 세팅된 경우, 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 배관(P1) 또는 제4-2 입구(4-2) 측 유로의 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
제2 배기관(P12)에 습식 가스 미터(GM; gas meter)가 설치된다. 가스 미터(GM)는 제2 배기관(P12) 속을 통하는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제2 삼방밸브(3W2)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제2 삼방밸브(3W2)는 제2-1 입구(2-1), 제2-2 입구(2-2) 및 제2-3 입구(2-3)를 형성한다. 제2 삼방밸브(3W2)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)를 제어한다.
제2 삼방밸브(3W2)는 제2-1 입구(2-1) 측 유로가 제1-3 입구(1-3) 측 유로와 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제2-1 입구(2-1) 측 유로와 제1-3 입구(1-3) 측 유로는 기체가 이동하는 제1 유로(E1)를 형성한다.
그리고 제2 삼방밸브(3W2)는 제2-2 입구(2-2) 측 유로가 제2 트랩(T2)과 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제2 트랩(T2)과 연결된 제2-2 입구(2-2) 측 유로는 기체가 이동하는 제2 유로(E2)를 형성한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제7 삼방밸브(3W7)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제7 삼방밸브(3W7)는 제7-1 입구(7-1), 제7-2 입구(7-2) 및 제7-3 입구(7-3)를 형성한다. 제7 삼방밸브(3W7)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제7 삼방밸브(3W7)를 제어한다.
제7 삼방밸브(3W7)는 제7-1 입구(7-1) 측 유로가 제4-3 입구(4-3) 측 유로와 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제7-1 입구(7-1) 측 유로와 제4-3 입구(4-3) 측 유로는 기체가 이동하는 제1 유로(E1)를 형성한다.
그리고 제7 삼방밸브(3W7)는 제7-2 입구(7-2) 측 유로가 제4 트랩(T4)과 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제4 트랩(T4)과 연결된 제7-2 입구(7-2) 측 유로는 기체가 이동하는 제2 유로(E2)를 형성한다.
제7-3 입구(7-3) 측 유로는 제2 배관(P2)에 연결된다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제3 삼방밸브(3W3)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제3 삼방밸브(3W3)는 제3-1 입구(3-1), 제3-2 입구(3-2) 및 제3-3 입구(3-3)를 형성한다. 제3 삼방밸브(3W3)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제3 삼방밸브(3W3)를 제어한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제2 배관(P2)은 제3-1 입구(3-1) 측 유로를 제2-3 입구(2-3) 측 유로에 연결한다. 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제2 배관(P2)은 제3-1 입구(3-1) 측 유로를 제7-3 입구(7-3) 측 유로에 연결한다.
즉, 제2-3 입구(2-3) 측 유로 및 제7-3 입구(7-3) 측 유로는 제2 배관(P2)으로부터 분기된 형태를 형성한다. 제2 배관(P2)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제2 배관(P2)은 파이프 또는 튜브로 구비된다. 제2-3 입구(2-3) 측 유로, 제7-3 입구(7-3) 측 유로, 그리고 제2 배관(P2)은 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제3 배관(P3)은 제3 밸브(V3) 및 제4 밸브(V4)를 포함한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제3 밸브(V3)는 제3A 입구(3A) 및 제3B 입구(3B)를 형성한다. 제3A 입구(3A) 측 유로는 제1-2 입구(1-2) 측 유로와 연결된다. 그리고 제3B 입구(3B) 측 유로는 제3-2 입구(3-2) 측 유로와 연결된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제4 밸브(V4)는 제4A 입구(4A) 및 제4B 입구(4B)를 형성한다. 제4A 입구(4A) 측 유로는 제4 삼방밸브의 제4-2 입구(4-2) 측 유로와 연결된다. 그리고 제4B 입구(4B) 측 유로는 제3-2 입구(3-2) 측 유로와 연결된다.
즉, 제3 배관(P3)은 제3-2 입구(3-2) 측 유로로부터 각각 분기된 형태를 형성한다. 제3 배관(P3)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제3 배관(P3)은 파이프 또는 튜브로 구비된다. 제3-2 입구(3-2) 측 유로와 제3 배관(P3)은 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다.
제3 배관(P3)에 유량 조정기(MFC; flow controller)가 설치된다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어하여 제1 삼방밸브(3W1)의 제1 배관(P1)과 제3 배관(P3)으로 배분되는 기체의 유량을 조정할 수 있다. 또한, 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어하여 제4 삼방밸브의 제1 배관(P1)과 제3 배관(P3)으로 배분되는 기체의 유량을 조정할 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 제4 배관(P4)은 제3-3 입구(3-3) 측 유로를 제1 배관(P1)에 연결한다. 제4 배관(P4)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제4 배관(P4)은 파이프 또는 튜브로 구비된다. 제4 배관(P4)에 기체 분석기(GC; gas analyzer)가 설치된다. 기체 분석기(GC)는 기체 크로마토그래피(gas chromatography)에 의해 두 가지 이상의 성분으로 구성된 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석할 수 있다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
상술한 바와 같이, 제어부는 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 제1 삼방밸브(3W1), 제2 삼방밸브(3W2), 제3 삼방밸브(3W3), 제4 삼방밸브, 제5 삼방밸브(3W5), 제6 삼방밸브(3W6) 및 제7 삼방밸브(3W7)를 제어한다. 또한, 제어부는 압력조절기(EPC) 및 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 그리고 제어부는 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신하여 저장한다.
도 9는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 정상상태(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 10은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 정상상태(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 11은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 샘플링(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 12는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 드레인(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 압력보전(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 14는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 샘플링(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 액상이동(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 26은 도 8a의 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 1 사이클 중 복수의 촉매 반응기(1)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양과 가스 미터(GM)의 사용구간을 나타내는 그래프이다.
도 26의 ㄱ은 제1 촉매 반응기(CR1)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㄴ은 제2 촉매 반응기(CR2)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㄷ은 제3 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㄹ은 제4 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㅁ은 제5 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미한다.
제3 촉매 반응기, 제4 촉매 반응기 및 제5 촉매 반응기는 제1 촉매 반응기(CR1) 또는 제2 촉매 반응기(CR2)와 실질적으로 동일한 구조를 형성하는 것으로 이해될 수 있다.
도 26의 D는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미하고, E는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간 이외의 구간을 의미한다. F는 제3 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간 이외의 구간을 의미한다.
도 26의 ㄱ'은 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미하고, ㄴ'은 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미하고, ㄷ'은 제3 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미하고, ㄹ'은 제4 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미하고, ㅁ'은 제5 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 사용방법을 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 구성들은 사용방법의 설명을 통해 보다 구체적으로 이해될 수 있다.
도 8a 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 1 사이클은 정상상태 구간, 정상상태(벤트모드) 구간, 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 드레인(분석모드) 구간, 압력보전(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 액상이동(분석모드) 구간을 포함한다.
본 발명의 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)의 1 사이클 중 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)의 전자밸브는 개방된 상태를 유지한다. 이하에서는 우선, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클을 설명하고자 한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제어부는 정상상태 구간에서 제1 촉매 반응기(CR1)의 제1 연결밸브 및 제2 연결밸브를 폐쇄하고, 제1 밸브(V1)를 개방한다. 따라서 제1 반응부(R1)에서 제1-1 트랩(T1-1)으로 배출된 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된다. 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다.
제어부는 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1)을 동일 온도로 제어한다. 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 제1 생성물의 끓는점보다 낮고 제2 생성물의 끓는 점보다 높을 수 있다. 일 예로, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 외면에 히터가 부착된 경우, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 200℃로 유지될 수 있다. 따라서 제2-1 트랩(T2-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 제1-1 트랩(T1-1)에서 액화된 제1 생성물은 제2 배출관(PO2)을 통해 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된다.
제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 제2 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 일 예로, 제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2)에 냉각기가 부착된 경우, 제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다. 따라서 제2-2 트랩(T2-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
정상상태 구간에서 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결한다. 그리고 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결한다. 또한, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다.
따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
정상상태 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 정상상태 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
정상상태 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어부는 정상상태(벤트모드) 구간에서 제1 밸브(V1)를 개방한 상태를 유지하고, 제3 밸브(V3)를 닫고, 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결하며, 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결하고, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1)를 제5-3 입구(5-3)에 연결한다.
따라서, 제1 촉매 반응기(CR1)의 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2) 측 유로, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-3 입구(5-3) 측 유로, 제1 배기관(P11)을 순차적으로 흐르며 외기로 배출된다. 즉, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서 제1 촉매 반응기(CR1)의 기체는 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐르지 않는다.
따라서, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)에서 나온 기체가 제2 배기관(P12) 및 제3 배관(P3)에 유입되어 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐를 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 드레인(분석모드) 구간, 압력보전(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 액상이동(분석모드) 구간, 정상상태 구간이 수행된다.
이와 마찬가지로, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 드레인(분석모드) 구간, 압력보전(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 액상이동(분석모드) 구간, 정상상태 구간이 수행된다.
촉매반응기가 제3 촉매 반응기, 제4 촉매 반응기, 제5 촉매 반응기를 더 포함하는 경우도 동일하다. 도 26의 F는 제3 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간 이외의 구간을 의미한다. 즉, 제1 촉매 반응기(CR1), 제2 촉매 반응기(CR2), 제3 촉매 반응기, 제4 촉매 반응기, 제5 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간 이외의 구간은 서로 겹치지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 정상상태(분석모드) 구간에서 제어부는 제3 밸브(V3)를 개방하고, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1)를 제5-2 입구(5-2)에 연결한다. 따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
정상상태(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 정상상태(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
정상상태(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제어부는 샘플링(분석모드) 구간에서 제1 밸브(V1) 및 제2 연결밸브를 폐쇄하고, 제1 연결밸브를 개방한다. 따라서 제1 반응부(R1)에서 제1-1 트랩(T1-1)으로 배출된 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입되지 않는다. 제1-1 트랩(T1-1)으로 유입된 기체는 제1 연결관(PU1)을 통해 제1-2 트랩(T1-2) 내부로 유입된다. 따라서 제1-1 트랩(T1-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-1 입구(1-1)를 제1-2 입구(1-2)에 연결한다. 샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-3 입구(2-3)에 연결할 수 있다. 따라서, 제2 트랩(T2) 내부는 제1 트랩(T1) 내부는 물론 액상 샘플링 자동화 장치(20)와 기체 이동이 차단된다. 따라서, 드레인(분석모드) 구간에서, 제2 트랩(T2)으로부터 액상 생성물(LM)이 드레인될 때 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
샘플링(분석모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
샘플링(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 샘플링(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제어부 또는 관리자는 드레인(분석모드) 구간에서 드레인관(PD)의 전자밸브를 개방한다. 제어부는 미리 설정된 시각에 드레인관(PD)의 전자밸브를 개방한다. 또는, 제어부는 드레인관(PD)의 전자밸브를 자동 개방하지 않도록 세팅될 수 있다. 즉, 관리자가 드레인관(PD)의 전자밸브를 직접 개방할 수 있다. 드레인관(PD)에는 전자밸브 대신 수동 개폐밸브가 설치될 수도 있다.
드레인(분석모드) 구간에서, 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된 액상의 제1 생성물이 외부 용기에 샘플링된다. 그리고 제2-2 트랩(T2-2)에 수집된 액상의 제2 생성물이 외부 용기에 샘플링된다.
상술한 바와 같이, 드레인(분석모드) 구간에서, 제2 트랩(T2)으로부터 액상 생성물(LM)이 드레인될 때 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
드레인(분석모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
드레인(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 드레인(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
드레인(분석모드) 구간에서 제2 트랩(T2)의 내부 압력은 15 bar 미만으로 강하된다. 그러나 드레인 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1) 및 제1 트랩(T1)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 압력보전(분석모드) 구간에서 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-2 입구(2-2)를 제2-3 입구(2-3)에 연결하고, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-1 입구(3-1)를 제3-2 입구(3-2)에 연결한다.
압력보전(분석모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제2 배관(P2) 및 제2 유로(E2)를 순차적으로 흐르며 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다. 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-1 트랩(T2-1) 내부로 유입된다.
압력보전(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1) 및 제1 트랩(T1)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킨다. 따라서 압력보전(분석모드) 구간에서 제2 트랩(T2) 내부 압력은 15 bar까지 점진적으로 상승하게 된다. 제어부는 제2 트랩(T2)에 구비된 압력센서의 측정값을 지속적으로 수신한다. 제2 트랩(T2) 내부 압력이 15 bar가 되면, 제어부는 2차 샘플링 구간을 개시한다.
압력보전(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 압력보전 구간에서 제4 배관(P4)으로의 기체 유입이 중지된다. 따라서 압력보전 구간에서 기체 분석기(GC)의 작동이 중지된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제어부는 샘플링(분석모드) 구간에서 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다. 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-3 입구(2-3)에 연결할 수 있다.
샘플링(분석모드) 구간에서 제1-1 트랩(T1-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
샘플링(분석모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
샘플링(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 샘플링(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 액상이동(분석모드) 구간에서 제어부는 제1 밸브(V1) 및 제2 연결밸브를 개방한다. 따라서 제1-1 트랩(T1-1)에 수집된 액상의 제1 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 수집된 액상의 제1 생성물은 제2-2 트랩(T2-2)에 수집된다.
상술한 바와 같이, 압력보전(분석모드) 구간에서 제2 트랩(T2)은 제1 반응부(R1)와 동일 압력을 형성하게 된다. 따라서 액상이동(분석모드) 구간에서 제1 밸브(V1)가 다시 열리더라도 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 트랩(T1)으로부터 제2 트랩(T2)으로의 액상 생성물(LM) 이동이 완료되면, 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결하고, 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결한다. 또한, 제어부는 제1 연결밸브 및 제2 연결밸브를 폐쇄한다.
따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 즉, 다시 정상상태 구간이 개시된다.
3실시예
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)의 정상상태 구간을 나타내는 도면이다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)은 촉매 반응기(1)의 생성물 중 액상 생성물(LM)의 샘플링을 자동화하도록 이루어지며, 액상 샘플링 자동화 장치(30) 및 촉매 반응기(1)를 포함한다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 촉매 반응기(1)는 제1 촉매 반응기(CR1) 및 제2 촉매반응기를 포함한다. 본 발명의 3실시예의 제1 촉매 반응기(CR1)는 1실시예의 제1 촉매 반응기(CR1)와 실질적으로 동일하다. 그리고 본 발명의 3실시예의 제2 촉매 반응기(CR2)는 2실시예의 제2 촉매 반응기(CR2)와 실질적으로 동일하다. 따라서 제1 촉매 반응기(CR1) 및 제2 촉매 반응기(CR2)의 설명은 생략하고자 한다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 장치(30)는 제1 배관(P1), 제2 배관(P2), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4), 제2 삼방밸브(3W2), 제3 삼방밸브(3W3), 제7 삼방밸브(3W7), 제8 삼방밸브(3W8), 제4 밸브(V4), 제어부 및 케이스를 포함한다. 도면에서 제어부 및 케이스는 생략되었다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 제1 배관(P1)은 제5 삼방밸브(3W5), 제6 삼방밸브(3W6), 제1 배기관(P11) 및 제2 배기관(P12)을 포함한다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제5 삼방밸브(3W5)는 제5-1 입구(5-1), 제5-2 입구(5-2) 및 제5-3 입구(5-3)를 형성한다. 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1) 측 유로는 제1-2 입구(1-2) 측 유로와 연결된다. 제5-1 입구(5-1) 측 유로 또는 제1-2 입구(1-2) 측 유로에 압력조절기(EPC; electronic pressure controller)가 설치될 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 제6 삼방밸브(3W6)는 제6-1 입구(6-1), 제6-2 입구(6-2) 및 제6-3 입구(6-3)를 형성한다. 제6 삼방밸브(3W6)의 제6-1 입구(6-1) 측 유로는 제4-2 입구(4-2) 측 유로와 연결된다. 제6 삼방밸브(3W6)의 제6-1 입구(6-1) 측 유로는 제4 삼방밸브의 제4-2 입구(4-2) 측 유로와 연결된다. 제6-1 입구(6-1) 측 유로 또는 제4-2 입구(4-2) 측 유로에 압력조절기(EPC; electronic pressure controller)가 설치될 수 있다.
제어부는 제1 촉매 반응기(CR1) 및 제2 촉매 반응기(CR2)에 구비된 압력센서의 신호를 수신하여 압력조절기(EPC)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제2 반응부(R2) 내부 압력이 15 bar로 세팅된 경우, 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 배관(P1) 또는 제4-2 입구(4-2) 측 유로의 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
제2 배기관(P12)에 습식 가스 미터(GM; gas meter)가 설치된다. 가스 미터(GM)는 제2 배기관(P12) 속을 통하는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제2 삼방밸브(3W2)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제2 삼방밸브(3W2)는 제2-1 입구(2-1), 제2-2 입구(2-2) 및 제2-3 입구(2-3)를 형성한다. 제2 삼방밸브(3W2)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)를 제어한다.
제2 삼방밸브(3W2)는 제2-1 입구(2-1) 측 유로가 제1-3 입구(1-3) 측 유로와 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제2-1 입구(2-1) 측 유로와 제1-3 입구(1-3) 측 유로는 기체가 이동하는 제1 유로(E1)를 형성한다.
그리고 제2 삼방밸브(3W2)는 제2-2 입구(2-2) 측 유로가 제2 트랩(T2)과 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제2 트랩(T2)과 연결된 제2-2 입구(2-2) 측 유로는 기체가 이동하는 제2 유로(E2)를 형성한다.
도 16b에 도시된 바와 같이, 제7 삼방밸브(3W7)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제7 삼방밸브(3W7)는 제7-1 입구(7-1), 제7-2 입구(7-2) 및 제7-3 입구(7-3)를 형성한다. 제7 삼방밸브(3W7)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제7 삼방밸브(3W7)를 제어한다.
제7 삼방밸브(3W7)는 제7-1 입구(7-1) 측 유로가 제4-3 입구(4-3) 측 유로와 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제7-1 입구(7-1) 측 유로와 제4-3 입구(4-3) 측 유로는 기체가 이동하는 제1 유로(E1)를 형성한다.
그리고 제7 삼방밸브(3W7)는 제7-2 입구(7-2) 측 유로가 제4 트랩(T4)과 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다. 제4 트랩(T4)과 연결된 제7-2 입구(7-2) 측 유로는 기체가 이동하는 제2 유로(E2)를 형성한다.
제7-3 입구(7-3) 측 유로는 제2 배관(P2)에 연결된다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 제3 삼방밸브(3W3)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제3 삼방밸브(3W3)는 제3-1 입구(3-1), 제3-2 입구(3-2) 및 제3-3 입구(3-3)를 형성한다. 제3 삼방밸브(3W3)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제3 삼방밸브(3W3)를 제어한다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제2 배관(P2)은 제3-1 입구(3-1) 측 유로를 제2-3 입구(2-3) 측 유로에 연결한다. 또한, 도 16b에 도시된 바와 같이, 제2 배관(P2)은 제3-1 입구(3-1) 측 유로를 제7-3 입구(7-3) 측 유로에 연결한다.
즉, 제2-3 입구(2-3) 측 유로 및 제7-3 입구(7-3) 측 유로는 제2 배관(P2)으로부터 분기된 형태를 형성한다. 제2 배관(P2)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제2 배관(P2)은 파이프 또는 튜브로 구비된다. 제2-3 입구(2-3) 측 유로, 제7-3 입구(7-3) 측 유로, 그리고 제2 배관(P2)은 배관 부속품(pipe fitting)에 의해 연결된다.
제2 배관(P2)에 유량 조정기(MFC; flow controller)가 설치된다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어하여 압력보전(벤트모드) 구간에서 제2 트랩(T2)으로 이동하는 기체의 유량을 조정할 수 있다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 제3 배관(P3)의 일단부는 제3-2 입구(3-2) 측 유로와 연결된다. 제3 배관(P3)의 타단부에 제3 밸브(V3)가 구비된다. 제3 밸브(V3)는 제3A 입구(3A) 및 제3B 입구(3B)를 형성한다. 제3A 입구(3A) 측 유로는 제1-2 입구(1-2) 측 유로와 연결된다. 그리고 제3B 입구(3B) 측 유로는 제3 배관(P3)의 타단부에 연결된다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 제4 밸브(V4)는 제4A 입구(4A) 및 제4B 입구(4B)를 형성한다. 제4A 입구(4A)는 제4-2 입구(4-2) 측 유로와 연결된다. 제4 밸브(V4)는 Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제4 밸브(V4)를 제어한다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 제8 삼방밸브(3W8)는 3개의 방향에 입구를 형성한다. 즉, 제8 삼방밸브(3W8)는 제8-1 입구(8-1), 제8-2 입구(8-2) 및 제8-3 입구(8-3)를 형성한다. 제8 삼방밸브(3W8)는 3 Way Solenoid Valve로 구비될 수 있다. 제어부는 제8 삼방밸브(3W8)를 제어한다.
제8-1 입구(8-1) 측 유로는 제2 배관(P2)에 연결된다. 제8-3 입구(8-3) 측 유로는 제4 배관(P4)에 연결된다. 제4 밸브(V4)의 제4B 입구(4B)는 제8-2 입구(8-2) 측 유로와 연결된다.
도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 제4 배관(P4)은 제3-3 입구(3-3) 측 유로를 제1 배관(P1)에 연결한다. 제4 배관(P4)은 기체가 이동하는 유로를 형성한다. 제4 배관(P4)은 파이프 또는 튜브로 구비된다.
제4 배관(P4)에 유량 조정기(MFC; flow controller)가 설치된다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어하여 제1 삼방밸브(3W1)의 제1 배관(P1)과 제3 배관(P3)으로 배분되는 기체의 유량을 조정할 수 있다.
제4 배관(P4)에 기체 분석기(GC; gas analyzer)가 설치된다. 기체 분석기(GC)는 기체 크로마토그래피(gas chromatography)에 의해 두 가지 이상의 성분으로 구성된 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석할 수 있다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
상술한 바와 같이, 제어부는 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2), 제3 밸브(V3), 제4 밸브(V4), 제1 삼방밸브(3W1), 제2 삼방밸브(3W2), 제3 삼방밸브(3W3), 제4 삼방밸브, 제5 삼방밸브(3W5), 제6 삼방밸브(3W6), 제7 삼방밸브(3W7) 및 제8 삼방밸브(3W8)를 제어한다. 또한, 제어부는 압력조절기(EPC) 및 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 그리고 제어부는 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신하여 저장한다.
도 17은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 18은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 정상상태(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 19는 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(분석모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 20은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 21은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 드레인(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 22는 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 압력보전(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 23은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 샘플링(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다. 도 24는 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 액상이동(벤트모드) 구간을 나타내는 도면이다.
도 27은 도 16a의 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클 중 복수의 촉매 반응기(1)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양과 가스 미터(GM)의 사용구간을 나타내는 그래프이다.
도 27의 ㄱ은 제1 촉매 반응기(CR1)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㄴ은 제2 촉매 반응기(CR2)가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㄷ은 제3 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㄹ은 제4 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미하고, ㅁ은 제5 촉매 반응기가 수집한 액상 생성물(LM)의 양을 의미한다.
제3 촉매 반응기, 제4 촉매 반응기 및 제5 촉매 반응기는 제1 촉매 반응기(CR1) 및 제2 촉매 반응기(CR2)와 실질적으로 동일한 구조를 형성하는 것으로 이해될 수 있다.
도 27의 G는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(벤트모드) 구간을 의미하고, H는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간을 의미한다. I는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 샘플링(벤트모드) 구간, 드레인(벤트모드) 구간, 압력보전(벤트모드) 구간, 샘플링(벤트모드) 구간, 액상이동(벤트모드) 구간을 의미한다. J는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(분석모드) 구간을 의미한다. K는 제4 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(분석모드) 구간을 의미한다. L은 제4 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(분석모드) 구간을 의미한다.
도 27의 ㄱ'은 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 H 및 J를 제외한 구간을 의미하고, ㄴ'은 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 H 및 J를 제외한 구간을 의미하고, ㄷ'은 제3 촉매 반응기를 기준으로 H 및 J를 제외한 구간을 의미하고, ㄹ'은 제4 촉매 반응기를 기준으로 H 및 J를 제외한 구간을 의미하고, ㅁ'은 제5 촉매 반응기를 기준으로 H 및 J를 제외한 구간을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)의 사용방법을 설명하고자 한다. 상술한 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)의 구성들은 사용방법의 설명을 통해 보다 구체적으로 이해될 수 있다.
도 16a 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)의 1 사이클은 정상상태(분석모드) 구간, 정상상태(벤트모드) 구간, 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간, 샘플링(벤트모드) 구간, 드레인(벤트모드) 구간, 압력보전(벤트모드) 구간, 샘플링(벤트모드) 구간, 액상이동(벤트모드) 구간을 포함한다.
본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)의 1 사이클 중 유입관(PI) 및 제1 배출관(PO1)의 전자밸브는 개방된 상태를 유지한다. 이하에서는 우선, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 액상 샘플링 자동화 시스템의 1 사이클을 설명하고자 한다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제어부는 정상상태(분석모드) 구간에서 제1 촉매 반응기(CR1)의 제1 연결밸브 및 제2 연결밸브를 폐쇄하고, 제1 밸브(V1)를 개방한다. 따라서 제1 반응부(R1)에서 제1-1 트랩(T1-1)으로 배출된 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된다. 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다.
제어부는 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1)을 동일 온도로 제어한다. 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 제1 생성물의 끓는점보다 낮고 제2 생성물의 끓는 점보다 높을 수 있다. 일 예로, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 외면에 히터가 부착된 경우, 제1-1 트랩(T1-1)과 제2-1 트랩(T2-1) 내부 온도는 200℃로 유지될 수 있다. 따라서 제2-1 트랩(T2-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 제1-1 트랩(T1-1)에서 액화된 제1 생성물은 제2 배출관(PO2)을 통해 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된다.
제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 제2 생성물의 끓는점보다 낮을 수 있다. 일 예로, 제1-2 트랩(T1-2)과 제2-2 트랩(T2-2)에 냉각기가 부착된 경우, 제2-2 트랩(T2-2) 내부 온도는 0℃로 유지될 수 있다. 따라서 제2-2 트랩(T2-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
정상상태(분석모드) 구간에서 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결한다. 그리고 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결한다. 또한, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다.
따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
정상상태(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 정상상태(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
정상상태(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 제어부는 정상상태(벤트모드) 구간에서 제1 밸브(V1)를 개방한 상태를 유지하고, 제3 밸브(V3)를 닫고, 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결하며, 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결하고, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1)를 제5-3 입구(5-3)에 연결한다.
따라서, 제1 촉매 반응기(CR1)의 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2) 측 유로, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-3 입구(5-3) 측 유로, 제1 배기관(P11)을 순차적으로 흐르며 외기로 배출된다. 즉, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서 제1 촉매 반응기(CR1)의 기체는 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐르지 않는다.
따라서, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)에서 나온 기체가 제2 배기관(P12) 및 제3 배관(P3)에 유입되어 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐를 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(벤트모드) 구간에서, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
촉매반응기가 제3 촉매 반응기, 제4 촉매 반응기, 제5 촉매 반응기를 더 포함하는 경우도 동일하다. 도 27의 H 및 J는 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간을 의미한다. 즉, 제1 촉매 반응기(CR1), 제2 촉매 반응기(CR2), 제3 촉매 반응기, 제4 촉매 반응기, 제5 촉매 반응기를 기준으로 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간은 서로 겹치지 않는다.
도 26 및 도 27에 도시된 바와 같이, 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)은 2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)보다 1 사이클에서 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC)를 사용하는 시간이 대폭적으로 축소된다.
따라서, 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)은 (2실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(2000)보다) 액상 샘플링 자동화 장치(30)에 다수의 촉매 반응기(1)를 연결하여 촉매 반응 실험을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 3실시예에 따른 액상 샘플링 자동화 시스템(3000)은 드레인 구간, 압력보전 구간, 액상이동 구간이 상대적으로 긴 촉매반응 실험에서도 액상 샘플링 자동화 장치(30)에 다수의 촉매 반응기(1)를 연결하여 촉매 반응 실험을 수행할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 정상상태(분석모드) 구간에서 제어부는 제3 밸브(V3)를 개방하고, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1)를 제5-2 입구(5-2)에 연결한다. 따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
정상상태(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 정상상태(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
정상상태(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 제어부는 샘플링(분석모드) 구간에서 제1 밸브(V1) 및 제2 연결밸브를 폐쇄하고, 제1 연결밸브를 개방한다. 따라서 제1 반응부(R1)에서 제1-1 트랩(T1-1)으로 배출된 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)으로 유입되지 않는다. 제1-1 트랩(T1-1)으로 유입된 기체는 제1 연결관(PU1)을 통해 제1-2 트랩(T1-2) 내부로 유입된다. 따라서 제1-1 트랩(T1-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-1 입구(1-1)를 제1-2 입구(1-2)에 연결한다. 샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-3 입구(2-3)에 연결할 수 있다. 따라서, 제2 트랩(T2) 내부는 제1 트랩(T1) 내부는 물론 액상 샘플링 자동화 장치(30)와 기체 이동이 차단된다. 따라서, 드레인(분석모드) 구간에서, 제2 트랩(T2)으로부터 액상 생성물(LM)이 드레인될 때 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
샘플링(분석모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배관(P1)을 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다.
샘플링(분석모드) 구간에서 가스 미터(GM)는 제1 배관(P1)을 흐르는 가스량을 적산 표시한다. 제어부는 가스 미터(GM)의 측정값을 수신한다. 샘플링(분석모드) 구간에서 기체 분석기(GC)는 제4 배관(P4)을 흐르는 혼합기체의 미량 성분을 단일 성분으로 분리해 분석한다. 제어부는 기체 분석기(GC)의 측정값을 수신한다.
샘플링(분석모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1), 제1 트랩(T1) 및 제2 트랩(T2)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제어부는 샘플링(벤트모드) 구간에서 제3 밸브(V3)를 닫고, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1)를 제5-3 입구(5-3)에 연결한다.
따라서, 제1 촉매 반응기(CR1)의 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2) 측 유로, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-3 입구(5-3) 측 유로, 제1 배기관(P11)을 순차적으로 흐르며 외기로 배출된다. 즉, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 샘플링(벤트모드) 구간에서 제1 촉매 반응기(CR1)의 기체는 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐르지 않는다.
따라서, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 샘플링(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)에서 나온 기체가 제2 배기관(P12) 및 제3 배관(P3)에 유입되어 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐를 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 샘플링(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
이와 마찬가지로, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 샘플링(벤트모드) 구간에서, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 제어부 또는 관리자는 드레인(벤트모드) 구간에서 드레인관(PD)의 전자밸브를 개방한다. 제어부는 미리 설정된 시각에 드레인관(PD)의 전자밸브를 개방한다. 또는, 제어부는 드레인관(PD)의 전자밸브를 자동 개방하지 않도록 세팅될 수 있다. 즉, 관리자가 드레인관(PD)의 전자밸브를 직접 개방할 수 있다. 드레인관(PD)에는 전자밸브 대신 수동 개폐밸브가 설치될 수도 있다.
드레인(벤트모드) 구간에서, 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된 액상의 제1 생성물이 외부 용기에 샘플링된다. 그리고 제2-2 트랩(T2-2)에 수집된 액상의 제2 생성물이 외부 용기에 샘플링된다.
상술한 바와 같이, 드레인(벤트모드) 구간에서, 제2 트랩(T2)으로부터 액상 생성물(LM)이 드레인될 때 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
드레인(벤트모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배기관(P11)을 통해 외기 중으로 배출된다.
드레인(벤트모드) 구간에서 제2 트랩(T2)의 내부 압력은 15 bar 미만으로 강하된다. 그러나 드레인 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1) 및 제1 트랩(T1)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킬 수 있다.
제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 드레인(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)에서 나온 기체가 제2 배기관(P12) 및 제3 배관(P3)에 유입되어 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐를 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 드레인(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 압력보전(벤트모드) 구간에서 제어부는 제3 밸브(V3)를 개방하고, 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-2 입구(2-2)를 제2-3 입구(2-3)에 연결하고, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다.
압력보전(벤트모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배기관(P11)을 통해 외기 중으로 배출된다. 또한, 제1-2 트랩(T1-2)에서 배출된 기체는 제3 배관(P3), 제2 배관(P2) 및 제2 유로(E2)를 순차적으로 흐르며 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된다. 제2-2 트랩(T2-2) 내부로 유입된 기체는 제2 연결관(PU2)을 통해 제2-1 트랩(T2-1) 내부로 유입된다.
압력보전(벤트모드) 구간에서 제어부는 압력조절기(EPC)를 제어하여 제1 반응부(R1) 및 제1 트랩(T1)의 내부 압력을 15 bar로 유지시킨다. 따라서 압력보전(벤트모드) 구간에서 제2 트랩(T2) 내부 압력은 15 bar까지 점진적으로 상승하게 된다. 제어부는 제2 트랩(T2)에 구비된 압력센서의 측정값을 지속적으로 수신한다. 제2 트랩(T2) 내부 압력이 15 bar가 되면, 제어부는 2차 샘플링 구간을 개시한다.
제2 배관(P2)에 유량 조정기(MFC; flow controller)가 설치된다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어한다. 제어부는 유량 조정기(MFC)를 제어하여 압력보전(벤트모드) 구간에서 제2 트랩(T2)으로 이동하는 기체의 유량을 조정할 수 있다.
제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 압력보전(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)에서 나온 기체가 제2 배기관(P12) 및 제3 배관(P3)에 유입되어 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐를 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 압력보전(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 제어부는 샘플링(벤트모드) 구간에서 제3 밸브(V3)를 폐쇄한다.
샘플링(벤트모드) 구간에서 제1-1 트랩(T1-1)에 액상의 제1 생성물이 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 액상의 제2 생성물이 수집된다.
샘플링(벤트모드) 구간에서, 제1-2 트랩(T1-2)으로부터 배출된 기체는 제1 배기관(P11)을 통해 외기 중으로 배출된다.
제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 샘플링(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)에서 나온 기체가 제2 배기관(P12) 및 제3 배관(P3)에 유입되어 가스 미터(GM) 및 기체 분석기(GC) 측으로 흐를 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 촉매 반응기(CR1)를 기준으로 하는 샘플링(벤트모드) 구간에서, 제2 촉매 반응기(CR2)를 기준으로 하는 정상상태(분석모드) 구간, 샘플링(분석모드) 구간이 수행될 수 있다.
도 24에 도시된 바와 같이, 액상이동(벤트모드) 구간에서 제어부는 제1 밸브(V1) 및 제2 연결밸브를 개방한다. 따라서 제1-1 트랩(T1-1)에 수집된 액상의 제1 생성물은 제2-1 트랩(T2-1)에 수집된다. 그리고 제1-2 트랩(T1-2)에 수집된 액상의 제1 생성물은 제2-2 트랩(T2-2)에 수집된다.
상술한 바와 같이, 압력보전(벤트모드) 구간에서 제2 트랩(T2)은 제1 반응부(R1)와 동일 압력을 형성하게 된다. 따라서 액상이동(벤트모드) 구간에서 제1 밸브(V1)가 다시 열리더라도 제1 반응부(R1)의 압력강하가 차단된다.
도 16a에 도시된 바와 같이, 제1 트랩(T1)으로부터 제2 트랩(T2)으로의 액상 생성물(LM) 이동이 완료되면, 제어부는 제1 삼방밸브(3W1)의 제1-2 입구(1-2)를 제1-3 입구(1-3)에 연결하고, 제2 삼방밸브(3W2)의 제2-1 입구(2-1)를 제2-2 입구(2-2)에 연결하고, 제5 삼방밸브(3W5)의 제5-1 입구(5-1)를 제5-2 입구(5-2)에 연결한다. 또한, 제어부는 제3 밸브(V3)를 개방하고, 제3 삼방밸브(3W3)의 제3-2 입구(3-2)를 제3-3 입구(3-3)에 연결한다. 또한, 제어부는 제1 연결밸브 및 제2 연결밸브를 폐쇄한다.
따라서, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 또한, 제2-2 트랩(T2-2)에서 배출된 기체는 제2 유로(E2), 제1 유로(E1), 제3 배관(P3), 제4 배관(P4) 및 제1 배관(P1)을 순차적으로 흐르며 외기 중으로 배출된다. 즉, 다시 정상상태 구간이 개시된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1000,2000,3000 : 액상 샘플링 자동화 시스템
10,20,30 : 액상 샘플링 자동화 장치
P1 : 제1 배관 3W2 : 제2 삼방밸브
P11 : 제1 배기관 3W3 : 제3 삼방밸브
P12 : 제2 배기관 3W5 : 제5 삼방밸브
P2 : 제2 배관 3W6 : 제6 삼방밸브
P3 : 제3 배관 3W7 : 제7 삼방밸브
P4 : 제4 배관 3W8 : 제8 삼방밸브
V3 : 제3 밸브 GC : 기체 분석기
V4 : 제4 밸브 MFC : 유량 조정기
GM : 가스 미터 LM : 액상 생성물
1 : 촉매 반응기
CR1 : 제1 촉매 반응기 CR2 : 제2 촉매 반응기
R1 : 제1 반응부 R2 : 제2 반응부
T1 : 제1 트랩 T3 : 제3 트랩
T1-1 : 제1-1 트랩 V2 : 제2 밸브
T1-2 : 제1-2 트랩 T4 : 제4 트랩
V1 : 제1 밸브 3W4 : 제4 삼방밸브
T2 : 제2 트랩 PU1 : 제1 연결관
T2-1 : 제2-1 트랩 PU2 : 제2 연결관
T2-2 : 제2-2 트랩 PD : 드레인관
3W1 : 제1 삼방밸브 E1 : 제1 유로
PI : 유입관 E2 : 제2 유로
PO1 : 제1 배출관 Ca : 촉매
PO2 : 제2 배출관
PO3 : 제3 배출관

Claims (9)

  1. 촉매 반응기의 생성물 중 액상 생성물의 샘플링을 자동화하는 장치로서, 상기 촉매 반응기는 제1 촉매 반응기를 포함하고,
    상기 제1 촉매 반응기는,
    촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제1 반응부;
    상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 제1 반응부와 연결된 제1 트랩;
    상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제1 트랩과 제1 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제2 트랩; 및
    제1-1 입구, 제1-2 입구 및 제1-3 입구를 형성하고, 상기 제1-1 입구 측 유로가 상기 제1 트랩과 연결된 제1 삼방밸브를 포함하며,
    상기 제1-2 입구 측 유로와 연결되고, 기체를 외부로 배기하는 제1 배관;
    제2-1 입구, 제2-2 입구 및 제2-3 입구를 형성하고, 상기 제2-1 입구 측 유로가 상기 제1-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제2-2 입구 측 유로가 상기 제2 트랩과 연결된 제2 삼방밸브;
    제3-1 입구, 제3-2 입구 및 제3-3 입구를 형성하는 제3 삼방밸브;
    상기 제3-1 입구 측 유로를 상기 제2-3 입구 측 유로에 연결하는 제2 배관;
    상기 제3-2 입구 측 유로를 상기 제1-2 입구 측 유로에 연결하는 제3 배관;
    상기 제3-3 입구 측 유로를 상기 제1 배관에 연결하는 제4 배관; 및
    상기 제1 밸브, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 제3 삼방밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제2 트랩에 상기 액상 생성물이 수집되도록, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 열고, 상기 제1-2 입구를 상기 제1-3 입구에 연결하며, 상기 제2-1 입구를 상기 제2-2 입구에 연결하고, 상기 제3-2 입구를 상기 제3-3 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 트랩에서 상기 액상 생성물이 드레인될 때 상기 제1 반응부의 압력강하가 차단되도록, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 잠그고 상기 제1-1 입구를 상기 제1-2 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 밸브가 다시 열리기 전에 상기 제2 트랩이 상기 제1 반응부와 동일 압력을 형성하도록, 상기 제어부는 상기 제2-2 입구를 상기 제2-3 입구에 연결하고, 상기 제3-1 입구를 상기 제3-2 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배관 또는 상기 제1-2 입구 측 유로에 압력조절기(pressure controller)가 설치되고,
    상기 제3 배관에 유량 조정기(flow controller)가 설치되는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배관에 가스 미터(gas meter)가 설치되고,
    상기 제4 배관에 기체 분석기(gas analyzer)가 설치되는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 반응기는 제2 촉매 반응기를 포함하고,
    상기 제2 촉매 반응기는,
    촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제2 반응부;
    상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 제2 반응부와 연결된 제3 트랩;
    상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제3 트랩과 제2 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제4 트랩; 및
    제4-1 입구, 제4-2 입구 및 제4-3 입구를 형성하고, 상기 제4-1 입구 측 유로가 상기 제3 트랩과 연결된 제4 삼방밸브를 포함하며,
    상기 제1 배관은,
    제5-1 입구, 제5-2 입구 및 제5-3 입구를 형성하고, 상기 제5-1 입구 측 유로가 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결된 제5 삼방밸브;
    제6-1 입구, 제6-2 입구 및 제6-3 입구를 형성하고, 상기 제6-1 입구 측 유로가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결된 제6 삼방밸브;
    상기 제5-3 입구 및 상기 제6-3 입구와 연결되는 제1 배기관; 및
    상기 제5-2 입구 및 상기 제6-2 입구와 연결되고, 상기 제4 배관이 연결되는 제2 배기관을 포함하고,
    상기 제3 배관은,
    제3A 입구 및 제3B 입구를 형성하고, 상기 제3A 입구가 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제3B 입구가 상기 제3-2 입구 측 유로와 연결되는 제3 밸브; 및
    제4A 입구 및 제4B 입구를 형성하고, 상기 제4A 입구가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제4B 입구가 상기 제3-2 입구 측 유로와 연결되는 제4 밸브를 포함하고,
    상기 제2 배기관에 가스 미터(gas meter)가 설치되고,
    상기 제4 배관에 기체 분석기(gas analyzer)가 설치되며,
    제7-1 입구, 제7-2 입구 및 제7-3 입구를 형성하고, 상기 제7-1 입구 측 유로가 상기 제4-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제7-2 입구 측 유로가 상기 제4 트랩과 연결되고, 제7-3 입구 측 유로가 상기 제2 배관에 연결되는 제7 삼방밸브를 포함하고,
    상기 제2 촉매 반응기에서 나온 기체가 상기 제2 배기관 및 상기 제3 배관을 흐르는 경우, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 열고, 상기 제3 밸브를 닫고, 상기 제1-2 입구를 상기 제1-3 입구에 연결하며, 상기 제2-1 입구를 상기 제2-2 입구에 연결하고, 상기 제5-1 입구를 상기 제5-3 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 반응기는 제2 촉매 반응기를 포함하고,
    상기 제2 촉매 반응기는,
    촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제2 반응부;
    상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 제2 반응부와 연결된 제3 트랩;
    상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제3 트랩과 제2 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제4 트랩; 및
    제4-1 입구, 제4-2 입구 및 제4-3 입구를 형성하고, 상기 제4-1 입구 측 유로가 상기 제3 트랩과 연결된 제4 삼방밸브를 포함하며,
    상기 제1 배관은,
    제5-1 입구, 제5-2 입구 및 제5-3 입구를 형성하고, 상기 제5-1 입구 측 유로가 상기 제1-2 입구 측 유로와 연결된 제5 삼방밸브;
    제6-1 입구, 제6-2 입구 및 제6-3 입구를 형성하고, 상기 제6-1 입구 측 유로가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결된 제6 삼방밸브;
    상기 제5-3 입구 및 상기 제6-3 입구와 연결되는 제1 배기관; 및
    상기 제5-2 입구 및 상기 제6-2 입구와 연결되고, 상기 제4 배관이 연결되는 제2 배기관을 포함하고,
    상기 제2 배기관에 가스 미터(gas meter)가 설치되고,
    상기 제2 배관 및 상기 제4 배관에 각각 기체 분석기(gas analyzer)가 설치되며,
    제7-1 입구, 제7-2 입구 및 제7-3 입구를 형성하고, 상기 제7-1 입구 측 유로가 상기 제4-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제7-2 입구 측 유로가 상기 제4 트랩과 연결되고, 제7-3 입구 측 유로가 상기 제2 배관에 연결되는 제7 삼방밸브;
    제8-1 입구, 제8-2 입구 및 제8-3 입구를 형성하고, 상기 제8-1 입구는 상기 제2 배관에 연결되고, 상기 제8-3 입구는 상기 제4 배관에 연결되는 제8 삼방밸브; 및
    제4A 입구 및 제4B 입구를 형성하고, 상기 제4A 입구가 상기 제4-2 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제4B 입구가 상기 제8-2 입구 측 유로와 연결되는 제4 밸브를 포함하고,
    상기 제2 촉매 반응기에서 나온 기체가 상기 제2 배기관 및 상기 제4 배관을 흐르는 경우, 상기 제1 밸브가 다시 열리기 전에 상기 제2 트랩이 상기 제1 반응부와 동일 압력을 형성하도록, 상기 제어부는 상기 제1-1 입구를 상기 제1-2 입구에 연결하며, 상기 제2-2 입구를 상기 제2-3 입구에 연결하고, 상기 제3-1 입구를 상기 제3-2 입구에 연결 가능한 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 배관 및 상기 제3 배관에 각각 유량 조정기(flow controller)가 설치되는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 장치.
  9. 촉매 반응기; 및
    상기 촉매 반응기의 생성물 중 액상 생성물의 샘플링을 자동화하는 액상 샘플링 자동화 장치를 포함하고,
    상기 촉매 반응기는 제1 촉매 반응기를 포함하며, 상기 제1 촉매 반응기는,
    촉매 반응에 의해 상기 생성물을 생성하는 제1 반응부;
    상기 액상 생성물을 수집하도록 상기 제1 반응부와 연결된 제1 트랩;
    상기 액상 생성물을 선택적으로 수집하도록 상기 제1 트랩과 제1 밸브에 의해 선택적으로 연결되는 제2 트랩; 및
    제1-1 입구, 제1-2 입구 및 제1-3 입구를 형성하고, 상기 제1-1 입구 측 유로가 상기 제1 트랩과 연결된 제1 삼방밸브를 포함하며,
    상기 액상 샘플링 자동화 장치는,
    상기 제1-2 입구 측 유로와 연결되고, 기체를 외부로 배기하는 제1 배관;
    제2-1 입구, 제2-2 입구 및 제2-3 입구를 형성하고, 상기 제2-1 입구 측 유로가 상기 제1-3 입구 측 유로와 연결되며, 상기 제2-2 입구 측 유로가 상기 제2 트랩과 연결된 제2 삼방밸브;
    제3-1 입구, 제3-2 입구 및 제3-3 입구를 형성하는 제3 삼방밸브;
    상기 제3-1 입구 측 유로를 상기 제2-3 입구 측 유로에 연결하는 제2 배관;
    상기 제3-2 입구 측 유로를 상기 제1-2 입구 측 유로에 연결하는 제3 배관;
    상기 제3-3 입구 측 유로를 상기 제1 배관에 연결하는 제4 배관; 및
    상기 제1 밸브, 상기 제1 삼방밸브, 상기 제2 삼방밸브 및 상기 제3 삼방밸브를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제2 트랩에 상기 액상 생성물이 수집되도록, 상기 제어부는 상기 제1 밸브를 열고, 상기 제1-2 입구를 상기 제1-3 입구에 연결하며, 상기 제2-1 입구를 상기 제2-2 입구에 연결하고, 상기 제3-2 입구를 상기 제3-3 입구에 연결하는 것을 특징으로 하는 액상 샘플링 자동화 시스템.
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