KR19990028790A - 자동밸브제어를 구비한 증기회수 시스템 - Google Patents

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데이비드 엘 깁슨
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졸단 마크 에이
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Abstract

증기회수장치(10)에는 자동유량제어시스템이 구비되어있다. 이 장치는 제1 및 제2 반응용기(34,42)를 구비하였다. 각각의 반응용기는 휘발성 액체 증기를 흡수하여 비교적 휘발성 액체 증기가 없는 공기를 발생하기 위한 흡착제 베드(36,40)를 지지한다. 진공펌프(46)는 흡착제 베드를 재생하기 위하여 제공된다. 냉각기 및또는 흡수기 타워(60)는 베드 재생시 생성되는 휘발성 액체 증기를 회수하기 위해 제공된다. 도관들은 장치의 다수의 구성부품 사이에서 공기-휘발성 액체 증기 혼합물의 통로로서 제공된다. 일련의 밸브들은 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 도관을 통해 흐르도록 방향을 결정한다. 자동유량제어시스템은 장치내의 선택된 위치에서의 공기압력을 감시하기 위한 진공 전송기 및 감지된 압력에 응답하여 밸브의 작동을 제어하기 위한 제어기를 포함한다.

Description

자동밸브제어를 구비한 증기회수시스템
휘발유 및 등유를 포함하는 탄화수소와 같은 휘발성 액체를 취급할 경우, 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 용이하게 발생되는바, 이러한 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 대기 중으로 직접 빠져나가면 환경을 심하게 오염시킬 뿐만 아니라 화재나 폭발의 위험이 있으므로, 이러한 방출을 통제하기 위해서 환경규제법이 마련되어있다.
그 결과 많은 공정 및 장치들이 개발되어 공기-휘발성 액체 증기 혼합물로부터 휘발성 액체를 회수하기 위해 이용되고 있다.
일반적으로 회수된 휘발성 액체들은 액화되며 휘발성 액체와 재결합되는바, 그로부터 이들 액체들을 증발시키므로써 회수공정을 좀더 경제적으로 할 수 있도록 한다.
1920년대 말과 1930년대 초에 미국에서 이용된 초창기의 증기회수시스템은 압축 및 응축을 결합한 공정이었는바, 원래 이러한 시스템은 휘발유 저장 탱크에만 이용되었다.
1950년대에 접어들어 비로서 트럭화물터미널에는 증기 회수 시스템을 설치하도록 강요하는 지역 환경오염방지법이 채택되기 시작하였다. 그 직후 1960년"대기오염"입법활동은 휘발유 증기 회수 문제에 관해 국가적인 주목을 끌었는바, 이는 1968년 대기오염방지법을 마련하는 계기가 되었던 바, 그 결과 린(Lean)오일/흡착 시스템이 개발되었으며, 이 시스템은 단시간에 시장에서 두각을 나타냈다.
결과적으로, 1960년대 말과 1970년대 초에는 극저온 냉동시스템이 시장에서 허용되었다(예컨대 Moragne의 미국특허 제3,266,262 참조). 한편 신뢰성 있던 극저온시스템은 마력이 매우 높아야 한다는 단점이 있었으며, 더욱이 그러한 시스템은 적절하게 작동하기 위해서는 엄격하면서도 비싼 유지보수를 필요로 하였다.
또한 기계적인 냉동시스템은 냉각에 대한 실질적인 제한이 있었으므로, 그러한 시스템의 효율 및 용량은 많은 제한이 뒤따랐으며, 이와는 달리 액체 질소 냉각시스템은 요구하는 이상으로 냉각을 하였으나 이러한 유형의 응용을 위해 동작되기에는 가격이 맞지 않았다.
이러한 단점을 해소하기 위해서 다른 기술이 개발되었으며, 최근에는 흡수/흡착 증기 회수 시스템이 개발되었다. 그러한 증기 회수 시스템은 Dinsmore에게 허여된 미국특허 제4,276,058호(이것은 본 발명의 선행기술로서 사용됨)를 포함하여 다수의 특허에 개시되어있다.
이 시스템은 예컨대 실리카겔, 알루미나 및 마그네시아와 같은 다공성광물의 특정형 및 가장 바람하기로는 활성 탄소나 숯으로부터 선택된 고체흡착제 베드(bed)를 이용한다.
이 흡착제들은 휘발성 탄화수소 액체에 대한 친화력을 갖는다. 따라서, 공기-탄화수소 증기 혼합물이 베드를 통과할 때 혼합물에 포함된 대부분의 탄화수소는 베드에 흡착된다.
그 결과 거의 탄화수소가 없는 공기를 포함하는 잔류 가스는 조정 가능한 허용 방출레벨 내에 있게되며 대기로 방출된다. 그러나, 이 시스템에 사용되는 흡착제 베드는 용량에 도달하기 전에 소정 량의 탄화수소를 흡착할 수만 있으므로 효율적이지 못하다.
따라서, 베드는 주기적으로 재생되어 탄화수소를 다시 흡착할 수 있는 레벨로 탄소를 재생시켜야만 하는데 흡착제의 재생에는 2단계 공정이 있다.
제1단계 공정은 많은 량의 탄화수소를 제거하기 위하여 베드상의 진공을 낮추어 전체압력을 감소시키는 것이고, 제2단계는 베드를 통해 정화공기를 추가하는 것인바, 이 정화공기는 모든 잔류 흡착 탄화수소를 실질적으로 제거하도록 베드를 닦아준다.
그런 다음 이 탄화수소들은 흡수기 타워로 펌핑되는바, 여기에서 린오일이나 기타의 비휘발성 액체 용제는 베드로부터 펑핑되어진 탄화수소가 많은 공기-탄화수소 증기 혼합물에 대해 역류방향으로 제공된다.
액체 용제는 응축되고 혼합물로부터 많은 대다수의 탄화수소를 제거하고 흡수기 타워로부터의 잔류가스는 제1베드가 재생되는 동안 제2흡수제 베드로 순환된다.
증기회수시스템을 최대의 효율로서 작동시키기 위해서 흡착 및 재생주기는 적당한 시간에서 작동되어야 한다. 더욱이 주기간의 변화는 원활하며 정확해야만 한다.
좀더 상세하게 설명하면, 증기 회수 시스템 특히 흡착베드를 보지(지지)하는 반응용기내의 압력은 재생시 수은진공의 27인치와 같이 낮은 압력으로 되어야한다.
이와는 달리 흡착 주기 시에 베드는 공기-휘발성 액체 증기를 베드에 전달하기 위해서 시스템에 의존하여 대기 압력이나 이 보다 약간 높아야만 한다. 따라서, 베드는 작동주기를 완료하는 동안에 매우 심각한 압력변화를 받게된다.
증기 회수 시스템에 흐르는 유량을 조절하는 밸브가 적당하게 동작하지 않게 되면 매우 갑작스런 압력변화를 야기하는 경우가 있을 수 도 있다.
그러한 갑작스런 변화는 베드내의 흡착제를 부스러트리는 경향이 있으며, 이로 인해 흡착제의 다공성 구조를 망가트리게 됨으로써 흡착도에 악영향을 미치게된다. 그러므로, 흡착제의 효율적인 수명은 밸브의 오동작으로 인해 심각하게 단축될 수 도 있다.
이와 마찬가지로 시스템의 부위를 분리하는 밸브를 매우 다른 압력레벨로 너무 신속하게 개방 및 폐쇄시킬 경우 증기 회수 시스템의 갑작스런 압력변화는 진공펌프에서의 과부하를 야기시킨다.
이러한 과부하는 펌프 구성부품에 응력 및 스트레스를 가중시켜 과도한 마모를 야기시키고 펌프의 작동수명을 현저하게 감소시키게된다. 불행하게도, 수동 밸브 작동은 새로운 운영자의 습득곡선 및 인간의 에러에 대한 문제점을 해결할 필요가 있으며 이러한 갑작스런 압력변화는 이러한 증기회수시스템에서는 널리 알려진 것이다.
본 발명은 휘발성 액체 증기 회수 분야에 관한 것으로서 보다 상세하게는 자동 밸브제어시스템을 제공함으로써 동작효율 및 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 장치에 관한 것이다.
도1은 증기 회수 시스템을 도시한 개략도이고,
도2는 도1에 도시된 증기회수장치에 이용되는 자동밸브제어시스템을 상세하게 도시한 개략도이다.
따라서 본 발명의 근본 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 극복하기 위한 증기회수시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 작동효율 및 생산성을 증가시키는 특징을 갖는 공기-휘발성 액체 증기 혼합물로부터 휘발성 액체 증기를 회수하기 위한 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선택된 위치에서 시스템내의 공기압력을 감지하여 압력감지입력에 따라 작동하여 증기회수장치의 밸브의 개폐를 제어함으로써 베드재생시 장치의 진공펌프에 따른 부당한 부하의 해소 및 또는 흡착제의 부스럼을 야기시키는 갑작스런 압력변동을 방지토록 한 자동밸브제어시스템을 결합한 증기회수시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 시스템의 효율과 생산성을 향상시키기 위해서 기존의 증기회수시스템을 개조할 수 있도록 비교적 간단하면서도 저렴한 구조를 갖는 자동 밸브 또는 유량제어시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적들과 이점 및 신규의 특징은 본 발명의 하기의 설명으로부터 명확해질 수 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 공기-휘발성 액체 증기 혼합물로부터 휘발성 액체 증기를 회수하기 위한 장치를 제공한다.
이 증기회수장치는 휘발성 액체 증기를 흡수하며 비교적 휘발성 액체 증기가 없는 공기를 만들기 위한 수단을 포함한다. 흡수수단은 회수되어지는 휘발성 액체 증기에 대한 친화력이 있는 흡착제 베드를 각각 갖는 제1 및 제2반응용기가 바람직하다.
이러한 흡착제는 이 기술 분야에 공지되어있다. 본 발명에 따른 증기회수장치는 또한 흡착제를 재생하며 이전에 흡수된 휘발성 액체 증기를 배출하기 위한 수단을 포함한다.
재생수단은 진공펌프가 바람직한바, 이는 반응용기 및 흡착제 베드에서 교번적으로 이용가능하다. 진공펌프는 액체링 진공펌프로서 알려진 종래의 밀봉진공펌프가 바람직하다. 가장 바람직하기로는 액체 밀봉 진공펌프는 높은 진공을 발생할 수 있으며, 또한 화염성 증기를 회수할 때 다른 유형의 것보다 비교적 저렴하며 안전한 것이 좋다.
또한 본 발명에 따른 증기회수장치는 베드 재생시 생성된 휘발성 액체 증기를 회수하기 위한 수단을 포함한다. 주지하는 바와 같이 그러한 회수수단은 냉동장치에 의해 냉각되는 냉동기 및 또는 흡수기타워나 기둥일 수도 있는바, 여기에서 린오일이나 기타의 비휘발성 액체 용제가 역류방향으로 제공되어 회수되어지는 휘발성 액체증기를 제거토록 한다.
또한 본 발명에 따른 증기회수장치는 공기-휘발성 액체 증기 혼합물을 상기 흡수수단, 재생수단 및 회수수단 사이에서 순환시키기 위한 순환수단을 포함하는바, 이 순환수단은 다수의 흡수, 재생 및 회수부품 사이에서 공기-휘발성 액체 증기 혼합물의 통로를 제공하는 도관 및 도관을 따라 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 흐르도록 하는 일련의 밸브와 같은 밸브수단을 포함한다.
끝으로, 본 발명의 장치는 유량제어수단을 포함하는바, 이 유량제어수단 또는 자동밸브제어시스템은 중기 회수 장치 내의 선택된 위치에서의 공기압력을 감시하기 위한 감지수단 및 이 압력감지수단에 응답하여 밸브의 작동을 제어하여 장치를 통과하는 공기-휘발성 액체 증기 혼합물의 흐름을 제어하기 위한 제어수단을 구비한다.
자동 밸브제어시스템을 좀더 상세하게 설명하면, 감지수단은 진공 전송기가 바람직한바, 진공전송기는 각각의 흡착제 베드 및 진공펌프의 입구에 인접한 장치내의 진공을 감시한다.
이것은 진공 전송기를 일련의 감지 밸브를 포함하는 감시선과 유체적으로 연통시킴으로써 달성될 수 있다. 감지 밸브는 감시선에 의해 각각의 흡착제 베드 및 진공펌프의 입구에 인접한 메인 도관수단과 선택적으로 연통하도록 동작된다.
제어수단은 적당한 소프트웨어에 따라 동작하는 프로그래머블 로직 콘트롤러나 전용 마이크로프로세서가 바람직하다.
또한, 제어수단은 밸브를 조정하여 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 마이크로프로세서나 프로그래머블 로직 콘트롤러에 응답하여 흡수수단이나 반응용기 및 재생수단이나 진공펌프로 흐르도록하는 수단을 더 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 증기회수장치는 다수의 통기밸브를 더 구비하되, 한 개의 통기밸브는 각각의 반응용기에 연결되어 반응용기의 내부를 대기와 선택적으로 연통토록 한다.
제어수단은 통기밸브를 조정하여 대기에 대한 반응용기들의 통기를 제어하기 위한 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 흡착 및 재생공정시에 여러 위치에서 증기회수시스템내의 공기 압력을 감시함으로써 닫혀진 밸브들을 완전히 열고 흡착제베드를 흡착 및 재생으로 절체하기 전에 닫혀진 밸브를 미리 예정된 구획으로 분할하는 증기회수시스템의 여러 부위에서 동일한 압력을 유지하는 것이 가능하다.
따라서, 갑작스런 압력 변동은 예방될 수 있으며, 좀더 높은 효율의 시스템 동작이 얻어질 수 있다.
또한 갑작스런 압력변동을 경감시킴으로써 흡착제 베드에서 발생되는 갑작스런 응력 및 힘 등을 경감시킬 수 있다. 그 결과, 흡착제의 구조적 보전이 장시간 동안 유지될 수 있고 흡착제의 수명을 연장시킬 수 있게된다.
더욱이 진공펌프에서는 갑작스런 부하는 더 이상 발생하지 않게 된다. 따라서, 펌프부품에서 마모는 거의 발생하지 않게 되어 진공펌프의 수명이 연장될 수 있으며, 이로 인해 유지보수에 소요되는 비용 및 시간이 절감된다.
결국, 증기회수장치는 효율 및 생산성을 배가할 수 있으며 시스템 운영자에 대해서도 많은 이점이 있는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하기의 명세서로부터 명확해질 수 있는바, 본 발명은 여러 가지의 다른 변형 및 수정이 가능할 수도 있으며, 도시되고 기술된 것으로 본 발명을 한정하지는 않는다.
자동유량제어시스템(12)을 결합한 휘발성 액체증기회수장치(10)에 대해 첨부도면을 참조하여 설명한다.
본 명세서에서 기재된 바와 같이 유량제어장치(12)는 장치의 동작을 원활하게 하기 위하여 갑작스런 내부압력변화를 실질적으로 경감시키고 펌프 및 베드유지조건 간의 시간을 연장시킴으로써 흡착/흡수 증기회수장치(10)의 작동효율 및 생산성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
증기회수장치(10)는 계류중인 조던의 미국특허출원 제 08/380,483호(발명의 명칭:"증기회수시스템용 흡수유체회로")에 개시된 일반적인 형태이며, 그의 개시사항은 본 명세서에서 참고로 사용된다.
증기회수시스템(10)이 공급라인(18)을 통해 저장탱크(16)로부터 탄화수소를 실을 때 트럭, 탱크카 및 기타의 용기(14)으로 부터 축출되어 증발되는 탄화수소의 회수에 특히 적당한 것으로 도시되었다.
좀더 상세하게 설명하면, 이 증기들은 트럭(14)에 부착된 수집라인(20)내에 공기-탄화수소 증기혼합물로서 수집되어 증기체크밸브(22)와 압력/진공배출구(24)를 지나 응축노크아웃탱크(26)에 전달된다. 그로부터 공기-탄화수소증기혼합물은 라인(28,29,30)을 따라 개방된 밸브(32)(밸브33은 폐쇄상태임)를 지나서 흡수제로 된 제1베드(36)가 들어있는 제1반응용기(34)로 들어간다.
베드(36)는 휘발성탄화수소증기를 흡착하고 청정공기는 밸브(38)를 통해 외부로 배출된다. 이와 동시에, 제2반응용기(42)에 들어있는 흡착제베드(40)는 재생, 즉 증기를 흡착하기 위한 베드(42)의 용량이 회복된다.
이러한 목적을 달성하기 위해서 밸브(44)가 초기에는 폐쇄되고 진공펌프(46)가 작동되어 제2반응용기(42)에 들어있는 베드(40)상의 진공을 끌어내도록 한다.
일반적으로, 본 기술분야에서 공지된 바와 같이, 100-200cfm의 용량을 갖는 액체링, 2단계진공펌프가 이러한 목적을 위해 이용된다. 예컨대 그러한 펌프는 뉴욕, 바타비아에 소재하는 그레이엄 진공펌프(모델명: 2V7240)로부터 구입할 수도 있다.
펌프(46)가 반응용기(42)내의 진공을 수은진공의 22-28인치로 하측으로 잡아당김으로써 공기 및 휘발성액체증기 혼합물이 베드(40)로부터 끌어내어진다. 이 혼합물은 진공펌프(46)에 의해서 도관(48,50,52)을 통해 밸브(56)(개방)와 밸브(57)(폐쇄)의 작동으로 밀봉유체분리기(53)안으로 들어간다.
밀봉유체분리기(53)는 회수되는 응축된 탄화수소와 도관(58)을 통해 흡수기타워(60)로 향하는 공기-증기혼합물로부터 액체링, 2단계진공펌프의 적당한 동작에 필요한 펌핑 된 밀봉유체를 분리한다. 이하 상세하게 설명하는 바와 같이 분리기(53)로부터 회수된 밀봉유체는 도관(59)을 통해 펌프(46)로 재 순환된다.
재생주기의 끝을 향해서(예컨대, 특정의 진공레벨이 약10-17분 주기 중 마지막1-2분과 같은 특정의 시간이나 그에 도달했을 때), 적은 량의 정화공기가 밸브(44)를 개방함으로써 반응용기(42)안으로 유입된다. 이 정화공기는 라인(62)을 통해 대기로부터 빠져 나와서 베드(40)를 통과하여 잔류탄화수소의 흡수제청정을 닦아내도록 한다.
이러한 공정 중에 정화공기는 충분한 속도로 베드(42)안으로만 유입되어 약 22-28의 압력 바람직하기로는 25-27인치의 수은진공을 실질적으로 유지토록 한다. 정화공기와 마지막 탄화수소 역시 진공펌프(46)에 의해 분리기(53)를 통과하게된다.
주지하는 바와 같이, 흡수기타워(60)는 분산 스프레이어(도시하지 않았음)에 의해 린오일(lean oil)과 같은 용제의 역류를 제공한다.
린오일은 펌프(46)에 의해 반응용기(42)로부터 인출된 공기-탄화수소증기혼합물로부터 탄화수소 증기를 응축하도록 한다. 응축된 탄화수소 및 린오일은 벤츄리관(64)의 작동에 의해 흡수기타워(60)의 바닥으로부터 쌓이도록 하는 것이 바람직하다. 바람직하기로는 벤츄리관(64)은 25-200갤론/분을 펌핑할 수 있는 것이 좋다.
벤츄리관의 크기는 휘발유 저장탱크(16)의 본 압력과 요구하는 펌핑속도에 의존한다. 벤츄리관(64)은 1-12인치의 크기일 수도 있으며 예컨대, 일리노이스 프로펫츠타운에 소재하는 펜버디(Penberthy)사로부터 구입할 수도 있다.
종래 기술에 사용된 유형의 원심펌프 대신에 벤츄리관(64)을 사용함으로써 장치(10)로부터 이 기계장치를 제거할 수 있음으로써 원장비의 구입비용, 유지보수비용 및 작동비용을 경감할 수 있다. 그러나, 필요할 경우에는 벤츄리관(64)대신에 공지의 원심펌프가 사용될 수도 있다.
흡수기타워(60)로부터 방출된 잔류 공기는 휘발성 액체 증기가 거의 없다. 그러나, 도관(77)(30)을 통해 제1반응용기(34)내로 유입되기 위하여 재 순환 또는 재생되는 것이 바람직하다. 이 경우, 잔류 휘발성 액체 증기는 베드(36)내에 포착되어 밸브(38)를 통해 방출되기 전에 공기의 정화를 완료토록 한다.
물론 공지된 바와 같이 반응용기(34)(42)는 동일하며 연속공정을 제공하기 위해 역으로 동작할 수도 있다.
이는 베드(36)가 포화상태일 때 베드(36)는 베드(42)를 기준으로 전술한 바와 같은 방법으로 재생되는 반면에 이와 동시에 베드(42)는 베드(36)를 기준으로 전술한 바와 같은 방법으로 탄화수소를 포착하도록 이용될 수 도 있다는 것을 의미한다. 이것은 밸브쌍(32,33),(56,57) 및 (38,44)의 작동을 단순히 바꾸어서 증기 회수 장치(10)를 통해 흐르는 유량을 조절함으로써 달성된다.
도1에서 알 수 있는 바와 같이, 린오일은 공급펌프(70)의 입구에 연결된 제1도관(68)을 통해 저장탱크(16)으로부터 회수된다. 공급펌프(70)는 50-400갤론/분의 펌핑용량 즉 2-15마력을 제공한다. 공급펌프(70)의 출구는 제2도관(72)에 연결되어있는바, 이 도관은 린오일을 흡수기타워(60)와 진공펌프(46)의 밀봉액체를 냉각하는 열 교환기(76)에 공급한다.
린오일은 열 교환기(76)와 흡수기타워(60)사이에서 약 50:50으로 분산된다. 그러나 필요하다면 유량제어밸브가 사용되어 가장 효율적인 공정에 필요한 소정의 비율로서 흐름을 조절할 수 있음은 물론이다.
흡수기타워(60)는 조단 테크놀로지스 인코포레이티드의 모델명B-1인 흡수기타워가 바람직하다. 열 교환기는 뉴욕 버팔로에 소재하는 BASCO에서 제조한 관형쉘(Tubing shell) 이 바람직하다.
전술한 바와 같이 공정 중에 밀봉액체는 공기-탄화수소 증기 혼합물로부터 회수되어 분리기(53)에서 응축된 다음 도관(59)과 열 교환기(76)를 통해서 5-100 갤론/분의 량으로 펌프(74)에 의해 순환되어 진공펌프(46)로 되돌아온다.
열 교환기(76)에서 열은 밀봉액체로부터 린오일에 전달되는바, 이때 린오일은 도관(78,66)을 통해 저장탱크(16)로 되돌아온다. 그러므로 진공펌프(46)는 저온에서 작동하므로 효율이 매우 높다. 따라서, 베드 재생은 단시간 내에 완료된다. 작동비용은 감소되고 시스템의 효율 및 생산량은 증가된다.
공정 시에 흡수기타워(60)는 "냉각"린오일의 연속유량을 수용하여 흡수기 타워내의 흡착효율을 극대화시킴으로써 탄화수소 증기 응축의 발생 및 회수를 향상시킨다. 따라서, 청정공기는 도관(77,30)을 통해 제2베드로 방출되어 시스템효율은 다시 향상된다.
증기회수장치(10)의 향상된 효율은 유량제어시스템(12)에 의해 전시간에 걸쳐 유지된다. 도2에 상세하게 도시한 바와 같이 유량제어시스템(12)은 제어기(80)를 포함하는바, 이 제어기는 IC693MDL931 디지탈 출력과 IC693AL6221 아날로그 입력을 갖으며 적당한 소프트웨어에 의해 동작하는 제너럴 일렉트릭의 IC693CPU331마이크로프로세서나 전용 마이크로프로세서와 같은 프로그래머블 로직 제어기의 형태일 수 도 있다.
제어기(80)는 전원공급선(81)에 의해 전원(P)에 동작 가능하게 연결되어있고, 제어선(82)에 의해 방출밸브(38,44), 입력밸브(32,33) 및 재생밸브(56,57)에 연결되어있다. 각각의 밸브(32,33,38,44,56,57)는 모터 구동되며 완전 개방 및 완전 폐쇄위치 사이에서 무한적으로 조절 가능하다.
이러한 밸브는 일리노이즈 모튼 그로브 소재의 텍스팀 인코포레이티드(Texsteam, Inc.)의 모델번호 MAR-250-30-120V-N7 및 MAR-100-16-120V-N7일 수 있다.
도시한 바와 같이 제어기(80)는 신호선(86)에 의해서 진공전송기(84)의 형태인 압력감지기수단에 작동적으로 연결되어있다. 진공전송기(84)는 미네소타 챤하센에 소재하는 로즈마운트 인코포레이티드(Rosemount, Inc.)의 제품No.1151APS5221B1 M4 진공전송기일 수도있다.
진공 전송기(84)는 압력감시선(88)에 작동 가능하게 연결되어있다. 압력감시선(88)은 솔레노이드밸브(90)의 작동에 의해 제1반응용기(34)에 연결되는 메인도관(30)과, 솔레노이드밸브(92)의 작동에 의해 제2반응용기(42)에 연결되는 메인도관(30)과, 솔레노이드밸브(94)의 작동에 의해 진공펌프(46)에 연결되는 메인도관(50)과 연통하여 선택적으로 위치될 수 있다.
따라서, 제1반응용기(34)에 인접한 메인도관(30)내의 압력과, 제2반응용기(42)에 인접한 메인도관(30)내의 압력과, 진공펌프(46)에 인접한 메인도관(50)내의 압력을 선택적으로 감시할 수 있다. 솔레노이드밸브(90,92,94)는 예컨대, 뉴저지 플로햄 소재의 ASCO의 제품No. EF8262690V일 수도 있다.
이와 같이 구성된 도2에 도시된 유량제어시스템의 동작을 설명하면 다음과 같다.
제1 및 제2반응용기(32,42)내의 베드(36,40)를 위한 재생주기의 초기에서, 장치(10)의 진공레벨은 진공펌프입구에 인접하여 감시된다. 즉, 감시선(88)을 통해 진공 전송기(84)와 메인도관(50)사이에 유체를 연통시킨다.
이것은 솔레노이드밸브(94)를 개방시키고 솔레노이드밸브(90,92)를 동시에 닫음으로써 달성된다. 제1반응용기(34)내의 베드(36)가 재생될 경우, 제어기(80)는 제어선(82)을 따라 비교적 짧은 신호를 제공함으로써 재생밸브(57)로 하여금 약간 열리도록 하여 밸브(57)를 부분적으로 개방(밸브56는 닫히고, 진공펌프46는 이미 작동중임)시키도록 밸브를 감시한다.
재생밸브(57)가 초기에 약간 개방됨에 따라 메인도관(50)에서 감시되는 진공의 레벨은 수은진공의 약25-27.5로부터 수은진공의 약 10-20으로 점진적으로 변화한다.
이 레벨에 도달되면 제어기(80)는 솔레노이드밸브(94)를 닫고 솔레노이드밸브(90)를 개방시키도록 한 제어신호를 제어선(82)을 통해 전송한다. 따라서, 감시선(88)은 제1반응용기(34)에 인접된 메인도관(30)과 연통하도록 위치되어있다.
이 위치에서 감시되어지는 진공레벨이 수은진공의 약 10-12인치의 레벨에 도달하면, 제어기(80)는 재생밸브(57)의 모터를 제어하여 밸브가 완전히 열리도록 한 제어신호를 제어선(82)을 통해 전송한다.
재생밸브(57)의 초기 약간의 개방 후 완전한 개방(이는 진공펌프(46) 및 반응용기(34)에 인접되어 감시되어지는 진공레벨에 응답하는 것임)은 증기회수장치(10), 특히 흡착제로 된 베드(36) 및 진공펌프(46)가 원활하면서도 점진적인 압력변화를 받는다는 것을 보장한다.
이것은 장치(10)가 가장 원활하며 효율적으로 작동할 수 있도록 하며, 또한 과도한 마모 및 응력을 야기할 수 도 있는 진공펌프 상에서의 갑작스런 부하변동 뿐만 아니라 흡착제를 부수거나 해를 입혀 그의 흡착성에 악영향을 끼칠 수도 있는 베드(36)에서의 갑작스런 압력변화를 최소화한다.
재생주기의 끝을 향해서, 통기밸브(38)는 약간 개방되어 정화공기가 반응용기(34)안으로 유입되도록 한다. 이 정화공기는 흡착베드를 지나 잔류탄화수소의 흡착제를 닦아낸다.
그러나, 전술한 바와 같이 정화공기는 약 22-28 바람직하기로는 수은진공의 25-27인치의 압력을 실질적으로 유지하기에 충분한 속도로 베드(36)안으로만 유입된다.
이러한 목적을 위해서, 제어기(80)는 제어신호를 제어선(82)을 따라 전송하여 밸브(38)의 모터가 밸브를 소정의 양으로 개방시켜 정화공기가 유입되도록 하고 시간의 주기동안 진공상태를 소망하는 레벨로 유지토록 하는바, 진공레벨은 감시선(88)과 솔레노이드밸브(90)를 통한 진공 전송기(84)에 의해서 메인도관(30)에서 감시된다.
베드 재생의 완료 시에 제어기(80)는 제어신호를 제어선(82)에 전송하여 밸브(57)의 모터로 하여금 재생밸브(57)를 완전히 닫도록 한다. 이때 진공전송기(84)는 제1반응용기(34)에 인접한 메인도관(30)의 진공압력을 계속적으로 감시한다.
통기밸브(38)가 약간 개방됨에 따라, 제1반응용기(34) 및 그에 인접된 메인도관(30)내의 압력은 수은진공의 약 22-28인치의 최고 레벨로부터 수은진공의 약 2인치의 레벨로 점차 줄어들게 된다. 그때 제어신호가 제어선(82)을 따라 전송되어 밸브(38)의 모터가 밸브(38)를 완전히 개방토록 한다.
이와 동시에 제어신호가 제어선(82)을 통해 전송됨으로써 입력밸브(33)의 모터가 밸브(33)를 닫도록 하고 입력밸브(32)의 모터는 밸브(32)를 점진적으로 열도록 한다.
따라서, 공기-탄화수소 증기 혼합물은 메인도관(28,29,30)을 통과하여 제1반응용기(34) 안으로 들어가는바, 여기에서 탄화수소 증기는 베드(36)내에 흡착되고, 실질적으로 탄화수소가 없는 공기는 완전히 개방된 통기밸브(38)를 통해 대기로 빠져나간다.
이와 동시에 제어기(80)는 제어신호를 제어선(82)에 전송하여 솔레노이드밸브(90)를 닫도록 하고 솔레노이드밸브(94)를 열도록 한다. 이러한 방식에 있어서, 메인도관(50)내의 진공압력은 진공 전송기(84)에 의해 다시 감시된다.
더욱이 제어신호는 제어선(84)을 따라 전송되어 재생밸브(56)의 모터로 하여금 밸브(56)를 약간 열도록 한 제어신호를 전송한다. 이때 제2반응용기(42)내의 베드(40)의 재생은 밸브(38,57,32,90)에 대해 설명된 동작이 밸브(44,56,33,92)에 대해 각각 적용되는 것을 제외하고는 제1반응용기(34)내의 베드(36)의 재생에 대해 전술한 바와 같이 완료된다.
따라서, 증기회수장치는 흡착 및 재생모드 사이에서 교번적으로 2개의 반응용기(34,42)에서 주기적으로 작용하게된다. 이러한 변화를 통해서 유량제어시스템의 제어기(80)는 모든 압력 변동이 점진적으로 발생됨으로써 원활하고 신뢰적인 작동을 얻을 수 있다는 것을 보장한다.
요약하면, 본 발명의 개념을 사용하면 많은 이점을 얻을 수 있다. 본 발명의 유량제어시스템을 구비한 증기회수장치(10)는 진공 전송기(84)를 이용하여 제1반응용기(34), 제2반응용기(42) 및 진공펌프(46)에 인접한 장치의 진공압력을 감시한다.
이 감시 결과, 제어기(80)는 밸브(32,33,38,44,56,57)를 점진적으로 개방 및 폐쇄시킴으로써 장치의 구성부품들이 점진적인 압력변화만을 받을 수 있도록 한다. 진공펌프(46)에서의 최고 부하는 실질적으로 감소되므로 그의 신뢰성있는 동작은 장치의 수명을 연장시킨다.
이와 유사하게 흡착제를 부수거나 해를 입힐 수 있는 흡착베드 내에서의 급작스런 편이를 야기시킬 수 있는 갑작스런 압력변화는 회피될 수 있다. 따라서, 흡착제의 구조적인 보전이 유지됨으로써 완전 흡착 성능이 유지될 수 있는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예의 설명은 본 발명의 도시 및 설명의 목적을 위한 것이며, 이로써 본 발명을 제한하고자함이 아니다. 상기의 설명에 비추어 많은 변형 및 수정이 가능하다.
이러한 실시예는 본 발명의 원리 및 실제 응용의 최선의 도시를 제공하기 위해 선택되고 기술되었으므로, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 여러 가지의 실시예나 변형이 가능함을 알 수 있는바, 그러한 변형 및 수정은 하기의 특허청구범위 내에 이루어질 수 있음은 물론이다.

Claims (13)

  1. 공기-휘발성 액체 증기 혼합물로부터 휘발성 액체를 회수하기 위한 장치에 있어서:
    휘발성 액체 증기를 흡수하며 비교적 휘발성 액체 증기가 없는 공기를 만들기 위한 수단과;
    상기 흡수수단을 재생하며 이전에 흡수된 휘발성 액체 증기를 배출하기 위한 수단과;
    베드 재생시 생성된 휘발성 액체 증기를 회수하기 위한 수단과;
    공기-휘발성 액체 증기 혼합물의 통로를 제공하는 메인도관수단 및 상기 메인도관수단을 따라 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 흐르도록하는 밸브수단을 구비하여 상기 장치를 통과하는 공기-휘발성 액체 증기 혼합물을 상기 흡수수단, 재생수단 및 회수수단 사이에서 순환시키기 위한 순환수단; 및
    상기 장치 내의 선택된 위치에서의 공기압력을 감시하기 위한 감지수단 및 상기 압력감지수단에 응답하여 상기 밸브수단의 작동을 제어하기 위한 제어수단을 구비한 유량제어수단으로 구성됨을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡수수단은 각각 흡착제 베드를 갖는 제1 및 제2반응용기를 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 재생수단은 진공펌프를 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 감지수단은 각각의 흡착제 베드 및 상기 진공펌프의 입구에 인접한 상기 장치내의 진공을 감시하기 위한 진공 전송기임을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 감지수단은 감시선 및 상기 감시선에 의해 상기 각각의 흡착제 베드 및 상기 진공펌프의 입구에 인접한 상기 메인도관수단과 선택적으로 연통하도록 된 일련의 감지밸브들을 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 밸브수단을 조정하여 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 상기 제어수단에 응답하여 상기 흡수수단과 상기 재생수단으로 흐르도록하는 수단을 더 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 장치는 다수의 통기밸브를 더 구비하되, 한 개의 통기밸브는 각각의 반응용기에 연결되어있고, 상기 제어수단은 상기 통기밸브를 조정하여 대기에 대한 상기 제1 및 제2반응용기의 통기를 제어하기 위한 수단을 또한 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 감지수단은 상기 흡수수단 및 상기 재생수단에 인접한 상기 장치내의 진공을 감시하기 위한 진공 전송기임을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 감지수단은 감시선 및 상기 감시선에 의해 상기 흡수수단 및 상기 재생수단에 인접한 상기 메인도관수단과 선택적으로 연통하도록 된 일련의 밸브들을 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 밸브수단을 조정하여 공기-휘발성 액체 증기 혼합물이 상기 제어수단에 응답하여 상기 흡수수단과 상기 재생수단으로 흐르도록 하는 수단을 더 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 장치는 상기 흡수수단에 연결된 적어도 1개 이상의 통기밸브를 더 구비하고, 상기 제어수단은 상기 적어도 1개 이상의 통기밸브를 조정하여 상기 흡수수단의 통기를 제어하기 위한 수단을 또한 구비함을 특징으로 하는 휘발성 액체 증기 회수장치.
  12. 제1 및 제2흡착베드들, 상기 흡착베드들을 재생하기 위한 진공펌프, 공기-휘발성 증기 혼합물의 흐름을 위한 도관들 및 상기 도관을 통과하는 흐름방향을 조정하기 위한 밸브를 구비한 증기회수시스템에 사용하기 위한 유량제어시스템에 있어서:
    상기 증기회수시스템내의 선택된 위치에서의 공기압력을 감시하기 위한 수단 및 상기 감시수단에 응답하여 상기 증기회수시스템의 밸브의 작동을 제어하기 위한 제어수단으로 구성됨을 특징으로 하는 유량제어시스템.
  13. 제12항에 있어서, 감시선 및 상기 감시선과 공기-휘발성 증기 혼합물의 흐름을 제공하는 증기회수시스템의 도관 사이에서 유체연결을 설정하기 위한 일련의 감지밸브들을 더 구비함을 특징으로 하는 유량제어시스템.
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