KR19990036342A - 유황 회수 장치를 위한 폐쇄형 관찰 요소 - Google Patents
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Abstract
유황회수 유닛의 동작 중에 용융된 액체의 유동을 관찰하기 위한 폐쇄형 관찰 요소는 가열된 적어도 하나의 투시경을 포함하고, 이는 하나 이상의 블리드 링을 통해 공급되는 정화 가스로 청소되어 처리 흐름에 노출된 투시경 상에 재료가 응축되거나 침전되는 것을 방지하게 된다.
Description
클라우스 타입의 유황회수 장치의 동작에 있어 반드시 필요한 것은 아니지만 장치의 조작자로 하여금 장치 내의 여러 위치에서 액체유황의 흐름을 눈으로 감시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 종래에는 이를 위해 개방형 오버플로우 요소를 사용하였는데, 이는 조작자로 하여금 대기압하에서 동작하고 또한 처리공정을 개방형 관찰 요소로부터 분리하는데 있어 액체밀봉에 의존하는 위어(weir) 또는 폐쇄형 팟(seal pots)을 넘는 액체유황의 흐름을 관찰할 수 있도록 해준다. 이 개방형 오버플로우 요소는 대개 힌지된 커버에 의해 액세스할 수 있으며 이는 조작자로 하여금 위어 또는 폐쇄형 팟 넘어로 액체유황의 흐름을 눈으로 관찰할 수 있도록 하여 액체유황이 예를 들어 유황 응축기로부터 흘러나오는지 여부를 판별할 수 있도록 해준다.
그러나 개방형 오버플로우 요소는 일시적인 방출(fugitive emission)을 하는 경우가 있으며, 또한 유화수소가스 또는 용융된 유황의 잠재적인 공급원으로서 액체유황을 위어 또는 폐쇄형 팟 밖으로 밀어낼 정도로 시스템에 과도한 압력이 가해지는 경우에는 심각한 위험을 초래할 수 있다. 또한 유황회수 장치에서 사용되었던 종래의 개방형 오버플로우 요소에 대한 설계는 대개 유황회수 장치를 고압, 저압에 관련하여 설계하는 것을 배제하였으며 특히 가변압력에 관하여도 그러하였다. 따라서, 통상적인 클라우스 타입의 유황회수 장치의 조작자로 하여금 전술한 종래의 개방형 오버플로우 요소에 내재된 결점없이 액체유황 발생을 감시하는 수단을 제공하는 것이 필요하다.
본 발명은 유황회수 장치의 동작 및 그 제어에 관련되며, 특히 유황회수 장치의 조작자로 하여금 장치내 여러 위치에서 액체유황의 흐름을 감시할 수 있도록 하는 폐쇄형 관찰 요소(sealed observation element)에 관련된다.
본 발명의 내용 및 그 장점에 대한 보다 완벽한 이해를 위해서 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 폐쇄형 관찰 요소의 부분 측면도,
도 2는 도 1에 보여진 폐쇄형 관찰 요소의 단면도,
도 3은 스팀 재킷티드 파이프 크로스를 포함하는, 본 발명의 폐쇄형 관찰 요소의 한 실시예에 대한 사시도,
도 3a는 도 3에 보인 폐쇄형 관찰 요소의 또 다른 실시예를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 폐쇄형 관찰 요소의 한 실시예에 대한 사시도를 보이며 또한 부수적인 구성요소도 보이는 도면,
도 5는 도 4의 A-A를 따라 자른 단면도,
도 6은 도 4의 폐쇄형 관찰 요소에 사용된 위어에 대한 사시도.
본 발명이 제공하는 장치는 유황회수 장치내에서 일시적인 방출 문제 또는 종래의 개방형 오버플로우 요소에 내재되는 기타 다른 문제점을 갖지 않으면서 액체유황의 흐름을 눈으로 관찰하기 위한 폐쇄형 관찰 요소를 포함한다. 더 나아가 본 발명은 유황회수 장치으로 하여금 대기압에서 작동하는 종래의 개방형 오버플로우 요소의 경우보다도 더욱 고압에서 또한 가변적인 압력하에서 작동하는 것이 가능하게 한다. 또한 본 발명은 상기 장치에 과도한 압력이 가해지는 경우에 인명 및 장비에 대한 보호성이 뛰어나다. 본 발명에 따른 폐쇄형 관찰 요소는 유황 운송 라인을 통하여 용융된 액체유황이 흐르는 것을 볼 수 있는 적어도 하나의 가열된 투시경(sight glass)을 포함한다. 이 투시경은 가열된 것이며 투시경이 공정 스트림에 노출되었을 때 물질이 응축 또는 침착되지 않도록 정화 가스로 씻겨진다. 본 발명의 한 실시예에 있어서, 블리드 링(bleed ring)의 양쪽에 고정된 한 쌍의 투시경은 가열된 가스, 증기 또는 전기적 가열요소에 의해 가열되는 내부 공간을 정의한다. 또한 용융된 증기의 흐름의 방향을 지시하고 빛을 비춰줄 위어와 광원도 제공될 수 있다. 전술한 폐쇄형 관찰 요소는 조작자로 하여금 공기중으로 증기를 방출하지 않고도 용융된 유황의흐름을 관찰할 수 있도록 하기 위해 유황회수 장치 및/또는 유황 수송 라인상의 적절한 위치에 상기 투시경을 장착하기 위한 스팀 재킷티드 파이프(steam jacketed pipe) 또는 파이프 크로스를 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 폐쇄형 관찰 요소는 장치에 과도한 압력이 가해질 경우 파괴될 수도 있는 액체밀봉에 의존하고 있지 않기 때문에, 장치가 저압, 고압은 물론 가변적인 압력하에서도 동작할 수 있도록 한다. 따라서, 본 발명의 폐쇄형 관찰 요소는 종래의 개방형 관찰 요소에 비하여 많은 장점을 제공한다.
첨부된 도면 전체에 있어서 유사한 부호는 유사한 구성부품을 표시한다. 특히 도 1, 도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 폐쇄형 관찰 요소에 대한 제 1 의 실시예가 도시되어 있다. 관찰요소(10)는 스팀 재킷티드 파이프(12)상에 장착되며 또한 투시경(14)(바람직하기로는 융해된 강철 타입임)을 포함한다. 본 명세서상에서 사용된 용어 "스팀 재킷티드 파이프"란, 예를 들면 직경 6인치 정도의 큰 파이프 안에 고정되어 있는 예를 들면 직경 4인치 정도의 작은 파이프를 의미한다. 이 작은 파이프와 큰 파이프 사이의 공간에 증기가 주입되어 작은 파이프를 가열시키고 또한 작은 파이프를 통하여 흐르는 물질이 고형화되는 것을 방지한다. 대략 235°F의 녹는점을 갖는 유황이 용융된 것을 운반하기 위한 라인은 용융된 유황이 파이프 안에서 굳는 것을 막기 위해 대개 전술한 스팀 재킷티드 방식으로 되어 있다.
폐쇄형 관찰 요소(10)는 손쉽게 착탈 가능한 유형의 플랜지(16)로 재킷티드 파이프(12)의 끝단부에 고정된다. 플랜지(16)는 스터드 볼트(18) 및 너트(20)에 의해 결합된다. 도시된 바와 같이, 관찰 요소(10)는 환상 축(23)을 갖는 환상 블리드 링(22)를 구비한다. 블리드 링의 원주 주위의 위치에는 블리드 링을 관통하여 복수의 통로(24)가 형성되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서는 그러한 통로 4개가 블리드 링(22)의 원주 주변에서 90°간격으로 위치하고 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 각각의 통로(24)는 블리드 링(22)을 통하여 블리드 링의 환상축(23)에 수직으로 취한 평면에 대해 약 30°의 각을 가지고 투시경(14)을 향해 연장되어 있다. 또한 각각의 통로(24)는 통로(24)의 대향하는 양 외측 개구부(28)들 사이에서 취해진 블리드 링(22)의 직경(25)에 대해 약 30°의 각을 두고 위치해 있다. 증기 또는 바람직하기로는 질소 가스 등인 정화 가스(도시되지 않음)의 공급원을 폐쇄형 관찰 요소(10)에 연결시키기 위한 커넥터(30)가 블리드 링(22)내 통로(24)에 제공된다.
통로(24)들이 위치하고 있는 각도 때문에, 전술한 바와 같이 통로(24)를 통해 도입되는 정화 가스는 투시경(14)의 안쪽 표면에 증기가 응축되거나 다른 물질이 침착되는 것을 막기 위해 투시경의 안쪽 표면을 씻어내린다. 이 정화 가스는 간헐적으로 공급될 수도 있으며, 이러한 경우 세정가스는 투시경(14)의 안쪽 표면에 이미 침착되거나 응축된 물질을 제거한다.
정화 가스의 충분한 유동으로 투시경(14)을 깨끗하게 유지하도록 허용하기 위하여 요구되는 경로(24)의 단면적은 투시경(14)의 직경, 시스템 압력, 정화 가스의 공급압력 및 구비된 경로의 개수에 따라 변할 수 있다. 그러나, 직경 6인치의 투시경이 6인치(D2) 파이프 내부면의 4인치(D1) 파이프로부터 형성된 스팀 재킷티드 파이프의 단부 상에 고정된 전형적인 적용예에서, 온도와 정화 매체가 적절하다고 보면, 블리드 링(22)의 원주주위로 90˚의 간격과 상기의 각으로 경사지게 위치한 직경 1/8인치의 4개의 경로는 투시경을 깨끗하게 유지하는데 충분할 것이라 보인다. 도 1의 페쇄형 관찰 요소는 조작자가 위어 또는 폐쇄 용기 위로 용융된 유황의 유동을 볼 수 있도록 유황회수 장치내부에 위치할 수 있다. 예를 들면, 폐쇄형 관찰 요소(10)는 유황회수 장치의 조작자가 대기중에 탱크를 개방하지 않고 위어 위로 용융된 유황의 유동을 관찰할 수 있도록 개방 위어 위로 유황 탱크의 상단에 설치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 폐쇄형 관찰 요소의 대체 실시예는 액체유황 운송 라인에 위치할 수 있는 스팀 재킷티드 파이프 크로스(32)를 포함한다. 폐쇄형 관찰 요소(10)는 블리드 링(22)으로 분리된 2개의 투시경(14)을 포함한다. 투시경(14)와 블리드 링(22)은 스터드 볼트(stud bolt)(18)와 너트(20)로 고정된 플랜지(16)를 가진 스팀 재킷티드 파이프 크로스(32)상에 고정되어 있다. 도시된 바와 같이, 상부 투시경(14)과 하부 투시경(14a) 및 블리드 링(22)은 내부공간(34)을 형성한다.
가열 매체원(도시되지 않음), 예를 들면, 증기 또는 가열된 불활성 가스는 하나 이상의 커넥터(30)와 경로(24)를 통하여 내부 공간(34)으로 유입된다. 가열 매체는 하부 투시경(14a)의 내부면(36) 상에 증기의 응축을 방지할 정도의 충분한 온도로 하부 투시경(14a)을 가열한다. 응축 또는 냉각된 가스는 하나 이상의 경로(24a)와 커넥터(30a)를 통하여 내부 공간(34)을 빠져나간다. 투시경(14a)은 증기들, 특히 유황 증기의 응축을 방지할 정도로 충분히 가열되기 때문에, 장치의 조작동안에 깨끗하게 남는다. 이리하여, 유황회수 장치의 조작자는 유황회수 장치의 조작동안 투시경(14, 14a)을 통하여 용융된 유황(38)의 유동을 관찰 수 있다.
선택적으로 도 1에 도시된 형태의 제 2 블리드 링은 증기 또는 불활성 가스와 같은 정화 매체로 투시경(14a)의 내부면(36)을 청소하도록 하부 투시경(14a)과 스팀 재킷티드 파이프 크로스(32) 사이에 설치될 수 있다.
가스 가열 요소를 사용하는 대신에, 전기 가열 요소가 도 3a에 도시된 바와 같이 내부 공간(34)을 가열하도록 사용될 수 있다. 이 실시예에서 저항 가열 요소(26)는 경로(24)를 통하여 상부 투시경(14), 블리드 링(22) 및 하부 투시경(14a)으로 형성된 내부 공간(34)으로 삽입된다. 가열 요소(24)는 투시경(14)와 하부 투시경(14a) 사이에 겹쳐져 블리드 링(22)의 필요성을 없앤다. 또, 도 1에 도시된 형태의 제 2 블리드 링은 불활성 가스와 같은 정화 매체로 내부면(36)을 청소하도록 하부 투시경(14a)와 스팀 재킷티드 파이프 크로스(32)사이에 또한 설치될 수 있다.
본 발명의 폐쇄형 관찰 요소의 또 다른 실시예가 도 4, 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 도 1과 도 2에서 도시한 형태의 폐쇄형 관찰 요소(10)은 스팀 재킷티드 파이프 크로스(32)상에 설치된다. 환상 축(A-A)은 투시경(14)를 통하여 보는 조작자의 관찰선을 따라 블리드 링(22)의 중심을 통과한다. 파이프 크로스를 통하여 유황 유동의 가시성을 증대시키기 위하여, 전등 설비(40)와 위어(42)를 구비한다. 전등 설비(40)는 축 A-A에 실질적으로 수직인 축 B-B를 따라 광선의 빔을 투사하도록 스터드 볼트(18)와 너트(20)로 플랜지(16) 상에 고정된다. 위어(42)는 전등 설비(40)에 대향하여 파이프 크로스에 위치하고 재킷티드 파이프 크로스(32)의 중심영역으로 연장된다. 그래서, 예를 들면, 유황 응축물로부터 파이프 크로스를 통하여 흐르는 용융된 유황(38)은 유동을 관찰하는 조작자의 축 A-A를 따라 관찰선에 인접한 위어(42) 위로 흐른다. 또한, 위어 위를 흐르는 용융된 유황은 축 A-A에 수직인 축 B-B를 따라 투사된 전등 설비(40)로부터 광선으로 투사한다.
도 4에 도시된 본 발명의 실시예가 도 1에 연결되어 도시된 형태의 블리드 링으로 단일 렌즈 형상을 사용되어 도시될 지라도, 적용에 따라, 도 3 또는 도 3a의 이중 렌즈 형상이 단일 렌즈 형상을 대신할 수 있다. 또한, 도 3 또는 도 3a의 이중 렌즈 형상은 불활성 가스와 같은 정화 매개체로 내부면(36)을 청소하도록 하부 투시경(14a)과 스팀 재킷티드 파이프 크로스(32) 사이에 설치된 도 1에 도시된 형태의 제 2 블리드 링을 구비할 수 있다.
본 발명이 전기의 실시예들에 관련하여 논의되고 공개될지라도, 본원 발명은 공개된 실시예에 한정되지 않고 많은 재배열, 변형 및 본원의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 재배열, 변형 및 부품과 요소의 대체가 가능하다.
Claims (22)
- 재료의 유동을 관찰하기 위한 폐쇄형 관찰 요소에 있어서,내부 및 외부면을 갖는 투시경;가열된 정화 매체원;상기 투시경 근처에 배치되며, 환상축을 갖고, 상기 가열된 정화 매체의 유동을 위한 적어도 한 쌍의 정화통로를 형성하는 블리드 링; 및상기 정화 매체원을 상기 정화 통로에 연결하는 적어도 하나의 커넥터를 포함하고,상기 정화통로는 상기 블리드 링에 대향하는 측에 있고 상기 가열된 정화 매체가 상기 투시경의 내부면을 향해 흐르도록 경사지는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 1항에 있어서,상기 투시경 및 상기 블리드 링을 장착하기 위한 스팀 재킷티드 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소,
- 제 2항에 있어서,상기 블리드 링의 환상축에 수직인 평면을 형성하고, 상기 정화 통로는 상기 평면에 대하여 약 30˚의 각으로 상기 투시경의 내부면을 향해 경사지는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 2항에 있어서,상기 환상축에 수직인 직경을 형성하는 한 쌍의 대향하는 내부 개구를 포함하고, 상기 정화통로가 상기 직경에 대하여 약 30˚의 각으로 상기 투시경의 내부면을 향하여 경사지는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 1항에 있어서,상기 폐쇄형 관찰 요소를 유황 운송 라인 내에 장착하기 위한 파이프 크로스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 5항에 있어서,유황 운송 라인을 통해 흐르는 용융된 유황을 조명하기 위한 광원을 포함하고, 이 광원은 상기 블리드 링의 환상축에 사실상 수직인 축을 따라 광선을 투사되는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 6항에 있어서,상기 광원과 상기 파이프 크로스 사이에 배치된 제2 투시경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 유황 운송 라인을 통해 용융된 액체유황의 유동을 관찰하기 위한 폐쇄형 관찰 요소에 있어서,내부 및 외부면을 갖는 투시경;상기 투시경의 내부면 근처에 배치된 블리드 링을 포함하고,상기 블리드 링은 환상축 및 이 환상축에 수직인 평면을 정의하고, 또한 가열된 정화 매체의 유동을 위한 한 쌍의 대향하는 정화 통로를 더 포함하며,상기 정화 통로는 대향하는 내부 개구를 갖고, 상기 대향하는 내부 개구는 상기 블리드 링의 직경을 형성하고, 상기 정화 통로는 상기 평면에 대하여 약 30˚의 각을 이루고 상기 직경에 대하여 약 30˚의 각을 이루어 정화 매체가 상기 투시경의 내부면을 향하여 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 8항에 있어서,가열된 정화 매체원과, 이 정화 매체원을 정화 통로에 연결하는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 8항에 있어서,상기 투시경 및 블리드 링을 장착하기 위한 스팀 재킷티드 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 8항에 있어서,유황 운송 라인 내에 상기 폐쇄형 관찰 요소를 장착하기 위한 파이프 크로스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 11항에 있어서,상기 블리드 링의 환상축에 사실상 수직인 축을 따라 광선을 투사하여, 유황 운송 라인을 통해 흐르는 용융된 유황을 조명하는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 12항에 있어서,상기 광원과 상기 파이프 크로스 사이에 배치된 제2 투시경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 유황 운송 라인을 통해 흐르는 용융된 액체유황을 관찰하기 위한 폐쇄형 관찰 요소에 있어서,제1 및 제2 투시경; 및상기 제1 및 제2 투시경 사이에 배치되며, 환상축을 갖고, 상기 제1 및 제2 투시경 사이의 내부 공간을 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 제1 및 제2투시경 사이의 내부 공간을 가열하는 수단을 관찰 요소 내로 도입하기 위한 적어도 하나의 통로를 형성하는 블리드 링을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,상기 가열 수단은 가열된 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,상기 가열 수단은 전기적인 가열 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,상기 투시경 및 블리드 링을 장착하기 위한 스팀 재킷티드 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,상기 투시경 및 블리드 링을 장착하기 위한 파이프 크로스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,흐르는 용융된 유황을 조명하기 위한 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,상기 광원은 상기 환상축에 사실상 수직인 축을 따라 광선을 투사하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 제 14항에 있어서,용융된 유황이 상기 파이프 크로스의 중심을 향해 흐르도록 하는 위어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
- 유황 운송 라인을 통해 흐르는 용융된 액체유황의 유동을 관찰하기 위한 폐쇄형 관찰 요소에 있어서,제1 및 제2 투시경;환상축을 갖고, 상기 제1 및 제2 투시경 사이에 내부 공간을 형성하고, 이 내부 공간 내로 가열된 가스를 도입하기 위한 적어도 하나의 통로를 더 형성하는, 상기 제1 및 제2 투시경 사이에 배치되는 블리드 링;유황 운송 라인 내에 상기 투시경 및 블리드 링을 장착하기 위한 파이프 크로스;유황이 상기 제1 및 제2 투시경을 통해 관찰하기 위한 상기 파이프 크로스의 중심을 향해 흐르도록 하는 위어; 및상기 위어 위로 흐르는 용융된 유황을 조명하고, 상기 환상 축에 사실상 수직인 축을 따라 광선을 투사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐쇄형 관찰 요소.
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