KR20110119106A - Apparatus for producing high purity oxygen and method for controlling the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for generating high purity oxygen and a method for controlling the same are provided to generate product gas based on remaining high purity oxygen in a carbon molecular sieve(CMS) tower. CONSTITUTION: An apparatus for generating high purity oxygen includes zeolite tower systems(5, 6), a compressor(8), a CMS tower system(10), and at least one storing tanks. The zeolite tower systems are in fluid-connection with a compressing unit and a decompressing unit. The zeolite tower systems absorb or desorb nitrogen by increasing or decreasing a pressure in a tower. The compressor is in fluid-connection with the zeolite tower systems and compresses resultants generated from the zeolite tower systems. The CMS tower system is in fluid-connection with the compressor and generates oxygen. The storing tanks store oxygen from the zeolite tower systems and the CMS tower system.

Description

고순도 산소 생산 장치 및 그 제어 방법{Apparatus for producing high purity oxygen and method for controlling the same}Apparatus for producing high purity oxygen and method for controlling the same}

본 발명은 고순도 산소 생산 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산소 생산 시에 CMS탑 시스템의 진공탈착을 이용하여 고순도의 산소 가스를 생산하기 위한 고순도 산소 생산 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-purity oxygen production apparatus and a control method thereof, and more particularly, to a high-purity oxygen production apparatus and a control method for producing high-purity oxygen gas by using vacuum desorption of the CMS tower system at the time of oxygen production will be.

현재 공기를 분리하여 산소를 생산하는 공업적인 방법으로 심냉법, 흡착법, 막분리법 등이 주로 사용되고 있다. 여기에서, 심냉법은 공기를 압축하고 정제한 후 열교환기를 이용하여 저온으로 냉각한 후 증류과정을 통하여 순수한 가스로 분리하는 공정으로서 대규모의 분리에 유리한 공정이다. 한편, 산소 생산 방법으로서 중·소규모로는 흡착법이 주로 이용되고 있으며, 막분리법은 소규모 용량이면서 40% 이하의 산소 생산이나 90~99% 의 질소 생산에 이용되고 있다. 이외에도 공기분리를 위한 흡수법과 무기막을 사용하는 ITM법은 개발 중에 있다.Currently, deep cooling, adsorption, membrane separation, etc. are mainly used as an industrial method for producing oxygen by separating air. Here, the deep cooling method is a process for compressing and purifying air, cooling it to a low temperature using a heat exchanger, and then separating it into pure gas through distillation, which is advantageous for large-scale separation. On the other hand, adsorption is mainly used for medium and small scales as the oxygen production method, and the membrane separation method is used for the production of less than 40% of oxygen or 90 to 99% of nitrogen with a small capacity. In addition, ITM method using absorption method and inorganic membrane for air separation is under development.

상기 방법들 중에서 흡착법은 공기 중 특정 원소에 대응하는 미세 공극이 형성된 물질을 사용하여 원소를 분리하는 방법으로서, 상기 물질의 대표적인 예로는 제올라이트(Zeolite)를 들 수 있다. 제올라이트는 공기 중 질소에 대해서는 강한 흡착 성능을 나타내고, 산소에 대해서는 약한 흡착 성능을 나타낸다. 이에 따라 제올라이트에 공기를 공급하면, 질소는 흡착되고 산소는 투과 배출되어 질소가 배제된 산소를 생산할 수 있다. 따라서, 흡착법의 일반적인 산소 생산 시스템은 제올라이트가 충전된 탑으로 구성되고, 산소의 순도를 높이기 위하여 2개 이상의 제올라이트탑으로 구성되기도 한다.Among the above methods, the adsorption method is a method of separating elements using a material having fine pores corresponding to a specific element in air, and a representative example of the material may be zeolite. Zeolites exhibit strong adsorption performance for nitrogen in air and weak adsorption performance for oxygen. Accordingly, when air is supplied to the zeolite, nitrogen is adsorbed and oxygen is permeated and discharged to produce oxygen without nitrogen. Therefore, the general oxygen production system of the adsorption method is composed of a tower filled with zeolite, and also composed of two or more zeolite towers to increase the purity of oxygen.

그러나, 제올라이트는 공기 중 포함되는 아르곤에 대한 흡착 성능이 떨어져, 이를 산소와 함께 투과시키기 때문에 분리된 산소의 순도가 93 ~ 95% 정도에 불과하다. 이에 따라 흡착법을 통하여 생산되는 산소의 순도를 높이기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 미국이나 일본 등에서는 흡착법을 통해 산소 순도를 99.7%까지 올릴 수 있는 기술이 개발된 바 있다. 그러나, 상기 기술은 벌크 분리를 위한 흡착 공정 및 정화를 위한 흡착 공정이 별도로 이루어져야 한다. 즉, 상기 기술에서는 벌크 분리용 흡착 공정이 완전히 종료한 후에, 다시 정화용 흡착 공정을 추가로 수행하는데, 이와 같이 두 가지 공정이 반드시 함께 수행되어야 하기 때문에 생산 단가가 고가가 된다는 문제점이 있다.However, the zeolite has a poor adsorption performance for argon contained in air, and permeates it with oxygen, so the purity of the separated oxygen is only about 93 to 95%. Accordingly, efforts have been made to increase the purity of oxygen produced through adsorption, and techniques have been developed in the United States and Japan to increase oxygen purity to 99.7% through adsorption. However, the technique requires separate adsorption processes for bulk separation and adsorption processes for purification. That is, in the above technique, after the bulk separation adsorption process is completely completed, the purification adsorption process is further performed again. Thus, since the two processes must be performed together, there is a problem in that the production cost becomes expensive.

한편, 흡착법을 이용하여 질소를 생산하는 것도 가능하며, 이 때 사용되는 대표적인 흡착제는 CMS(Carbon Molecular Seive)이다. 상기 CMS에는 산소가 질소와 아르곤에 비하여 수십 내지 수백배 이상의 빠른 속도로 흡착된다. CMS탑 시스템은 이와 같은 성질을 이용하여 질소를 생산하는 시스템이며, 역시 생산되는 질소의 순도를 높이기 위하여 2개 이상의 탑으로 구성될 수 있다.On the other hand, it is also possible to produce nitrogen using the adsorption method, a representative adsorbent used at this time is a carbon (Moboncular Seive) CMS. Oxygen is adsorbed to the CMS at a rate of several tens to several hundred times faster than nitrogen and argon. CMS tower system is a system for producing nitrogen using this property, and may also be composed of two or more towers to increase the purity of the nitrogen produced.

최근에는 전술한 두 종류의 시스템을 혼용하여, 먼저 93 내지 95%의 산소를 제올라이트탑 시스템으로 생산하고, 생산된 산소를 CMS탑 시스템으로 다시 필터링하여 산소의 순도를 높이는 방법이 개발되었다. 그러나, 상기 공정은 별도로 구성된 제올라이트탑 시스템 및 CMS탑 시스템이 독립적으로 운전되는 단순한 다단식 시스템이다. 이에 따라 상기 시스템에서는 생산 비용 및 에너지 소비가 증가하고, 원료가 각각 개별의 시스템을 별도로 거쳐야 하므로, 산소 회수율이 저하된다.Recently, a method of increasing the purity of oxygen by mixing two types of the above systems, first producing 93 to 95% of oxygen in a zeolite tower system, and filtering the produced oxygen in a CMS tower system again. However, the process is a simple multistage system in which separately configured zeolite tower systems and CMS tower systems are operated independently. As a result, the production cost and energy consumption increase in the above system, and the raw material has to go through each separate system separately, so that the oxygen recovery rate is lowered.

한편, 대한민국 등록특허 제605549호는 공기 가압 수단 및 감압 수단과 연결되고, 산소를 생산하는 제올라이트탑 시스템 및 상기 시스템에서 생산되는 산소를 흡착하고, 감압 상태에서 산소를 생산하는 CMS탑 시스템으로 구성되는 산소 생산 장치 및 그 제어 방법을 개시한다. 그러나, 상기 기술에서는 다음과 같은 문제점으로 인해 제품 가스(산소)의 순도 및 회수율이 떨어지게 되는 단점이 있다. 즉, 상기 한국 특허의 기술에서는 (1) 압력평등화 (균압) 공정이 제올라이트탑 시스템의 탈착 라인 밸브가 닫힌 상태에서 실시되기 때문에, 균압 공정에서 제올라이트탑 상부에서 흡착된 질소 가스 성분이 다른 제올라이트탑 상부로 순간적으로 유입될 수 있고, 하부에 흡착된 질소 가스 성분은 쉽게 탈착되지 않으며; (2) CMS탑 시스템의 탈착이 낮은 압력에서 수행되어 흡착제가 충분히 재생될 수 없고, (3) CMS탑에서 배출되는 산소 성분이 풍부한 가스를 제올라이트탑 시스템의 탈착 라인 밸브가 닫힌 상태에서 가압하기 때문에, 탑 내부의 질소 성분이 잘 배출되지 않는다. 또한, 전술한 한국 특허에서는 (4) CMS탑 내의 잔류하는 질소와 아르곤을 제거하는 공정이 비효율적이고, 제어방식이 까다롭다는 문제점을 가지고 있다.On the other hand, the Republic of Korea Patent No. 605549 is connected to the air pressurizing means and decompression means, consisting of a zeolite tower system for producing oxygen and the CMS tower system for absorbing the oxygen produced in the system, and producing oxygen under reduced pressure An oxygen production apparatus and a control method thereof are disclosed. However, the above technology has a disadvantage in that the purity and recovery rate of product gas (oxygen) are lowered due to the following problems. That is, in the technology of the Korean patent, (1) the pressure equalization (pressure equalization) process is performed in a state where the desorption line valve of the zeolite tower system is closed, so that the nitrogen gas adsorbed on the upper part of the zeolite tower in the equalization process is different from the top of the zeolite tower. Can be instantaneously introduced into the furnace, and the nitrogen gas component adsorbed at the bottom is not easily desorbed; (2) the desorption of the CMS tower system is carried out at low pressure, so that the adsorbent cannot be sufficiently regenerated, and (3) the oxygen-rich gas discharged from the CMS tower is pressurized with the desorption line valve of the zeolite tower system closed. As a result, the nitrogen content inside the tower is poorly discharged. In addition, the above-described Korean patent (4) has a problem that the process of removing nitrogen and argon remaining in the CMS column is inefficient and difficult to control.

이를 해결하기 위해, 대한민국 특허출원 10-2007-0106805호에서는 상기 사항을 개선한 산소 생산 장치 및 제어 방법을 개시였으며, 대한민국 등록특허 제 605549호의 대부분의 문제점을 보완하였다.In order to solve this problem, Korean Patent Application No. 10-2007-0106805 discloses an oxygen production apparatus and a control method to improve the above matters, and solves most problems of Korean Patent No. 605549.

상기 특허에서의 제품 산소 생산 방법은 제올라이트 시스템에서 제조된 93%의 산소를 O2 Compressor를 이용하여 CMS탑 시스템에 가압하여 산소를 흡착시킨 후 감압탈착 시 고순도의 제품 산소를 생산한다. 여기에서, CMS탑 시스템에 충전된 CMS의 특성상 산소가 아르곤이나 질소에 비해 수십 내지 수백배 빠른 속도로 흡착함에 따라 약 1 내지 5초 간의 감압탈착 초기에, 고순도이나 미량의 아르곤과 질소를 함유한 산소가 생산되어지며 감압탈착이 진행될수록 아르곤 및 질소가 거의 포함되지 않는 산소를 생산하여 감압탈착 초기보다 끝나는 시점에서 더욱 고순도의 산소를 제조한다.The product oxygen production method in the patent pressurizes 93% oxygen produced in the zeolite system to the CMS tower system using an O 2 Compressor to adsorb oxygen and produces high purity product oxygen at reduced pressure desorption. Here, the characteristics of the CMS packed into the CMS tower system, the oxygen containing the high purity or trace amounts of argon and nitrogen in the initial decompression desorption for about 1 to 5 seconds as adsorbed at a rate of several tens to several hundred times faster than the argon or nitrogen As oxygen is produced and decompression desorption proceeds, oxygen is produced that contains little argon and nitrogen to produce oxygen of higher purity at the end of the decompression desorption.

그러나, 상기 특허에서는 CMS탑 생산라인과 저장 탱크(Gas Holder)가 유체 연결되어 있어 CMS탑 감압탈착 시 저장 탱크는 제품 산소로 채워지게 되고, 채워지는 제품 산소로 인해 저장 탱크의 압력이 상승하고 저장탱크와 유체 연결되어 있는 CMS탑 내의 압력도 감압탈착이 끝나는 시점에서 압력이 존재하게 된다. 따라서, 감압탈착이 끝나는 시점에서 CMS탑 내에 남아있는 고순도 산소를 제품 산소로 취하지 못함에 따라 제품 산소의 순도를 더욱 높일 수 없는 한계를 가지고 있다. However, in the above patent, the CMS tower production line and the storage tank (Gas Holder) are fluidly connected so that the storage tank is filled with product oxygen when the CMS tower is depressurized and desorbed. The pressure in the CMS tower, which is in fluid connection with the tank, is also present at the end of the decompression desorption. Therefore, the high-purity oxygen remaining in the CMS tower at the end of the desorption desorption cannot take the product oxygen as a product oxygen.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 산소 생산 시에 CMS탑에 남아 있는 고순도의 산소를 제품 산소로 취할 수 있도록 하기 위한 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to be able to take the high-purity oxygen remaining in the CMS tower during production of oxygen as product oxygen.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 가압 수단 및 감압 수단과 유체 연결되어 탑 내부의 압력을 증가 또는 감소시켜 질소를 흡착 또는 탈착할 수 있는 제올라이트탑 시스템과; 상기 제올라이트탑 시스템과 유체 연결되어 상기 제올라이트탑 시스템으로부터 생산된 생성물을 압축하는 압축기와; 상기 압축기와 유체 연결되어 압축된 생성물 중 산소를 흡착한 후에, 상기 압축기의 전단과 유체 연결된 라인을 통하여 진공탈착에 의해 산소를 생산하는 CMS탑 시스템과; 상기 제올라이트탑 시스템 및 CMS탑 시스템으로부터 배출되는 산소를 저장할 수 있는 적어도 하나 이상의 저장 탱크를 포함한다.
According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a zeolite tower system that is in fluid communication with the pressurizing means and the decompression means to increase or decrease the pressure inside the tower to adsorb or desorb nitrogen; A compressor in fluid communication with the zeolite tower system to compress a product produced from the zeolite tower system; A CMS tower system in which the oxygen is produced by vacuum desorption through a line in fluid communication with the front end of the compressor after adsorbing oxygen in the compressed product in fluid communication with the compressor; At least one storage tank capable of storing oxygen discharged from the zeolite tower system and the CMS tower system.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑, CMS탑 및 상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑에서 생성된 생성물을 저장하는 저장 탱크를 포함하는 고순도 산소 생산 장치를 제어하는 방법에 있어서, 원료 가스의 공급에 의해 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시키고, 상기 제 2차 제올라이트탑에서는 진공 탈착이 실시되며, 상기 저장탱크에 저장된 생성물이 상기 CMS탑에 공급되어 가압 및 흡착을 실시하는 제 1단계와; 상기 원료 가스의 공급에 의해 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착시키고, 상기 제 1차 제올라이트탑에서 생성된 생성물이 상기 CMS탑에 공급되어 가압 및 흡착을 실시하는 제 2단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착시키고, 개방된 밸브를 통해 감압된 CMS탑에서 토출되는 가스를 원료가스 공급단에 유입시키는 제 3단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착시키고, 상기 CMS탑에서 감압되어 토출되는 가스가 상기 제 2차 제올라이트탑으로 유입되어 세정하는 제 4단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착, 제 2차 제올라이트탑은 진공탈착이 진행되고, 상기 CMS탑은 상기 압축기의 전단과 연결되어 진공으로 감압되며, 고순도의 산소 가스는 상기 압축기의 후단과 연결된 저장 탱크에 저장된 후에 제품 가스로 생산되는 제 5단계와; 상기 제 1차 제올라이트탑의 흡착이 끝나고 균압 공정을 수행하는 제 6단계를 포함한다.According to another feature of the present invention, the present invention provides a high purity oxygen production apparatus including a primary tank and a secondary zeolite tower, a CMS tower and a storage tank for storing a product produced in the primary and secondary zeolite towers. In the method for controlling the pressure, the primary zeolite tower is pressurized by the supply of raw material gas, vacuum desorption is carried out in the secondary zeolite tower, the product stored in the storage tank is supplied to the CMS tower and pressurized And a first step of performing adsorption; Pressurizing the first zeolite tower by supplying the source gas to adsorb nitrogen, and supplying the product generated in the first zeolite tower to the CMS tower to perform pressurization and adsorption; Pressurizing the first zeolite tower to adsorb nitrogen, and introducing a gas discharged from the decompressed CMS tower through the open valve into the source gas supply stage; A fourth step of pressurizing the first zeolite tower to adsorb nitrogen, and the gas discharged under reduced pressure from the CMS tower flows into the second zeolite tower to be cleaned; The first zeolite tower is pressurized to adsorb nitrogen, and the second zeolite tower is desorbed in vacuum, and the CMS tower is connected to the front of the compressor and decompressed to vacuum, and the high purity oxygen gas is the rear of the compressor. A fifth step of producing product gas after being stored in a storage tank connected to the storage tank; Comprising a sixth step of performing the equalization process after the adsorption of the first zeolite tower is finished.

본 발명에서는 CMS탑의 하부 라인이 압축기의 전단과 유체 연결되어 자동밸브를 이용한 유체 제어가 실시된다. 따라서, CMS탑 내 탈착 시에 압축기를 이용한 진공탈착을 이용하여 산소 생산 시에 CMS탑 내에 잔류하는 고순도의 산소를 제품 가스로 생산할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the lower line of the CMS tower is fluidly connected to the front end of the compressor is carried out fluid control using an automatic valve. Therefore, by using vacuum desorption using a compressor during desorption in the CMS tower, there is an effect of producing high purity oxygen remaining in the CMS tower as a product gas during oxygen production.

도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 고순도 산소 생산 장치를 보인 모식도.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 태양에 따른 고순도 산소 생산 장치의 구동 상태를 보인 모식도.
1 is a schematic view showing a high purity oxygen production apparatus according to an aspect of the present invention.
2 to 7 is a schematic diagram showing a driving state of the high purity oxygen production apparatus according to an aspect of the present invention.

이하 본 발명에 의한 고순도 산소 생산 장치 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a high purity oxygen production apparatus and a control method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 고순도 산소 생산 장치는 내부에 제올라이트(이하 'ZMS'라 칭함)가 충전된 제올라이트탑(이하 'ZMS탑'이라 칭함) 또는 내부에 CMS가 충전된 CMS탑으로 구성되는 ZMS탑 시스템 또는 CMS탑 시스템을 포함한다. 본 발명에서 사용되는 용어 『탑 시스템』은 1개 또는 수직적 또는 수평적으로 상호 연결된 2개 이상의 탑을 포함하는 장치를 의미한다. 이때 사용될 수 있는 ZMS탑 또는 CMS탑의 종류 및 구조는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야의 일반적인 ZMS탑 또는 CMS탑을 모두 사용할 수 있다. 이하에서, ZMS탑 또는 CMS탑은 각각 ZMS탑 시스템 또는 CMS탑 시스템과 동일한 의미로 사용될 수 있다.High purity oxygen production apparatus of the present invention is a ZMS tower system or CMS consisting of a zeolite tower filled with a zeolite (hereinafter referred to as 'ZMS') (hereinafter referred to as 'ZMS tower') or a CMS tower filled with a CMS therein It includes a tower system. As used herein, the term "top system" means a device comprising one or two or more towers interconnected vertically or horizontally. At this time, the type and structure of the ZMS tower or CMS tower that can be used is not particularly limited, it is possible to use all of the general ZMS tower or CMS tower in this field. Hereinafter, the ZMS tower or CMS tower may be used as the same meaning as the ZMS tower system or the CMS tower system, respectively.

첨부된 도 1은 본 발명의 산소 생산 장치의 일 태양을 나타낸다. 즉, 본 발명에서는 산소 생산 장치의 ZMS탑 시스템이 제 1차 및 제 2차의 2개의 ZMS탑(5,6)을 포함하고, CMS탑 시스템은 1개의 CMS탑(10)을 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 제 1차 및 제 2차 ZMS탑(5,6)의 구동 상태를 반복적으로 교체하면서 산소 생산 공정을 진행할 수 있다. 그러나, 상기와 같은 탑 시스템의 구성은 본 발명의 하나의 예에 불과하며, 본 발명에서는 필요에 따라 다양한 조합의 탑 시스템을 제한 없이 채용할 수 있다.The attached Figure 1 shows one aspect of the oxygen production apparatus of the present invention. That is, in the present invention, it is preferable that the ZMS tower system of the oxygen production apparatus includes two ZMS towers 5 and 6 of the first and the second, and the CMS tower system includes one CMS tower 10. Do. In this case, the oxygen production process may be performed while repeatedly changing the driving states of the first and second ZMS towers 5 and 6. However, the configuration of the tower system as described above is only one example of the present invention, and in the present invention, various combinations of the tower system may be employed as necessary.

첨부된 도면을 참조로 본 발명의 산소 생산 장치 구성의 일 태양을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.Referring to the accompanying drawings, an embodiment of the oxygen production apparatus configuration of the present invention will be described in detail.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 산소 생산 장치에서는 ZMS탑 시스템(5,6) 및 CMS탑 시스템(10)이 서로간에 유체 흐름이 가능하도록 유기적으로 서로 연결되어 있다. 이에 따라 상기 ZMS탑 시스템(5,6)으로부터 배출되는 생성물을 CMS탑 시스템(10)으로 도입하여 산소 흡착 공정을 진행할 수 있으며, 또한 CMS탑 시스템 (10)에서 배출된 산소 성분이 풍부한 가스를 선택적으로 ZMS탑 시스템(5,6)의 승압, 세정 및 회수 공정에 이용할 수 있다.As shown in FIG. 1, in the oxygen production apparatus of the present invention, the ZMS tower systems 5 and 6 and the CMS tower system 10 are organically connected to each other to allow fluid flow therebetween. Accordingly, the product discharged from the ZMS tower systems 5 and 6 may be introduced into the CMS tower system 10 to proceed with oxygen adsorption, and the oxygen-rich gas discharged from the CMS tower system 10 may be selectively selected. This can be used for the step-up, washing and recovery processes of the ZMS tower systems 5 and 6.

본 발명의 산소 생산 장치는 또한 상기 ZMS탑 시스템(5,6) 및 CMS탑 시스템(10)과 유체 연결되어, ZMS탑 시스템(5,6)의 생성물을 압축한 후, 압축된 생성물을 CMS탑 시스템(10)으로 유입시킬 수 있는 압축기(8)를 추가로 포함할 수 있다.The oxygen production apparatus of the present invention is also in fluid connection with the ZMS tower system 5, 6 and the CMS tower system 10, after compressing the product of the ZMS tower system 5, 6, the compressed product is converted into the CMS column. It may further comprise a compressor 8 which may be introduced into the system 10.

또한, 본 발명에서는 상기 ZMS탑 시스템(5,6)의 상부 라인이 상기 ZMS탑 시스템의 상부 생성물을 압축할 수 있는 압축기(8)와 유체 연결되어 있고, 하부 라인은 가압 수단(2) 및 감압 수단(12)과 유체 연결되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 장치는 또한 ZMS탑 시스템 (5,6) 상부 라인 및 압축기(8)와 유체 연결되어, 상기 ZMS탑 시스템(5,6)의 상부 생성물을 저장한 후, 그 전부 또는 일부를 압축기(8)로 이송할 수 있는 저장 탱크(7); 및 압축기(8) 및 CMS탑(10)의 하부 라인과 유체 연결되어 압축기(8)에서 압축된 생성물을 저장한 후, CMS탑(10)으로 이송할 수 있는 저장 탱크(9)를 추가로 포함할 수 있다. 이 때 사용되는 압축기 및 저장 탱크의 구체적인 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이 분야의 일반적인 압축기 또는 저장 탱크를 제한 없이 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the upper line of the ZMS tower system 5, 6 is in fluid connection with a compressor 8 capable of compressing the upper product of the ZMS tower system, and the lower line is pressurized means 2 and depressurization. It is preferably in fluid connection with the means 12. The apparatus of the present invention is also in fluid communication with the top line of the ZMS tower system 5, 6 and the compressor 8 so as to store the top product of the ZMS tower system 5, 6 and then all or part of the compressor ( A storage tank 7 which can be transferred to 8); And a storage tank 9 fluidly connected with the compressor 8 and the lower line of the CMS tower 10 to store the compressed product in the compressor 8 and then transfer the same to the CMS tower 10. can do. Specific types of compressors and storage tanks used at this time are not particularly limited, and a general compressor or storage tank in this field may be used without limitation.

또한, 상기에서 가압 수단은 ZMS탑 시스템(5,6) 내부로 공기와 같은 원료 가스를 공급할 수 있는 수단을 의미한다. 본 발명에서는 상기와 같은 역할을 수행할 수 있다면, 가압 수단의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 송풍기(2) 또는 가압기 등과 같은 통상의 공기 가압 수단을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 송풍기(2)를 통과한 가스는 열교환기(3)를 거쳐 제 1차 ZMS탑(5)으로 유입된다.In addition, the pressurization means in the above means a means capable of supplying a source gas such as air into the ZMS tower system (5,6). In the present invention, as long as it can play the above role, the specific kind of pressurization means is not particularly limited, and for example, a conventional air pressurization means such as a blower 2 or a pressurizer can be used. The gas passing through the blower 2 is introduced into the first ZMS tower 5 through the heat exchanger 3.

또한, 상기 감압 수단은 시스템 내부의 공기 등을 흡입하여 내부 압력을 대기압 또는 진공 상태로 감소시키는 역할을 하는 것으로, 이와 같은 역할을 수행할 수 있다면 그 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에서는 진공펌프(12) 등과 같은 이 분야의 일반적인 공기 감압 수단을 사용할 수 있다. In addition, the decompression means serves to reduce the internal pressure to an atmospheric pressure or a vacuum state by inhaling air and the like in the system, and the specific type thereof is not particularly limited as long as it can perform such a role. For example, in the present invention, general air decompression means in this field, such as vacuum pump 12, can be used.

상기와 같은 가압 수단으로 ZMS탑(5,6)으로 공기 등의 원료 가스를 주입하여, 가압시키면, 내부에 충전된 ZMS가 원료 가스 중 질소를 흡착하게 된다. 또한, 상기 감압 수단으로 ZMS탑(5,6) 내부 압력을 감소시키면 흡착되어 있던 질소가 탈착(이탈 및 제거)되게 된다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 ZMS탑 시스템(5,6)이 복수의 ZMS탑을 포함하고, 각각의 ZMS탑에서 가압 및 감압 공정을 교대로 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 본 발명의 ZMS탑 시스템(5,6)이 도 1에 나타난 바와 같이 제 1차 및 제 2차의 탑을 포함하는 경우, 제 1차 ZMS탑(5)이 가압상태일 경우에는 제 2차 ZMS탑(6)이 감압 상태이고, 반대로 제 2차 ZMS탑(6)이 가압 상태일 경우에는 제 1차 ZMS탑(5)이 감압 상태가 되도록 제어되는 것이 바람직하다.When the source gas such as air is injected into the ZMS towers 5 and 6 by the above pressurizing means and pressurized, the ZMS filled therein adsorbs nitrogen in the source gas. In addition, when the pressure inside the ZMS towers 5 and 6 is reduced by the decompression means, the adsorbed nitrogen is desorbed (desorbed and removed). Although not particularly limited, in the present invention, it is preferable that the ZMS tower systems 5 and 6 include a plurality of ZMS towers, and alternately perform pressurization and depressurization processes in each ZMS tower. For example, when the ZMS tower system 5, 6 of the present invention includes the first and second towers as shown in Figure 1, when the first ZMS tower 5 is pressurized When the secondary ZMS tower 6 is in a reduced pressure state, on the contrary, when the secondary ZMS tower 6 is in a pressurized state, it is preferable that the primary ZMS tower 5 is controlled to be in a reduced pressure state.

또한, 본 발명의 산소 생산 장치의 CMS탑 시스템(10)은 그 하부 라인이 전술한 압축기(8) 및 상기 CMS탑 시스템(10)으로부터 배출되는 생성물을 저장할 수 있는 저장 탱크(11)와 유체 연결되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같이 구성됨으로 해서, CMS탑 시스템(10)은 ZMS탑 시스템(5,6)의 상부 라인에서 배출되어 압축기(8)에 의해 압축된 생성물을 받아 산소 흡착 공정을 수행할 수 있다. 또한, CMS탑 시스템(10)의 하부 라인과 저장 탱크(11)가 유체 연결됨으로써, CMS탑 시스템(10)의 내부 압력을 감소시켜 생산한 산소를 저장 탱크(11)에 저장할 수 있게 된다.In addition, the CMS tower system 10 of the oxygen production apparatus of the present invention is in fluid connection with a storage tank 11 whose lower line can store the product discharged from the compressor 8 and the CMS tower system 10 described above. It is preferable that it is done. With the configuration as described above, the CMS tower system 10 may be discharged from the upper line of the ZMS tower system 5, 6 to receive the product compressed by the compressor (8) to perform an oxygen adsorption process. In addition, by connecting the lower line of the CMS tower system 10 and the storage tank 11, the oxygen produced by reducing the internal pressure of the CMS tower system 10 may be stored in the storage tank 11.

본 발명의 CMS탑 시스템(10)은 또한 그 상부 및 하부 라인이 ZMS탑 시스템(5,6)과 추가로 유체 연결되어 있고, 또한 그 상부 라인이 상기 저장 탱크(11)와 추가로 유체 연결되어 있는 것이 바람직하다. 상기와 같이 구성함으로 해서, 저장 탱크(11) 내에 저장되어 있는 제품 가스의 전부 또는 일부를 사용하여 CMS탑 및 ZMS탑 시스템의 승압, 세정 및 회수 공정을 수행할 수 있다.The CMS tower system 10 of the present invention also has its top and bottom lines further fluidly connected with the ZMS tower systems 5, 6, and its top line is further fluidly connected with the storage tank 11. It is desirable to have. By configuring as described above, it is possible to perform the step-up, cleaning and recovery of the CMS tower and ZMS tower system using all or part of the product gas stored in the storage tank (11).

한편, 본 발명에서 상기 CMS탑 시스템(10)의 하부 라인은 상기 압축기(8)의 전단과 유체 연결되어 자동밸브를 이용한 유체 제어가 실시된다. 또한, 상기 압축기(8)의 후단은 상기 저장 탱크(11)와 유체 연결된다. 따라서, 상기 CMS탑(10)의 탈착 시에 압축기(8)를 이용한 진공탈착을 실시함으로써, 산소의 생산 시에 CMS탑(10) 내에 남아 있던 고순도의 산소를 제품 산소로 취할 수 있게 된다.On the other hand, in the present invention, the lower line of the CMS tower system 10 is in fluid communication with the front end of the compressor (8) is carried out fluid control using an automatic valve. In addition, the rear end of the compressor 8 is in fluid communication with the storage tank 11. Therefore, by performing vacuum desorption using the compressor 8 at the time of desorption of the CMS tower 10, high purity oxygen remaining in the CMS tower 10 at the time of production of oxygen can be taken as product oxygen.

이상 설명한 산소 생산 장치에서 ZMS탑 시스템, CMS탑 시스템, 압축기 및 저장 탱크 등은 유체 흐름을 제어할 수 있는 밸브를 포함하는 배관 등의 연결 수단에 의하여 상호 연결되어 있는 것이 바람직하다. 상기 밸브는 각 탑 시스템 내부의 압력 상태, 저장 탱크에서의 가스 저장량 및/또는 순도 등에 따라서 적절히 개방 또는 폐쇄되도록 제어되며, 이에 따라 산소 생산 장치의 동작 상태를 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같이 개방 및 폐쇄가 가능한 밸브를 통하여 장치를 제어함으로써, 본 발명에서는 고순도의 산소를 필요에 따른 적절한 시기에 용이하게 생산할 수 있게 된다.
In the oxygen production apparatus described above, the ZMS tower system, the CMS tower system, the compressor, the storage tank, and the like are preferably interconnected by connecting means such as a pipe including a valve capable of controlling the fluid flow. The valve is controlled to be properly opened or closed according to the pressure state inside each tower system, the gas storage amount and / or purity in the storage tank, and thus, may serve to control the operating state of the oxygen production apparatus. By controlling the device through the valve which can be opened and closed in this way, in the present invention, it is possible to easily produce high-purity oxygen at an appropriate time as needed.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고순도 산소 생산 장치의 제어방법을 구체적으로 설명한다. 도 2내지 도7은 본 발명의 일 태양에 따른 고순도 산소 생산 장치의 구동 상태를 보인 모식도이다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a control method of the high-purity oxygen production apparatus according to the present invention. 2 to 7 is a schematic diagram showing a driving state of the high purity oxygen production apparatus according to an aspect of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1단계에서는 상기 제 1차 ZMS탑(5)는 가압공정만 수행된다. 그리고, 제 2차 ZMS탑(6)에서는 진공 탈착이 실시된다. 상기 탈착은 3, 19번 밸브가 개방된 상태에서 진공펌프(12)에 의해 제 2차 ZMS탑(6)이 감압되어 탈착이 진행되게 한다.As shown in FIG. 2, in the first step of the present invention, the first ZMS tower 5 is only subjected to a pressing process. In the second ZMS column 6, vacuum desorption is performed. The desorption is the second ZMS tower 6 is decompressed by the vacuum pump 12 in a state in which the valves 3 and 19 are opened to allow the desorption to proceed.

또한, 상기 저장 탱크(7)에 저장되어 있던 산소 가스는 압축기(8)를 통하여 저장 탱크(9)에 가압되어 저장되고, 상기 저장 탱크(9)에 가압되어 저장된 산소 가스는 제 1단계와 마찬가지로 CMS탑(10)에 가압되고, 상기 CMS탑(10)은 가압 및 흡착을 실시하게 된다.
In addition, the oxygen gas stored in the storage tank 7 is pressurized and stored in the storage tank 9 through the compressor 8, and the oxygen gas pressurized and stored in the storage tank 9 is similar to the first step. Pressurized by the CMS tower 10, the CMS tower 10 is to be pressed and adsorption.

다음으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2단계에서는 개방된 1번 밸브를 통해 원료 가스 공급 장치(1)로부터 원료 가스가 공급되고, 이로 인해 상기 제 1차 ZMS탑(5)은 질소 흡착 공정이 수행된다. 그리고, 상기 제 1차 ZMS탑(5)에서 흡착되지 않은 산소 가스는 개방된 7번 밸브를 통해 저장 탱크(7)에 저장된다.Next, referring to FIG. 3, in the second step of the present invention, the source gas is supplied from the source gas supply device 1 through the open first valve, whereby the first ZMS tower 5 is nitrogen. Adsorption process is performed. In addition, the oxygen gas which is not adsorbed in the first ZMS tower 5 is stored in the storage tank 7 through the open valve 7.

또한, 2차 ZMS탑(6)이 감압되어 탈착이 진행되는 것과 상기 저장 탱크(7)에서 CMS탑(10)으로 가스가 가압되는 것은 상술한 단계와 동일하다.
In addition, desorption proceeds by depressurizing the secondary ZMS column 6 and gas is pressurized from the storage tank 7 to the CMS column 10 in the same manner as described above.

다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 3단계에서는 상기 제 1차 ZMS탑(5)이 상술한 바와 같이 흡착되고, 흡착이 되지 않은 산소 가스는 제 4단계와 같이 개방된 7번 밸브를 통해 저장 탱크(7)에 저장된다. 상기 저장 탱크(7)에 저장되어 있던 산소 가스는 압축기(8)를 통하여 저장 탱크(9)에 가압되어 저장되고 2차 ZMS탑(6)이 감압되어 탈착이 진행된다.Next, referring to FIG. 4, in the third step of the present invention, the first ZMS tower 5 is adsorbed as described above, and the oxygen gas which is not adsorbed is opened as in the fourth step. Is stored in the storage tank 7 through. The oxygen gas stored in the storage tank 7 is pressurized and stored in the storage tank 9 through the compressor 8, and the secondary ZMS tower 6 is depressurized to proceed with desorption.

또한, 상기 CMS탑(10)은 개방된 17번 밸브를 통하여 감압된다. 이때 흡착되지 않은 저순도의 산소 가스는 산소 성분이 풍부하기 때문에 개방된 12번 밸브를 통하여 원료가스 공급단, 즉, 송풍기(2)의 전단으로 유입되어 다시 흡착을 실시하게 된다.
In addition, the CMS tower 10 is depressurized through the open valve 17. At this time, since the low purity oxygen gas that is not adsorbed is rich in oxygen, it is introduced into the source gas supply stage, that is, the front end of the blower 2 through the open valve 12, and the adsorption is performed again.

다음으로, 도 5을 참조하면, 본 발명의 제 4단계에서는 제 3단계와 마찬가지로 상기 제 1차 ZMS탑(5)에서 흡착이 실시되고, 저장 탱크(9)에 산소 가스가 가압되어 저장되고 2차 ZMS탑(6)은 감압되어 탈착이 진행된다.Next, referring to FIG. 5, in the fourth step of the present invention, adsorption is carried out in the first ZMS tower 5 as in the third step, and oxygen gas is pressurized and stored in the storage tank 9. The secondary ZMS tower 6 is depressurized and desorption proceeds.

한편, 상기 CMS탑(10)은 개방된 17번 밸브를 통하여 감압하게 되는데, 제 3단계와 달리 여기에서 감압되어 토출되는 가스는 개방된 10번 밸브를 통하여 제 2차 ZMS탑(6)으로 유입되어 세정을 실시하게 된다. 세정을 실시한 가스는 진공펌프(12)를 통하여 폐가스로 배기된다.
Meanwhile, the CMS tower 10 is depressurized through the open valve 17. Unlike the third step, the gas discharged under reduced pressure is introduced into the second ZMS tower 6 through the open valve 10. And cleaning is performed. The gas which has been cleaned is exhausted as waste gas through the vacuum pump 12.

다음으로, 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 5단계에서는 제 3단계 및 제 4단계와 마찬가지로 상기 제 1차 ZMS탑(5)에서 흡착이 실시되고, 저장 탱크(9)에 산소 가스가 가압되어 저장되고 제 2차 ZMS탑(6)이 감압되어 탈착이 진행된다.Next, referring to FIG. 6, in the fifth step of the present invention, adsorption is performed in the first ZMS tower 5 in the same manner as in the third and fourth steps, and oxygen gas is pressurized to the storage tank 9. And the secondary ZMS tower 6 is decompressed to proceed with desorption.

그리고, 상기 CMS탑(10)은 압축기(8)의 전단과 연결된 16번 밸브를 통하여 진공으로 감압되고, 상기 압축기(8)의 후단과 저장 탱크(11)과 연결된 22번 밸브를 통하여 흡착되어 있던 고순도의 산소 가스를 저장 탱크(11)에 저장한 후에 제품 가스로 생산하게 된다.
In addition, the CMS tower 10 was depressurized by vacuum through a valve 16 connected to the front end of the compressor 8, and was adsorbed through a valve 22 connected to the rear end of the compressor 8 and the storage tank 11. The high purity oxygen gas is stored in the storage tank 11 and then produced as a product gas.

다음으로, 도 7를 참조하면, 본 발명의 제 6단계에서는 제 1차 ZMS탑(5)의 흡착이 끝나게 되고, 제 1차 ZMS탑(5) 내의 산소가 풍부한 가스를 제 2차 ZMS탑(6)으로 유입시켜 균압 공정이 수행된다. 이때, 균압 공정을 원활하게 하기 위해 2, 3번 밸브가 개방된다. 상기 균압공정은 ZMS탑(5,6)의 탈착 라인을 개방한 상태로 진행하는 것이 바람직하다. 제 6단계에서도 상기 CMS탑(10)은 진공으로 감압되어 고순도의 산소 가스를 저장 탱크(11)에 저장한 후에 제품 가스로 생산하게 된다.
Next, referring to FIG. 7, in the sixth step of the present invention, adsorption of the first ZMS tower 5 ends, and the oxygen-rich gas in the first ZMS tower 5 is transferred to the second ZMS tower ( 6), equalization process is performed. At this time, the valves 2 and 3 are opened to smooth the equalization process. The equalization process is preferably carried out in a state in which the desorption lines of the ZMS towers 5 and 6 are open. In the sixth step, the CMS tower 10 is decompressed to a vacuum to store high purity oxygen gas in the storage tank 11 to produce the product gas.

이상에서 설명한 산소 생산 장치의 구동 과정은 제 1차 ZMS탑(5)의 가압 및 흡착, 그리고 제 2차 ZMS탑(6)의 감압 및 탈착 공정이 진행되면서 산소를 생산하는 단계를 보인 것이다. 본 발명의 제어 방법에 의하면 상술한 제 1단계 내지 제 6단계에 이어서 상기 제 1,2차 ZMS탑(5,6)의 역할을 교체하여 산소 생산 공정을 연속적으로 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 상술한 단계에 이어서 제 1차 ZMS탑(5)에서는 감압 및 탈착, 그리고 제 2차 ZMS탑(6)에서는 가압 및 흡착을 유도하여 산소 생산 공정을 진행하게 된다. 이때 구동 과정은 상술한 제 1단계 내지 제 6단계와 유사하고 이는 이하에 도시한 표 2를 참조하기로 한다.The driving process of the oxygen production apparatus described above shows a step of producing oxygen while the pressure and adsorption of the first ZMS tower 5 and the decompression and desorption processes of the second ZMS tower 6 are performed. According to the control method of the present invention, it is possible to continuously perform the oxygen production process by replacing the roles of the first and second ZMS towers 5 and 6 following the first to sixth steps. That is, in the present invention, the oxygen production process is performed by inducing the depressurization and desorption in the first ZMS tower 5 and the pressurization and adsorption in the second ZMS tower 6 after the above-described steps. In this case, the driving process is similar to the first to sixth steps described above, which will be referred to Table 2 below.

이하의 표 1은 상술한 제 1단계 내지 제 6단계를 정리한 것이고, 표 2는 상기 제 1,2차 ZMS탑(5,6)의 역할을 바꾸어 진행한 것으로 제 7단계 내지 제 12단계로 정리한 것이다.Table 1 below summarizes the first to sixth steps described above, and Table 2 changes the roles of the first and second ZMS towers 5 and 6 to the seventh to twelfth steps. It is summarized.

(PR : 가압, AD : 흡착, DE : 감압, VU : 진공탈착,PU : 세정, PE : 균압)(PR: pressurized, AD: adsorption, DE: reduced pressure, VU: vacuum desorption, PU: washing, PE: equal pressure) 제1단계First stage 제2단계2nd step 제3단계3rd step 제4단계4th step 제5단계5th step 제6단계6th step 1st ZMS1 st ZMS PRPR ADAD PEPE 2nd ZMS2 nd ZMS VUVU PUPU VUVU PEPE CMSCMS PR, ADPR, AD DEDE VUVU 개방밸브Release valve 1,3,14,19,
20,21
1,3,14,19,
20,21
1,3,7,14,19,20,211,3,7,14,19,20,21 1,3,7,12,14,17,19,20,211,3,7,12,14,17,19,20,21 1,3,7,10,14,
17,19,20,21
1,3,7,10,14,
17,19,20,21
1,3,7,16,
19,22
1,3,7,16,
19,22
2,3,6,16,19,222,3,6,16,19,22

(PR : 가압, AD : 흡착, DE : 감압, VU : 진공탈착,PU : 세정, PE : 균압)(PR: pressurized, AD: adsorption, DE: reduced pressure, VU: vacuum desorption, PU: washing, PE: equal pressure) 제7단계7th Step 제8단계8th step 제9단계9th Step 제10단계10th step 제11단계11th Step 제12단계12th Step 1st ZMS1 st ZMS VUVU PUPU VUVU PEPE 2nd ZMS2 nd ZMS PRPR ADAD PEPE CMSCMS PR, ADPR, AD DEDE VUVU 개방밸브Release valve 2,4,14,19,
20,21
2,4,14,19,
20,21
2,4,8,14,19,20,212,4,8,14,19,20,21 2,4,8,12,14,17,19,20,212,4,8,12,14,17,19,20,21 2,4,8,9,14,
17,19,20,21
2,4,8,9,14,
17,19,20,21
2,4,8,16,
19,22
2,4,8,16,
19,22
2,3,6,16,19,222,3,6,16,19,22

본 발명에서는 상기 표 1 및 표 2에 나타난 한 세트의 공정을 계속적으로 반복하면서, 산소 생산 공정을 진행할 수 있다. 이때 반복 횟수는 특별히 한정되지 않으며, 목적하는 생산량 등에 따라서 적절히 선택될 수 있다. In the present invention, the oxygen production process may proceed while continuously repeating the set of processes shown in Tables 1 and 2. At this time, the number of repetitions is not particularly limited and may be appropriately selected according to the desired production amount.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.

예를 들어, 본 발명에서는 2개의 ZMS탑 및 1개의 CMS탑을 포함하는 본 발명의 고순도 산소 생산 장치의 일 태양을 위주로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 필요에 따라서 3개 이상의 ZMS탑 및/또는 2개 이상의 CMS탑이 포함된 경우에 있어서도 상기와 동일한 원리를 채용하여 산소 생산 공정을 진행할 수 있다.For example, the present invention has been described with reference to an aspect of the high purity oxygen production apparatus of the present invention including two ZMS towers and one CMS tower, but is not limited thereto, and three or more ZMS towers and / or two as necessary. Even when more than one CMS tower is included, the same principle as described above may be used to proceed with the oxygen production process.

1 : 원료 가스 공급 장치 2 : 송풍기
3 : 열교환기 5 : 제 1차 제올라이트탑
6 : 제 2차 제올라이트탑 7,9,11 : 저장 탱크
8 : 압축기 10 : CMS탑
12 : 진공펌프 AV : 밸브
1: raw material gas supply device 2: blower
3: heat exchanger 5: primary zeolite tower
6: second zeolite tower 7,9,11: storage tank
8 compressor 10 CMS tower
12: vacuum pump AV: valve

Claims (13)

가압 수단 및 감압 수단과 유체 연결되어 탑 내부의 압력을 증가 또는 감소시켜 질소를 흡착 또는 탈착할 수 있는 제올라이트탑 시스템과;
상기 제올라이트탑 시스템과 유체 연결되어 상기 제올라이트탑 시스템으로부터 생산된 생성물을 압축하는 압축기와;
상기 압축기와 유체 연결되어 압축된 생성물 중 산소를 흡착한 후에, 상기 압축기의 전단과 유체 연결된 라인을 통하여 진공탈착에 의해 산소를 생산하는 CMS탑 시스템과;
상기 제올라이트탑 시스템 및 CMS탑 시스템으로부터 배출되는 산소를 저장할 수 있는 적어도 하나 이상의 저장 탱크를 포함하는 고순도 산소 생산 장치.
A zeolite tower system in fluid communication with the pressurizing means and the decompression means to adsorb or desorb nitrogen by increasing or decreasing the pressure inside the tower;
A compressor in fluid communication with the zeolite tower system to compress a product produced from the zeolite tower system;
A CMS tower system in which the oxygen is produced by vacuum desorption through a line in fluid communication with the front end of the compressor after adsorbing oxygen in the compressed product in fluid communication with the compressor;
High purity oxygen production apparatus comprising at least one storage tank capable of storing the oxygen discharged from the zeolite tower system and the CMS tower system.
제 1 항에 있어서,
상기 제올라이트탑 시스템은 2개의 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑을 포함하고, 상기 CMS탑 시스템은 1개의 CMS탑을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
The method of claim 1,
The zeolite tower system comprises two primary and secondary zeolite towers, and the CMS tower system comprises one CMS tower.
제 2 항에 있어서,
상기 제올라이트탑 시스템의 상부 라인은 상기 압축기와 유체 연결되고, 하부 라인은 상기 가압 수단 및 감압 수단과 유체 연결됨을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
The method of claim 2,
The upper line of the zeolite tower system is in fluid communication with the compressor, and the lower line is in fluid communication with the pressurizing means and the decompression means.
제 3 항에 있어서,
상기 CMS탑 시스템의 상부 및 하부 라인은 상기 제올라이트탑 시스템과 추가로 유체 연결되고, 상부 라인은 상기 저장 탱크와 추가로 유체 연결됨을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
The method of claim 3, wherein
The upper and lower lines of the CMS tower system are further in fluid communication with the zeolite tower system, and the upper line is further in fluid communication with the storage tank.
제 1 항에 있어서,
상기 가압 수단은 송풍기이고, 상기 감압 수단은 진공펌프임을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
The method of claim 1,
The pressurizing means is a blower, the decompression means is a high purity oxygen production apparatus, characterized in that the vacuum pump.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 CMS탑 시스템의 하부 라인은 상기 압축기의 전단과 유체 연결되고, 상기 압축기의 후단은 저장 탱크와 추가로 유체 연결됨을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A lower line of the CMS tower system is in fluid communication with the front end of the compressor, and the rear end of the compressor is further in fluid communication with the storage tank.
제 1차 및 제 2차 제올라이트탑, CMS탑 및 상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑에서 생성된 생성물을 저장하는 저장 탱크를 포함하는 고순도 산소 생산 장치를 제어하는 방법에 있어서,
원료 가스의 공급에 의해 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시키고, 상기 제 2차 제올라이트탑에서는 진공 탈착이 실시되며, 상기 저장탱크에 저장된 생성물이 상기 CMS탑에 공급되어 가압 및 흡착을 실시하는 제 1단계와;
상기 원료 가스의 공급에 의해 상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착시키고, 상기 제 1차 제올라이트탑에서 생성된 생성물이 상기 CMS탑에 공급되어 가압 및 흡착을 실시하는 제 2단계와;
상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착시키고, 개방된 밸브를 통해 감압된 CMS탑에서 토출되는 가스를 원료가스 공급단에 유입시키는 제 3단계와;
상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착시키고, 상기 CMS탑에서 감압되어 토출되는 가스가 상기 제 2차 제올라이트탑으로 유입되어 세정하는 제 4단계와;
상기 제 1차 제올라이트탑을 가압시켜 질소를 흡착, 제 2차 제올라이트탑은 진공탈착이 진행되고, 상기 CMS탑은 상기 압축기의 전단과 연결되어 진공으로 감압되며, 고순도의 산소 가스는 상기 압축기의 후단과 연결된 저장 탱크에 저장된 후에 제품 가스로 생산되는 제 5단계와;
상기 제 1차 제올라이트탑의 흡착이 끝나고 균압 공정을 수행하는 제 6단계를 포함하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
1. A method of controlling a high purity oxygen production apparatus comprising a first and a second zeolite tower, a CMS tower and a storage tank for storing a product produced in the first and second zeolite towers.
The first zeolite tower is pressurized by supplying source gas, and the second zeolite tower is vacuum desorbed, and the product stored in the storage tank is supplied to the CMS tower to pressurize and adsorb the first zeolite column. Steps;
Pressurizing the first zeolite tower by supplying the source gas to adsorb nitrogen, and supplying the product generated in the first zeolite tower to the CMS tower to perform pressurization and adsorption;
Pressurizing the first zeolite tower to adsorb nitrogen, and introducing a gas discharged from the decompressed CMS tower through the open valve into the source gas supply stage;
A fourth step of pressurizing the first zeolite tower to adsorb nitrogen, and the gas discharged under reduced pressure from the CMS tower flows into the second zeolite tower to be cleaned;
The first zeolite tower is pressurized to adsorb nitrogen, and the second zeolite tower is desorbed in vacuum, and the CMS tower is connected to the front of the compressor and decompressed to vacuum, and the high purity oxygen gas is the rear of the compressor. A fifth step of producing product gas after being stored in a storage tank connected to the storage tank;
And a sixth step of performing an equalization process after the adsorption of the first zeolite tower is completed.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1단계 내지 제 6단계에서 상기 제 1차 제올라이트탑의 생성물은 압축되어 상기 CMS탑으로 도입됨을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
The control method of the high purity oxygen production apparatus, characterized in that in the first to sixth step the product of the first zeolite column is compressed and introduced into the CMS tower.
제 7 항에 있어서,
상기 제 4단계에서 세정을 실시한 가스는 감압 수단에 의하여 폐가스로 배출됨을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
The gas cleaned in the fourth step is discharged to the waste gas by the decompression means control method of the high purity oxygen production apparatus.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1단계 내지 제 3단계에서 상기 제 2차 제올라이트탑은 진공 탈착 공정을 수행함을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
In the first to third step, the second zeolite tower is a control method of a high purity oxygen production apparatus, characterized in that for performing a vacuum desorption process.
제 7 항에 있어서,
상기 CMS탑은 상기 제 5단계 및 제 6단계에서 압축기 전단과 유체 연결된 라인을 이용하여 진공으로 감압되어 고순도의 산소를 생산하는 것을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
The CMS tower is a method of controlling a high-purity oxygen production apparatus, characterized in that in the fifth step and the sixth step using a line fluidly connected to the front end of the compressor to reduce the vacuum to produce high purity oxygen.
제 7 항에 있어서,
상기 균압 공정은 상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑의 탈착 라인을 개방한 상태로 수행함을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
The method of claim 7, wherein
The equalizing process is a control method of a high purity oxygen production apparatus, characterized in that performed in the state that the desorption lines of the first and second zeolite tower open.
제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 6단계에 이어서,
상기 제 1차 및 제 2차 제올라이트탑의 구동 상태를 서로 교체하여 동일한 공정을 반복하여 수행함을 특징으로 하는 고순도 산소 생산 장치의 제어 방법.
13. The method according to any one of claims 7 to 12,
Following the sixth step,
The control method of the high-purity oxygen production apparatus, characterized in that the same process is performed repeatedly by replacing the drive state of the first and second zeolite tower with each other.
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