KR20140124399A

KR20140124399A - 정치 세정 시스템과 원심 분리기 세정 방법

Info

Publication number: KR20140124399A
Application number: KR1020147025078A
Authority: KR
Inventors: 닐 화이트헤드
Original assignee: 알파 라발 코포레이트 에이비
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2014-10-24
Also published as: EP2628545B1; BR112014020124B1; RU2577375C1; KR101632522B1; AU2013220347A1; WO2013120954A1; EP2628545A1; US10046337B2; CN104136129B; BR112014020124A8; BR112014020124A2; CN104136129A; US20150018191A1; AU2013220347B2

Abstract

본 발명은 원심 분리기용 정치 세정 시스템(1)과 원심 분리기를 세정하는 방법에 관한 것으로, 원심 분리기(2)는 분리 공간(4)을 갖는 회전자(3)와, 분리기 유입구(5)와, 제1 분리기 유출구(6)를 포함한다. 제1 분리기 유출구는 제1 분리기 유출구로부터 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 유출 펌프(7)를 포함한다. 정치 세정 시스템은 세정 유체용 컨테이너(10)와, 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 제공하기 위한, 이덕터와 같은 세정 유체 펌프(11)를 추가로 포함한다. 정치 세정 시스템은 제1 분리기 유출구로부터 유체 흐름을 수취하도록 구성되며, 세정 유체 펌프는 수취한 유체 흐름에 의해 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 펌핑하도록 구성된다.

Description

정치 세정 시스템과 원심 분리기 세정 방법{A CLEANING IN PLACE SYSTEM AND A METHOD OF CLEANING A CENTRIFUGAL SEPARATOR}

본 발명은 정치 세정(cleaning in place) 시스템과 원심 분리기를 세정하는 방법에 관한 것이다. 정치 세정(CIP) 시스템은 회전축을 중심으로 회전하도록 배열되고 자체 내에 분리 공간을 형성하는 회전자를 포함하는 원심 분리기에 연결가능하다. 분리기 유체 유입구는 분리 공간 내로 연장되며, 제1 분리기 유체 유출구는 분리 공간으로부터 연장되고 제1 분리기 유출구로부터의 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 유출 펌프를 포함한다. CIP 시스템은 세정 유체용 컨테이너와, 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 제공하기 위한 세정 유체 펌프를 추가로 포함한다. 본 발명은 또한 CIP 시스템에 의해 원심 분리기를 세정하는 방법에 관한 것이다.

공지된 CIP 시스템의 예는 JP 9075783 A에 개시되어 있는데, 해당 시스템은 폐쇄형 세정 유체 컨테이너를 포함한다. 압력원으로부터 폐쇄형 컨테이너로 압축 공기를 공급함으로써 세정 유체가 컨테이너로부터 원심 분리기의 유입구를 향해 펌핑된다. 이의 단점은 세정 절차가 이러한 압력원의 유효성에 의존한다는 것이다.

CIP 시스템의 다른 공지된 예에 따르면, 해당 시스템에는 컨테이너로부터 원심 분리기의 유입구를 향해 세정 유체를 펌핑하기 위해 컨테이너에 장착되는 별도의 전기 원심 펌프가 마련된다. 이는 CIP 시스템이 다소 무거워지고 값비싸게 되는 단점이 있다.

본 발명의 일 목적은 공지된 CIP 시스템과 관련하여 위에 언급한 단점을 저감하는 것이다. 특히, 조작이 용이하고 저렴하며 원심 분리기에 연결될 때 외부 압력원에 독립적으로 작동될 수 있는 CIP 시스템의 획득을 추구한다.

본 목적은 청구항 제1항의 요지에 의해 달성되는데, 처음에 기술한 CIP 시스템은 제1 분리기 유출구로부터의 유체 흐름을 수취하도록 구성되고, 세정 유체 펌프는 수취한 유체 흐름에 의해 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 펌핑하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 CIP 시스템은 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체의 펌핑을 구동하기 위해 원심 분리기의 유출 펌프로부터의 유체 흐름을 활용한다. 이로써, 원심 분리기에 연결될 때 CIP 시스템은 임의의 외부 압력원에 독립적으로, 그리고 별도의 전기 펌프 없이 작동될 수 있다. 따라서, 이로써 얻는 CIP 시스템은 제조 비용이 보다 저렴하며, 무게가 보다 가벼워서 조작이 보다 용이하다.

세정 유체 펌프는 이덕터를 포함할 수 있는데, 이덕터는 제1 분리기 유출구로부터 유체를 수취하기 위한 구동 유체 유입구와, 컨테이너로부터 펌핑될 세정 유체를 수취하기 위한 펌핑 유입구와, 구동 유체와 펌핑된 유체를 위한 유출구를 구비할 수 있다. 이러한 이덕터 펌프 또는 이젝터는 펌프 분야에 공지된 바와 같은 것으로, 구동 유체의 압력 에너지를 속도 에너지로 변환하여 저압 영역을 창출하기 위해 수렴-발산 노즐의 벤튜리 효과(Venturi effect)를 이용한다. 저압 영역은 펌핑 유입구로부터 유체를 빨아들이며, 구동 유체 흐름은 펌핑된 유체, 이 경우에는 컨테이너로부터의 세정 유체를 비말 동반(entrain)한다. 유체가 수렴 섹션과 발산 섹션 사이에 있는 이덕터의 후부(throat)를 통과한 후에는, 유체의 팽창이 일어나 속도가 줄어들며, 이는 속도 에너지를 도로 압력 에너지로 변환함으로써 유체의 재압축을 초래한다. 이로써, 컨테이너로부터 분리기 유입구를 향한 세정 유체의 펌핑이 원심 분리기 유출 펌프로부터의 유체 흐름에 의해 구동될 수 있어서 CIP 시스템은 소수의 가동부(moving part)만을 갖추어 비용 효율적인 방식으로 제조될 수 있다.

CIP 시스템은 압력이 임계 압력을 초과할 때 분리기 유입구로부터 수취한 유체를 추출하도록(bleed off) 배열되는 밸브, 특히 정압 밸브를 포함할 수 있다. 이로써, 시스템 내의 압력이 분리기의 누설을 방지하도록 제한될 수 있다. 밸브는 세정 유체 펌프의 구동 유체 유입구의 상류에 배열될 수 있다. CIP 시스템은 밸브에 의해 추출된 유체를 세정 유체용 컨테이너로 복귀시키도록 구성될 수 있다.

분리기의 유출 펌프는 회전자 내에서 회전하는 유체를 조금씩 줄이는 고정식 장치인 삭감(paring) 장치로 구성되거나 이루어질 수 있다. 제1 분리기 유출구(경질상(light phase) 유출구)는 경질상 유체의 배출을 위해 분리 공간의 방사상 내측부로부터 연장될 수 있으며, 분리기에는 중질상(heavy phase) 생성물의 배출을 위해 분리 공간의 방사상 외측부로부터 연장되는 제2 분리기 유출구(중질상 유출구)가 마련될 수 있다. 이 경우, CIP 시스템은 압력 및/또는 제2 분리기 유출구로부터의 유체 흐름을 조절하도록 배열되는 밸브를 포함할 수 있다. 대안으로서, 제1 분리기 유출구는 중질상 유출구일 수 있다.

또한, 회전축을 중심으로 회전하도록 배열되고 자체 내에 분리 공간을 형성하는 회전자와, 분리 공간 내로 연장되는 분리기 유체 유입구와, 분리 공간으로부터 연장되는 제1 분리기 유체 유출구를 포함하되, 상기 제1 분리기 유출구는 제1 분리기 유출구로부터의 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 유출 펌프를 포함하는 원심 분리기를 세정하는 방법으로서,

- 상술한 바와 같은 CIP 시스템을 원심 분리기에 연결하는 단계와,

- 세정 절차를 위한 소정의 운전 속도로 회전자를 회전시키는 단계와,

- 물과 같은 유체로 회전자의 분리 공간을 충전하는 단계와,

- 유출 펌프에 의해 제1 분리기 유출구를 통해 분리 공간으로부터 유체 흐름을 생성하는 단계와,

- 세정 유체 펌프에서 제1 분리기 유출구로부터의 유체 흐름을 수취하는 단계와,

- 수취한 유체 흐름에 의해, 바람직하게는 이덕터에 의해 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 펌핑하는 단계와,

- 예컨대 분리 공간의 적어도 일부를 세정하기 위해 분리 공간 내로 세정 유체를 도입하는 단계를 포함하는 방법이 제시된다.

또한 본 방법은 압력이 임계 압력을 초과할 때 제1 분리기 유출구로부터 유체를 추출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 목적, 특징, 양태 및 장점은 하기 상세한 설명과 도면을 통해 분명히 드러날 것이다.

이하, 개략적인 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 예로서 설명한다.

도 1은 원심 분리기에 연결된 상태에 있는 본 발명의 실시예에 따른 CIP 시스템을 도시한다.

도 1을 참조하면, 정치 세정(CIP) 시스템(1)이 원심 분리기(2)(일부 도시)에 연결된 상태로 도시되어 있다. 분리기는 회전축(x)을 중심으로 회전하도록 배열되고 자체 내에 분리 공간(4)을 형성하는 회전자(3)를 포함한다. 분리기 유입구(5)가 분리 공간에 유체를 공급하기 위해 분리 공간 내로 연장된다. 제1 분리기 유출구(6)는 분리 공간의 방사상 내측부로부터 연장되며, 제1 분리기 유출구(경질상 유출구)로부터의 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 삭감 장치 형태의 유출 펌프(7)를 포함한다. 분리기는 분리 공간의 방사상 외측부로부터 연장되고 제2 분리기 유출구(중질상 유출구)로부터의 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 삭감 장치 형태의 제2 유출 펌프(9)를 포함하는 제2 분리기 유출구(8)를 추가로 포함한다.

CIP 시스템은 세정 유체용 컨테이너(10)와, 이덕터(11)를 포함하는 세정 유체 펌프를 추가로 포함한다. 이덕터에는 제1 분리기 유출구로부터 유체를 수취하기 위한 구동 유체 유입구(12)와, 컨테이너로부터 펌핑될 세정 유체를 수취하기 위한 펌핑 유입구(13)와, 구동 유체와 펌핑된 유체를 위한 펌프 유출구(14)가 마련된다. 구동 유체 유입구(12)는 제1 분리기 유출구(6)에 연결되고 펌프 유출구(14)는 분리기 유입구(5)에 연결된다. 펌핑 유입구(13)는 컨테이너(10)의 하부에 연결된다. 제1 분리기 유출구와 구동 유체 유입구 사이에는 정압 밸브(15)가 배열되고 해당 밸브로부터 추출되는 유체는 컨테이너(10)로 복귀하도록 예정되어 있다. 압력 표시 장치(16)가 구동 유체 유입구(12)에서의 압력을 감시하기 위해 배열된다. 온도 표시 장치(17)가 시스템 내의 유체의 온도를 감시하기 위해 배열되고, 바람직하게는 펌핑 유입구(13)에 배치된다. 본 시스템에는 컨테이너(10)로부터 펌핑 유입구(13)를 향한 유체 흐름을 제어하기 위한 제1 밸브(18)와, 컨테이너를 비우기 위한 제2 밸브(19)도 마련된다. 제2 유출구에는 해당 유출구를 폐쇄할 수 있도록 배열되는 조절 밸브(20)가 마련된다. 대안으로서, 제2 유출구에는 예컨대 오리피스 형태의 유동 제한 요소와 차단 밸브가 마련된다.

작동 중에, 원심 분리기(1)의 회전자(3)는 소정의 운전 속도로 회전한다. 컨테이너(10)는 물이나 다른 적절한 유체로 충전되며, 물은 또한 제2 유출구(8)(중질상 유출구)에서 나오기 시작할 때까지 유입구(5)를 통해 회전자의 분리 공간(4)에 수동으로 도입된다. 이어서, 제2 분리기 유출구가 밸브(20)에 의해 폐쇄된다. 분리 공간의 유체가 제1 분리기 유출구(6)에 도달하면, 유출 펌프(7)에 의해 제1 분리기 유출구로부터 유체 흐름이 생성된다. 제1 분리기 유출구로부터의 유체 흐름은 이덕터의 구동 유체 유입구에서 수취된다. 이덕터를 통과한 후에 유체는 분리기 유입구로 복귀한다. 약 2 bar의 압력이 시스템 내에 수립되면, 구동 유체는 펌핑 유입구(13)와 펌프 유출구(14)를 통해 컨테이너로부터 유체를 인출하기 시작할 것이다. 이어서, 세정 유체(CIP 액체)가 컨테이너에 도입되고 이덕터에 의해 분리기 유입구(5)를 향해 펌핑된다. 분리기 유입구에서, 세정 유체가 분리 공간 내로 도입되어 분리 공간을 세정한다. 이어서, 세정 유체는 제1 분리기 유출구의 유출 펌프에 의해 이덕터의 구동 유체 유입구로 재순환되며, 재순환하는 세정 유체의 흐름은 분리기의 유출 펌프에 의해 유지된다. 압력이 약 3 bar의 임계값을 초과하면, 정압 조절 밸브(15)가 개방되어 컨테이너로 순환 유체를 추출한다. 재순환 루프의 압력은 압력 감지 장치(16)에 의해 감시될 수 있다. 이어서 제2 분리기 유출구(8)에 달린 밸브(20)가 부분적으로 개방되어 해당 유출구의 세정을 가능하게 할 수 있다.

도 1의 개시된 것에 대한 대안으로서, 제2 유출구(8)(중질상 유출구)는 세정 유체의 펌핑을 위해 이덕터의 구동 유체 유입구(12)에 연결되어 구동 유체를 제공할 수 있다.

Claims

회전축(x)을 중심으로 회전하도록 배열되고 자체 내에 분리 공간(4)을 형성하는 회전자(3)와, 분리 공간 내로 연장되는 분리기 유체 유입구(5)와, 분리 공간으로부터 연장되는 제1 분리기 유체 유출구(6)를 포함하고, 제1 분리기 유출구는 제1 분리기 유출구로부터 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 유출 펌프(7)를 포함하는, 원심 분리기(2)에 연결 가능한 정치 세정(cleaning in place) 시스템(1)으로서,
세정 유체용 컨테이너(10)와,
컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 제공하기 위한 세정 유체 펌프(11)를 포함하고,
제1 분리기 유출구로부터 유체 흐름을 수취하도록 구성되고, 세정 유체 펌프는 수취한 유체 흐름에 의해 컨테이너로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 펌핑하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 정치 세정 시스템(1).
제1항에 있어서, 세정 유체 펌프는 이덕터를 포함하는 정치 세정 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압력이 임계 압력을 초과할 때, 분리기 유입구로부터 수취한 유체를 추출(bleed off)하도록 배열되는 밸브(15)를 포함하는 정치 세정 시스템.
제3항에 있어서, 밸브에 의해 추출되는 임의의 유체를 세정 유체용 컨테이너로 복귀시키도록 구성되는 정치 세정 시스템.
회전축(x)을 중심으로 회전하도록 배열되고 자체 내에 분리 공간(4)을 형성하는 회전자(3)와, 분리 공간 내로 연장되는 분리기 유체 유입구(5)와, 분리 공간으로부터 연장되는 제1 분리기 유체 유출구(6)를 포함하고, 제1 분리기 유출구는 제1 분리기 유출구로부터 유체의 흐름을 제공하도록 구성되는 유출 펌프(7)를 포함하는, 원심 분리기(2) 및,
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 정치 세정 시스템(1)을 포함하는 원심 분리 시스템.
제5항에 있어서, 유출 펌프는 삭감 장치(paring device)를 포함하는 원심 분리 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서, 제1 분리기 유출구는 경질상(light phase) 유체의 배출을 위해 분리 공간의 방사상 내측부로부터 연장되는 원심 분리 시스템.
제7항에 있어서, 원심 분리기는 중질상(heavy phase) 생성물의 배출을 위해 분리 공간의 방사상 외측부로부터 연장되는 제2 분리기 유출구(8)를 포함하고, 정치 세정 시스템은 제2 분리기 유출구로부터의 유체 흐름 및/또는 압력을 조절하도록 배열되는 밸브(20)를 포함하는 원심 분리 시스템.
회전축(x)을 중심으로 회전하도록 배열되고 자체 내에 분리 공간(4)을 형성하는 회전자(3)와, 분리 공간 내로 연장되는 분리기 유체 유입구(5)와, 분리 공간으로부터 연장되는 제1 분리기 유체 유출구(6)를 포함하는 원심 분리기(2)를 세정하는 방법으로서,
제1 분리기 유출구는 제1 분리기 유출구로부터의 유체 흐름을 제공하도록 구성되는 유출 펌프(7)를 포함하고,
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 정치 세정 시스템(1)을 원심 분리기에 연결하는 단계와,
- 소정의 운전 속도로 회전자를 회전시키는 단계와,
- 유체로 회전자의 분리 공간을 충전하는 단계와,
- 유출 펌프(7)에 의해 제1 분리기 유출구를 통해 분리 공간으로부터 유체의 흐름을 생성하는 단계와,
- 세정 유체 펌프(11)에서 유체 흐름을 수취하는 단계와,
- 수취한 유체의 흐름에 의해 컨테이너(10)로부터 분리기 유입구로 세정 유체를 펌핑하는 단계와,
- 예컨대 분리 공간의 적어도 일부를 세정하기 위해 분리 공간 내로 세정 유체를 도입하는 단계를 포함하는 원심 분리기 세정 방법.
제9항에 있어서,
- 압력이 임계 압력을 초과할 때 제1 분리기 유출구로부터 유체를 추출하는 단계를 추가로 포함하는 원심 분리기 세정 방법.