KR20200091270A - Nitrogen generator - Google Patents

Nitrogen generator Download PDF

Info

Publication number
KR20200091270A
KR20200091270A KR1020190008338A KR20190008338A KR20200091270A KR 20200091270 A KR20200091270 A KR 20200091270A KR 1020190008338 A KR1020190008338 A KR 1020190008338A KR 20190008338 A KR20190008338 A KR 20190008338A KR 20200091270 A KR20200091270 A KR 20200091270A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nitrogen
pipe
nitrogen gas
discharge pipe
purity
Prior art date
Application number
KR1020190008338A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강신현
허종만
김정식
김경태
조득원
김대욱
Original Assignee
이엠코리아주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이엠코리아주식회사 filed Critical 이엠코리아주식회사
Priority to KR1020190008338A priority Critical patent/KR20200091270A/en
Publication of KR20200091270A publication Critical patent/KR20200091270A/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/04—Purification or separation of nitrogen
    • C01B21/0405—Purification or separation processes
    • C01B21/0433—Physical processing only
    • C01B21/0438—Physical processing only by making use of membranes
    • C01B21/0444—Physical processing only by making use of membranes characterised by the membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00—Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0045—Oxygen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Abstract

The present invention relates to an apparatus for producing nitrogen gas, including: a filter unit (100); a heater unit (200) linked to the filter unit (100) through a first line (51); a gas-separating unit (300) linked to the heater unit (200) through a second line (52), and separating the air introduced through the second line (52) into nitrogen and oxygen, which, in turn, are discharged through a nitrogen discharging line (34) and an oxygen discharging line (35), respectively; a nitrogen gas storage tank (400) linked to the nitrogen discharging line (34) through a third line (53); and a bypass line (54) divided from the nitrogen discharging line (34) and linked to the oxygen discharging line (35).

Description

질소 가스 제조 장치{NITROGEN GENERATOR}Nitrogen gas production equipment {NITROGEN GENERATOR}

본 발명은 질소 가스 제조장치에 관한 것으로, 특히 선박 또는 해양플랜트의 상부구조물에 설치되어 질소를 제조 공급하는 선박 또는 해양플랜트용 질소 가스 제조 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for producing nitrogen gas, and more particularly, to an apparatus for producing nitrogen gas for ships or offshore plants that is installed on an upper structure of a ship or offshore plant and supplies nitrogen.

통상, 조선 및 화학분야에서 이산화탄소를 대체하여 질소 가스를 사용하는 시스템의 수요가 증가하고 있다.In general, the demand for systems using nitrogen gas to replace carbon dioxide in shipbuilding and chemical fields is increasing.

예컨대, 오일 또는 가연성기체의 배관 수송시의 충전제(padding), 저장 탱크의 이너트용(inert), 산화방지용, 배관 퍼지용(purge), 컴프레서 실링 충전용 또는 반응조 내 폭발방지용인 불활성 가스로로 이산화탄소보다 질소 가스를 선호한다.For example, it is an inert gas that is used as an inert gas for padding in oil or combustible gas when transporting pipes, for inerts in storage tanks, for preventing oxidation, for purging pipes, for filling compressor seals, or for explosion prevention in reactors. Nitrogen gas is preferred.

이와 관련한 선박 또는 해양플랜트용 질소 가스 제조 장치는, 컴프레서에 의해 압축된 공기를 여과하는 필터와, 수분을 제거하는 히터와, 질소 가스를 분리추출하는 멤브레인모듈과, 질소가스 압축 저장 탱크로 구성되고 해양플랜트의 상부구조물에 설치되어서, 질소 가스를 분리추출하여 공급한다.In this regard, a nitrogen gas manufacturing apparatus for a ship or offshore plant is composed of a filter for filtering air compressed by a compressor, a heater for removing moisture, a membrane module for separating and extracting nitrogen gas, and a nitrogen gas compression storage tank. It is installed on the superstructure of the offshore plant, and nitrogen gas is separated and supplied.

한편, 선박이나 해양플랜트의 특성상, 이들에 설치 및 사용되는 질소 가스 제조 장치는 가혹한 환경에서도 고순도의 지속적인 질소 가스 생산을 위해 높은 내구성을 가져야 하고, 이의 지속적인 유지보수 및 관리가 중요하다.On the other hand, due to the nature of the ship or offshore plant, the nitrogen gas manufacturing apparatus installed and used in them must have high durability for continuous production of high purity nitrogen gas even in harsh environments, and its continuous maintenance and management is important.

또한, 선박이나 해양플랜트에 사용되는 질소 가스는 가연성 가스가 일정 수준 이상의 산소 농도에서 점화원과 접촉하게 되면 폭발 사고로 이어져 많은 인명 손실 및 환경 오염을 유발할 수 있다. In addition, nitrogen gas used in ships or offshore plants can cause an explosion and lead to a lot of human loss and environmental pollution when combustible gas comes into contact with an ignition source at an oxygen concentration above a certain level.

이를 방지하기 위해서, 국제해사기구 및 각국의 선급협회에서는 안전을 위해 고순도의 질소 가스를 제조하고 이를 사용하도록 하고 있다. 그럼에도 불구하고 질소 가스 제조 공정 중 저순도의 질소 가스가 제조될 수 있기 때문에, 저순도의 질소 가스가 저장 탱크로 저장되지 않도록 별도의 추가 설비를 두어야 할 필요가 있다.To prevent this, the International Maritime Organization and the classification societies of each country are required to manufacture and use high-purity nitrogen gas for safety. Nevertheless, since nitrogen gas of low purity can be produced during the nitrogen gas production process, it is necessary to install a separate additional facility so that nitrogen gas of low purity is not stored in the storage tank.

본 발명은 별도의 별도의 추가 시설 없이 저순도 질소 가스를 제거하고, 고순도 질소 가스만을 저장할 수 있는 질소 가스 제조 장치를 제공하는 것이다.The present invention provides a nitrogen gas production apparatus capable of removing low-purity nitrogen gas and storing only high-purity nitrogen gas without a separate additional facility.

본 발명의 일 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치는 필터부(100), 상기 필터부(100)와 제1 배관(51)으로 연결되어 있는 히터부(200), 상기 히터부(200)와 제2 배관(52)으로 연결되며, 상기 제2 배관(52)으로부터 유입되는 공기를 질소와 산소로 분리하여 각각 질소 배출관(34) 및 산소 배출관(35)으로 배출하는 기체 분리부(300), 상기 질소 배출관(34)과 제3 배관(53)으로 연결되어 있는 질소 가스 저장 탱크(400) 및 상기 질소 배출관(34)으로부터 분기되어 상기 산소 배출관(35)에 연결되어 있는 우회 배관(54)을 포함할 수 있다.Nitrogen gas production apparatus according to an embodiment of the present invention includes a filter unit 100, the heater unit 200 connected to the filter unit 100 and the first pipe 51, the heater unit 200 and the 2 connected to the pipe 52, the gas separation unit 300 for separating the air flowing from the second pipe 52 into nitrogen and oxygen to discharge to the nitrogen discharge pipe 34 and the oxygen discharge pipe 35, respectively A nitrogen gas storage tank 400 connected to the nitrogen discharge pipe 34 and a third pipe 53 and a bypass pipe 54 branched from the nitrogen discharge pipe 34 and connected to the oxygen discharge pipe 35 are included. can do.

이때, 상기 필터부(100)는 상기 필터부(100)로 공급되는 공기의 수분을 제거하고, 상기 기체 분리부(300)는 멤브레인 타입일 수 있다.At this time, the filter unit 100 removes moisture from the air supplied to the filter unit 100, and the gas separation unit 300 may be of a membrane type.

또한, 상기 질소 배출관(34)에 설치되어 있는 질소 가스 순도 측정기(301),In addition, the nitrogen gas purity meter 301 installed in the nitrogen discharge pipe 34,

상기 우회 배관(54) 및 상기 질소 배출관(34)에 각각 설치되어 있는 밸브(V)Valves (V) provided on the bypass pipe (54) and the nitrogen discharge pipe (34), respectively

를 더 포함하고, 상기 밸브(V)는 상기 질소 가스 순도 측정기(301)로 측정된 질소 순도에 따라서 상기 우회 배관(54) 또는 상기 제3 배관(53)을 개폐할 수 있다.Further comprising, the valve (V) may open and close the bypass pipe 54 or the third pipe 53 according to the nitrogen purity measured by the nitrogen gas purity meter (301).

여기서, 상기 밸브(V)는, 상기 질소 순도가 기 설정된 값 이상이면, 상기 제3 배관(53)을 열고, 상기 우회 배관(54)을 닫아 상기 질소 가스가 상기 질소 가스 저장 탱크(400)로 공급되도록 하고, 상기 질소 순도가 기 설정된 값 미만이면, 상기 우회 배관(54)을 열고, 상기 제3 배관(53)을 닫아 상기 질소 가스가 상기 산소 배출관(35)으로 전달되어 외부로 배출되도록 할 수 있다.Here, the valve (V), if the nitrogen purity is greater than or equal to a predetermined value, open the third pipe 53, close the bypass pipe 54, the nitrogen gas to the nitrogen gas storage tank 400 If the nitrogen purity is less than a predetermined value, the bypass pipe 54 is opened, and the third pipe 53 is closed, so that the nitrogen gas is delivered to the oxygen discharge pipe 35 to be discharged to the outside. Can.

이때, 상기 기 설정된 값은 97%일 수 있다.At this time, the preset value may be 97%.

또한, 상기 질소 배출관(34)과 상기 제3 배관(53) 사이에 설치되어 있는 완충 탱크(302)를 더 포함할 수 있다.In addition, a buffer tank 302 provided between the nitrogen discharge pipe 34 and the third pipe 53 may be further included.

본 발명의 다른 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치는 필터부(100), 상기 필터부(100)와 제1 배관(51)으로 연결되어 있는 히터부(200), 상기 히터부(200)와 제2 배관(52)으로 연결되며, 상기 제2 배관(52)으로부터 유입되는 공기를 질소와 산소로 분리하여 각각 질소 배출관(34) 및 산소 배출관(35)으로 배출하는 기체 분리부(300), 상기 질소 배출관(34)과 제3 배관(53)으로 연결되어 있는 질소 가스 저장 탱크(400) 및 상기 질소 배출관(34)으로부터 분기되어 상기 제2 배관(52)과 연결되어 있는 제2 우회 배관(55)을 포함할 수 있다.Nitrogen gas production apparatus according to another embodiment of the present invention is a filter unit 100, the heater unit 200 connected to the filter unit 100 and the first pipe 51, the heater unit 200 and the 2 connected to the pipe 52, the gas separation unit 300 for separating the air flowing from the second pipe 52 into nitrogen and oxygen to discharge to the nitrogen discharge pipe 34 and the oxygen discharge pipe 35, respectively The nitrogen gas storage tank 400 connected to the nitrogen discharge pipe 34 and the third pipe 53 and the second bypass pipe 55 branched from the nitrogen discharge pipe 34 and connected to the second pipe 52 ).

여기서, 상기 질소 배출관(34)에 설치되어 있는 질소 가스 순도 측정기(301), 상기 제2 우회 배관(55) 및 상기 질소 배출관(34)에 각각 설치되어 있는 밸브(V)를 더 포함하고, 상기 밸브(V)는 상기 질소 가스 순도 측정기(301)로 측정된 질소 순도에 따라서 상기 제2 우회 배관(55) 또는 상기 제3 배관(53)을 개폐할 수 있다.Here, the nitrogen gas purity meter 301 installed in the nitrogen discharge pipe 34, the second bypass pipe 55 and the valve (V) provided in each of the nitrogen discharge pipe 34 further comprises, The valve V may open or close the second bypass pipe 55 or the third pipe 53 according to the nitrogen purity measured by the nitrogen gas purity meter 301.

본 발명에서와 같이 질소 가스를 발생시키면, 저순도 질소 가스가 가스 저장 탱크로 전달되는 것을 방지하여 고순도의 질소 가스만을 저장시킬 수 있다.When nitrogen gas is generated as in the present invention, low-purity nitrogen gas can be prevented from being delivered to the gas storage tank, and only high-purity nitrogen gas can be stored.

또한, 저순도 질소 가스를 배출하기 위한 별도의 시설을 추가하지 않으면서도 용이하게 고순도 질소 가스만을 저장할 수 있다.In addition, it is possible to easily store only high-purity nitrogen gas without adding a separate facility for discharging low-purity nitrogen gas.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 질소 가스 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 도 1의 질소 가스 제조 장치에 포함된 기체 분리부의 개략적인 사시도이다.
도 4 및 도 5은 본 발명의 다른 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치를 이용한 질소 가스 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a block diagram of a nitrogen gas production apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the nitrogen gas production apparatus of FIG. 1.
3 is a schematic perspective view of a gas separation unit included in the nitrogen gas production apparatus of FIG. 1.
4 and 5 is a block diagram of a nitrogen gas production apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a flow chart for explaining a nitrogen gas production method using a nitrogen gas production apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. The present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명에 따른 질소 공급 장치에 대해 도 1 내지 도 3를 참조하여 구체적으로 설명한다. The nitrogen supply device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 질소 가스 제조 장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 도 1의 질소 가스 제조 장치에 포함된 기체 분리부의 개략적인 사시도이다.1 is a configuration diagram of a nitrogen gas production apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing the nitrogen gas production apparatus of Figure 1, Figure 3 is a nitrogen gas production apparatus of Figure 1 It is a schematic perspective view of the gas separation included.

도 1 및 도 2를 참조하면, 질소 공급 장치(1000)는 필터부(100), 히터부(200), 기체 분리부(300), 질소 가스 저장 탱크(400) 및 이들 사이를 연결하는 배관부(500)를 포함한다.1 and 2, the nitrogen supply device 1000 includes a filter unit 100, a heater unit 200, a gas separation unit 300, a nitrogen gas storage tank 400, and a piping unit connecting between them 500.

배관부(500)는 필터부(100)와 히터부(200) 사이를 연결하는 제1 배관(51), 히터부(200)와 기체 분리부(300) 사이를 연결하는 제2 배관(52), 기체 분리부(300)와 질소 가스 저장 탱크(400) 사이를 연결하는 제3 배관(53)을 포함한다.The piping unit 500 includes a first pipe 51 connecting the filter unit 100 and the heater unit 200, and a second pipe 52 connecting the heater unit 200 and the gas separation unit 300. , A third pipe 53 connecting the gas separation unit 300 and the nitrogen gas storage tank 400.

제1 배관(51) 내지 제3 배관(53)은 플랜지 타입 밸브 또는 플랜지 배관 등의 섹션 블록(section block)(SB)으로 연결될 수 있다. The first pipe 51 to the third pipe 53 may be connected to a section block (SB) of a flange type valve or a flange pipe.

대기 중의 공기는 컴프레서에 의해 압축되고, 에어리저브(도시하지 않음)에 일정량 이상 저장된 후 필터부(100)로 공급될 수 있다. The air in the air is compressed by a compressor, and stored in a predetermined amount or more in an air reserve (not shown) and then supplied to the filter unit 100.

컴프레서는 일반적인 에어컴프레서일 수 있으며, 대기 중의 공기를 일정 압력까지 압축하여 공급하는 장치이고, 에어리저브는 내부가 중공된 원통형으로, 내부에 압축공기가 저장된다. The compressor may be a general air compressor, and is a device that compresses and supplies air in the atmosphere to a certain pressure, and the air reserve is a hollow cylindrical inside, and compressed air is stored therein.

필터부(100)는 공급된 공기에 포함된 수분, 기름 또는 먼지 등의 불순물을 제거하는 것으로, 복수로 설치될 수 있다. 공기 중에 포함된 불순물의 제거 없이 기체 분리부(300)에 공급되면, 기체 분리부(300) 내의 멤브레인의 성능 및 수명이 저하되므로, 불순물을 제거한 후 공급하는 것이 바람직하다. 이때, 필터부(100)의 여과도는 0.01㎛이하일 수 있다.The filter unit 100 removes impurities such as moisture, oil, or dust contained in the supplied air, and may be installed in plural. When supplied to the gas separation unit 300 without removing impurities contained in the air, the performance and life of the membrane in the gas separation unit 300 are reduced, so it is preferable to supply after removing the impurities. In this case, the filtration degree of the filter unit 100 may be 0.01 μm or less.

필터부(100)는 수분 필터를 포함하며, 수분 필터에서 걸러진 수분은 수분 저장 탱크에 저장된 후 드레인밸브(도시하지 않음)를 통해서 외부로 배수될 수 있다. The filter unit 100 includes a moisture filter, and the moisture filtered by the moisture filter may be stored in a moisture storage tank and then drained to the outside through a drain valve (not shown).

필터부(100)에는 필터의 성능을 확인하기 위해서 차압 센서(101)가 설치될 수 있다. 차압 센서(101)는 필터부(100)의 양단에 설치되어 필터의 차압을 측정한다. 이때, 차압은 필터의 전단과 후단의 압력차로, 필터부(100)에 공기가 유입되기 전에 필터부 전단에서 측정된 압력과 후단에서 측정된 압력 간 차이를 계산하여 필터의 차압을 측정할 수 있다.The differential pressure sensor 101 may be installed in the filter unit 100 to check the performance of the filter. The differential pressure sensor 101 is installed at both ends of the filter unit 100 to measure the differential pressure of the filter. At this time, the differential pressure is the pressure difference between the front end and the rear end of the filter. Before the air flows into the filter unit 100, the differential pressure of the filter can be measured by calculating the difference between the pressure measured at the front end of the filter unit and the pressure measured at the rear end. .

차압 센서(101)를 통해서 필터부의 초기 차압과, 일정 시간 가동 후 측정된 차압을 비교하여 차압이 미리 설정된 기준치를 벗어나면 필터부(100) 내의 필터를 교체할 수 있다. By comparing the initial differential pressure of the filter unit with the differential pressure sensor 101 and the differential pressure measured after operation for a certain period of time, the filter in the filter unit 100 may be replaced when the differential pressure exceeds a preset reference value.

히터부(200)는 필터부(100)를 통해서 수분이 제거된 압축 공기를 일정 온도이상, 예를 들어 50℃ 내지 60℃로 가열하여 기체 분리부(300)로 전달한다. 히터부(200)에 포함된 히터는 일반적인 히터이므로 구체적인 설명은 생략한다.The heater unit 200 heats the compressed air from which moisture has been removed through the filter unit 100 to a gas separation unit 300 by heating it to a predetermined temperature or higher, for example, 50°C to 60°C. Since the heater included in the heater unit 200 is a general heater, detailed description is omitted.

기체 분리부(300)는 질소와 산소를 분리하여 고순도의 질소를 생성하는 역할을 하는 것으로, 멤브레인(membrane) 타입일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The gas separation unit 300 serves to generate nitrogen of high purity by separating nitrogen and oxygen, and may be of a membrane type, but is not limited thereto.

도 3을 참조하면, 기체 분리부(300)는 병렬 또는 직렬로 연결되는 원통형 케이스(31)와 각각의 케이스(31)의 내부에 설치되는 중공사막 다발(32)을 포함할 수 있다. 중공사막 다발(32)은 다수의 중공사막이 다발로 묶여져 이루어지며, 케이스(31)의 내부 공간에 케이스(31)의 길이방향으로 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the gas separation unit 300 may include a cylindrical case 31 connected in parallel or in series, and a hollow fiber membrane bundle 32 installed inside each case 31. The hollow fiber membrane bundle 32 is made of a plurality of hollow fiber membranes bundled into a bundle, and may be disposed in the longitudinal direction of the case 31 in the inner space of the case 31.

케이스(31)의 길이방향의 일측에는 공기가 유입되는 주입구(33)가 구비되고, 타측에는 분리된 질소가 배출되는 질소 배출관(34)이 구비되고, 케이스(31)의 측벽에는 분리된 산소가 배출되는 산소 배출관(35)가 구비될 수 있다. One side of the longitudinal direction of the case 31 is provided with an inlet 33 through which air is introduced, and a nitrogen discharge pipe 34 through which the separated nitrogen is discharged is provided on the other side, and separated oxygen is provided on the sidewall of the case 31. An oxygen discharge pipe 35 to be discharged may be provided.

다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 질소 배출관(34)에는 질소 가스 순도 측정기(301)가 설치될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2 again, a nitrogen gas purity meter 301 may be installed in the nitrogen discharge pipe 34.

질소 가스 순도 측정기(301)는 질소 배출관(34)으로부터 배출되는 질소 가스의 순도를 측정하기 위한 것으로, 질소 배출관(34)과 연결된 제3 배관(53)에 설치되어 있다. 질소 가스 순도 측정기(301)는 질소의 농도를 직접적으로 측정하거나 산소의 농도를 측정한 후 질소 농도를 간접적으로 계산하여 산출하는 방식의 계측기가 사용될 수 있다. 예를 들어, 산소 농도를 측정하는 방식일 경우, 산소 농도가 3%이면 질소 농도는 97%일 수 있다.The nitrogen gas purity meter 301 is for measuring the purity of nitrogen gas discharged from the nitrogen discharge pipe 34 and is installed in a third pipe 53 connected to the nitrogen discharge pipe 34. The nitrogen gas purity meter 301 may be a measuring instrument that directly measures the concentration of nitrogen or measures the concentration of oxygen and then indirectly calculates and calculates the nitrogen concentration. For example, in the case of the method of measuring the oxygen concentration, if the oxygen concentration is 3%, the nitrogen concentration may be 97%.

본 발명의 일 실시예에서는 질소 배출관(34)에서 배출되는 질소 가스의 순도를 실시간으로 측정하고, 측정된 질소 가스의 순도에 따라서 다르게 처리한다.In one embodiment of the present invention, the purity of the nitrogen gas discharged from the nitrogen discharge pipe 34 is measured in real time, and is processed differently according to the measured purity of the nitrogen gas.

질소 배출관(34)으로 배출되는 질소 가스의 순도가 기준치, 예를 들어 고순도 질소 가스의 기준치인 97%를 만족할 경우 배관을 통해서 질소 가스 저장 탱크(400)로 전달된다. When the purity of nitrogen gas discharged to the nitrogen discharge pipe 34 satisfies a reference value, for example, 97%, which is a reference value of high purity nitrogen gas, it is delivered to the nitrogen gas storage tank 400 through the pipe.

반대로, 질소 가스의 순도가 기준치인 97% 미만인 경우, 질소 가스는 우회 배관(54)을 통해서 산소 배출관(35)으로 전달되고, 산소와 함께 대기 중으로 배출될 수 있다.Conversely, when the purity of the nitrogen gas is less than the reference value of 97%, the nitrogen gas may be delivered to the oxygen discharge pipe 35 through the bypass pipe 54, and may be discharged to the atmosphere together with oxygen.

한편, 질소 가스 순도 측정기(301)로 측정된 질소 순도는 제어부(600)로 전달되며, 제어부(600)에 구비된 밸브 콘트롤러(도시하지 않음)는 우회 배관(54) 및 제3 배관(53)에 설치된 밸브(V)의 개폐를 제어하여 가스가 이동하는 경로를 결정한다. On the other hand, the nitrogen purity measured by the nitrogen gas purity meter 301 is transmitted to the control unit 600, the valve controller (not shown) provided in the control unit 600, the bypass pipe 54 and the third pipe 53 By controlling the opening and closing of the valve (V) installed in the gas to determine the path to move.

질소 가스 제조 장치(1000)의 각 배관에는 유량, 압력을 측정하는 센서들이 설치되며, 센서들로부터 측정된 데이터들은 제어부(600)로 전달된다. Sensors for measuring the flow rate and pressure are installed in each pipe of the nitrogen gas production apparatus 1000, and data measured from the sensors are transmitted to the control unit 600.

제어부(600)는 센서들로부터 전달되는 데이터를 분석하여 우회 배관(54) 및 제3 배관(53)의 밸브 뿐 아니라, 상기 질소 가스 제조 장치(1000) 내의 모든 밸브의 압력 및 유량을 조절을 조절하여 공급하거나, 필요에 따라서 공기의 공급을 차단하여 고순도의 질소 가스가 생산될 수 있도록 한다. The control unit 600 analyzes the data transmitted from the sensors to adjust the pressure and flow rate of all valves in the nitrogen gas production apparatus 1000 as well as the valves of the bypass pipe 54 and the third pipe 53 Or by supplying air if necessary, so that high purity nitrogen gas can be produced.

제3 배관(53) 및 우회 배관(54)을 개폐하는 질소 순도는 제어패널(도시하지 않음)을 통해서 제어부(600)에 입력될 수 있으며, 제어부(600)는 측정된 데이터와 입력된 데이터를 비교하여 밸브를 개폐한다. The nitrogen purity for opening and closing the third pipe 53 and the bypass pipe 54 may be input to the control unit 600 through a control panel (not shown), and the control unit 600 may measure the measured data and the input data. Compare and open and close the valve.

도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치의 구성도이다.4 and 5 is a block diagram of a nitrogen gas production apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5의 대부분의 구성은 도 1의 질소 가스 제조 장치의 구성과 동일하므로, 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다.Since most of the configuration of FIGS. 4 and 5 is the same as that of the nitrogen gas production apparatus of FIG. 1, only other portions will be described in detail.

도 4의 질소 가스 제조 장치(1002)는 필터부(100), 히터부(200), 기체 분리부(300), 질소 가스 저장 탱크(400) 및 이들 사이를 연결하는 배관부(500)를 포함한다.The nitrogen gas production apparatus 1002 of FIG. 4 includes a filter unit 100, a heater unit 200, a gas separation unit 300, a nitrogen gas storage tank 400, and a piping unit 500 connecting them. do.

도 4의 질소 가스 제조 장치(1002)는 질소 배출관(34)과 연결된 제3 배관(53)에 설치된 완충 탱크(302)를 더 포함할 수 있다. The nitrogen gas production apparatus 1002 of FIG. 4 may further include a buffer tank 302 installed in a third pipe 53 connected to the nitrogen discharge pipe 34.

질소 가스는 연속해서 질소 배출관(34)으로 배출되므로, 질소 순도를 측정한 후 빠르게 질소 가스 저장 탱크(400)로 전달되는 배관의 밸브(V)를 잠그고, 우회 배관(54)을 여는 과정이 연속적으로 이루어지기가 어려울 수 있다. Since nitrogen gas is continuously discharged to the nitrogen discharge pipe 34, the process of opening the bypass pipe 54 and closing the valve V of the pipe that is rapidly transferred to the nitrogen gas storage tank 400 after measuring nitrogen purity is continuously performed. It can be difficult to achieve.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서와 같이 완충 탱크(302)를 설치하면, 질소 가스가 완충 탱크(302)에 저장된 후 배출되도록 함으로써, 저순도 질소 가스가 직접적으로 질소 가스 저장 탱크(400)에 전달되는 것을 방지한다.Therefore, when the buffer tank 302 is installed as in one embodiment of the present invention, nitrogen gas is stored in the buffer tank 302 and then discharged, so that the low-purity nitrogen gas is directly transferred to the nitrogen gas storage tank 400. Prevent delivery.

즉, 질소 배출관(34)에서 배출되는 질소 가스의 순도를 측정하는 동안 완충 탱크(302)에 저장되고, 기준치 미만인 질소 가스는 완충 탱크(302)와 연결된 우회 배관(54)을 통해서 산소 배출관(35)으로 전달되어 외부로 배출될 수 있다. That is, while measuring the purity of the nitrogen gas discharged from the nitrogen discharge pipe 34 is stored in the buffer tank 302, the nitrogen gas below the reference value through the bypass pipe 54 connected to the buffer tank 302 oxygen discharge pipe (35) ) And can be discharged to the outside.

따라서, 완충 탱크(302)는 질소의 농도에 따라서 질소 가스 저장 탱크(400)에 질소 가스를 공급하거나, 공급을 차단하기 위한 밸브가 설치될 수 있다. 상기 밸브는 단순 온오프 밸브로 구성될 수도 있고, 측정된 질소 농도에 따라서 개도가 조절되도록 구성될 수도 있다. Therefore, the buffer tank 302 may be provided with a valve for supplying nitrogen gas to the nitrogen gas storage tank 400 or blocking supply according to the concentration of nitrogen. The valve may be configured as a simple on-off valve, or may be configured to adjust the opening degree according to the measured nitrogen concentration.

이상의 실시예에서는 저순도의 질소 가스가 우회 배관(54)을 통해서 산소 배출관(35)을 통해 외부로 배출되는 것을 설명하였다.In the above embodiment, it has been described that nitrogen gas of low purity is discharged to the outside through the oxygen discharge pipe 35 through the bypass pipe 54.

그러나, 도 5에 도시한 질소 가스 제조 장치(1004)에서와 같이 제2 우회 배관(55)은 질소 배출관(34)과 제2 배관(32) 사이에 연결되어, 기체 분리부(300)에 재공급되어 분리될 수 있다. However, as in the nitrogen gas production apparatus 1004 shown in FIG. 5, the second bypass pipe 55 is connected between the nitrogen discharge pipe 34 and the second pipe 32, and is reconnected to the gas separation unit 300. Can be supplied and separated.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 가스 제조 장치를 이용한 질소 가스 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flow chart for explaining a nitrogen gas production method using a nitrogen gas production apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 질소 가스 제조 방법은 공기를 필터부(100)로 공급하는 단계(S100), 히터부(200)로 공급하는 단계(S102), 기체 분리부(300)로 공급하는 단계(S104), 질소 가스의 순도가 기준치를 만족하는지 판단하는 단계(S106), 질소 가스를 저장하는 단계(S107) 또는 질소 가스를 배출하는 단계(S108)를 포함한다. Referring to FIG. 6, the method for producing nitrogen gas according to an embodiment of the present invention includes supplying air to the filter unit 100 (S100), supplying it to the heater unit 200 (S102), and a gas separation unit Step (S104) of supplying to 300, determining whether the purity of the nitrogen gas satisfies the reference value (S106), storing the nitrogen gas (S107) or discharging the nitrogen gas (S108).

질소 가스를 제조하는 것은 컴프레서에 의해서 압축하면서 시작될 수 있으며, 압축된 공기는 필터부(100)로 공급(S100) 된다. The production of nitrogen gas may be started while being compressed by the compressor, and the compressed air is supplied to the filter unit 100 (S100).

히터부(200)로 공급하는 단계(S102)에서, 히터부(200)에는 필터부(100)를 통해서 수분 및 먼지 등의 이물질이 제거된 공기가 제1 배관(51)을 통해서 공급된다. 이때, 발생되는 수분은 드레인 밸브를 통해서 외부로 배수될 수 있다. In the step (S102) of supplying the heater 200, the heater 200 is supplied with air through which the foreign matter such as moisture and dust is removed through the filter unit 100 through the first pipe 51. At this time, the generated moisture may be drained out through the drain valve.

기체 분리부(300)로 공급하는 단계(S104)에서, 히터부(200)에서 50℃ 내지 60℃의 온도로 가열된 공기는 제2 배관(52)을 통해서 기체 분리부(300)의 주입구(33)로 공급된다. In the step (S104) of supplying to the gas separation unit 300, the air heated to a temperature of 50° C. to 60° C. in the heater unit 200 is injected into the gas separation unit 300 through the second pipe 52 ( 33).

주입구(33)로 공급된 공기는 질소 및 산소로 분리되며, 산소는 산소 배출관(35)을 통해서 외부 대기 중으로 배출되고, 질소는 질소 배출관(34)을 통해서 배출된다. The air supplied to the inlet 33 is separated into nitrogen and oxygen, oxygen is discharged to the outside atmosphere through the oxygen discharge pipe 35, and nitrogen is discharged through the nitrogen discharge pipe 34.

질소 가스 순도 측정기(301)는 질소 배출관(34)에서 제3 배관(53)으로 배출되는 질소 가스의 순도를 측정하여 제어부(600)로 전달한다. The nitrogen gas purity meter 301 measures the purity of nitrogen gas discharged from the nitrogen discharge pipe 34 to the third pipe 53 and transmits it to the controller 600.

제어부(600)는 측정된 질소의 순도를 기준치와 비교하여, 기준치를 만족하는지를 판단(S106)한다. 이때, 기준치는 질소 순도가 97%이상일 때, 고순도로 판단하고 97%미만일 때 저순도로 판단한다.The controller 600 compares the measured purity of nitrogen with a reference value, and determines whether the reference value is satisfied (S106). In this case, the reference value is judged as high purity when the nitrogen purity is 97% or more, and judged as low purity when it is less than 97%.

질소 순도가 기준치를 만족하여 고순도 질소인 경우, 질소 가스는 제3 배관(53)을 통해서 질소 가스 저장 탱크(400)로 전달되거나, 완충 탱크(302) 및 제3 배관(53)을 통해서 질소 가스 저장 탱크(400)로 전달되어 저장된다. When the nitrogen purity is a high purity nitrogen satisfying the reference value, the nitrogen gas is transferred to the nitrogen gas storage tank 400 through the third pipe 53 or the nitrogen gas through the buffer tank 302 and the third pipe 53 It is delivered to the storage tank 400 and stored.

반대로, 질소 순도가 기준치를 만족하지 못하여 저순도 질소인 경우, 질소 가스는 우회 배관(54)을 통해서 산소 배출관(35)으로 전달되어 외부로 배출되거나, 제2 우회 배관(55)을 통해서 기체 분리부(300)로 재공급될 수 있다. Conversely, when the purity of nitrogen does not satisfy the reference value and is low-purity nitrogen, the nitrogen gas is delivered to the oxygen discharge pipe 35 through the bypass pipe 54 or discharged to the outside, or the gas is separated through the second bypass pipe 55 It may be re-supplied to the unit 300.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described through the above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims and detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it is within the scope of the invention.

100: 필터부
200: 히터부
300: 기체 분리부
400: 질소 가스 저장 탱크100: filter unit
200: heater unit
300: gas separation unit
400: nitrogen gas storage tank

Claims (8)

필터부(100);
상기 필터부(100)와 제1 배관(51)으로 연결되어 있는 히터부(200);
상기 히터부(200)와 제2 배관(52)으로 연결되며, 상기 제2 배관(52)으로부터 유입되는 공기를 질소와 산소로 분리하여 각각 질소 배출관(34) 및 산소 배출관(35)으로 배출하는 기체 분리부(300);
상기 질소 배출관(34)과 제3 배관(53)으로 연결되어 있는 질소 가스 저장 탱크(400); 및
상기 질소 배출관(34)으로부터 분기되어 상기 산소 배출관(35)에 연결되어 있는 우회 배관(54);
을 포함하는 질소 가스 제조 장치.Filter unit 100;
A heater unit 200 connected to the filter unit 100 and a first pipe 51;
It is connected to the heater unit 200 and the second pipe 52, and separates air introduced from the second pipe 52 into nitrogen and oxygen to discharge to the nitrogen discharge pipe 34 and the oxygen discharge pipe 35, respectively. Gas separation unit 300;
A nitrogen gas storage tank 400 connected to the nitrogen discharge pipe 34 and a third pipe 53; And
A bypass pipe 54 branched from the nitrogen discharge pipe 34 and connected to the oxygen discharge pipe 35;
Nitrogen gas production apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서,
상기 필터부(100)는 상기 필터부(100)로 공급되는 공기의 수분을 제거하고,
상기 기체 분리부(300)는 멤브레인 타입인 질소 가스 제조 장치.According to claim 1,
The filter unit 100 removes moisture from the air supplied to the filter unit 100,
The gas separation unit 300 is a nitrogen gas production device of the membrane type. 제 1 항에 있어서,
상기 질소 배출관(34)에 설치되어 있는 질소 가스 순도 측정기(301);
상기 우회 배관(54) 및 상기 질소 배출관(34)에 각각 설치되어 있는 밸브(V)
를 더 포함하고,
상기 밸브(V)는 상기 질소 가스 순도 측정기(301)로 측정된 질소 순도에 따라서 상기 우회 배관(54) 또는 상기 제3 배관(53)을 개폐하는 질소 가스 제조 장치.According to claim 1,
A nitrogen gas purity meter 301 installed in the nitrogen discharge pipe 34;
Valves (V) provided on the bypass pipe (54) and the nitrogen discharge pipe (34), respectively
Further comprising,
The valve (V) is a nitrogen gas production apparatus for opening and closing the bypass pipe 54 or the third pipe 53 according to the nitrogen purity measured by the nitrogen gas purity meter (301). 제 3 항에 있어서,
상기 밸브(V)는,
상기 질소 순도가 기 설정된 값 이상이면, 상기 제3 배관(53)을 열고, 상기 우회 배관(54)을 닫아 상기 질소 가스가 상기 질소 가스 저장 탱크(400)로 공급되도록 하고,
상기 질소 순도가 기 설정된 값 미만이면, 상기 우회 배관(54)을 열고, 상기 제3 배관(53)을 닫아 상기 질소 가스가 상기 산소 배출관(35)으로 전달되어 외부로 배출되도록 하는 질소 가스 제조 장치.The method of claim 3,
The valve (V),
If the nitrogen purity is greater than or equal to a predetermined value, the third pipe 53 is opened and the bypass pipe 54 is closed so that the nitrogen gas is supplied to the nitrogen gas storage tank 400,
When the nitrogen purity is less than a predetermined value, the bypass gas pipe 54 is opened, and the third gas pipe 53 is closed, so that the nitrogen gas is delivered to the oxygen discharge pipe 35 and discharged to the outside. . 제 4 항에 있어서,
상기 기 설정된 값은 97%인 질소 가스 제조 장치.The method of claim 4,
The preset value is 97% nitrogen gas production apparatus. 제 1 항에서,
상기 질소 배출관(34)과 상기 제3 배관(53) 사이에 설치되어 있는 완충 탱크(302)
를 더 포함하는 질소 가스 제조 장치.In claim 1,
A buffer tank 302 installed between the nitrogen discharge pipe 34 and the third pipe 53
Nitrogen gas production apparatus further comprising. 필터부(100);
상기 필터부(100)와 제1 배관(51)으로 연결되어 있는 히터부(200);
상기 히터부(200)와 제2 배관(52)으로 연결되며, 상기 제2 배관(52)으로부터 유입되는 공기를 질소와 산소로 분리하여 각각 질소 배출관(34) 및 산소 배출관(35)으로 배출하는 기체 분리부(300);
상기 질소 배출관(34)과 제3 배관(53)으로 연결되어 있는 질소 가스 저장 탱크(400); 및
상기 질소 배출관(34)으로부터 분기되어 상기 제2 배관(52)과 연결되어 있는 제2 우회 배관(55)
을 포함하는 질소 가스 제조 장치.Filter unit 100;
A heater unit 200 connected to the filter unit 100 and a first pipe 51;
It is connected to the heater unit 200 and the second pipe 52, and separates air introduced from the second pipe 52 into nitrogen and oxygen to discharge to the nitrogen discharge pipe 34 and the oxygen discharge pipe 35, respectively. Gas separation unit 300;
A nitrogen gas storage tank 400 connected to the nitrogen discharge pipe 34 and a third pipe 53; And
A second bypass pipe 55 branched from the nitrogen discharge pipe 34 and connected to the second pipe 52
Nitrogen gas production apparatus comprising a. 제 7 항에서,
상기 질소 배출관(34)에 설치되어 있는 질소 가스 순도 측정기(301),
상기 제2 우회 배관(55) 및 상기 질소 배출관(34)에 각각 설치되어 있는 밸브(V),
를 더 포함하고,
상기 밸브(V)는 상기 질소 가스 순도 측정기(301)로 측정된 질소 순도에 따라서 상기 제2 우회 배관(55) 또는 상기 제3 배관(53)을 개폐하는 질소 가스 제조 장치.In claim 7,
Nitrogen gas purity meter 301 installed in the nitrogen discharge pipe 34,
Valves (V) are respectively installed in the second bypass pipe 55 and the nitrogen discharge pipe 34,
Further comprising,
The valve (V) is a nitrogen gas production apparatus for opening and closing the second bypass pipe 55 or the third pipe 53 according to the nitrogen purity measured by the nitrogen gas purity meter 301.
KR1020190008338A 2019-01-22 2019-01-22 Nitrogen generator KR20200091270A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190008338A KR20200091270A (en) 2019-01-22 2019-01-22 Nitrogen generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190008338A KR20200091270A (en) 2019-01-22 2019-01-22 Nitrogen generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200091270A true KR20200091270A (en) 2020-07-30

Family

ID=71839390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190008338A KR20200091270A (en) 2019-01-22 2019-01-22 Nitrogen generator

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200091270A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102207797B1 (en) * 2020-08-31 2021-01-25 박윤철 Nitrogen generation system for laser equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102207797B1 (en) * 2020-08-31 2021-01-25 박윤철 Nitrogen generation system for laser equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9845917B2 (en) Gas filling method and station
US6343627B1 (en) Feed device for large amount of semiconductor process gas
JP6139560B2 (en) Hydrogen quality monitoring device
JP2015507326A5 (en)
KR102429166B1 (en) The system for measuring high pressure of In-tank regulator
KR20200091270A (en) Nitrogen generator
JP5011195B2 (en) Fluid shunt supply unit
KR100985870B1 (en) apparatus for separating and extracting oxygen and nitrogen from air
JP2018065073A (en) Diluted hydrogen gas generation device
US6495032B2 (en) Filter arrangement
KR19990088555A (en) Device for supplying a purified gas to a plant purged using this purified gas
WO2016167839A1 (en) Gas separation membrane module with integrated filter
KR20210056530A (en) Module type nitrogen generating apparatus for topside of offshore plant capable of regulating nitrogen purity
KR200163640Y1 (en) Cleaning system for the semiconductor exhaust gas
JP5028340B2 (en) Instrument control device with bubbler level measurement system
US20240028056A1 (en) Gas apparatus
KR20210056524A (en) Module type nitrogen generating apparatus for topside of offshore plant
KR20200090535A (en) Module type nitrogen generator for topside of offshore plant
CN219580077U (en) Marine membrane separation nitrogen making system
CN220061450U (en) Gas supply system
KR102567602B1 (en) Apparatus for removing moisture in lubricating oil using nitrogen purging system
JP7426223B2 (en) Hydrogen production equipment
JP4597303B2 (en) Pressurized air and pressurized nitrogen supply device
KR20230155035A (en) Water Treatment Apparatus With Gas Leak Detection and Gas Leak Dection Method
JP2017137939A (en) Gas charging system