KR870000756B1 - 염수의 진공증류에 있어서 개스의 배출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

염수의 진공증류에 있어서 개스의 배출장치

도면은 본 발명의 실시예로서,

제1도는 제1실시예의 플로우 챠아트.

제2도는 제2실시예의 플로우 챠아트.

제3도는 종래 개스밸러스트(gas-ballast)형 유봉식(oil-sealed) 회전날개 진공펌프의 모형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 증류기 5 : 진공펌프

13 : 드로틀장치 25 : 공기밸브

진공상태에서 염수를 위한 종래의 장치에 있어서는 그 장치에 도입되어지는 불응축성개스 예를들면, 공기같은 것을 수증기와 함께 배출시키거나 또는 깨끗이 뽑아내야만 하였다. 이와 같은 일을 하기 위하여 유봉식회전날개 진공펌프에 의하여 비교적 효율적으로 이루어졌지만, 이 펌프를 소량의 불응축성개스와 혼합된 다량의 수증기를 배출하는 염수증류기와 함께 사용할 경우에 있어서는 펌프의 수증기로 해서 생긴 물방울이 밀폐된 기름과 혼합되어지며, 그 결과 그 기름은 높은 점도를 갖게 되고 기름과 물의 혼합용량이 증가함에 따라 기름이 개스배출구로 배출되는 등의 많은 문제점을 함유하고 있으므로 일반적으로 잘 사용되지 않았다. 그런데 이와는 반대로 비교적 소량의 수증기와 다량의 불응축성 개스를 혼입하는 경우라면 효율이 좋은 유봉식 진공펌프가 사용된다.

더구나 수분함량이 적을 경우에는 외부에서 공기를 고급받는 개스밸러스트장치인 유봉식 진공펌프가 사용되며, 그 공기의 온도가 펌프 안에서 상승되어지는 것에 의하여 포화습도는 높아지며, 이 특징을 이용하여 그 펌프는 기름속에 포함된 약간의 물이나 펌프안에서 응축된 불을 개스의 상태로 하여 배출시키는 것이다. 본 발명의 목적은 증류기와 함께 유봉식 진공펌프의 사용을 가능케 함으로서 에너지를 절약하는 개스의 배출장치를 제공하는데 있는 것으로서, 즉 증류기를 형성하는 하우징과 전기한 하우징내에 비교적 높은 진공을 형성하기 위한 장치와, 전기한 하우징내에 불응축성개스와 수증기의 배기개스 혼합물을 형성하기 위하여 전기한 염수를 가열하는 장치와, 전기한 하우징내의 전기한 혼합물을 응축시킨 것에 의하여 전기한 수증기의 응축된 부분을 형성시키는 장치와, 전기한 하우징에서 전기한 응축물을 이동하기 위한 장치와, 전기한 수증기의 나머지 부분과 전기한 불응축성개스가 배출가스를 형성하는 것과, 전기한 하우징에서 전기한 배출개스를 이동시키고 수증기의 증가된 부분을 응축하도록 전기한 배출개스를 냉각시키며 전기한 불응축성 개스와 수증기의 냉각된 배기개스혼합물을 형성하기 위한 장치와, 유봉식 진공펌프내에 전기한 냉각된 혼합물을 압축하기 위한 장치와, 전기한 압축이 일어나는 동안에 전기한 냉각된 혼합물 내로 공기를 도입하기 위한 전기한 진공펌프와, 전기한 진공펌프는 전기한 하우징내에 전기한 비교적 높은 진공을 형성한 것을 특징으로 하는 염수의 진공증류에 있어서 개스의 배출장치인 것이다.

본 발명을 첨부한 도면에 의하여 설명하면, 제3도는 증류기(A)와 같은 높은 진공에서 중간진공까지의 개스를 압축시키는 제1단계 펌프(B)와, 중간진공에서 대기압까지 개스를 압축하는 제2단계 펌프(C)로서 구성되어 있다.

전기한 제1단계펌프와 제2단계펌프(C) 사이로 개구부(D)를 통하여 소정량의 새로운 공기가 도입되며, 윤활용과 밀폐용 기름은 제2단계펌프(C)로부터 파이프(E)를 통하여 제1단계펌프(B)로 재순환한다.

그러면 1.0㎥/h의 능력을 가진 진공펌프로서 압력 39.9Torr(mmHg)의 증류기 (A)에서 수증기(포화온도 34℃)만을 흡입한다면, 포화수증기의 비용적은 0.03762kg /㎥이므로 그 펌프로 유입되는 수분의 양은 0.03762kg/㎥×1.0㎥/h=0.03762kg/h이다.

한편, 예를들어 온도가 20℃이고 포화습도가 0.01468kg/kg인 공기는 개구부 (D)로 도입되어 제2단계펌프(C)의 출구온도가 70℃이고 포화습도가 0.2763kg/kg로 배출된다.

흡입된 수분함량 0.03762kg/h가 도입된 공기를 배출하기 위해서는 개구부(D)로부터 도입되어야 할 공기의 양은 다음의 식과 같다.

이것에 대하여 증류기(A)에서 흡입되는 개스가 1 : 공기 1의 혼합물이면 혼합물 1.0㎥/h 중의 수증기량은 상기한 예의 1/2로서

kg/h이며, 나머지의 공기량은 비용적이 0.8540㎥/kg×

=16.267㎥/kg이므로 펌프흡입능력 1.0㎥/h의 1/2의 증가에 의하여 0.5㎥/h×

kg/㎥=0.03074kg/h의 공기가 펌프에 흘래 들어간다.

다만, 0.8540㎥/kg : 대기압하의 34℃ 공기의 비용적

760 : 대기압상태의 압력 Torr

39.9 : 흡입개스의 압력 Torr

식(1)과 같이 개구부(D)를 통해 도입되어야 할 공기의 양을 계산하면,

이다.

위의 계산결과로서, 증류기(A)로부터 흡입되는 배기개스 혼합물의 수증기비율이 내려가면, 개구부(D)를 통하여 도입되어야 할 공기의 양은 식(1)과 (2)의 비교에서도 나타난 바와같이 1/3.5라고 하는 대폭적으로 적어도 된다는 것을 알 수 있다.

제1도는 상기한 바와 같은 개념을 이용하여 저온에서 증발하는 증류기에 작용된 본발명을 표시한 것이다.

제1도에서 증류기는 증발실(1)을 구성하는 하우징을 포함하고 있으며, 이 증발실(1)은 비교적 높은 진공상태하에 있고 약 34℃의 수증기가 전기한 증발실(1)내에서 만들어진다.

그 증발실(1) 안의 수증기의 대부분의 응축기(6)에 의하여 응축되고, 이곳을 통하여 25℃의 생수(rawwater)가 흐르며, 그응축물의 팬(16)에 의하여 모아져서 펌프(17)에 의하여 제거되고, 이때 남아 있는 불응축성개스는 배출관(2)을 통하여 배출한다.

전기한 증발실(1) 내에는 파이프(19)를 통하여 흐르는 열매개체에 의해서 가열된 염수(18)가 수용되어 있다.

이와같은 형태의 종래의 장치에 있어서는 배출개스의 과냉각된 양은 약 2℃쯤이 보통이며, 배출관(2) 안의 배출개스의 온도는 약 32℃이다.

이러한 조건하에서의 배출개스의 수증기 대 공기의 비율은 다음과 같이 계산된다.

여기에서 Ps : 32℃의 수증기압력=35.7Torr

P : 34℃의 수증기압력=39.9Torr

이상과 같이 공기 1kg에 대한 수증기의 양의 비율은 약 5.3kg이다.

만약 개스 밸러스트 진공펌프가 사용됐을 경우에는 제3도에서 표시한 바와 같이 개구부(D)를 통하여 공기가 다량으로 도입되어야 하며, 이때 공기를 다량으로 도입되기 위해서는 펌프의 큰 동력 소모가 필요하므로 장치의 효율이 저하되는 것이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해소하고져 다량의 수증기와 소량의 불응축성개스의 혼합물인 배기개스혼합물은 배출관(2)을 경유하여 열교환기나 냉각기(3)와 직접 접촉하게 되며, 이곳에서 32℃의 배기개스혼합물은 25℃의 생수의 일부분과 직접 접촉하게 되므로서 26℃로 냉각되어지고, 그리고 혼합물 중의 수증기의 대부분이 응축된다.

이 결과 증가된 비율의 공기를 함유한 배기개스혼합물은 진공펌프(5) 내로 들어가고, 전기한 냉각기(3)는 파이프(21)을 통해서 오는 생수를 받아 그 배기개스혼합물에 물을 뿌린다.

이렇게 하면 물과 응축물은 모여지고, 이것은 증발실(1)로 파이프(22)를 통하여 인도되어지며, 이때 펌프(23)는 증발실(1)로부터 물을 제거한다.

이 조건하의 배기개스혼합물의 수증기량 대 공기량의 비율은

여기에서 Ps : 26℃의 수증기압력=25.2Torr

P : 34℃의 수증기압력=39.9Torr이다.

식(3)의 조건에 비하여 식(4)에서는 수분함량의 비율이 1/5를 되어서 배기개스의 절대량은 (5.29＋1)에서 (1.0663＋1)로 감소되어 약 1/3로 되었다.

따라서 이때 사용되는 펌프의 능력은 적어도 좋고, 또한 외부에서 진공펌프 (5)로 도입되어야 할 공기량도 감소하게 되므로 펌프의 동력소비량이 크게 감소되는 것이다.

제2도는 본 발명 방법에 의하여 고온에서 증발시키는 증류기를 나타낸 것이다.

일반적으로 유봉식 진공펌프는 높은 진공을 만들어낼 수 있지만 만일 증류기가 공온이면 수증기의 압력이 높아져서 진공펌프에 의하여 발생하는 높은 진공과 높은 수증기 압력사이의 압력의 차이는 아주 크게 된다.

만일 저항이 적은 파이프를 이용하여 증류기와 일정한 흡입능력(체적/시간)을 가진 가스밸러스트형 진공펌프를 연결시키면 그 펌프는 외부로부터 도입되는 공기와 함께 건조될 다량의 수분을 흡입하게 되어서 증류기의 온도가 높아짐에 따라 수증기의 비용적은 적게 된다.

환언하면 즉, 펌프에 의하여 흡입된 수분함유량(중량/시간)은 개구부(D)(제3도)를 통하여 외부로부터 도입되는 공기의 최대용해 능력을 능가하게 되는 것이다.

이러한 문제는 본 발명에 의하여 해소될 수 있다.

제2도에서 고온 증기압축식 증류장치(12)는 증기압축기(7)를 포함하고 있으며, 이 압축기(7)에 의하여 압축된 고온의 수증기는 증발관(8)의 다발을 통하여 경유하고, 이때 약 25℃의 생수는 관(9)과 열교환기(10)를 경유하여 파이프(11)에서 증발관(8) 위로 산포되어 그 결과로 발생된 증기가 압축기(7)의 입구로 들어간다.

이 실시예에서는 진공펌프(5)에 흡입되는 수증기량이 펌프의 한계값의 이하로 감소되는 방법을 표시하고 있다.

제2도에서 보는 바와 같이 증발관(8)으로부터 배출된 개스는 냉각기(3)에 의해 냉각되어 진공펌프(5)로 고급되기 전에 드로틀장치(13)를 지나가게 된다.

이 드로틀장치(13) 때문에 증류장치(12) 안의 개스압력이 높다고 할지라도 징공펌프(5) 입구의 압력은 낮으므로 그 펌프(5)에 의해서 흡입된 흡수용적은 대략 일정한데 반하여 개스는 팽창하고 비용적은 크게 된다.

그 결과 흡입되는 수증기량(중량)은 펌프의 수증기의 허용치 이하로 떨어지는 것이다.

또 하나의 방법은 수증기의 압력이 높아질때 새로운 공기는 파이프(15)를 통하여 진공펌프(5)의 입구(14)로 공급되어 흡입된 개스중의 공기비율을 증가시켜서 흡입 수분함유량을 적게 하는 것이다.

도면 중 (24)는 감응 조절장치로서, 이것은 배기냉각기(3)의 입구에 연결되어 개스의 온도를 탐지해내고 파이프(15)를 통하여 이송되어 오는 공기의 양을 조절하는 공기밸브(25)를 작동시키는 것이다.

이 실시예에서 배기개스는 생수를 흡입한 냉각기(3)와 직접 접촉됨으로서 냉각된다.

그러다 증류기가 고온에서 작동되기 때문에 어떤 다른 형의 냉각기도 대신 사용될 수 있으며 냉각매개물은 생수가 아니어도 된다.

본 발명에 따른 개스배출의 방법은 진공증류 장치에서 배출된 배기개스를 냉각시키는 단계가 포함되어 압축공정 중에 새로운 공기를 흡입하는 장치를 가진 유봉식 진공펌프를 사용하여 개스를 공기중으로 내보내는 것이다.

결과적으로 개스배기에서 80%의 효율을 기대할 수 있고 종래의 방법과 비교해 볼 때 많은 에너지가 절약되는 것이다.

또한 종래와 같이 유봉식 진공펌프가 사용됐을 때 수증기의 압축으로 인하여 생기는 녹을 완전히 방지하고 물과 기름을 혼합할 때 생기는 기름의 점도가 높아지는 현상을 막을 수가 있다.

또한 생수의 일부분과 직접 접촉시키므로서 배출개스를 냉각시키는 방법에 의하여 개스의 양을 감소시킬 수 있는 것이다.

결과적으로 능력이 작은 펌프를 사용 할 수 있어서 전력소비량도 절약할 수가 있음과 아울러 드로틀장치나 공기를 흡입하는 장치가 진공펌프의 흡입하는 쪽의 파이프에 있어서 고온에서 작동되는 증류기에도 유봉식 진공펌프를 사용할 수 있게 되며 그러한 징공펌프는 낮은 온도에서 높은 온도까지 넓은 온도범위에 걸쳐 적용될 수가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 증류기(A)를 형성하는 하우징과 전기한 하우징내에 비교적 높은 진공을 형성하기 위한 장치와, 전기한 하우징내에 불응축성개스와 수증기의 배기개스 혼합물을 형성하기 위하여 전기한 염수(18)를 가열하는 장치와, 전기한 하우징내의 전기한 혼합물을 응축시킨 것에 의하여 전기한 수증기의 응축된 부분을 형성시키는 장치와, 전기한 하우징에서 전기한 응축물을 이동하기 위한 장치와, 전기한 수증기의 나머지부분과 전기한 불응축성 개스가 배출가스를 형성하는 것과, 전기한 하우징에서 전기한 배출개스를 이동시키고 수증기의 증가된 부분을 응축하도록 전기한 배출개스를 냉각시키며 전기한 불응축성개스와 수증기의 냉각된 배기 개스 혼합물을 형성하기 위한 장치와; 유봉식 진공펌프(5) 내에 전기한 냉각된 혼합물을 압축하기 위한 장치와, 전기한 압축이 일어나는 동안에 전기한 냉각된 혼합물내로 공기를 도입하기 위한 전기한 진공펌프(5)와, 전기한 진공펌프는 전기한 하우징내에 전기한 비교적 높은 진공을 형성한 것을 특징으로 하는 염수의 진공증류에 있어서 개스의 배출장치.
2. 제1항에 있어서, 전기한 냉각된 배기개스 혼합물은 전기한 제1단계펌프(B)에서 압축된 다음 전기한 제2단계펌프(C)에서 압축되며 전기한 공기는 전기한 제1단계와 제2단계 사이로 개구부(D)를 통하여 도입되는 것을 특징으로 하는 염수의 진공증류에 있어서 개스의 배출장치.
3. 제2항에 있어서, 전기한 진공펌프(5) 내에서 전기한 냉각된 배기개스 혼합물을 압축하기 전에 증가된 공기를 전기한 혼합물내로 도입하기 위한 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 염수의 진공증류에 있어서 개스의 배출장치.

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