WO2022114914A1 - 기체 분리막 운전 방법 - Google Patents

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WO2022114914A1
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separation membrane
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cleaning
impermeable
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이상중
남상아
김명욱
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롯데케미칼 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a gas separation membrane operating method for cleaning a gas separation membrane using the gas separated by the gas separation membrane.
  • Gas separation membranes are used to separate various gases, and their use is increasing recently.
  • the conventional gas separation membrane technology is focused on membrane manufacturing technology and process design technology, which are separation membrane manufacturing technology, and it is a direct cause of membrane contamination, which is a direct cause of degradation of membrane performance and lifespan.
  • the development of technology for improvement is insufficient.
  • Prior Document 1 (Republic of Korea Patent Publication No. 10-1911786) discloses a method of separately introducing a gas used for cleaning the separation membrane from the outside.
  • the cleaning cost increases.
  • the cleaning gas since the cleaning gas must be separately introduced from the outside, the gas separated by the gas film cannot be reused but must be discharged to the outside, and there is a problem that a separate configuration for introducing the cleaning gas from the outside is required.
  • Prior Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 1995-136472 discloses a method of cleaning the separation membrane by injecting water and backwashing by injecting air.
  • a separate configuration for injecting water is required, and there is a problem in that the cost of wastewater generation and treatment increases.
  • the present invention for solving the above problems relates to a gas separation membrane cleaning method.
  • the method comprises the steps of: (a) introducing an external gas into the membrane module through an inlet line; (b) separating the external gas into a permeable gas and an impermeable gas according to the permeability to the separation membrane through the separation membrane module, and transferring the permeable gas to the separation line and the impermeable gas to the outlet line ; and (c) injecting at least a portion of the impermeable gas delivered to the outlet line into an inlet of the separation membrane module.
  • step (c) the impermeable gas is stored in a washing tank connected to the outlet line, and the impermeable gas stored in the washing tank can be injected into the inlet of the separation membrane module.
  • step (c) the impermeable gas is injected into the inlet of the separation membrane module through a cleaning line having one side connected to the cleaning tank and the other side connected to the side of the inlet line.
  • the impermeable gas in step (c), may be circulated and injected a plurality of times without introducing the external gas.
  • the present invention it is possible to prevent the accumulation of contaminants inside the separation membrane, to release contaminants from the separation membrane to improve separation efficiency, and to utilize the gas flowing out from the separation membrane to ensure stability, so gas separation membrane performance and lifespan can be extended, and operating and membrane replacement costs can be saved.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view schematically illustrating a gas separation membrane cleaning apparatus used to perform a gas separation membrane operating method according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart schematically illustrating a gas separation membrane cleaning method according to the present invention.
  • 1 is a side cross-sectional view schematically illustrating a gas separation membrane cleaning apparatus used to perform a gas separation membrane operating method according to the present invention.
  • 2 is a flowchart schematically illustrating a gas separation membrane cleaning method according to the present invention.
  • the gas separation membrane cleaning apparatus used to perform the gas separation membrane operating method according to the present invention includes a separation membrane module 10 , a cleaning tank 20 , a cleaning line 30 , and a control unit 40 . ) is included.
  • the gas separation membrane operation method includes a separation process and a cleaning process.
  • An inlet line 1 on one side and an outlet line 2 on the other side are connected to the separation membrane module 10 .
  • a separation line 3 is connected to the side of the separation membrane module 10 .
  • the inlet line 1, the outlet line 2, and the separation line 3 are provided in the form of tubes.
  • the separation membrane module 10 is provided with a plurality of separation membranes 11 in the form of an extended tube and provided in bundles.
  • the separation membrane 11 may be, for example, a CO 2 trapping membrane that separates CO 2 from N 2 .
  • the inlet line 1 has one side connected to a gas injection unit (not shown) for injecting external gas at high pressure, and the other side connected to the separation membrane module 10 .
  • the control unit 40 controls a pump (not shown) to introduce an external gas from the gas injection unit into the separation membrane module 10 through the inlet line 1 ( s10 ).
  • the external gas corresponds to the gas to be separated through the gas separation membrane in the separation process, and is distinguished from the gas used for cleaning the separation membrane in the cleaning process to be described later.
  • the external gas is separated into a permeable gas and an impermeable gas according to the permeability to the separation membrane 11 through the separation membrane module 10 , and the permeable gas is transferred to the separation line 3 , and the impermeable gas is transferred to the outlet line It is transferred to (2) (s20).
  • the permeable gas has a high permeability with respect to the separation membrane 11 of the separation membrane module 10 and is a gas that permeates through the separation membrane 11, and the impermeable gas corresponds to a gas having a relatively low permeability to the separation membrane 11 than the permeation gas. .
  • the plurality of separation membranes 11 of the separation membrane module 10 are arranged in a horizontal direction in the drawing.
  • the permeable gas that has passed through the separation membrane 11 exits in a direction perpendicular to the direction in which the separation membrane 11 is arranged, and the impermeable gas that has not passed through the separation membrane 11 is arranged with the separation membrane 11 . It is configured to exit in the same direction as the direction in which it was set.
  • Each separation membrane 11 of the separation membrane module 10 communicates with the inlet line 1 on one side and the outlet line 2 on the other side.
  • the outer space of the separation membrane 11 communicates with the separation line 3 .
  • the permeation gas passes through the separation membrane 11 in a radial direction and permeates into the outer space of the separation membrane 11 .
  • the permeate gas is separated by a separation line 3 connected to the outer space of the separation membrane 11 .
  • the impermeable gas flows into the separation membrane 11 , moves in the longitudinal direction of the separation membrane 11 , and is delivered to the outlet line 2 communicating with the other side of the separation membrane 11 . do.
  • the main causes of contamination and damage of the separation membrane 11 are dust, moisture, NOx, SOx, and the like, and a small amount of residual contaminants after pretreatment of the inflow gas is accumulated inside the separation membrane module 10 . These materials react with moisture over time to cause membrane contamination and breakage, thereby adversely affecting the separation efficiency of the separation membrane module 10 . In addition, since NOx and SOx react with moisture to form an acid, the accumulation of moisture, NOx, and SOx in the separation membrane should be minimized.
  • the cleaning tank 20 is connected to the outlet line 2 , and at least a portion of the impermeable gas is stored in the cleaning tank 20 .
  • a cleaning tank 20 is provided at the rear end of the gas separation membrane cleaning device, and the cleaning tank 20 stores a certain amount of the impermeable gas separated from the separation membrane module 10 and discarded.
  • the impermeable gas remaining after the inlet gas is separated is mainly N 2 , O 2 , CO 2 , CO, etc., and is composed of a gas having a lower permeability than the permeable gas.
  • the impermeable gas not stored in the cleaning tank 20 is exhausted to the outside through the discharge line 4 .
  • the cleaning tank 20 does not store gas supplied from the outside other than the impermeable gas.
  • the cleaning tank 20 utilizes the impermeable gas stored in the cleaning tank 20 to clean the separation membrane module 10 when contamination of the separation membrane module 10 occurs as described below. same.
  • the cleaning line 30 is connected to the inlet 12 of the separation membrane module 10 and the other side is connected to the cleaning tank 20 .
  • the cleaning line 30 is provided in the form of a tube.
  • the impermeable gas stored in the cleaning tank 20 is supplied from the cleaning tank 20 to the cleaning line 30 at a pressure higher than the production pressure.
  • the cleaning line 30 forms a path through which the impermeable gas supplied from the cleaning tank 20 is injected into the inlet 12 of the separation membrane module 10 through the valve 31 .
  • the control unit 40 injects the impermeable gas supplied from the cleaning tank 20 to the cleaning line 30 into the inlet 12 of the separation membrane module 10 through the valve 31 .
  • the existing The cleaning line 30 may be communicated with the inner space of the separation membrane module 10 through the inlet line 1 of However, the cleaning line 30 may be connected to the inlet 12 of the separation membrane module 10 separately from the inlet line 1 .
  • the impermeable gas already used and stored in the cleaning tank 20 without introduction of an external gas injected into the separation membrane module 10 in the above-described separation process is removed from the inlet of the separation membrane module 10 .
  • (12) is circulated and injected multiple times.
  • the control unit 40 may control the valve 31 , and the control unit 40 may control to circulate and inject the impermeable gas into the inlet 12 of the separation membrane 11 at a predetermined cycle.
  • the impermeable gas may be injected into each separation membrane 11 of the separation membrane module 10 through the inlet 12 of the separation membrane module to desorb and discharge contaminants in the separation membrane module 10 .
  • the efficiency and lifespan of the separation membrane module 10 can be improved.
  • the negative effect on the separation membrane 11 can be minimized.
  • the impermeable gas is a gas generated during the production process, the impermeable gas is smoothly discharged for cleaning the separation membrane module 10 . Circulation can be supplied.
  • the separation membrane 11 according to the present invention is a CO 2 trapping membrane
  • the impermeable gas may be mainly composed of N 2 , which is stable to the separation membrane 11, and thus the separation membrane module 10 without a separate chemical stimulus ) contamination can be improved.
  • the present invention can minimize contamination and damage that occurs when gas is separated using a gas separation membrane and extend the life of the separation membrane.
  • the present invention recycles wasted gas among the separated gas, so that operating costs can be reduced. That is, in the present invention, in the gas separation membrane for separating gas, it is possible to prevent contamination of the separation membrane module by recovering and maintaining the separation efficiency of the membrane and utilizing the discarded gas.
  • control unit 40 control unit

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Abstract

본 발명은 기체 분리막 운전 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, (a) 유입라인을 통해 분리막 모듈로 외부 가스를 유입시키는 단계; (b) 상기 분리막 모듈을 통해 상기 외부 가스를 분리막에 대한 투과도에 따라 투과 가스 및 불투과 가스로 분리시켜, 상기 투과 가스를 상기 분리라인으로, 및 상기 불투과 가스를 상기 유출라인으로 전달하는 단계; 및 (c) 상기 유출라인으로 전달된 상기 불투과 가스 중 적어도 일부를 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

기체 분리막 운전 방법
본 발명은 기체 분리막에 의해 분리된 가스를 이용하여 기체 분리막을 세정 하기 위한 기체 분리막 운전 방법에 관한 것이다.
기체 분리막은 다양한 가스를 분리하기 위한 것으로 최근 사용이 증대되고 있으나, 종래의 기체 분리막 기술은 분리막 제조 기술인 제막 기술, 공정 설계 기술에 집중되어 있으며, 분리막 성능 및 수명 저하의 직접적 원인이 되는 분리막 오염을 개선하기 위한 기술 개발은 미흡한 실정이다.
종래에는 분리막에 배기가스를 공급하기 전 배기가스의 전처리 효율을 높여 막의 오염을 줄이고, 오염된 분리막은 교체하는 방식을 대부분 사용하였다. 그러나, 이 경우 고가의 분리막의 오염이나 파손으로 인해 분리 효율이 떨어지거나 교체로 인한 비용이 증가되는 문제가 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 외부 세정 가스, 물, 화학약품 등을 이용하여 분리막의 오염을 제거하여 분리 효율을 개선하는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 외부 세정 가스나 화학약품을 사용하면 운영 비용 증가, 환경오염, 및 2차 처리에 대한 문제가 발생한다.
선행문헌 1(대한민국 등록특허공보 제10-1911786호)은 분리막의 세정에 이용하는 가스를 외부에서 별도로 유입하는 방식을 개시하고 있다. 그러나, 이 경우 세정 비용이 증가하는 문제점이 있다. 또한, 외부에서 별도로 세정 가스를 유입하여야 하므로 기체막에 의해 분리되는 가스는 재이용되지 못하고 외부로 배출하여야 하며, 외부의 세정 가스를 유입시키기 위한 별도 구성이 요구된다는 문제점이 있다.
선행문헌 2(일본 특허공개공보 제1995-136472호)는 물을 주입하여 분리막을 세정하며, 공기를 주입하여 역세하는 방식을 개시하고 있다. 그러나, 이 경우 물을 주입시키기 위한 별도 구성이 요구되며 폐수 발생 및 처리에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 기체 분리막에 의해 분리된 가스 중 버려지는 가스를 재활용하여 기체 분리막을 세정할 수 있는 기체 분리막 운전 방법을 제공함에 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 기체 분리막 세정 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, (a) 유입라인을 통해 분리막 모듈로 외부 가스를 유입시키는 단계; (b) 상기 분리막 모듈을 통해 상기 외부 가스를 분리막에 대한 투과도에 따라 투과 가스 및 불투과 가스로 분리시켜, 상기 투과 가스를 상기 분리라인으로, 및 상기 불투과 가스를 상기 유출라인으로 전달하는 단계; 및 (c) 상기 유출라인으로 전달된 상기 불투과 가스 중 적어도 일부를 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 불투과 가스는 상기 유출라인에 연결된 세정탱크에 저장되며, 상기 세정탱크에 저장된 불투과 가스는 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 불투과 가스는 일측이 상기 세정탱크에 연결되고 타측이 상기 유입라인의 측부에 연결된 세정라인을 통해 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계는, 상기 외부 가스의 유입 없이 상기 불투과 가스를 복수회 순환 주입시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 분리막 내부에 오염원이 축적되는 것을 방지할 수 있고, 오염물을 분리막으로부터 방출하여 분리 효율을 개선할 수 있으며, 분리막으로부터 유출되는 가스를 활용하므로 안정성 확보가 가능하여 기체 분리막 성능 및 수명을 연장하고 운영 및 막 교체비용을 절약할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기체 분리막 운전 방법을 수행하기 위해 이용되는 기체 분리막 세정 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기체 분리막 세정 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 기체 분리막 운전 방법을 수행하기 위해 이용되는 기체 분리막 세정 장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 기체 분리막 세정 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기체 분리막 운전 방법을 수행하기 위해 이용되는 기체 분리막 세정 장치는 분리막 모듈(10), 세정탱크(20), 세정라인(30), 및 제어부(40)를 포함한다. 이하에서는, 상기 기체 분리막 세정 장치의 각 구성을 설명하면서, 이를 통해 수행되는 기체 분리막 운전 방법의 각 단계를 함께 설명한다. 기체 분리막 운전 방법은 분리 공정과 세정 공정을 포함한다.
기체 분리막 운전 방법, 중 분리 공정의 각 단계를 설명하면 다음과 같다.
분리막 모듈(10)에는 일측에 유입라인(1), 및 타측에 유출라인(2)이 연결된다. 분리막 모듈(10)의 측면에는 분리라인(3)이 연결된다. 유입라인(1), 유출라인(2), 및 분리라인(3)은 관의 형태로 제공된다. 분리막 모듈(10)에는 연장된 관 형태이며 다발로 제공되는 복수의 분리막(11)이 구비된다. 분리막(11)은 예를 들어 CO2를 N2로부터 분리하는 CO2 포집 분리막일 수 있다.
유입라인(1)은 일측이 외부 가스를 고압으로 주입시키기 위한 가스 주입부(미도시)에 연결되고, 타측이 분리막 모듈(10)에 연결된다. 제어부(40)는 펌프(미도시) 등을 제어하여 상기 가스 주입부로부터 외부 가스를 유입라인(1)을 통해 분리막 모듈(10)로 유입시킨다(s10). 외부 가스는 분리 공정상에서 기체 분리막을 통해 분리될 분리 대상 기체에 해당하며, 후술할 세정 공정에서 분리막 세정을 위해 사용되는 기체와는 구분된다.
그 다음, 분리막 모듈(10)을 통해 상기 외부 가스를 분리막(11)에 대한 투과도에 따라 투과 가스 및 불투과 가스로 분리시켜, 투과 가스를 분리라인(3)으로, 및 불투과 가스를 유출라인(2)으로 전달한다(s20). 투과 가스는 분리막 모듈(10)의 분리막(11)에 대해 투과도가 높아 분리막(11)을 투과하는 가스이며, 불투과 가스는 투과 가스보다 분리막(11)에 대한 투과도가 상대적으로 낮은 가스에 해당한다.
분리막 모듈(10)의 복수의 분리막(11)은 도면상 가로 방향으로 배열된다. 분리막 모듈(10)은 분리막(11)을 투과한 투과 가스가 분리막(11)이 배열된 방향과 수직한 방향으로 빠져나가고, 분리막(11)을 투과하지 못한 불투과 가스가 분리막(11)이 배열된 방향과 같은 방향으로 빠져나가도록 구성된다.
분리막 모듈(10)의 각 분리막(11)은 일측이 유입라인(1), 및 타측이 유출라인(2)에 연통된다. 분리막(11)의 외부 공간은 분리라인(3)에 연통된다.
유입라인(1)으로 주입된 유입 가스 중 투과 가스는 분리막(11)을 반경방향으로 투과하여 분리막(11)의 외부 공간으로 투과된다. 투과 가스는 분리막(11)의 외부 공간에 연통된 분리라인(3)으로 분리된다.
유입라인(1)으로 주입된 외부 가스 중 불투과 가스는 분리막(11) 내부로 유입되며, 분리막(11)의 길이방향으로 이동하여 분리막(11)의 타측에 연통된 유출라인(2)으로 전달된다.
분리막(11)의 오염 및 파손은 더스트(dust), 수분, NOx, SOx 등이 주요 원인으로, 유입 가스의 전처리 후 소량 잔존하는 오염원이 분리막 모듈(10) 내부에 축적된다. 이 물질들은 시간이 지나면 수분과 반응하여 막 오염 및 파손을 유발하여 분리막 모듈(10)의 분리 효율에 악영향을 미친다. 또한, NOx, SOx는 수분과 반응하여 산을 형성하기에, 분리막 내부에 수분, NOx, SOx의 축적을 최소화해야 한다.
기체 분리막 운전 방법, 중 세정 공정의 각 단계를 설명하면 다음과 같다.
상기 외부 가스를 유입시켜 분리막 모듈(10)에 유입시켜 가스를 분리하는 분리 공정이 수행된 후, 이와 별도로 유출라인(2)으로 전달된 상기 불투과 가스 중 적어도 일부가 분리막 모듈(10)의 인입부(12)에 주입되는 세정 공정이 수행된다(s30).
세정탱크(20)는 유출라인(2)과 연결되고 불투과 가스의 적어도 일부는 세정탱크(20)에 저장된다. 기체 분리막 세정 장치의 후단에는 세정탱크(20)가 구비되며, 세정탱크(20)는 분리막 모듈(10)로부터 분리되어 버려지는 불투과 가스를 일정량 저장한다. 유입 가스가 분리된 후 남은 불투과 가스는 주로 N2, O2, CO2, CO 등으로, 투과 가스보다 투과도가 낮은 가스로 구성된다.
세정탱크(20)에 저장되지 않은 불투과 가스는 배출라인(4)을 통해 외부로 배기된다. 세정탱크(20)는 불투과 가스 외에 외부에서 공급된 가스는 저장하지 않는다. 세정탱크(20)는 후술하는 바와 같이 분리막 모듈(10)의 오염이 발생하였을 때, 세정탱크(20) 내에 저장된 불투과 가스를 분리막 모듈(10)을 세정하기 위해 활용하는데 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.
세정라인(30)는 일측이 분리막 모듈(10)의 인입부(12)에 연결되고 타측이 세정탱크(20)에 연결된다. 세정라인(30)은 관의 형태로 제공된다. 세정탱크(20)로부터 세정라인(30)으로 세정탱크(20)에 저장된 불투과 가스가 생산압력보다 높은 압력으로 공급된다. 세정라인(30)은 세정탱크(20)로부터 공급되는 불투과 가스가 밸브(31)를 통해 분리막 모듈(10)의 인입부(12)에 주입되도록 하는 경로를 형성한다. 제어부(40)는 세정탱크(20)로부터 세정라인(30)으로 공급되는 불투과 가스를 밸브(31)를 통해 분리막 모듈(10)의 인입부(12)에 주입시킨다.
세정라인(30)의 일측은 유입라인(1)과 연통하여 분리막 모듈(10)의 인입부(12)에 연결될 수 있으므로, 분리막 모듈(10)에 세정라인(30)을 별도로 연결시키지 않고도, 기존의 유입라인(1)을 통해 세정라인(30)을 분리막 모듈(10)의 내부 공간에 연통시킬 수 있다. 다만, 세정라인(30)은 유입라인(1)과 별도로 분리막 모듈(10)의 인입부(12)에 연결될 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 세정 공정에서는, 상술한 분리 공정상에서 분리막 모듈(10)에 주입하는 외부 가스의 유입 없이 이미 사용되어 세정탱크(20)에 저장된 불투과 가스를 분리막 모듈(10)의 유입부(12)에 복수회 순환 주입시키게 된다. 제어부(40)는 밸브(31)를 제어할 수 있으며, 제어부(40)는 불투과 가스를 미리 정해진 주기로 분리막(11)의 인입부(12)에 순환 주입시키도록 제어할 수 있다. 이를 통해, 생산 공정 중 발생하는 불투과 가스를 분리막(11)의 인입부(12)에 지속적으로 공급하여 분리막 모듈(10) 내의 오염원이 축적되지 않도록 관리 가능하다.
불투과 가스는 분리막 모듈의 인입부(12)를 거쳐 분리막 모듈(10)의 각 분리막(11) 내에 주입되어 분리막 모듈(10) 내의 오염원을 탈리 및 배출시킬 수 있다.
이에 따라, 분리막 모듈(10)의 효율 및 수명을 개선할 수 있다. 또한, 별도의 화학약품을 사용하지 않으므로 분리막(11)에 미치는 부정적인 영향을 최소화할 수 있으며, 불투과 가스는 생산공정 중 발생되는 가스이므로 분리막 모듈(10)의 세정을 위해 불투과 가스가 원활하게 순환 공급될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 분리막(11)이 CO2 포집 분리막인 경우, 불투과 가스는 주로 N2로 구성될 수 있으며, 이는 분리막(11)에 안정적이므로 별도의 화학적 자극 없이 분리막 모듈(10)의 오염을 개선할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예들에 따르면, 본 발명은 기체 분리막을 이용하여 가스를 분리할 때 발생하는 오염 및 파손을 최소화하고 분리막의 수명을 연장할 수 있다. 일반적으로 외부의 가스나 물 등을 이용하는 기존의 방식과 달리, 본 발명은 분리된 가스 중 버려지는 가스를 재활용하므로 운영비를 절감할 수 있다. 즉, 본 발명은 가스를 분리하는 기체 분리막에 있어, 막의 분리 효율을 회복, 유지하고 버려지는 가스를 활용하여 분리막 모듈의 오염을 방지할 수 있다.
이 분야의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.
[부호의 설명]
1: 유입라인
2: 유출라인
3: 분리라인
4: 배출라인
10: 분리막 모듈
11: 분리막
12: 분리막 모듈의 인입부
20: 세정탱크
30: 세정라인
31: 밸브
40: 제어부

Claims (4)

  1. (a) 유입라인을 통해 분리막 모듈로 외부 가스를 유입시키는 단계;
    (b) 상기 분리막 모듈을 통해 상기 외부 가스를 분리막에 대한 투과도에 따라 투과 가스 및 불투과 가스로 분리시켜, 상기 투과 가스를 상기 분리라인으로, 및 상기 불투과 가스를 상기 유출라인으로 전달하는 단계; 및
    (c) 상기 유출라인으로 전달된 상기 불투과 가스 중 적어도 일부를 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기체 분리막 운전 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 불투과 가스는 상기 유출라인에 연결된 세정탱크에 저장되며, 상기 세정탱크에 저장된 불투과 가스는 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입되는 것을 특징으로 하는, 기체 분리막 운전 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 불투과 가스는 일측이 상기 세정탱크에 연결되고 타측이 상기 유입라인의 측부에 연결된 세정라인을 통해 상기 분리막 모듈의 인입부에 주입되는 것을 특징으로 하는, 기체 분리막 운전 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 외부 가스의 유입 없이 상기 불투과 가스를 복수회 순환 주입시키는 것을 특징으로 하는, 기체 분리막 운전 방법.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136472A (ja) 1993-11-17 1995-05-30 Miura Co Ltd 気体分離膜の洗浄方法およびその装置
KR20110117465A (ko) * 2010-04-21 2011-10-27 주식회사 씨엔엘에너지 연속 가스분리장치 및 연속 가스분리방법
WO2013092606A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-27 Highq-Factory Gmbh Verfahren zum reinigen eines filters
KR20150000619A (ko) * 2013-06-25 2015-01-05 (주)파인텍 과불화화합물의 분리 및 재활용시스템
KR20150005008A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 코웨이 주식회사 분리막의 유지 화학 세정 방법 및 유지 화학 세정 시스템
KR101911786B1 (ko) 2018-07-16 2019-01-04 한국산업기술시험원 기체분리막 세정 장치 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA023203B1 (ru) * 2010-07-01 2016-05-31 Эвоник Файберс Гмбх Способ и установка для разделения газов
KR101783429B1 (ko) * 2016-01-06 2017-09-29 한국과학기술연구원 고투과성기체 회수장치 및 방법
KR101840732B1 (ko) * 2016-01-06 2018-05-04 한국과학기술연구원 양방향성 고투과성기체 회수장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07136472A (ja) 1993-11-17 1995-05-30 Miura Co Ltd 気体分離膜の洗浄方法およびその装置
KR20110117465A (ko) * 2010-04-21 2011-10-27 주식회사 씨엔엘에너지 연속 가스분리장치 및 연속 가스분리방법
WO2013092606A1 (de) * 2011-12-19 2013-06-27 Highq-Factory Gmbh Verfahren zum reinigen eines filters
KR20150000619A (ko) * 2013-06-25 2015-01-05 (주)파인텍 과불화화합물의 분리 및 재활용시스템
KR20150005008A (ko) * 2013-07-04 2015-01-14 코웨이 주식회사 분리막의 유지 화학 세정 방법 및 유지 화학 세정 시스템
KR101911786B1 (ko) 2018-07-16 2019-01-04 한국산업기술시험원 기체분리막 세정 장치 및 방법

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