KR102485122B1 - Air separation equipment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비를 설명한다. 상기 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비는 공기를 압축하는 공기 압축부; 상기 공기 압축부로부터 압축된 공기를 수세하는 수세부; 상기 수세부로부터 전달되는 공기에 포함되는 불순물을 흡착하여 요구되는 가스 성분을 추출하는 불순물 흡착부; 상기 추출된 가스 성분을 열교환하여 외부로 배출하되, 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분은, 상기 공기 압축부의 전단을 회귀시키는 열교환 부; 및, 상기 열교환 부에서 배출되는 상기 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분을 상기 압축된 공기에 포함되는 열을 열교환하고, 추가적으로 일정의 온도로 가열하여 기설정된 사용 온도를 이루도록 하여 상기 불순물 흡착부로 공급하는 보조 열교환부를 포함한다.The present invention describes an air separation facility for reducing power consumption. The air separation facility for reducing power consumption includes an air compression unit for compressing air; a washing unit configured to wash compressed air from the air compression unit; an impurity adsorption unit for adsorbing impurities contained in the air delivered from the washing unit and extracting required gas components; a heat exchange unit that heat-exchanges the extracted gas component and discharges it to the outside, and returns the gas component that reaches a predetermined regeneration temperature to the front end of the air compression unit; And, heat-exchanging the gas component constituting the predetermined regeneration temperature discharged from the heat exchange unit with heat contained in the compressed air, additionally heating it to a predetermined temperature to achieve a predetermined use temperature, and supplying it to the impurity absorption unit. It includes an auxiliary heat exchanger.

Description

소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비{AIR SEPARATION EQUIPMENT}Air separation equipment for reducing power consumption {AIR SEPARATION EQUIPMENT}

본 발명은 공기 분리 설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 분리 공정 중, 공기를 압축하는 과정에서 발생되는 열을 사용하여 불순물 히터의 소비 전력을 저감시킬 수 있는 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비에 관한 것이다.The present invention relates to an air separation facility, and more particularly, to an air separation facility for reducing power consumption that can reduce the power consumption of an impurity heater by using heat generated in the process of compressing air during an air separation process. it's about

근래에는 대기의 공기를 이용하여 대량의 산소, 질소, 알곤 등 가스를 생산하는 공기분리설비를 사용하고 있다.In recent years, air separation equipment that produces a large amount of gas such as oxygen, nitrogen, argon, etc. using atmospheric air has been used.

종래의 공기분리설비의 구성 및 작용을 설명한다.The configuration and operation of a conventional air separation facility will be described.

종래의 공기분리설비는 공기 압축기를 포함한다.Conventional air separation equipment includes an air compressor.

상기 공기 압축기는 다수의 압축단을 갖는 압축기이다.The air compressor is a compressor having multiple compression stages.

종래의 압축기는 대기중의 공기를 흡입하여 다단 압축과정을 거치면서 첫단 압축한다. 이때, 압축시 압축열이 발생된다. 상기 압축열을 제거하여 압축효율을 높이기 위하여 Cooler를 통과 시키고 다음 단 압축 후 압축열을 제거하기 위한 다음 단 Cooler를 통과시킨다.A conventional compressor sucks air in the atmosphere and compresses it in the first stage while going through a multi-stage compression process. At this time, compression heat is generated during compression. It passes through a cooler to remove the compression heat to increase the compression efficiency, and passes through a next-stage cooler to remove the compression heat after the next stage of compression.

최종단을 통과한 압축된 고온의 공기는 수세냉각장치에서 냉각이 실시된다.The compressed high-temperature air that has passed through the final stage is cooled in a water washing cooling device.

그리고 다수의 여러단을 거친 압축공기는 높은 압력을 지닌 고압의 상태가 된다.And the compressed air that has passed through a number of stages becomes a high-pressure state with high pressure.

이어 종래의 공기 압축기는 수세탑과 연결된다.Then, a conventional air compressor is connected to the washing tower.

상기 수세탑은 공기압축기 최종단을 거친 고압의 뜨거운 공기를 냉각수와 직접 접촉하여 열교환 하는 장치이다.The washing tower is a device for exchanging heat by directly contacting the high-pressure hot air that has passed through the final stage of the air compressor with cooling water.

수세탑 하부에서 공급되는 뜨거운 공기를 중부에서 중온의 냉각수와 1차 열교환하고, 상부 냉각탑에서 공급되는 냉각수와 2차 열교환하여 공기를 냉각하고 공기내 수용성 불순물을 제거하여 불순물 흡착기로 전송한다.The hot air supplied from the bottom of the washing tower undergoes primary heat exchange with medium-temperature cooling water in the middle, and secondary heat exchange with cooling water supplied from the upper cooling tower to cool the air, remove water-soluble impurities in the air, and transfer them to the impurity adsorber.

상기 불순물 흡착기는 압축된 원료공기 속에 함유된 수분(H₂O) 및 CO₂를 완전히 제거한다.The impurity absorber completely removes moisture (H₂O) and CO₂ contained in the compressed raw material air.

상기 흡착기 내부에는 흡착제가 충전되어 있고, 여러 종류의 흡착제는 각각의 목표한 수분과 불순물을 각각 흡착하여 후공정으로 유입되지 못하도록 한다.An adsorbent is filled inside the adsorber, and various types of adsorbents adsorb target moisture and impurities, respectively, so that they do not flow into the subsequent process.

이에 따라 공기중의 순수질소와 산소, 알곤 등 필요로 하는 성분만 후공정인 열교환기를 통하여 정유통으로 이송되고, 재생중인 흡착기는 상탑에서 발생된 저순도질소를 이용하여 재생 히터를 통과하면서 사용 중 흡착된 수분 및 CO₂를 제거하여 재생시킨 후 일정주기로 교체 사용하게 된다.Accordingly, only necessary components such as pure nitrogen, oxygen, and argon in the air are transported to the oil refinery through the post-process heat exchanger, and the regenerating adsorber uses low-purity nitrogen generated in the upper tower to pass through the regeneration heater and adsorb during use. After removing and regenerating the collected moisture and CO2, it is replaced at regular intervals.

종래의 열 교환기의 주요 기능은 공기압축기에서 압축된 상온의 송입공기와 정류탑에서 나오는 초저온의 한냉가스(저순도질소, 산소, 질소, 알곤)와 열교환 하여 상온(보통의 공정에서15 ℃ 내외)의 공기는 열교환기를 통과하면서 저온인 -170℃ 까지 하락하게 되고, -170℃ 의 제품가스는 공기와 열교환하여 상온(15℃)으로 회복되어 나온다. Main 열교환기는 상온부, 중부, 냉단부로 나눌 수 있으며 수평 열교환이 이루어지며 온도의 slip이 거의 없는 열역학적 가역과정으로 볼 수 있다.The main function of the conventional heat exchanger is to exchange heat with the supplied air at room temperature compressed by the air compressor and the ultra-low temperature cold gas (low purity nitrogen, oxygen, nitrogen, argon) from the rectifying tower to obtain room temperature (around 15 ℃ in normal process). As the air passes through the heat exchanger, it drops down to the low temperature of -170℃, and the product gas at -170℃ is recovered to normal temperature (15℃) by exchanging heat with the air. The main heat exchanger can be divided into normal temperature part, middle part, and cold part, and horizontal heat exchange is performed, and it can be seen as a thermodynamically reversible process with almost no temperature slip.

또한 종래의 한랭 발생장치 내부는 저온이기 때문에 단열 층을 통하여 열 침입이 있으며 또한 열교환기 에서 온단부 열손실, 액체가스 취출시의 한냉손실 등을 보충하기 위해, 압축공기를 기계적으로 단열 팽창시켜 한냉을 발생시키는 팽창터빈이다.In addition, since the inside of the conventional cold generator is low temperature, heat intrusion occurs through the insulation layer, and in order to compensate for heat loss at the hot end of the heat exchanger and cold loss during liquid gas extraction, compressed air is mechanically adiabatically expanded to cool is an expansion turbine that generates

팽창터빈은 한냉을 발생하는 장치로 정상 운전 중에는 복사열 및 액체 추출에 의한 한냉손실 등을 보상하고, 냉각 운전시는 열교환기 및 정류탑에 한냉을 공급하여 서서히 공기를 액화 시키는 역할을 한다.The expansion turbine is a device that generates cold, and during normal operation, it compensates for cold loss due to radiant heat and liquid extraction.

공기를 압축하면 공기분자들의 충돌로 인하여 압축열이 발생하고, 반대로 압축공기를 팽창시키면 온도가 하락하는 물리적 현상을 이용한다.When air is compressed, compression heat is generated due to collisions of air molecules, and conversely, when compressed air is expanded, the temperature decreases.

또한 종래의 정류장치는 혼합물질인 공기의 압력과 온도에 따른 각각의 비점차가 다른 성질을 이용하여 정류통 각각의 특정부위에서 농축하고 정제하는 과정을 연속적으로 반복하여 산소, 질소, 알곤 가스를 생산하는 장치이다. In addition, conventional rectifiers produce oxygen, nitrogen, and argon gases by continuously repeating the process of concentrating and purifying at specific parts of each rectifier by using the different properties of each boiling point according to the pressure and temperature of air, which is a mixture. It is a device that

일 실시 예를 들어 장치의 구성요소를 살펴보면 Main Column, Side Column, Pure Argon Column으로 분류 되고 각 Column은 상탑, 하탑, Re-boiler Condenser, 정류 Tray(접시모양 & Film)가 있으며, 과냉기, 액산 및 조알곤 Process pump, 등이 설치 되어있다. For example, looking at the components of the device, it is classified into Main Column, Side Column, and Pure Argon Column, and each column has an upper tower, a lower tower, a re-boiler condenser, and a rectification tray (dish-shaped & film), and a supercooler, liquid acid And Joargon Process pump, etc. are installed.

Main Column의 정류과정을 설명하면 다음과 같다.The rectification process of the Main Column is explained as follows.

정류통 하탑으로 -174℃, 5kg/Cm² 공기가 송입되고, 하탑 상부에는 상탑과 하탑이 열교환 될 수 있도록 Re-boiler Condenser 가 설치되어 상탑의 -180 ℃ 액체산소와 Passage를 통하여 열교환하여 하탑의 공기는 상탑의 차가운 액체산소에 온도가 하락하여 액화되고 상탑의 액체산소는 하탑의 뜨거운 공기 열량을 얻어 기화되는 상호간 잠열 교환을 이루어 높은 압력의 하탑 공기는 액화되어 하부 Tray로 흘러내려 상승하는 혼합공기 중 산소성분 다량을 액화시켜 하탑 상부에는 질소성분의 가스만 남게 된다. 상탑에서는 액중에 있는 질소, 알곤 성분의 가스는 비점이 산소보다 낮은 관계로 먼저 기화되어 상탑 상부에 자리하게 되고, 상탑 하부에는 99.5 % 이상의 산소로 정제된다.-174℃, 5kg/Cm² air is introduced into the lower tower of the rectifier, and a re-boiler condenser is installed in the upper part of the lower tower so that the upper and lower towers can exchange heat. The temperature of the cold liquid oxygen in the upper tower drops and becomes liquefied, and the liquid oxygen in the upper tower obtains the heat of the hot air in the lower tower and vaporizes. A large amount of oxygen components are liquefied, leaving only nitrogen gas at the top of the lower tower. In the upper tower, nitrogen and argon component gases in the liquid have a lower boiling point than oxygen, so they are first vaporized and settled in the upper part of the upper tower, and are purified with more than 99.5% oxygen in the lower part of the upper tower.

하탑의 상부에는 순질소가 형성되고, 중부에는 저순도순질소 층이 형성되며, 하부에는 산소 성분이 약 40 % 에 상당하는 액체공기가 농축된다. Pure nitrogen is formed in the upper part of the lower tower, a low-purity pure nitrogen layer is formed in the middle part, and liquid air having an oxygen component of about 40% is concentrated in the lower part.

정류통 상탑운전은 하탑에서 생성된 순액체질소, 저순도 순액체질소질, 액체공기를 상탑 Tray 상부, 중상부, 중부에 각각 적정 유량으로 배분하면 상탑의 정류도 하탑 정류과정에서와 같이 최상부에 순질소 층이 형성되고(순도 10ppm이하), 그 밑에 저순도순질소 층이 형성되고 (산소함량 약 2.4%) 그 하단에 조알곤 층이 형성되고 최하부에 산소층과 액체산소가 형성된다. The rectifier upper column operation distributes the pure liquid nitrogen, low-purity pure liquid nitrogen, and liquid air generated in the lower column at an appropriate flow rate to the upper, middle, upper, and middle portions of the upper tray, respectively. A nitrogen layer is formed (purity of 10 ppm or less), a low purity pure nitrogen layer is formed below it (oxygen content of about 2.4%), a crude argon layer is formed at the bottom, and an oxygen layer and liquid oxygen are formed at the bottom.

Side Column 의 정류과정을 설명하면 다음과 같다.The rectification process of the side column is explained as follows.

알곤은 대기 중에 0.93 % 밖에 존재하지 않으므로 Main Column 상탑에서 8%로 농축 된 알곤 가스를 상탑과 연결된 Side Column으로 송입하고 비점이 높은 산소성분은 boiler Condenser 에서 Column 상부의 액체공기와 열교환 하여 액화되어 Tray 하부로 모이게 되고 이 액체산소는 다시 Main Column 상탑으로 되돌려 보내고, 알곤 성분은 비점이 낮은 관계로 Tray를 통과하면서 기화되어 Column 상부에 모이게 된다. 이러한 과정이 지속되면8%의 알곤 성분은 99.3% 이상의 알곤 성분으로 농축된다.Since argon exists only 0.93% in the air, argon gas concentrated to 8% in the upper column of the main column is fed to the side column connected to the upper column, and the oxygen component with a high boiling point is liquefied by heat exchange with the liquid air at the top of the column in the boiler condenser. It collects at the bottom, and this liquid oxygen is returned to the top of the Main Column, and the argon component is vaporized while passing through the tray due to its low boiling point, and is collected at the top of the column. If this process continues, the 8% argon component is concentrated to more than 99.3% argon component.

Pure Argon Column 의 정류과정을 설명하면 다음과 같다.The rectification process of the Pure Argon Column is explained as follows.

Side Column 에서 생산된 99.3 %의 알곤성분 중 0.7 %에 상당하는 질소성분을 제거해야 하는데 순알곤 정류탑에서 Re-boiler Condenser를 통하여 Main Column에서의 정류과정과 같이 알곤속에 있는 질소는 비점차를 이용하여 Boiling 시켜 외부로 제거 하면 99.999 % 이상의 순알곤 제품을 생산하게 된다.Nitrogen component equivalent to 0.7% of the 99.3% argon component produced in the Side Column must be removed. In the pure argon rectification column, through the Re-boiler Condenser, the nitrogen in the argon uses the boiling point difference as in the rectification process in the Main Column. By boiling and removing it to the outside, more than 99.999% pure argon product is produced.

정류장치 최상부에서 생산되는 -196℃의 액체상태의 질소를 말하며 보온이 되어 있는 Tank에 저장되어 있다가 필요시에 Steam을 이용하여 상온까지 기화시켜 압송Line으로 공급한다.Nitrogen in liquid state at -196℃ produced at the top of the rectifier is stored in a tank that is kept warm.

종래의 압송장치는 공기분리장치에서 생산된 제품가스를 사용공장에 배관을 통하여 보내는 장치이다.A conventional pumping device is a device that sends product gas produced in an air separator to a using plant through a pipe.

상탑의 산소 순도와 하탑의 질소순도가 허용 범위내에 들어오고 상탑 레벨이 안정되면 사용처로 가스를 압송 하여야 한다.When the oxygen purity of the upper tower and the nitrogen purity of the lower tower are within the allowable range and the level of the upper tower is stable, the gas must be pumped to the place of use.

한편, 상기와 같은 장치들을 통해 공기를 분리하는 공정에 있어서, 불순물 흡착기는 2대로 운용된다.Meanwhile, in the process of separating air through the above devices, two impurity adsorbers are operated.

그리고 불순물 흡착기 1대 당 1대당 5시간 정도를 사용할 수 있도록 설계된다.And it is designed to use about 5 hours per impurity adsorber.

이러한 구성을 통해 한대의 불순물 흡착기를 사용할 동안 다른 불순물 흡착기는 다시 재사용이 가능하도록 재생(탈착)을 하게 된다.Through this configuration, while one impurity adsorber is used, the other impurity adsorber is regenerated (desorbed) so that it can be reused again.

이때 사용이 완료되어 재생에 들어가는 불순물 흡착기는 다량의 수분 및 CO2 등이 흡착된다.At this time, a large amount of moisture and CO2 are adsorbed in the impurity adsorber, which is used and enters regeneration.

종래에는 이를 탈착시켜 다시 사용할 수 있는 상태로 되돌리기 위해서는 고온의 건조한 가스를 필요로 하여 공기분리장치에서 생산되어 나오는 건조한 상태의 저순도 질소 가스를 전기Heater를 이용하여 가열 후 불순물 흡착기로 공급한다.Conventionally, in order to desorb and return it to a usable state, high-temperature dry gas is required, so the dry low-purity nitrogen gas produced in the air separator is heated using an electric heater and supplied to the impurity adsorber.

이때, 공기분리장치에서 나오는 건조한 상태의 저순도 질소 가스는 약 15℃로, 재생에 필요한 160℃ 이상으로 만들기 위해서는 많은 전기에너지를 필요로 한다.At this time, the dry low-purity nitrogen gas coming out of the air separator is about 15° C., and a lot of electrical energy is required to make it higher than 160° C. required for regeneration.

그러나, 종래에는 상기와 같이 재생에 필요한 160℃ 이상의 열을 발생시키기위해 전기 히터를 구동시키고, 이에 따라 일정 이상의 에너지 낭비가 발생되는 문제점이 있다.However, in the prior art, there is a problem in that an electric heater is driven to generate heat of 160° C. or higher required for regeneration as described above, and thus a certain amount of energy is wasted.

더하여 상기와 같이 일정 이상의 고온을 지속적으로 제공하도록 작동됨에 다라 전기 히터 자체의 수명이 일정 이하로 낮아질 수도 있는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the lifetime of the electric heater itself may be lowered to a certain level or less as it is operated to continuously provide a high temperature above a certain level as described above.

대한민국 공개특허 제10-2005-0012920호(공개일: 2005.02.02)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2005-0012920 (published date: 2005.02.02)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명의 목적은 아래와 같다.The present invention has been made to solve the above problems, and the object of the present invention is as follows.

본 발명의 목적은 공기압축기가 공기를 압축하는 과정에서 발생되는 약 90℃의 압축열을 이용하여 불순물 흡착기 재생에 사용되는 약 15℃의 저순도 질소 가스의 온도를 가열시켜 전기 히터의 사용량을 줄여 전력을 절감할 수 있는 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to reduce the amount of electric heater used by heating the temperature of low-purity nitrogen gas of about 15 ° C used for regeneration of an impurity adsorber by using the compression heat of about 90 ° C generated in the process of compressing air by an air compressor. An air separation facility for reducing power consumption capable of saving power is provided.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

상기의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비를 설명한다.To achieve the above objects, the present invention describes an air separation facility for reducing power consumption.

상기 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비는 공기를 압축하는 공기 압축부;The air separation facility for reducing power consumption includes an air compression unit for compressing air;

상기 공기 압축부로부터 압축된 공기를 수세하는 수세부;a washing unit configured to wash compressed air from the air compression unit;

상기 수세부로부터 전달되는 공기에 포함되는 불순물을 흡착하여 요구되는 가스 성분을 추출하는 불순물 흡착부;an impurity adsorption unit for adsorbing impurities contained in the air delivered from the washing unit and extracting required gas components;

상기 추출된 가스 성분을 열교환하여 외부로 배출하되, 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분은, 상기 공기 압축부의 전단을 회귀시키는 열교환 부; 및,a heat exchange unit that heat-exchanges the extracted gas component and discharges it to the outside, and returns the gas component that reaches a predetermined regeneration temperature to the front end of the air compression unit; and,

상기 열교환 부에서 배출되는 상기 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분을 상기 압축된 공기에 포함되는 열을 열교환하고, 추가적으로 일정의 온도로 가열하여 기설정된 사용 온도를 이루도록 하여 상기 불순물 흡착부로 공급하는 보조 열교환부를 포함한다.Auxiliary heat exchange for heat-exchanging the gas component constituting the predetermined regeneration temperature discharged from the heat exchange unit with heat contained in the compressed air, and additionally heating it to a predetermined temperature to achieve a predetermined operating temperature and supplying it to the impurity absorption unit includes wealth

여기서 상기 불순물 흡착부는,Here, the impurity adsorption unit,

제 1불순물 흡착부와, 제 2불순물 흡착부를 포함하고,A first impurity adsorbing unit and a second impurity adsorbing unit,

상기 제 1불순물 흡착부와 상기 제 2불순물 흡착부는 상기 수세부와 유로를 형성하도록 연결되고,The first impurity adsorption unit and the second impurity adsorption unit are connected to the washing unit to form a flow path;

상기 제 1불순물 흡착부와 상기 제 2불순물 흡착부는 상기 열교환부와 유로를 형성하도록 연결되고,The first impurity adsorption unit and the second impurity adsorption unit are connected to the heat exchange unit to form a flow path;

상기 보조 열교환부는,The auxiliary heat exchanger,

상기 제 1불순물 흡착부와 연결되는 것이 바람직하다.It is preferably connected to the first impurity absorption unit.

그리고 상기 공기 압축부와 상기 수세부는 제 1유로를 통해 연결되고,And the air compression unit and the washing unit are connected through a first flow path,

상기 보조 열교환부는,The auxiliary heat exchanger,

회수 유로와, 공급 유로와, 보조 열교환기와, 히터와, 제어기를 구비하되,A recovery passage, a supply passage, an auxiliary heat exchanger, a heater, and a controller are provided,

상기 보조 열교환기는 상기 제 1유로 상에 설치되고,The auxiliary heat exchanger is installed on the first flow path,

상기 회수 유로는 상기 열교환부와 상기 보조 열교환기를 연결하고,The recovery passage connects the heat exchanger and the auxiliary heat exchanger,

상기 공급 유로는 상기 보조 열교환기와 상기 제 1불순물 흡착기와 연결되고,The supply passage is connected to the auxiliary heat exchanger and the first impurity adsorber,

상기 히터는, 상기 공급 유로 상에 설치되되,The heater is installed on the supply passage,

상기 제어기는 밸브 장치를 사용하여 상기 회수 유로를 따라 회수되는 가스 성분을 상기 제 1유로를 따라 유동되는 공기의 온도에 노출시켜 상기 보조 열교환기를 통해 열교환시키고, 상기 가스 성분을 상기 기설정된 사용 온도에 이르도록 상기 히터를 통해 가열하여 상기 제 1열교환 흡착부로 공급되도록 제어하는 것이 바람직하다.The controller exposes the gas component recovered along the recovery passage to the temperature of the air flowing along the first passage using a valve device to exchange heat through the auxiliary heat exchanger, and converts the gas component to the predetermined use temperature. It is preferable to control the heat to be supplied to the first heat exchange adsorption unit by heating it through the heater so as to reach the first heat exchange adsorption unit.

또한 상기 회수 유로와 상기 히터의 전단 일정 위치의 상기 공급 유로는 보조 연결 유로를 통해 연결되고,In addition, the recovery passage and the supply passage at a predetermined position in front of the heater are connected through an auxiliary connection passage,

상기 제어기는,The controller,

상기 가스 성분의 온도가 상기 기설정된 재생 온도 이하를 이루는 조건이 설정되면, When the condition that the temperature of the gas component is equal to or less than the predetermined regeneration temperature is set,

상기 밸브 장치를 사용하여 상기 보조 연결 유로를 유통시키는 것이 바람직하다.Preferably, the auxiliary connection passage is circulated using the valve device.

또한 상기 제 1유로 상에 보조 히터가 더 설치되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that an auxiliary heater is further installed on the first flow path.

또한 상기 히터는,In addition, the heater,

다수로 구비되어 상기 공급 유로 상에 간격을 이루어 배치되는 것이 바람직하다.It is preferably provided in multiple numbers and arranged at intervals on the supply passage.

또한 상기 히터는,In addition, the heater,

상기 공급 유로를 따라 배치되어 상기 공급 유로에 설치되는 가열 코일인 것이 바람직하다.It is preferable that the heating coil is disposed along the supply passage and installed in the supply passage.

이와 같이 본 발명은 공기압축기가 공기를 압축하는 과정에서 발생되는 약 90℃의 압축열을 이용하여 불순물 흡착기 재생에 사용되는 약 15℃의 저순도 질소 가스의 온도를 가열시켜 전기 히터의 사용량을 줄여 전력을 절감할 수 있는 효과를 갖는다.As described above, the present invention uses the compression heat of about 90 ° C. generated in the process of compressing air by the air compressor to heat the temperature of the low-purity nitrogen gas of about 15 ° C. used for regeneration of the impurity adsorber to reduce the amount of electric heater used. It has the effect of saving power.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the effects described above, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명의 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환부를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 사용 가스가 공급되는 경우의 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 재생 가스가 열교환되는 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 제 1유로 상에 보조 히터가 더 설치되는 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 공기 분리 설비의 운전과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명에서 각 히터의 운전을 보여주는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an air separation facility for reducing power consumption according to the present invention.
2 is a view showing a heat exchange unit according to the present invention.
3 is a view showing an example of a case in which a working gas is supplied according to the present invention.
4 is a view showing an example in which regeneration gas is heat-exchanged according to the present invention.
5 is a view showing an example in which auxiliary heaters are further installed on the first flow path according to the present invention.
6 is a view showing an operation process of an air separation facility according to the present invention.
7 is a view showing the operation of each heater in the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

이하에서 기재의 "상부 (또는 하부)" 또는 기재의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 구비 또는 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 구비 또는 배치되는 것을 의미한다.Hereinafter, the provision or arrangement of an arbitrary element on the "upper (or lower)" or "upper (or lower)" of the base material means that the arbitrary element is provided or disposed in contact with the upper (or lower) surface of the base material. means that

또한, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 구비 또는 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.In addition, it is not limited to not including other components between the substrate and any components provided or disposed on (or under) the substrate.

다음은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비를 설명한다.Next, an air separation facility for reducing power consumption according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 열교환부를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the configuration of an air separation facility for reducing power consumption according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a heat exchange unit according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 본 발명의 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비는 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비는 공기를 압축하는 공기 압축부(100)와, 상기 공기 압축부(100)로부터 압축된 공기를 수세하는 수세부(200)와, 상기 수세부(200)로부터 전달되는 공기에 포함되는 불순물을 흡착하여 요구되는 가스 성분을 추출하는 불순물 흡착부(300)와, 상기 추출된 가스 성분을 열교환하여 외부로 배출하되, 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분은, 상기 공기 압축부의 전단을 회귀시키는 열교환 부(400)와, 상기 열교환 부(400)에서 배출되는 상기 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분을 상기 압축된 공기에 포함되는 열을 열교환하고, 추가적으로 일정의 온도로 가열하여 기설정된 사용 온도를 이루도록 하여 상기 불순물 흡착부(300)로 공급하는 보조 열교환부를 포함한다.1 and 2, the air separation facility for reducing power consumption of the present invention includes an air compression unit 100 for compressing air, and an air compression unit 100 A washing unit 200 washing compressed air, an impurity adsorbing unit 300 adsorbing impurities contained in the air delivered from the washing unit 200 and extracting required gas components, and the extracted gas components is heat-exchanged and discharged to the outside, but the gas component forming the predetermined regeneration temperature is a heat exchange unit 400 that returns the front end of the air compression unit, and the gas forming the predetermined regeneration temperature discharged from the heat exchange unit 400 An auxiliary heat exchanger is provided to heat-exchange components with heat contained in the compressed air and additionally heat them to a predetermined temperature to achieve a predetermined use temperature and supply the heat to the impurity adsorption unit 300 .

여기서 상기 불순물 흡착부(300)는 제 1불순물 흡착부(310)와, 제 2불순물 흡착부(320)를 포함한다.Here, the impurity adsorber 300 includes a first impurity adsorber 310 and a second impurity adsorber 320 .

상기 제 1불순물 흡착부(310)와 상기 제 2불순물 흡착부(320)는 상기 수세부(200)와 유로를 형성하도록 연결된다.The first impurity adsorbing part 310 and the second impurity adsorbing part 320 are connected to the washing part 200 to form a flow path.

상기 제 1불순물 흡착부(310)와 상기 제 2불순물 흡착부(320)는 상기 열교환부(400)와 유로를 형성하도록 연결된다.The first impurity adsorber 310 and the second impurity adsorber 320 are connected to the heat exchanger 400 to form a flow path.

상기 보조 열교환부는 상기 제 1불순물 흡착부(310)와 연결된다.The auxiliary heat exchange unit is connected to the first impurity absorption unit 310 .

그리고 상기 공기 압축부(100)와 상기 수세부(200)는 제 1유로(10)를 통해 연결된다.Also, the air compression unit 100 and the washing unit 200 are connected through the first flow path 10 .

상기 보조 열교환부는 회수 유로(60)와, 공급 유로(70)와, 보조 열교환기(500)와, 히터(600)와, 제어기(700)를 구비한다.The auxiliary heat exchanger includes a recovery passage 60, a supply passage 70, an auxiliary heat exchanger 500, a heater 600, and a controller 700.

상기 보조 열교환기(500)는 상기 제 1유로(10) 상에 설치된다.The auxiliary heat exchanger 500 is installed on the first flow path 10 .

상기 회수 유로(60)는 상기 열교환부(400)와 상기 보조 열교환기(500)를 연결한다.The recovery passage 60 connects the heat exchanger 400 and the auxiliary heat exchanger 500 .

상기 공급 유로(70)는 상기 보조 열교환기(500)와 상기 제 1불순물 흡착기(310)와 연결된다.The supply passage 70 is connected to the auxiliary heat exchanger 500 and the first impurity adsorber 310 .

상기 히터(600)는, 상기 공급 유로(70) 상에 설치된다.The heater 600 is installed on the supply passage 70 .

상기 제어기(700)는 밸브 장치를 사용하여 상기 회수 유로(60)를 따라 회수되는 가스 성분을 상기 제 1유로(10)를 따라 유동되는 공기의 온도에 노출시켜 상기 보조 열교환기(500)를 통해 열교환시키고, 상기 가스 성분을 상기 기설정된 사용 온도에 이르도록 상기 히터(600)를 통해 가열하여 상기 제 1열교환 흡착부(310)로 공급되도록 제어한다.The controller 700 exposes the gas component recovered along the recovery passage 60 to the temperature of the air flowing along the first passage 10 using a valve device to pass through the auxiliary heat exchanger 500. Heat is exchanged, and the gas component is heated through the heater 600 to reach the predetermined use temperature, and is controlled to be supplied to the first heat exchange adsorption unit 310 .

또한 상기 회수 유로(60)와 상기 히터(600)의 전단 일정 위치의 상기 공급 유로(60)는 보조 연결 유로()를 통해 연결된다.In addition, the recovery passage 60 and the supply passage 60 at a predetermined position in front of the heater 600 are connected through an auxiliary connection passage ( ).

상기 제어기는 상기 가스 성분의 온도가 상기 기설정된 재생 온도 이하를 이루는 조건이 설정되면, 상기 밸브 장치를 사용하여 상기 보조 연결 유로를 유통시킨다.The controller circulates the auxiliary connection flow path by using the valve device when a condition in which the temperature of the gas component is equal to or less than the predetermined regeneration temperature is set.

본 발명에 따른 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비의 구조를 상세히 설명한다.The structure of the air separation facility for reducing power consumption according to the present invention will be described in detail.

도 1 및 도 2를 참조 하면, 공기 압축부(100)는 제 1유로(10)를 통해 수세부(200)와 연결된다. 상기 제 1유로(10)는 상기 수세부(200)의 하단에 연결된다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the air compression unit 100 is connected to the washing unit 200 through the first flow path 10 . The first flow passage 10 is connected to the lower end of the washing unit 200 .

상기 수세부(200)의 상단은 제 2유로(20)와 연결된다. 상기 제 2유로(20)의 단부는 제 3유로(30)와 연결된다.An upper end of the water washing unit 200 is connected to the second flow path 20 . An end of the second flow path 20 is connected to the third flow path 30 .

상기 제 3유로(30)의 제 3-1유로(31)는 상기 제1불순물 흡착부(310)의 하단과 연결된다.The 3-1 flow path 31 of the third flow path 30 is connected to the lower end of the first impurity absorption part 310 .

상기 제 3유로(30)의 제 3-2유로(32)는 상기 제 2불순물 흡착부(320)의 하단과 연결된다.The 3-2 flow path 32 of the third flow path 30 is connected to the lower end of the second impurity absorption part 320 .

상기 제 3-1유로(31) 상에는 제 1,2밸브(1,2)가 설치된다. 상기 제 3-2유로(32) 상에는 제 3,4밸브(3,4)가 설치된다.The first and second valves 1 and 2 are installed on the 3-1 flow path 31. The third and fourth valves 3 and 4 are installed on the 3-2 flow path 32.

상기 제 1,2불순물 흡착부(310,320)의 상부에는 제 4유로(40)가 배치된다.A fourth flow path 40 is disposed above the first and second impurity absorption units 310 and 320 .

상기 제 4-1유로(41)는 제 1불순물 흡착부(310)의 상단에 연결된다. 상기 제 4-2유로(42)는 제 2불순물 흡착부(320)의 상단과 연결된다.The 4-1 flow path 41 is connected to the upper end of the first impurity absorption unit 310 . The 4-2 flow path 42 is connected to the upper end of the second impurity absorption unit 320 .

상기 제 4-1유로(41)와 제 4-2유로(42)는 제 4-3유로(43)와 연결된다.The 4-1 flow path (41) and the 4-2 flow path (42) are connected to the 4-3 flow path (43).

상기 제 4유로(40)는 열 교환부(400)와 제 5유로(50)를 통해 연결된다.The fourth flow path 40 is connected to the heat exchanger 400 through the fifth flow path 50 .

상기 제 4-1유로(41)에는 제 5,6밸브(5,6)가 설치된다. 상기 제 4-2유로(42)에는 제 7.8밸브(7,8)가 설치된다.The 5th and 6th valves 5 and 6 are installed in the 4-1 flow path 41. The 7.8th valves 7 and 8 are installed in the 4-2 flow path 42.

상기 제 4-3유로(43) 상에는 제 11밸브(11)가 설치된다.An eleventh valve 11 is installed on the 4-3 flow path 43.

한편, 공기 압축부(100)와 수세부(200)를 연결하는 제 1유로(10) 상에는 본 발명에 따른 보조 열교환부(500)가 배치된다.Meanwhile, an auxiliary heat exchanger 500 according to the present invention is disposed on the first flow path 10 connecting the air compression unit 100 and the washing unit 200 .

그리고 본 발명에 따른 열교환부(400)와 상기 보조 열교환부(500)는 회수 유로(60)를 통해 연결된다.Also, the heat exchange unit 400 according to the present invention and the auxiliary heat exchange unit 500 are connected through the recovery passage 60 .

상기 제 4유로(40)의 일단은 보조 열교환부(500)와 공급 유로(70)를 통해 관방식으로 연결된다.One end of the fourth flow path 40 is connected to the auxiliary heat exchanger 500 through the supply flow path 70 in a tubular manner.

또한 상기 보조 열교환부(500)의 전단 회수 유로(60)에는 제 14밸브(14)가 설치되고, 공급 유로(70) 상에는 제 13밸브(13)가 설치된다.In addition, a 14th valve 14 is installed in the front end recovery passage 60 of the auxiliary heat exchange unit 500, and a 13th valve 13 is installed on the supply passage 70.

상기 제 13밸브(13)와 상기 제 4-1유로(41)의 단부 사이의 공급 유로(70) 상에는 히터(600)가 설치된다. 상기 히터(600)는 제어부(700)의 제어에 따라 일정의 열을 발생시키는 장치일 수 있다.A heater 600 is installed on the supply passage 70 between the thirteenth valve 13 and the end of the 4-1 passage 41. The heater 600 may be a device that generates a certain amount of heat under the control of the controller 700 .

또한 상기 회수 유로(60)와 상기 공급 유로(70)는 제 5유로(50)를 통해 서로 연결된다.Also, the recovery passage 60 and the supply passage 70 are connected to each other through a fifth passage 50 .

상기 제 5유로(50) 상에는 제 10밸브(10)가 설치된다.A tenth valve 10 is installed on the fifth flow path 50 .

상술한 밸브들은 전자 밸브로서, 후술되는 제어부(700)의 제어에 의해 개폐되는 전자 밸브이다.The valves described above are electromagnetic valves, which are opened and closed by the control of the control unit 700 to be described later.

도 3은 본 발명에 따른 사용 가스가 공급되는 경우의 예를 보여주는 도면이다.3 is a view showing an example of a case in which a working gas is supplied according to the present invention.

도 3을 참조 하면, 본 발명에 따른 공기 압축부(100)는 외부에서 공급되는 공기를 압축시켜 제 1유로(10)를 따라 수세부(200)로 공급한다. 이때 제 1유로(10)를 따라 유동되는 압축된 공기는 90도씨의 열을 이루어 열교환부(500)를 통과하여 열교환을 이루고, 제 1유로(10)를 따라 수세부(200)로 공급된다.Referring to FIG. 3 , the air compression unit 100 according to the present invention compresses air supplied from the outside and supplies it to the washing unit 200 along the first flow path 10 . At this time, the compressed air flowing along the first flow path 10 forms heat of 90 degrees Celsius, passes through the heat exchange unit 500, achieves heat exchange, and is supplied to the washing unit 200 along the first flow path 10. .

그리고 수세부(200)는 공기 압축부(100) 최종단을 거친 고압의 뜨거운 공기를 냉각수와 직접 접촉하여 열교환 하는 장치이다.The washing unit 200 is a device for exchanging heat by directly contacting the high-pressure hot air that has passed through the final stage of the air compression unit 100 with cooling water.

상기 수세부(200)를 통해 일정 온도로 냉각된 공기는 불순물이 제거되어 제 2유로(20)를 통해 제 3유로(30)로 유동된다.The air cooled to a certain temperature through the washing unit 200 is freed from impurities and flows into the third flow path 30 through the second flow path 20 .

이때 제 1,2밸브(1,2)를 폐쇄되고, 제 3밸브(3)는 개방된다. 이에 따라 불순물이 제거된 원료 공기는 제 2불순물 흡착부(320)로 공급된다.At this time, the first and second valves 1 and 2 are closed, and the third valve 3 is open. Accordingly, raw material air from which impurities are removed is supplied to the second impurity absorption unit 320 .

상기 제 2불순물 흡착부(320)는 원료 공기 내에 함유된 수분(H₂O) 및 CO₂를 완전히 제거한다.The second impurity absorption unit 320 completely removes moisture (H2O) and CO2 contained in raw air.

이때 제 5,6,8밸브(5,6,8)는 폐쇄되고, 제 7밸브(7)는 개방된다.At this time, the fifth, sixth and eighth valves 5, 6 and 8 are closed, and the seventh valve 7 is open.

이에 따라 수분(H₂O) 및 CO₂가 제거된 가스 성분은 제 4유로(40) 및 제 4-2유로(42)를 통해 제 5유로(50)를 따라 열교환부(400)로 공급된다.Accordingly, the gas component from which moisture (H2O) and CO2 are removed is supplied to the heat exchange unit 400 along the fifth flow path 50 through the fourth flow path 40 and the 4-2 flow path 42.

이와 같이 공급되는 가스 성분은 열교환부(400)를 통해 외부 저장소로 배출될 수 있다.The gas component supplied in this way may be discharged to an external storage through the heat exchanger 400 .

여기서 상기 가스 성분은 160도씨를 만족하는 온도를 이루고, 열교환부(400)에 의해 열교환되어 배출된다.Here, the gas component achieves a temperature that satisfies 160 degrees Celsius, is heat exchanged by the heat exchanger 400, and is discharged.

도 4는 본 발명에 따른 재생 가스가 열교환되는 예를 보여주는 도면이다.4 is a view showing an example in which regeneration gas is heat-exchanged according to the present invention.

도 4를 참조 하면, 본 발명에 따른 열교환부(400)는 상기와 같이 공급되는 가스 성분을 열교환 시키되, 15도씨를 이루는 가스 성분을 회수 유로(60)를 따라 배출한다.Referring to FIG. 4 , the heat exchange unit 400 according to the present invention heat-exchanges the gas components supplied as described above, and discharges the gas components constituting 15 degrees Celsius along the recovery passage 60.

이때, 제 10밸브(10)는 폐쇄 상태를 이룬다. 제 13 및 제 14밸브(13, 14)는 개방된다.At this time, the tenth valve 10 forms a closed state. The thirteenth and fourteenth valves 13 and 14 are open.

상기와 같이 배출되는 가스 성분은 보조 열교환부(500)로 공급된다. 여기서 상기 가스 성분은 제 1유로(10)를 따라 공급되는 90도씨의 공기의 열에 노출된다.The gas component discharged as described above is supplied to the auxiliary heat exchanger 500 . Here, the gas component is exposed to the heat of air at 90 degrees Celsius supplied along the first flow path 10 .

이에 따라 15도씨도 배출되는 가스 성분은 90도씨의 공기에 노출되어 공급 유로를 따라 유동될 때에는 65도씨를 이루어 유동된다.Accordingly, the gas components that are discharged at 15 degrees Celsius are exposed to air at 90 degrees Celsius and flow at 65 degrees Celsius when flowing along the supply passage.

그리고 65도씨를 이루어 유동되는 가스 성분은 히터(600)를 통해 160도씨로 가열이 이루어진 이후에, 공급 유로(70)를 따라 제 4유로의 일단으로 공급된다.The gas component flowing at 65 degrees Celsius is heated to 160 degrees Celsius through the heater 600 and then supplied to one end of the fourth passage along the supply passage 70 .

이때 제 5,6밸브(5,6)는 개방되고, 제 11밸브(11)는 폐쇄된다.At this time, the fifth and sixth valves 5 and 6 are open, and the eleventh valve 11 is closed.

이에 따라 160도씨를 이루는 가스 성분은 재생 가스 성분으로, 제 5유로(50)를 따라 열교환부(400)로 공급 되어진다.Accordingly, the gas component constituting 160°C is a regeneration gas component and is supplied to the heat exchange unit 400 along the fifth flow path 50.

이를 통해, 열교환부(400)로부터 배출되어 재차 가열이 이루어지기 이전에, 보조 열교환부(500)에서 90도씨로 배출되는 공기의 열에 노출되도록 하여 일정 이상으로 온도를 상승시킨 이후에 히터(600)로 공급되도록 함으로써, 불순물 흡착기 재생에 사용되는 약 15℃의 저순도 질소 가스의 온도를 가열시켜 전기 히터의 사용량을 줄여 전력을 절감할 수 있다.Through this, before being discharged from the heat exchanger 400 and heated again, the heater 600 after raising the temperature above a certain level by exposing to the heat of the air discharged at 90 ° C from the auxiliary heat exchanger 500 ), it is possible to save power by reducing the amount of electric heater used by heating the temperature of the low-purity nitrogen gas of about 15° C. used for regeneration of the impurity adsorber.

도 5는 본 발명에 따라 제 1유로 상에 보조 히터가 더 설치되는 예를 보여주는 도면이다.5 is a view showing an example in which auxiliary heaters are further installed on the first flow path according to the present invention.

도 5를 참조 하면 본 발명에 따른 제 1유로(10) 상에 보조 히터(610)가 더 설치될 수도 있다.Referring to FIG. 5 , an auxiliary heater 610 may be further installed on the first flow path 10 according to the present invention.

이에 따라 공기 압축부(100)를 통해 압축되는 공기를 보조 히터(610)를 사용하여 일정 온도로 가열을 이루도록 함으로써, 실질적으로 히터(600)로 전달되는 가스 성분의 온도를 일정 이상 더 빨리 목표 온도를 이루도록 하고, 실질적으로 히터(600)의 사용 능력을 줄일 수도 있다,Accordingly, the air compressed through the air compression unit 100 is heated to a certain temperature using the auxiliary heater 610, so that the temperature of the gas component delivered to the heater 600 is substantially increased to a target temperature faster than a certain amount. , and can substantially reduce the use capacity of the heater 600,

도면에 도시되지는 않았지만, 본 발명에 따른 히터(600)는 다수로 구비되어 상기 공급 유로 상에 간격을 이루어 배치될 수 있다.Although not shown in the drawings, a plurality of heaters 600 according to the present invention may be provided and disposed on the supply passage at intervals.

또한 상기 히터는 상기 공급 유로를 따라 배치되어 상기 공급 유로에 설치되는 가열 코일일 수도 있다.Also, the heater may be a heating coil disposed along the supply passage and installed in the supply passage.

도 6을 참조 하면, 본 발명에서는 제 13 및 도 14밸브를 활용하여 높은 온도를 필요로 하는 가열 과정에서는 제 13 및 도 14밸브가 개방되어 보조 열교환부를 통해 15 -> 65℃로 1차 가열된 후 히터를 통해 최종 160℃까지 가열된 상태로 재생 스텝 제 1불순물 흡착기로 공급하고 Cooling Step에서는 낮은 온도를 필요로 하기 때문에 기존의 제 10밸브를 통해 불순물 흡착기로 공급하도록 한다.Referring to FIG. 6, in the present invention, in the heating process that requires a high temperature by utilizing the 13th and 14th valves, the 13th and 14th valves are opened and the first heating is from 15 to 65 ° C through the auxiliary heat exchanger. Then, it is supplied to the first impurity adsorber in the regeneration step in a state heated up to 160 ° C through a heater, and since a low temperature is required in the cooling step, it is supplied to the impurity adsorber through the existing valve 10.

여기서 주의사항은 Heating -> Cooling Step으로 전환시 제 13 및 도 14밸브와 제 10밸브가 서로 교체되면서 유로가 바뀌게 되는데 원활하게 되지 않을시 재생 가스 유량 헌팅으로 정유통 상탑에 영향을 주어 순도 트러블 등의 문제를 발생시킬 수 있는 문제를 해결할 수 있다.The caution here is that when switching from Heating -> Cooling Step, the flow path changes as the 13th and 14th valves and the 10th valve are replaced with each other. can solve problems that may cause problems.

이상 본 발명은 공기압축기가 공기를 압축하는 과정에서 발생되는 약 90℃의 압축열을 이용하여 불순물 흡착기 재생에 사용되는 약 15℃의 저순도 질소 가스의 온도를 가열시켜 전기 히터의 사용량을 줄여 전력을 절감할 수 있다.As described above, the present invention heats the temperature of the low-purity nitrogen gas of about 15 ° C used to regenerate the impurity adsorber by using the compression heat of about 90 ° C generated in the process of compressing air by the air compressor, thereby reducing the amount of electric heater used and reducing the amount of electric power. can save

도 7을 참조 하여 본 발명에서 각 히터의 운전이 필수적이다.Referring to FIG. 7, the operation of each heater is essential in the present invention.

종래의 운전방식은 1,2,3,4단의 Heater가 설정된 온도(160℃)를 맞추기 위해 On, Off 방식으로 각단 Heater가 투입되어 효율적인 운전이 불가능 했다.In the conventional operation method, efficient operation was impossible because the heaters of the 1st, 2nd, 3rd and 4th stages were put on and off in order to meet the set temperature (160℃).

그러나 본 발명은 재생Gas의 온도를 15 -> 65℃로 공급하게 되면 단들의 순서 대로 Off 하면서 적정 부하를 찾아야 하여 효율적인 운전이 될 수 없다. 이에 따라 각단에 SCR을 설치하고 히터 출구 온도를 받아 제어되는 제어부를 구성한다.However, in the present invention, if the temperature of the regeneration gas is supplied at 15 -> 65 ° C, efficient operation cannot be achieved because the stages must be turned off in order to find an appropriate load. Accordingly, an SCR is installed at each stage, and a control unit configured to receive and control the heater outlet temperature is configured.

도 7을 참조 하면, 히터의 출구 재생가스 온도를 받아 제어되는 제어부가 불순물 흡착기 Step이 Heating Step 진입시 출력값이 0%부터 상승하기 시작하여 1단 Heater부터 SCR 출력값을 0 ~ 100%까지 증가시키고 1단 SCR 출력이 100%가 되면 2단 SCR 출력이 상승하는 순으로 차례차례 부하를 늘려가 최종적으로 재생Heater 출구 온도가 160℃ 도달시 전기 Heater 출구 재생Gas 온도 Controller출력값이 유지되어 필요한 만큼의 전력만 소비되도록 구성할 수 있다.Referring to FIG. 7, the controller controlled by receiving the temperature of the regeneration gas at the exit of the heater starts to increase the output value from 0% when the impurity adsorber step enters the Heating Step, increases the SCR output value from 0 to 100% from the 1st stage heater, and When the SCR output reaches 100%, the load is increased sequentially in the order of the 2nd stage SCR output rising, and finally, when the temperature at the outlet of the regenerating heater reaches 160℃, the output value of the regenerating gas temperature controller at the outlet of the electric heater is maintained and only the required amount of power is consumed. It can be configured to be.

이에 따라 운전시 제어부 하나로 1~4단 히터를 제어 및 안정적인 온도 제어가 가능하고 적정량의 전력만 소비되어 소비전력을 효과적으로 절감할 수 있다.Accordingly, during operation, it is possible to control the 1st to 4th stage heaters with one controller and to stably control the temperature, and only an appropriate amount of power is consumed, so power consumption can be effectively reduced.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications can be made by anyone skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.

100 : 공기 압축부
200 : 수세부
300 : 불순물 흡착부
400 : 열교환부
500 : 보조 열교환기100: air compression unit
200: water detail
300: impurity adsorption unit
400: heat exchange unit
500: auxiliary heat exchanger

Claims (5)

공기를 압축하는 공기 압축부;
상기 공기 압축부로부터 압축된 공기를 수세하는 수세부;
상기 수세부로부터 전달되는 공기에 포함되는 불순물을 흡착하여 요구되는 가스 성분을 추출하는 불순물 흡착부;
상기 추출된 가스 성분을 열교환하여 외부로 배출하되, 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분은, 상기 공기 압축부의 전단을 회귀시키는 열교환 부; 및,
상기 열교환 부에서 배출되는 상기 기설정된 재생 온도를 이루는 가스 성분을 상기 압축된 공기에 포함되는 열을 열교환하고, 추가적으로 일정의 온도로 가열하여 기설정된 사용 온도를 이루도록 하여 상기 불순물 흡착부로 공급하는 보조 열교환부를 포함하되,
상기 불순물 흡착부는,
제 1불순물 흡착부와, 제 2불순물 흡착부를 포함하고,
상기 제 1불순물 흡착부와 상기 제 2불순물 흡착부는 상기 수세부와 유로를 형성하도록 연결되고,
상기 제 1불순물 흡착부와 상기 제 2불순물 흡착부는 상기 열교환부와 유로를 형성하도록 연결되고,
상기 보조 열교환부는,
상기 제 1불순물 흡착부와 연결되고,
상기 공기 압축부와 상기 수세부는 제 1유로를 통해 연결되고,
상기 보조 열교환부는,
회수 유로와, 공급 유로와, 보조 열교환기와, 히터와, 제어기를 구비하되,
상기 보조 열교환기는 상기 제 1유로 상에 설치되고,
상기 회수 유로는 상기 열교환부와 상기 보조 열교환기를 연결하고,
상기 공급 유로는 상기 보조 열교환기와 상기 제 1불순물 흡착기와 연결되고,
상기 히터는, 상기 공급 유로 상에 설치되되,
상기 제어기는 밸브 장치를 사용하여 상기 회수 유로를 따라 회수되는 가스 성분을 상기 제 1유로를 따라 유동되는 공기의 온도에 노출시켜 상기 보조 열교환기를 통해 열교환시키고, 상기 가스 성분을 상기 기설정된 사용 온도에 이르도록 상기 히터를 통해 가열하여 상기 제 1불순물 흡착기로 공급되도록 제어하되,
상기 제 1유로 상에 보조 히터가 더 설치되고,
상기 히터는,
다수로 구비되어 상기 공급 유로 상에 간격을 이루어 배치되고,
다수로 구비되는 상기 히터는,
상기 공급 유로를 따라 배치되어 상기 공급 유로에 설치되는 가열 코일인 것 을 특징으로 하는 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비.
an air compression unit that compresses air;
a washing unit configured to wash compressed air from the air compression unit;
an impurity adsorption unit for adsorbing impurities contained in the air delivered from the washing unit and extracting required gas components;
a heat exchange unit that heat-exchanges the extracted gas component and discharges it to the outside, and returns the gas component that reaches a predetermined regeneration temperature to the front end of the air compression unit; and,
Auxiliary heat exchange for heat-exchanging the gas component constituting the predetermined regeneration temperature discharged from the heat exchange unit with heat contained in the compressed air, and additionally heating it to a predetermined temperature to achieve a predetermined operating temperature and supplying it to the impurity absorption unit including wealth,
The impurity adsorption unit,
A first impurity adsorbing unit and a second impurity adsorbing unit,
The first impurity adsorption unit and the second impurity adsorption unit are connected to the washing unit to form a flow path;
The first impurity adsorption unit and the second impurity adsorption unit are connected to the heat exchange unit to form a flow path;
The auxiliary heat exchanger,
connected to the first impurity adsorbing unit;
The air compression unit and the washing unit are connected through a first flow path,
The auxiliary heat exchanger,
A recovery passage, a supply passage, an auxiliary heat exchanger, a heater, and a controller are provided,
The auxiliary heat exchanger is installed on the first flow path,
The recovery passage connects the heat exchanger and the auxiliary heat exchanger,
The supply passage is connected to the auxiliary heat exchanger and the first impurity adsorber,
The heater is installed on the supply passage,
The controller exposes the gas component recovered along the recovery passage to the temperature of the air flowing along the first passage using a valve device to exchange heat through the auxiliary heat exchanger, and converts the gas component to the predetermined use temperature. controlled to be supplied to the first impurity adsorber by heating through the heater so as to reach
An auxiliary heater is further installed on the first flow path,
the heater,
It is provided in plurality and arranged at intervals on the supply passage,
The heaters provided in plurality,
An air separation facility for reducing power consumption, characterized in that it is a heating coil disposed along the supply passage and installed in the supply passage.
 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 회수 유로와 상기 히터의 전단 일정 위치의 상기 공급 유로는 보조 연결 유로를 통해 연결되고,
상기 제어기는,
상기 가스 성분의 온도가 상기 기설정된 재생 온도 이하를 이루는 조건이 설정되면,
상기 밸브 장치를 사용하여 상기 보조 연결 유로를 유통시키는 것을 특징으로 하는 소비 전력 저감을 위한 공기 분리 설비.According to claim 1,
The recovery passage and the supply passage at a predetermined position in front of the heater are connected through an auxiliary connection passage,
The controller,
When the condition that the temperature of the gas component is equal to or less than the predetermined regeneration temperature is set,
An air separation facility for reducing power consumption, characterized in that the auxiliary connection passage is circulated using the valve device. 삭제delete
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