본 발명은 효율이 높고 경제적이며 소규모의 액체질소 및 액체산소의 제조에 적합한 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치에 관한 것으로, 외부공기를 이용하여 저온저압의 기체공기를 생산하는 상온부와, 상기 상온부에서 생산된 저온저압의 기체공기를 액체질소 및 액체산소로 분리하는 저온부로 구성된다.이 중에서 상기 상온부는, 외부공기가 유입되는 흡입구와, 흡입된 외부공기를 압축하는 압축기와, 압축된 공기에 포함된 수분 및 이물질을 제거하는 수분리기와, 수분리기에서 미처 제거되지 못한 수분(H2O), 탄산가스(CO2), 탄화수소가스(CmHn)
본 발명은 효율이 높고 경제적이며 소규모의 액체질소 및 액체산소의 제조에 적합한 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치에 관한 것으로, 외부공기를 이용하여 저온저압의 기체공기를 생산하는 상온부와, 상기 상온부에서 생산된 저온저압의 기체공기를 액체질소 및 액체산소로 분리하는 저온부로 구성된다.이 중에서 상기 상온부는, 외부공기가 유입되는 흡입구와, 흡입된 외부공기를 압축하는 압축기와, 압축된 공기에 포함된 수분 및 이물질을 제거하는 수분리기와, 수분리기에서 미처 제거되지 못한 수분(H2O), 탄산가스(CO2), 탄화수소가스(CmHn) 및 질화가스(NOx)를 제거하는 한 쌍의 흡착탑과, 이물질이 제거된 압축공기를 냉각하는 제 1 냉각기를 포함하여 구성된다.또한, 상기 저온부는, 제 1 냉각기에서 냉각된 기체공기를 냉각하는 주열교환기 및 보조열교환기와, 주열교환기에서 냉각된 기체공기로부터 기체질소를 분리하는 고압컬럼과, 고압컬럼에서 공급된 액체공기로부터 산소와 질소를 분리하는 저압컬럼과, 고압컬럼에서 공급된 액체공기를 기체스트림과 액체스트림으로 분리하여 저압컬럼으로 공급하는 기액분리기와, 고압컬럼에서 분리된 기체질소를 응축하는 응축기를 포함하여 구성된다.
대표청구항▼
액체질소 및 액체산소 제조장치에 있어서,외부공기가 유입되는 흡입구(110)와, 흡입된 외부공기를 압축하는 압축기(120)와, 압축된 공기에 포함된 수분 및 이물질을 제거하는 수분리기(130)와, 수분리기(130)에서 미처 제거되지 못한 수분(H2O), 탄산가스(CO2), 탄화수소가스(CmHn) 및 질화가스(NOx)를 제거하는 한 쌍의 흡착탑(140, 150)과, 이물질이 제거된 압축공기를 냉각하는 제 1 냉각기(160)를 포함하는 상온부(100); 및제 1 냉각기(160)에서 냉각된 기체공기를 냉각하는 주열교환기(210) 및 보조열
액체질소 및 액체산소 제조장치에 있어서,외부공기가 유입되는 흡입구(110)와, 흡입된 외부공기를 압축하는 압축기(120)와, 압축된 공기에 포함된 수분 및 이물질을 제거하는 수분리기(130)와, 수분리기(130)에서 미처 제거되지 못한 수분(H2O), 탄산가스(CO2), 탄화수소가스(CmHn) 및 질화가스(NOx)를 제거하는 한 쌍의 흡착탑(140, 150)과, 이물질이 제거된 압축공기를 냉각하는 제 1 냉각기(160)를 포함하는 상온부(100); 및제 1 냉각기(160)에서 냉각된 기체공기를 냉각하는 주열교환기(210) 및 보조열교환기(220)와, 주열교환기(210)에서 냉각된 기체공기로부터 기체질소를 분리하는 고압컬럼(230)과, 고압컬럼(230)에서 공급된 액체공기로부터 산소와 질소를 분리하는 저압컬럼(240)과, 고압컬럼(230)에서 공급된 액체공기를 기체스트림과 액체스트림으로 분리하여 저압컬럼(240)으로 공급하는 기액분리기(250)와, 고압컬럼(230)에서 분리된 기체질소를 응축하는 응축기(260)를 포함하는 저온부(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.제 1 항에 있어서,상기 제 1 냉각기(160)와 보조열교환기(220)의 사이에 제 2 냉각기(270) 및 부스터팽창기(280)가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.제 2 항에 있어서,상기 저압컬럼(240)에서 분리된 아르곤 성분을 포함한 폐가스스트림을 한 쌍의 흡착탑(140, 150)으로 공급하는 배관(312)을 더 포함하되 상기 배관(312)은 단일배관인 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.제 3 항에 있어서,상기 기액분리기(250)에서 분리된 액체스트림과 기체스트림을 저압컬럼(240)에 공급하는 배관(322, 324)과 폐가스스트림을 배출하는 배관(312)은 소정의 높이차를 두고 저압컬럼(240)에 연결되는 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.제 4 항에 있어서,상기 저압컬럼(240)의 내부에는 재분배기(242)가 마련되고, 상기 액체스트림, 기체스트림 및 폐가스스트림의 배관(322, 324, 312)은 상기 재분배기(242)의 상부에서 상향으로 이격되는 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.제 5 항에 있어서,상기 주열교환기(210) 및 보조열교환기(220)는 PCHE(Printed Circuit Heat Exchanger)인 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.제 6 항에 있어서,상기 상온부(100) 및 저온부(200)의 각 구성요소는 파운데이션 필드버스 방식에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 초소형 액체질소 및 액체산소 제조장치.
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