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KR102016944B1 - 고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법 - Google Patents

고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법 Download PDF

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KR102016944B1
KR102016944B1 KR1020180047454A KR20180047454A KR102016944B1 KR 102016944 B1 KR102016944 B1 KR 102016944B1 KR 1020180047454 A KR1020180047454 A KR 1020180047454A KR 20180047454 A KR20180047454 A KR 20180047454A KR 102016944 B1 KR102016944 B1 KR 102016944B1
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KR
South Korea
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gas
reactor
pressure
leakage
amount
Prior art date
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Active
Application number
KR1020180047454A
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English (en)
Inventor
류호정
이도연
진경태
이창근
선도원
박재현
배달희
조성호
이승용
박영철
문종호
이동호
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부; 상기 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브; 상기 제1밸브 전단에 구비되며 유입되는 기체유량의 측정이 가능한 유량계; 상기 반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 압력계; 상기 반응기 내부 기체가 배출되는 기체배출부; 및 상기 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브;를 포함하여, 상기 제2밸브를 닫고, 상기 제1밸브를 개방한 상태에서 상기 유량계에 의해 기체를 반응기 내로 주입하여 내부 압력이 설정된 압력에 도달하는 경우 제1밸브를 닫은 후 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치에 관한 것이다.

Description

고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법{Apparatus and method for gas leakage measurement in a high pressure reactor}
본 발명은 고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 고압조건에서 운전되는 반응기(reactor), 용기(vessel), 및 이러한 반응기 또는 용기를 배관으로 연결한 시스템에 대해 기체의 누설여부와 누설량, 누설위치를 측정하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.
고압 조건에서 운전되는 반응기(reactor) 또는 용기(vessel) 및 이 반응기 또는 용기를 배관으로 연결한 시스템의 경우 기체의 누설여부를 판단하기 어려우며, 누설되는 기체의 양을 정확하게 측정하기는 어렵다.
고압 반응기의 기체 누설을 확인하기 위해 일반적으로는 고압 반응기를 수조(water bath)에 넣은 후, 고압의 기체를 주입하여 기포발생 여부 확인을 통해 누설여부 및 부위를 판단하는 방법을 사용할 수 있으나, 반응기 또는 용기의 부피가 큰 경우에는 수조의 크기가 매우 커져야 하므로 실제적으로는 이용할 수 없는 경우가 발생한다.
도 1은 종래 압력계를 통한 기체누설여부 측정장치(1)의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 고압 반응기(10) 또는 용기에 압력계를 설치한 후 반응기(또는 용기)의 기체배출부(30)를 차단(도 1에서는 제2밸브(31)를 사용하였으나, 블라인드 플랜지(blind flange) 등으로도 가능)한 후, 기체유입부(20)에 설치된 제1밸브(21)를 연 상태에서 고압의 기체를 주입한 후, 반응기(10)(또는 용기) 내부의 압력이 일정압력에 도달하면 제1밸브(21)를 닫아 일정 시간동안 압력이 유지되는지의 여부를 확인하여 기체 누설 여부를 판단하기도 한다.
하지만 앞서 기술한 방법들은 기체 누설 여부를 판단할 수는 있으나 정확한 누설량을 측정할 수 없는 단점이 있다.
또한, 여러 반응기들이 복잡한 배관으로 연결되어 있는 경우, 앞서 기술한 방법을 이용하기 위해서는 각 배관에 밸브(또는 blind flange)를 설치하여야 하므로 실제 시스템에는 필요 없는 밸브 또는 플랜지가 필요하다.
또한, 누설 여부를 검사하여 배관 자체에는 누설이 없음을 확인하였더라도 전체 시스템을 배관을 통해 연결하는 경우 각 배관 사이에서 누설이 발생할 수 있으므로 전체 시스템의 누설여부에 대한 확인 및 누설량 측정이 필요하다.
특히 전체 시스템에 사용되는 기체가 독성을 지니고 있거나 인체에 유해한 경우, 고가의 기체가 사용되는 경우에는 기체 누설 여부의 확인 및 누설량 측정이 필수적이다.
일본공개특허 제2005-37268호 한국등록특허 제0291635호 일본 공개특허 특개평 11-351922 한국 등록특허 제0929580호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 고압조건에서 운전되는 반응기(reactor), 용기(vessel), 및 이러한 반응기 또는 용기를 배관으로 연결한 시스템에 대해 기체의 누설여부와 누설량, 누설위치를 측정하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 유량계와 압력계를 통해 복수의 반응기에 대해 누설위치를 파악할 수 있으면서 동시에 각 반응기에서의 기체누설량을 측정할 수 있는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 반응기에서 기체 누설량을 측정하기 위한 장치에 있어서, 반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부; 상기 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브; 상기 제1밸브 전단에 구비되며 유입되는 기체유량의 측정이 가능한 유량계; 상기 반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 압력계; 상기 반응기 내부 기체가 배출되는 기체배출부; 및 상기 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브;를 포함하여, 상기 제2밸브를 닫고, 상기 제1밸브를 개방한 상태에서 상기 유량계에 의해 기체를 반응기 내로 주입하여 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 유량계는 상기 반응기 측으로만 기체를 유입시키는 역류방지 기능을 갖고, 상기 압력계에서 측정된 압력값을 실시간으로 저장하여 변화를 기록하는 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제2밸브를 닫고, 제1밸브가 열린상태에서 기체를 주입한 후 설정된 압력에 도달하면 상기 유량계를 0으로 맞추어 더 이상 기체가 주입되지 않도록 했을 때, 압력이 감소하는 경우 상기 반응기 내 기체 누설이 존재하는 것으로 판단하고, 유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 압력평형상태에서의 기체 주입량을 기체 누설량으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은 반응기에서 기체 누설량을 측정하기 위한 방법에 있어서, 반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브를 개방하고, 상기 반응기 내부의 기체가 배출되는 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브를 닫은 상태에서 상기 제1밸브 전단에 구비된 유량계를 통해 상기 반응기 내부로 기체를 주입하는 단계; 상기 압력계에 의해 반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 단계; 상기 압력계에 의해 측정된 압력값이 설정된 압력에 도달하면 상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후, 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 단계; 및 압력변화가 없는 경우 누설이 없다고 판단하고, 압력이 감소하는 경우 상기 반응기 내의 기체누설이 존재한다고 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 상기 기체누설이 존재한다고 판단하는 단계 후에, 제어부가 유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하고, 상기 압력 평형상태에서의 기체 주입량을 기체 누설량으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제3목적은 복수의 반응기에서 기체 누설량과 누설위치를 측정하기 위한 장치에 있어서, 제1반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부; 상기 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브; 상기 제1밸브 전단에 구비되며 유입되는 기체유량의 측정이 가능한 유량계; 상기 제1반응기와 제2반응기의 내부 압력을 실시간으로 측정하는 압력계; 상기 압력계에서 측정된 압력값을 실시간으로 저장하여 변화를 기록하는 데이터베이스; 상기 제1반응기 내부 기체가 배출되는 기체배출부; 상기 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브; 및 상기 제1반응기와 상기 제2반응기를 연결하는 연결관과, 상기 연결관 일측에 구비되는 제3밸브를 포함하여, 상기 제2밸브를 닫고, 상기 제1밸브와 제3밸브가 개방된 상태에서 상기 유량계에 의해 기체를 제1, 제2반응기 내로 주입하여 내부 압력이 설정된 압력에 도달하는 경우 상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제4목적은 복수의 반응기에서 기체 누설량과 누설위치를 측정하기 위한 방법에 있어서, 제1반응기의 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브를 개방하고, 상기 제1반응기의 타측에 연결되어 기체가 배출되는 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브를 닫고 제1반응기와 제2반응기 사이의 연결관 일측에 구비된 제3밸브를 개방한 상태에서 상기 제1밸브 전단에 구비된 유량계를 통해 상기 제1, 제2반응기 내부로 기체를 주입하는 단계; 상기 압력계에 의해 제1, 제2반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 단계; 상기 압력계에 의해 측정된 압력값이 설정된 압력에 도달하면 상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후 압력계에서의 압력변화를 통해 제1, 제2반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 단계; 압력변화가 없는 경우 누설이 없다고 판단하고, 압력이 감소하는 경우 상기 제1반응기 및 상기 제2반응기 중 적어도 하나에 기체누설이 존재한다고 판단하는 단계; 및 상기 기체누설이 존재한다고 판단하는 경우, 제어부가 유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 제1평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하고, 상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법으로서 달성될 수 있다.
그리고 본 발명의 제3, 제4목적에 있어서, 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 상태에서 압력값이 감소하는 경우 상기 제1, 제2반응기 내 기체 누설이 존재하는 것으로 판단하고, 유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 제1평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명의 제3, 제4목적에 있어서, 상기 제1평형상태에 도달한 후, 상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 상기 제1평형상태가 유지되면 상기 제2반응기 내의 기체누설은 존재하지 않고 상기 제1평형상태에서의 기체주입량을 상기 제1반응기 내에서의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고 본 발명의 제3, 제4목적에 있어서, 상기 제1평형상태에 도달한 후, 상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 압력계의 압력값이 증가되고 상기 유량계에 의해 기체를 주입하지 않아도 상기 제1평형상태가 유지되면, 상기 제1반응기 내의 기체누설은 존재하지 않고 상기 제1평형상태에서의 기체주입량을 상기 제2반응기 내에서의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명의 제3, 제4목적에 있어서, 상기 제1평형상태에 도달한 후, 상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 상기 압력계에서의 압력값이 증가되면, 상기 제어부는 유량계에서의 기체주입량을 감소시켜 제2평형상태에 도달하도록 제어하고, 제2평형상태에서의 기체주입량을 상기 제1반응기 내의 기체누설량으로 판단하고, 상기 제1평형상태에서의 기체주입량과 상기 제2평형상태에서의 기체주입량의 차를 상기 제2반응기 내의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법에 따르면, 고압조건에서 운전되는 반응기(reactor), 용기(vessel), 및 이러한 반응기 또는 용기를 배관으로 연결한 시스템에 대해 기체의 누설여부와 누설량, 누설위치를 측정할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고압반응기의 기체 누설량 측정장치 및 측정방법에 따르면, 하나의 유량계와 압력계를 통해 복수의 반응기에 대해 누설위치를 파악할 수 있으면서 동시에 각 반응기에서의 기체누설량을 측정할 수 있는 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 고압반응기의 누설여부 측정방법을 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기체 누설여부를 측정하기 위한 장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압반응기의 기체 누설량 측정방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기체 누설량을 측정하기 위한 방법을 나타내기 위한 구성도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 제1반응기에서의 누설량과 제2반응기에서의 누설량을 측정하는 상태의 구성도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고압반응기의 기체 누설량 측정방법의 흐름도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따라 제1반응기에서만 기체누설이 있는 경우의 상태를 나타낸 구성도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따라 제2반응기에서만 기체누설이 있는 경우의 상태를 나타낸 구성도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 고압반응기의 기체누설량 측정장치(100)의 구성, 기능 및 측정방법에 대해 설명하도록 한다. 본 발명의 실시예에서는 고압반응기, 용기, 및 이의 연결에 의해 구성된 시스템(이하 용어를 반응기로 통일하기로 한다. 본 발명의 명세서에 기재된 반응기는 고압반응기, 용기, 및 이의 연결에 의해 구성된 시스템을 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.)의 기체 누설여부 확인 및 누설량을 측정하기 위한 것이다.
먼저 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기체 누설여부를 측정하기 위한 장치(100)의 구성도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 반응기(10)에서 기체 누설량을 측정하기 위한 장치(100)는, 반응기(10) 내부로 기체가 유입되는 기체유입부(20)와, 기체유입부(20) 일측에 구비되는 제1밸브(21)와, 제1밸브(21) 전단에 구비되며 유입되는 기체유량의 측정이 가능하면서 반응기(10) 내로 기체를 유입시키는 유량계(22)와, 반응기(10) 내부 압력을 실시간으로 측정하는 압력계(40)와, 반응기(10) 내부 기체가 배출되는 기체배출부(30)와, 기체배출부(30) 일측에 구비되는 제2밸브(31)와, 압력계(40)에서 측정된 압력값을 실시간으로 저장하여 변화를 기록하는 데이터베이스(50)를 포함하여 구성된다. 또한, 유량계(22)는 반응기 측으로만 기체를 유입시키는 역류방지 기능을 갖도록 구성된다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 반응기(10)의 기체 누설여부 확인 및 누설량 측정방법에 대해 설명하도록 한다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압반응기의 기체 누설량 측정방법의 흐름도를 도시한 것이다.
이러한 측정장치(100)를 통해 반응기(10) 내의 기체량 누설여부를 확인하기 위한 방법은, 제2밸브(31)를 닫고, 제1밸브(21)를 개방한 상태에서 유량계(22)에 의해 기체를 반응기(10) 내로 주입하여(S1) 압력계(40)에 의해 내부압력을 측정하게 된다(S2). 그리고 내부 압력이 설정된 압력에 도달하는 경우, 유량계(22)를 0으로 맞추어 더이상 기체가 주입되지 않도록 한 후 압력계(40)에서의 압력변화를 통해 반응기(10) 내의 기체 누설상태를 판단하게 된다(S3).
즉, 시간에 따른 압력변화를 관찰하여(S4) 압력의 변화가 없는 경우에는 반응기(10)에 누설이 없는 상태이며, 시간에 따라 내부 압력이 감소하는 경우에는 기체의 누설이 존재하는 것으로 판단하게 된다.
이하에서는 기체누설이 존재하는 경우 기체 누설량을 측정하기 위한 방법에 대해 설명하도록 한다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 기체 누설량을 측정하기 위한 방법을 나타내기 위한 구성도를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이 반응기(10)의 두 곳의 누설부위(gas leak point 1, 2)에서 각각 Q1, Q2의 유량에 해당하는 기체의 누설이 있으며, 유량계(22)를 통해 Q3의 유량이 주입되는 경우를 예를 들어 설명한다.
앞서 언급한 바와 같이, 기체누설이 존재 하는 경우, 압력값이 감소되게 되며 이때, 유량계(22)를 통해 기체를 주입하게 된다(S5). 유량계(22)를 통해 주입되는 유량(Q3)이 누설되는 기체유량(Q1+Q2)보다 적은 경우(Q3 < Q1+Q2)에는 시간 변화에 따라 반응기(10)의 압력이 감소하게 되며, 유량계(22)를 통해 주입되는 유량(Q3)이 누설되는 기체유량(Q1+Q2)보다 많은 경우(Q3 > Q1+Q2)에는 시간 변화에 따라 반응기(10)의 압력이 증가하게 된다.
이와 같이 유량계(22)를 통해 주입되는 기체의 유량을 변화시켜가면서 반응기(10)의 압력변화를 관찰하면 더 이상 시스템의 압력이 변화하지 않는(압력이 유지되는) 압력 평형상태의 기체주입량을 찾을 수 있으며(S6), 이러한 압력 평형상태에서의 기체주입량이 반응기(10)에서 누설되는 기체유량에 해당되므로(Q3=Q1+Q2) 반응기(10)에서의 기체 누설량을 정확하게 측정할 수 있다(S7).
또한 본 발명에 의한 방법을 이용하면 복수의 반응기가 연결된 장치에서, 하나의 유량계(22)와 압력계(40)를 통해 반응기 각각의 누설여부와, 기체누설량을 신속하고 쉽게 측정, 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 제1반응기(11)에서의 누설량과 제2반응기(12)에서의 누설량을 측정하는 상태의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고압반응기의 기체 누설량 측정방법의 흐름도를 도시한 것이다.
먼저, 제1반응기(11), 그리고 제1반응기(11)와 연결관(60)을 통해 연결된 제2반응기(12) 내부로 기체가 유입되는 기체유입부(20) 일측에 구비되는 제1밸브(21)를 개방하고, 제1반응기(11)의 타측에 연결되어 기체가 배출되는 기체배출부(30) 일측에 구비되는 제2밸브(31)를 닫고, 연결관(60) 일측에 구비된 제3밸브(61)를 개방한 상태에서 제1밸브(21) 전단에 구비된 유량계(22)를 통해 반응기 내부로 기체를 주입하게 된다(S10). 그리고 압력계(40)에 의해 내부 압력을 실시간으로 측정하게 된다(S20).
그리고 압력계(40)에 의해 측정된 압력값이 설정된 압력에 도달하면 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후, 압력계(40)에서의 압력변화를 통해 제1, 제2반응기(12) 내의 기체 누설상태를 측정하게 된다(S30).
압력변화가 없는 경우 누설이 없다고 판단하고(S40), 압력이 감소되는 경우 제1반응기(11) 및 제2반응기(12) 중 적어도 하나에 기체누설이 존재한다고 판단하게 된다. 또한, 기체누설이 존재한다고 판단하는 경우, 제어부가 유량계(22)를 통해 기체를 주입하여 압력 제1평형상태에 도달하도록 유량계(22)를 제어하고, 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기(12) 내의 기체 누설량으로 판단할 수 있다(S50).
구체적으로 먼저 도 4에 도시된 바와 같이 제1반응기(11)의 누설부위 1에서 Q1에 해당하는 기체의 누설이 있으며, 제2반응기(12)의 누설부위 2에서 Q2에 해당하는 기체의 누설이 있는 경우를 설명한다.
기체누설량이 결정된 조건(즉, Q3의 유량을 주입하는 상태에서 반응기의 압력이 일정한 조건(제1평형상태), 이때 Q3=Q1+Q2에서 제3밸브(61)를 닫으면(S60), 제2반응기(12)에서의 기체 누설량은 압력계(40)에서 측정되는 압력에 영향을 미치지 않게 되며 Q3 > Q1 이므로 시스템의 압력이 증가하게 된다(S70).
이 때 유량계(22)를 통해 주입되는 기체 유량을 감소시키면서 시스템의 압력이 일정해지는 조건(제2평형상태)을 찾으면(S80) 이때의 유량(제2평형상태에서의 기체주입량)이 제1반응기(11)을 통해 누설되는 기체 유량(Q1)에 해당하므로 제1반응기(11)에서의 기체누설량을 정확하게 측정할 수 있으며, 초기 Q3 유량(제1평형상태에서의 기체주입량)을 알고 있으므로 제2반응기(12)를 통해 누설되는 기체 유량도 알 수 있게 된다(Q2=Q3-Q1)(S90).
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따라 제1반응기(11)에서만 기체누설이 있는 경우의 상태를 나타낸 구성도를 도시한 것이다. 제1평형상태가 유지되도록 기체를 주입(Q3)하는 상태에서, 제3밸브(61)를 닫아도 압력값이 유지되는 경우(S100), 제2반응기(12) 내의 기체누설은 존재하지 않고 제1반응기(11) 내에서의 기체누설량은 제1평형상태에서의 기체주입량으로 판단하게 된다(S110).
즉, 도 7과 같이 누설부위가 제1반응기(11)에만 있는 경우에는 전체 누설량(Q3)을 결정한 조건에서 제3밸브(61)를 닫아도 반응기 압력의 변화가 없으며, 이 경우 전체 누설량에 해당하는 기체가 모두 제1반응기(11)에서 누설되고 있음을 알 수 있다
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따라 제2반응기(12)에서만 기체누설이 있는 경우의 상태를 나타낸 구성도를 도시한 것이다. 즉, 도 8과 같이 누설부위가 제2반응기(12)에만 있는 경우에는 제1평형상태에서의 기체주입량(Q3)을 결정한 조건에서 제3밸브(61)를 닫으면 반응기의 압력이 증가하게 되며, 제1반응기(11)에 누설부위가 없으므로 유량계(22)를 통해 기체를 주입하지 않아도 반응기의 압력이 변화하지 않게 된다(S120). 따라서 이 경우 초기에 결정한 제1평형상태에서의 기체주입량(Q3) 전체가 제2반응기(12)의 기체누설량이 됨을 알 수 있다(S130).
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:종래 기체 누설 측정장치
10:반응기
11:제1반응기
12:제2반응기
20:기체유입부
21:제1밸브
22:유량계
30:기체배출부
31:제2밸브
40:압력계
50:데이터베이스
60:연결관
61:제3밸브
100:고압반응기의 기체 누설량 측정장치

Claims (14)

  1. 반응기에서 기체 누설량을 측정하기 위한 장치에 있어서,
    반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부;
    상기 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브;
    상기 제1밸브 전단에 구비되며 유입되는 기체유량의 측정이 가능한 유량계;
    상기 반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 압력계; 상기 반응기 내부 기체가 배출되는 기체배출부; 및
    상기 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브;를 포함하여, 상기 제2밸브를 닫고, 상기 제1밸브를 개방한 상태에서 상기 유량계에 의해 기체를 반응기 내로 주입하여 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하고,
    상기 유량계는 상기 반응기 측으로만 기체를 유입시키는 역류방지 기능을 갖고, 상기 압력계에서 측정된 압력값을 실시간으로 저장하여 변화를 기록하는 데이터베이스를 포함하며,
    상기 제2밸브를 닫고, 제1밸브가 열린상태에서 기체를 주입한 후 설정된 압력에 도달하면 상기 유량계를 0으로 맞추어 더 이상 기체가 주입되지 않도록 했을 때, 압력이 감소하는 경우 상기 반응기 내 기체 누설이 존재하는 것으로 판단하고,
    유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 압력평형상태에서의 기체 주입량을 기체 누설량으로 판단하는 것을 특징으로 고압반응기의 기체 누설량 측정장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 반응기에서 기체 누설량을 측정하기 위한 방법에 있어서,
    반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브를 개방하고, 상기 반응기 내부의 기체가 배출되는 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브를 닫은 상태에서 상기 제1밸브 전단에 구비된 유량계를 통해 상기 반응기 내부로 기체를 주입하는 단계;
    압력계에 의해 반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 단계;
    상기 압력계에 의해 측정된 압력값이 설정된 압력에 도달하면 상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후, 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 단계; 및
    압력변화가 없는 경우 누설이 없다고 판단하고, 압력이 감소하는 경우 상기 반응기 내의 기체누설이 존재한다고 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 4항에 있어서,
    상기 기체누설이 존재한다고 판단하는 단계 후에,
    제어부가 유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하고, 상기 압력 평형상태에서의 기체 주입량을 기체 누설량으로 판단하는 것을 특징으로 고압반응기의 기체 누설량 측정방법.
  6. 복수의 반응기에서 기체 누설량과 누설위치를 측정하기 위한 장치에 있어서,
    제1반응기 내부로 기체가 유입되는 기체유입부;
    상기 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브;
    상기 제1밸브 전단에 구비되며 유입되는 기체유량의 측정이 가능한 유량계;
    상기 제1반응기와 제2반응기의 내부 압력을 실시간으로 측정하는 압력계;
    상기 압력계에서 측정된 압력값을 실시간으로 저장하여 변화를 기록하는 데이터베이스;
    상기 제1반응기 내부 기체가 배출되는 기체배출부;
    상기 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브; 및
    상기 제1반응기와 상기 제2반응기를 연결하는 연결관과, 상기 연결관 일측에 구비되는 제3밸브를 포함하여,
    상기 제2밸브를 닫고, 상기 제1밸브와 제3밸브가 개방된 상태에서 상기 유량계에 의해 기체를 제1, 제2반응기 내로 주입하여 내부 압력이 설정된 압력에 도달하는 경우 상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후 압력계에서의 압력변화를 통해 반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 상태에서 압력값이 감소하는 경우 상기 제1, 제2반응기 내 기체 누설이 존재하는 것으로 판단하고,
    유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 제1평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1평형상태에 도달한 후, 상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 상기 제1평형상태가 유지되면 상기 제2반응기 내의 기체누설은 존재하지 않고 상기 제1평형상태에서의 기체주입량을 상기 제1반응기 내에서의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 고압반응기의 기체 누설량 측정장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1평형상태에 도달한 후, 상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 압력계의 압력값이 증가되고 상기 유량계에 의해 기체를 주입하지 않아도 상기 제1평형상태가 유지되면, 상기 제1반응기 내의 기체누설은 존재하지 않고 상기 제1평형상태에서의 기체주입량을 상기 제2반응기 내에서의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1평형상태에 도달한 후, 상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 상기 압력계에서의 압력값이 증가되면, 상기 제어부는 유량계에서의 기체주입량을 감소시켜 제2평형상태에 도달하도록 제어하고, 제2평형상태에서의 기체주입량을 상기 제1반응기 내의 기체누설량으로 판단하고, 상기 제1평형상태에서의 기체주입량과 상기 제2평형상태에서의 기체주입량의 차를 상기 제2반응기 내의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정장치.
  11. 복수의 반응기에서 기체 누설량과 누설위치를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    제1반응기의 기체유입부 일측에 구비되는 제1밸브를 개방하고, 상기 제1반응기의 타측에 연결되어 기체가 배출되는 기체배출부 일측에 구비되는 제2밸브를 닫고 제1반응기와 제2반응기 사이의 연결관 일측에 구비된 제3밸브를 개방한 상태에서 상기 제1밸브 전단에 구비된 유량계를 통해 상기 제1, 제2반응기 내부로 기체를 주입하는 단계;
    압력계에 의해 제1, 제2반응기 내부 압력을 실시간으로 측정하는 단계;
    상기 압력계에 의해 측정된 압력값이 설정된 압력에 도달하면 상기 유량계를 통해 주입되는 기체량을 0으로 조절한 후 압력계에서의 압력변화를 통해 제1, 제2반응기 내의 기체 누설상태를 측정하는 단계;
    압력변화가 없는 경우 누설이 없다고 판단하고, 압력이 감소하는 경우 상기 제1반응기 및 상기 제2반응기 중 적어도 하나에 기체누설이 존재한다고 판단하는 단계; 및
    상기 기체누설이 존재한다고 판단하는 경우, 제어부가 유량계를 통해 기체를 주입하여 압력 제1평형상태에 도달하도록 유량계를 제어하고, 상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 11항에 있어서,
    상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 단계 후에,
    상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 상기 제1평형상태가 유지되면 상기 제2반응기 내의 기체누설은 존재하지 않고 상기 제1평형상태에서의 기체주입량을 상기 제1반응기 내에서의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 12항에 있어서,
    상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 단계 후에,
    상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 압력계의 압력값이 증가되고 상기 유량계에 의해 기체를 주입하지 않아도 상기 제1평형상태가 유지되면, 상기 제1반응기 내의 기체누설은 존재하지 않고 상기 제1평형상태에서의 기체주입량을 상기 제2반응기 내에서의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 13항에 있어서,
    상기 제1평형상태에서의 기체 주입량을 제1, 제2반응기 내의 기체 누설량으로 판단하는 단계 후에,
    상기 제3밸브를 닫은 상태에서, 상기 압력계에서의 압력값이 증가되면, 상기 제어부는 유량계에서의 기체주입량을 감소시켜 제2평형상태에 도달하도록 제어하고, 제2평형상태에서의 기체주입량을 상기 제1반응기 내의 기체누설량으로 판단하고, 상기 제1평형상태에서의 기체주입량과 상기 제2평형상태에서의 기체주입량의 차를 상기 제2반응기 내의 기체누설량으로 판단하는 것을 특징으로 하는 고압반응기의 기체 누설량 측정방법.
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