KR100266344B1 - 휘발성유기물의 회수방법 - Google Patents

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히로유키 쯔타야
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마스다 노부유키
미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 수분 및 휘발성유기물을 함유하는 오프가스로부터 휘발성유기을 회수하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 그 구성에 있어서, 유기물 및 수분을 함유하는 가스로부터, 수분을 선택적으로 흡착하는 흡습제(4)를 충전한 탈습탑(5)에 의해 수분을 제거한 후, 상대저온조건하에서 유기물을 흡착제거하고, 유기물로 포화한 흡착탑(9)으로부터 상대적고온조건에서 유기물을 이탈시키고, 이탈한 유기물은 저온 및/또는 기압조건하에서 액화해서 회수한다. 유기물이 제거되고, 무해화된 건조가스(11)는, 필요에 따라 가온한 후, 수분으로 포화한 탈습탑(5)으로 향류하여 퍼지에서 흡습제(4)의 재생을 행하고, 탈리한 수분과 함께 계외로 방출하는 것을 특징으로 한것이다. 이로써, 유기물 및 흡착제의 열악화를 발생하는 일없이, 높은 농축배율로 유기물을 회수할 수 있는 효과를 얻게 된다.

Description

휘발성 유기물의 회수방법
제1도는 본 발명의 하나의 실시태양을 표시한 순서도의 개략도이다.
제2도는 흡습탑의 흡착공정온도와 출구가스내의 유기물 농도와의 관계를 표시한 그래프이다.
제3도는 탈습탑의 재생공정에 있어서, 퍼지가스량과 흡착공정출구가스의 이슬점과의 관계를 표시한 그래프이다.
제4도는 탈습탑의 재생공정에 있어서, 재생온도와 흡착공정출구가스의 이슬점과의 관계를 표시한 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
(1) : 유로(流路) (2) : 송풍기
(3a) : 하부밸브원판 (3b) : 상부밸브원판
(4) : 흡습제 (5) : 탈습탑
(6) : 유기물을 함유한 건조가스 (7) : 냉각기
(8) : 흡착제 (9) : 흡착탑
(10) : 퍼지가스 (11) : 무해화된 건조가스
(12) : 퍼지가스 (13) : 가열기
(14) : 냉각가스 (15) : 탈리가스
(16) : 유과(流過)가스 (17) : 냉각가스
(18) : 저온액화기 (19) : 회수유기물
(20) : 불응축가스 (25) : 흡착공정영역
(26) : 재생공정영역 (27) : 냉각공정영역
(28) : 흡착공정영역 (29) : 재생공정영역
(30) : 냉각공정영역
본 발명은 수분 및 휘발성 유기물을 함유하는 오프가스(off-gas)로부터 휘발성 유기물을 회수하는 방법에 관한 것이다.
화학공업분야, 전자공업분야, 기계공업분야의 각종 공장에 있어서 아세톤, 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEX), 에틸알콜, 이소프로필알콜, 시클로헥사논 등의 휘발성 유기물(이하, 본 명세서에서는 단지 "유기물"이라고 함)이 널리 사용되고 있다. 이들 공장으로부터 배출되는 유기물을 함유한 오프가스를 그대로 대기속에 방출시키는 것은 환경보전이란 관점에서 엄하게 규제되어 왔다. 이 때문에, 각종의 처리방법이 제안되고 채용되고 있다. 이들 중에서 가장 대표적인 방법은 유기물을 함유하는 오프가스를 실온조건하에서 활성탄을 충전한 흡착탑으로 유도해서 제거하고, 무해화된 오프가스는 대기속으로 방출하고, 활성탄에 흡착된 유기물은 고온의 수증기에 의해 이탈시켜, 유기물을 함유한 수증기를 응축시키고, 물상(水相)와 유기상을 분리해서 유기물을 회수하는 활성탄 흡착-수증기 재생법이다.
상기 방법에서는, 활성탄이 소수성 흡착제이므로, 흡착한 유기물은 수증기의 흐름에 의해 효과적으로 탈착되고, 활성탄의 건조, 냉각에 이어지는 흡착공정에서의 재조작도 효과적으로 실시되고, 유기물과 수증기의 분리도 수증기의 저온응축에 의해 일반적으로 용이하게 실시된다. 이 때문에, 이 방법은 널리 보급되게 되었으나, 문제점으로서는 흡착의 재새에 수증기를 사용하기 때문에, 유기물이 활성탄의 고온에서의 촉매작용에 의해 열변질을 야기해서 재이용이 어렵게 되거나, 또한 유기물의 일부가 활성타에 잔류해서 흡착능력이 저하된다는 것 등을 들 수 있다. 또한, 유기물을 함유하는 수증기를 응축시켜서 응축수로부터 유기물을 회수하는 과정에서 유기물의 일부가 응축수에 용해해서 수질오염 등의 2차오염이 발생하기도 한다.
또한, 기타 방법으로서는 흡착제로서 SiO2/Al2O3비(比)가 높은 소수성 제올라이트를 사용해서 실온에서 유기물을 흡착하고, 무해화된 오프가스를 시스템외로 방출하고, 흡착된 유기물은 고온의 공기를 흡착탑에 유도해서 고온조건하에서 흡착한 유기물을 이탈시키고, 회수한 유기물은 촉매 연소기로 유도해서 연소시켜 열량으로서 회수하는 방법이 있다. 이 방법에서는 재생가스로서 고온공기를 사용하므로, 수증기의 응축수에의 유기물의 용해에 의해 수질오염 등의 2차 오염에 대한 문제는 해소되지만, 고온공기에 의한 재생을 위한 시클로헥사논, MEX 등의 열안정성이 없는 유기물을 회수하여 재이용하기는 어렵고, 결국 회수한 용제(휘발성 유기물)류는 연료로서 이용되고 있어서 자원절약이란 관점에서 본래대로 회수해서 재이용하는 것이 당연히 바람직할 것이다.
상기 흡수제에 의한 유기물의 회수방법에 있어서는, 흡착한 유기물을 고온의 수증기 또는 고온의 공기에서 이탈시키므로서 유기물이 열변질을 일으키고,회수유기물의 품질저하를 초래한다고하는 문제점이 있다. 또한, 수증기 재생에서는 응축수에의 유기물의 재용해에 의해 수반되는 수질오염 등의 2차오염의 문제도 있다. 흡착제 재생공정의 온도를 낮게하면 흡착된 유기물의 열변질은 피할 수 있으나, 흡착온도와 재생온도의 온도차가 작게 되기 때문에 농축율이 저하되는 동시에 흡착제의 사용량이 대폭으로 증대해서 경제성을 상실하게 된다. 나머지 방법으로서는, 흡착공정에 있어서의 흡착온도를 낮게하므로 종래와 마찬가지로 흡착과 재생의 온도차를 일정하게 유지하면서 저온에서 재생을 도모하게 된다. 그러나, 유기물의 흡착공정을 즉시 실온이하의 저온에서 실시하면, 오프가스 속에 함유되어 있는 0.5~3vol%정도의 수분 때문에, 오프가스의 강온(降溫)공정에서 수증기의 응축에 상당량의 에너지를 필요로 하고, 또한 응축수분속에는 유기물의 일부가 용해해서 수증기 재생시와 마찬가지의 수질오염의 원인이 발생되게 된다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고, 유기물 및 수분을 함유하는 가스로부터 유기물만을 선택적으로 회수할 수 있는 휘발성 유기물의 회수방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 유기물 및 수분을 함유하는 가스를 흡습제 및 흡착제로 처리하여 유기물을 회수하는 방법에 있어서, 유기물 및 수분을 함유하는 가스를, 수분만을 선택적으로 흡착하는 흡습제가 충전된 상대적 저온조건의 탈수분공정에 있는 탈습탑에 유도해서 수분을 제거한 후, 흡착제가 충전된 상대적 저온조건의 흡착공정에 있는 흡착탑으로 이동시켜서 유기물을 흡착제거하고, 수분 및 유기물이 제거된 가스를 상대적 고온조건의 흡습제 재생공정에 있는 탈습탑을 통해서 흡착수분을 탈리하고, 탈리된 수분과 함께 시스템외로 방출시키고, 상기 수분 및 유기물이 제거된 가스의 일부를 상대적 고온조건의 탈착공정에 있는 흡착탑에 통과시켜서 흡착된 유기물을 고농도 유기물 함유 가스로서 채취하고, 그 고농도 유기물 함유 가스를 액화기에 유도해서 냉각기 및/또는 가압해서 액화시켜서 유기물을 회수하고, 이 액화기에서 유기물이 분리된 가스를 유기물의 흡착공정으로 되돌리도록 하는 것을 특징으로 하는 유기물 및 수분을 함유하는 가스로부터의 유기물의 회수방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법에 있어서는, 유기물 및 수분을 함유하는 가스로부터, 수분을 선택적으로 흡착하는 흡습제를 충전한 탈습탑에 의해 수분을 제거한 후, 상대적 저온저건하에서 유기물을 흡착제거하고, 유기물로 포화된 흡착탑으로부터 상대적 고온조건에서 유기물을 이탈시키고, 이탈한 유기물을 저온 및또는 가압조건하에서 액화하여 회수한다. 유기물이 제거되고, 무해화된 건조가스는, 필요에 따라 가온한 후, 수분으로 포화된 탈습탑에 향류(向流)로 퍼지해서 탈습제를 재생시키고, 탈리한 수분과 함께 시스템외로 방출시킨다. 또한, 이 유기물이 제거된 건조가스의 일부는 필요에 따라 가온한 후 흡착탑의 퍼지가스로서 사용할 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서 사용하는 수분선택형 흡착제(흡습제)로서는 소분자 직경을 갖는, 수분만을 흡착하는 분자체 제올라이트인 K-A, Na-A등의 제올라이트를 사용한다. 또한, 흡착탑에서 사용하는 유기물 흡착제로서는, 비교적 흡착력이 약하고 거의 수분의 영향을 받지 않는 소수성 흡착가 바람직하다.
구체적으로는, ZSM-5(모빌오일회사제, 상품명 실리카/알루미나비(比) 400), 실리카 라이트, USY(Ultra Stable Y형 제올라이트 PQ Copr, 회사제상품명. 실리카/알루미타비 78), 모르데나이트 등의 실리카/알루미나 비 25이상의 고실리카 제올라이트, Ca-X, Na-X형의 제올라이트 등의 저실리카계의 제올라이트, 실리카 초미립자 조립입자(예를들면, 0.1㎛이하의 실리카 초미립자를 조립해서 얻은 평균입자직경 1.5㎛의 입자), 실리카겔,-알루미나, 활성탄 등을 들 수 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 탈습탑 및 흡착탑에서의 온도조건은, 회수대상 유기물, 흡착제나 탈습제의 종류, 오프가스의 조건, 플랜트의 설계조건 등에 의해 결정되며, 바람직한 범위는 탈습탑에서의 탈수분 공정을 구성하는 상대적 저온조건이 10~50℃이며, 흡습제 재생공정을 구성하는 상대적 고온조건이 35~125℃(바람직하게는 35~80℃, 더 바람직하게는 35~75℃)이며, 유기물의 흡착탑에서의 흡착공정을 구성하는 상대적 저온조건이 -30~10℃(바람직하게는 -20℃~8℃)이며, 유기물의 탈착공정을 구성하는 상대적 고온조건이 35~125℃(바람직하게는 35~80℃, 더 바람직하게는 35~75℃)의 범위일때이다.
본 발명의 방법은, 상기와 같은 구성을 가짐으로써 다음과 같은 작용 및 효과가 제공된다.
1) 유기물 및 수분을 함유하는 가스로부터 수분을 제거한 후 흡착탑을 이송되므로 유기물의 흡착공정을 저온에서 행할 수 있고, 흡착온도의 저하에 알맞는 온도차만큼 재생 공정(탈착공정)을 저온쪽에서 실시할 수 있으므로 유기물의 변질 및 흡착제의 변질을 피할 수 있다.
(2)유기물의 흡착공정이 저온에서 실시되므로 흡착제에희 흡착량이 증대외어 흡착제의 사용량을 줄일 수 있다.
(3) 유기물 및 수분을 함유한 시스템으로부터 선택적으로 수분으로 제거할 수 있으므로 종래의 저온응축과 같은 응축수를 생성하는 일이 없으며, 응축수에의 유기물 용해로 인한 수질오염 등의 2차 오염이 발생되는 일이 없다.
(4) 수분이 제거된 유기물을 함유한 건조가스를 저온으로 냉각하는 경우, 수분의 응축에 의한 잠열의 소비가 없기 때문에 수분 공존시와 비교할 때 냉각에 요하는 전력이 1/5이하로 절감된다.
(5) 흡착제의 재생공정으로부터 회수되는 유기물은 수분이슬점이 -30℃이하로될 정도까지 수분이 제거되므로, 재생공정으로부터 수득되는 고농도 유기물함유가스로부터 유기물이 효과적으로 액화될 수 있다.
이하 실시예에 의해 본 발명의 방법을 더 구체적으로 설명한다.
(제1실시예)
제1도는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치의 하나의 예를 도시한 개략적인 순서도이다. 제1도의 구성의 장치에 의해 유기물로서 시클로헥사논, MEX 및 톨루엔을 각각 1,000ppm함유하고, 수분 2vol%를 함유한 공장의 오프가스로부터 유기물을 회수하는 시험을 실시하였다.
제1도에 있어서, 탈습탑(5)은 원통형이며, 흡습제(4)로서 유기물 및 수분을 함유한 시스템으로부터 수분만을 선택적으로 흡착하는 Na-A형 제올라이트를 담지한 벌집형의 실리카계 파이버가 충전되어 있고, 하부밸브원판(3a) 및 상부 밸즈원판(3b)에 의해 각각 흡착공정, 재생공정 및 냉각공정을 행하는 영역(25),(26) 및 (27)로 분할 되어 있다. 이 탈습탑은 1시간에 1회의 비율로 회전하고, 흡착공정, 재생공정 및 냉각공정이 순차적으로 반복되는 구조로 되어 있다.
유로(1)에서 공급되는 상기와 같은 조성의 오프가스(온도 25℃, 유량 1000N㎥/h)는, 송풍기(2)에서 200~500mmaq정도로 압축되어 탈습탑(5)의 흡착공정영역(25)에 공급되어 약 25℃에서 수분만이 흡착되고, 이슬점이 -60℃정도가 될 때까지 수분이 제거되어, 유기물 함유량이 거의 변화하지 않은 유기물을 함유한 건조가스(6)가 탈습탑(5)의 출구로부터 유출된다.
탈습탑(5)을 나온 유기물을 함유한 건조가스(6)는 냉각기(7)에서 5℃까지 냉각되고, 탈습탑(5)과 유사한 구조의 흡착탑(9)의 흡착공정영역(28)으로 공급된다. 흡착탑(9)에는 유기물을 흡착하는 흡착제(8)로서 벌집형의 고실리카제올라이트 USY(Ultra Stable Y형 제올라이트 : SiO2/Al2O3비 70)가 충전되어 있다. 흡착탑(9)에 공급된 가스내 유기물은 탑입구에서 서서히 흡착되고, 흡착탑 출구로부터 무해화된 건조가스(11)(이슬점은 -65℃이하)가 유출된다.
흡착탑의 흡착공정영역(28)에 있어서, 약5℃의 온도에서 유기물을 흡착한 흡착제(8)는 흡착탑(9)의 회전에 의해 재생공정영역(29)에 들어가, 흡착탑 출구로 부터 나오는 무해화한 건조가스(11)를 가열기(13)에서 75℃로 가열한 가스의 일부인 퍼지가스(12)를 흡착공정과는 향류로 흐르게하여 유기물을 이탈, 재생한다. 재생공정에 사용하는 퍼지가스(12)가 많을수록 재생온도를 낮게할 수 있으나, 농축율이 저하되기 때문에 퍼지가스량은 흡착공정출구 가스의 30%이하로 유지해야만 경제성을 상실하지 않는다.
재생공정영역(29)을 통과한 흡착제는 다음의 냉각공정영역(30)에 들어가며, 상기 무해화된 건조가스(11)의 일부가 냉각가스(14)로서 실온조건하에서 향류로 공급되어 냉각되어서 다음의 흡착공정이 원활히 실시될 수 있게 한다.
흡착제 재생공정으로부터 나오는 3~20배정도로 감용농축(減容濃縮)된 유기물을 함유하는 탈리가스(15)는, 냉각공정의 유과(pass-by)가스(16)와 합류해서 -90℃의 저온액화기(18)에 유도되고, 톨루엔, MEX, 시클로헥사논이 응축되고, 액상의 회수유기물(19)로서 회수된다. 저온액화기(18)에서 응축되지 않는 불응축가스(20)는, 액화기(18)를 유과해서 흡착탑(9)으로의 공급가스 속에 환류된다.
상기와 같이 배열됨으로써, 유기물은 흡착탑(9)과 저온액화기(18)와의 사이에서 폐로 사이클(closed cycle)을 형성하므로 흡착탑(9)의 층놀이를 유기물이 유과되지 않도록 설정하면, 액화기(18)의 설정온도에 대응하는 유기물의 기체액체평형농도에 도달할 때 유기물이 액상(相) 유기물로서 회수된다.
한편, 탈습탑(5)에 있어서, 수분을 흡착한 흡습제(4)는 흡착공정이 종료하면 재생공정영역(26)에 들어가 탈습탑(5)의 상부로부터 공급되는 퍼지가스(10)와 향류해서 접촉하고, 흡착된 수분은 이탈되고 수분을 함유한 무해화된 가스로서 방출되고, 흡습제(4)는 재생된다. 퍼지가스(10)로서는 상기 흡착탑(9)의 출구로부터 나오는 무해화된 건조가스(11)를 가열기(13)에서 75℃로 가열한 가스가 사용된다.
수분이 이탈한 후의 고온의 흡습제(4)는 냉각공정영역(27)의 실온에서 무해화된 건조가스(11)의 일부인 냉각가스(17)로서 공급되어 실온까지 냉각되어, 1회전해서 흡착공정영역(25)으로 되돌아간다. 또한 탈습탑(5) 및 흡착탑(9)의 내부는 각 공정 영역마다 간막이판으로 간막이 되어 있다. 또한, 각 공정영역의 내부에 있어서도 새는 것을 방지하기 위해 필요에 따라서 적당한 수의 간막이 판이 설치된다.
상기 장치에 있어서, 흡착제(8)로서는 유기물에 대한 흡착량이 큰 것을 고려해서 고실리카제올라이트USY를 사용했으나, 입구가스의 이슬점은 -65℃이하이므로 USY의 소수성은 필수조건은 아니다. USY는 매우 고가이므로, USY 대신 친수성의 흡착제인 X형, Y형 제올라이트를 사용할 수도 있다. 단, MEX, 시클로헥사논의 열 변질에 대한 흡착제의 촉매기능을 제올라이트 내의 알루미늄에 기인된다고 말하고 있으므로, 재생온도를 비교적 고온으로 설정해서 재생효율의 향상(감용농축율의 향상, 흡착제 사용량의 감소)을 도모하고자 하는 경우에는 소수성과는 간계없이 SiO2/Al2O3비가 높은 제올라이트(예를들면 USY)를 채용하는 것이 바람직하다. 단, ZSM-5(모빌오일회사제)등의 펜타실제올라이트에 대해서는 창의 직경이 6Å 정도로 X, Y, USY의 9~10Å에 비해 작고, 유기물과 같은 분자지경이 큰 가스에 대해서는 흡착속도가 저하되므로 대상 물질에 따라서는 사용될 수 없는 경우도 있다.
흡착탑(9)의 작동조건에 대해서는, 통상은 흡착공정의 온도를 5℃, 재생온도를 75℃, 퍼지 가스량 200N㎥/h로 설정하고(감용농축율 약5배), 입구가스량 1,000N㎥/h의 가스를 0.2㎥의 흡착탑(9)에 유도해서 3rph의 회전수를 처리하고, 입구가스(제1도의 6)의 유기물 합계농도 3,000ppm에 대해서 출구가스(제1도의 11)의 합계농도 100ppm을 유지했으나, 흡착탑(9)의 온도를 25℃에서 -15℃까지 변화시키면 출구가스 속의 유기물 농도는 제2도와 같이 되었다.
제2도에서 볼 수 있는 바와 같이, 흡착탑(9)의 온도가 10℃를 초과하면 출구가스 내의 유기물농도가 500ppm을 초과하여 장치의 성능을 유지할 수는 없었다.
한편, -5℃이하에서는 온도의 저하에 따라 출구가스내의 유기물 농도는 더욱 저하되고, -15℃에서는 그 농도는 20ppm까지 저하되었다. 유기물의 분리에 관해서는 흡착공정의 온도가 저온일수록 흡착탑의 성능은 향상되는 것을 알 수 있다. 그러나, 극단적인 저온을 채용하면 냉동기의 부담이 크게되므로 냉동기의 소비전력을 고려하여 저온의 한계로서 -30℃ 정도를 사용하며, 바람직하게는 1~8℃ 정도이다.
탈습탑(5)의 작동조건에 있어서, 통상의 흡착공정의 온도는 25℃이며, 재생온도는 75℃이며, 유기물의 흡착탑(9)의 출구가스중 전체량 1,000N㎥/h 퍼지가스로서 사용하고, 1,000N㎥/h의 입구가스(제1도의 1)를 0.25㎥의 용량을 갖는 탈습탑(5)에 유도하여 1rph의 회전수로 처리해서, 입구수분 이슬점 15℃에 대해서 출구가스(제1도의 6)의 수분이슬점 -65℃를 유지했으나, 탈습탑(5)의 재생공정의 퍼지가스의 양을 100~1,000N㎥/h(전체량)까지 변화시키면 출구가스의 수분 이슬점은 제3도와 같이 되었다.
제3도에서 볼 수 있는 바와 같이, 퍼지가스량이 입구가스량의 25%인 250N㎥/h 정도로 감소되면 출구가스의 이슬점은 5℃까지 상승되고, 따라서 오프가스의 건조능력이 불충분하게 되는, 즉 흡습제의 재생을 충분히 행할 수 없게 된다.
본 장치에서 유기물의 흡착탑(9)의 출구가스 전체를 재생퍼지로 사용해도 특별히 경제성에는 문제가 없으며, 이러한 경우에는 출구가스의 이슬점은 -65℃이하를 한계라고 말할 수 있는 정도의 고도의 탈습이 달성된다. 또한, 이때의 재생온도는 75℃이므로 공장으로부터의 열회수 후의 폐열이 있는 경우에는 탈습탑에서의 처리를 위해 외부로부터 공급하는 에너지는 불필요하게 된다.
또한, 퍼지가스로서 유기물의 흡착(9)의 출구가스 전체량인 1000N㎥/h의 가스를 사용하여 재생온도를 25℃로부터 75℃까지 변화시켰을 때의 출구가스 이슬점을 제4도에 표시하였다. 제4도에서 알 수 있는 바와 같이, 25℃에서의 출구가스 이슬점은 5℃로서 탈습이 불충분하나, 재새온도를 50℃까지 상승시키면 출구가스 이슬점은 -30℃가 되므로, 충분히 탈습의 목적을 달성할 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 유기물의 흡착탑(9)으로부터 방출되는 무해화된 건조가스를 탈습탑(5)의 흡습제 재생에 사용함으로써 거의 에너지를 소비하는 일없이 오프가스를 건조할 수 있으며, 이 건조된 유기물 함유 오프가스를 실온이하의 저온에서 흡착하여 유기물을 흡착제거하고, 이 흡착된 유기물을 흡착공정의 온도가 저온쪽으로 시프트한 것만큼 낮은 온도에서 탈리시킬 수 있으며, 열변질을 피하면서 효과적으로 유기물을 회수할 수 있음을 알 수 있었다.
또한, 회수된 유기물을 FTIR, NMR 및 가스크로마토그래프의 탈리 패턴에 의해 새로 공급된 유기물과 비교했을 때 차이는 나타나지 않았다. 따라서, 본 발명의 방법에 의해, 열변질을 회피하면서 유기물의 회수가 가능한 것을 알았다.
또한, 본 실시예에서는 탈습탑 및 흡착탑으로서 가스의 유로를 순차적으로 절환해가는 방식의 회전원통형 장치를 사용한 예를 개시하였으나, 본 발명의 방법을 실시하는 장치로서는 이와 같은 구조에 한정되지 않으며, 복수개의 탈습탑 및 흡착탑을 설치하고 1개의 탑마다에 흡착공정, 재생공정 및 냉각공정을 실시하여, 순차적으로 절환해가는 방식으로 사용할 수 있다.
(제2실시예)
본 발명의 경우, 탈습탑의 흡착공정으로부터 재생공정으로서 절환시에, 흡습제 사용적(死容積)부 및 흡습제에 소량으로 공흡착한 유기물은 재생공정에 이동되고, 재생공정으로부터 방출되는 수분을 함유하고 무해화된 가스내에 혼입되므로, 이것은 방출가스의 유기물농도의 규제상 바람직하지 않다. 때문에, 흡착공정으로부터 재생공정으로 절환된 직후의 재생공정의 방출가스는 그대로 시스템외로 방출되지 않고 흡착공정의 입구로 되돌리게 되면 잔존유기물은 시스템외로 방출되지 않으며, 본 장치로부터 배출되는 유기물의 농도를 낮게 억제할 수 있다. 흡착공정으로부터 재생공저으로의 이행직후 재생공정의 유과가스를 흡착공정입구로 되돌림으로써, 제1실시예와 동일한 조건으로 작동되고 있던 탈습탑으로 부터의 방출가스 속의 농도를 100ppm에서 40ppm으로 감소시킬 수 있었다.
본 발명은, 저농도의 유기물함유가스에 대해서도 유기물 및 흡착제의 열화를 발생하는 일없이 높은 농축배율로 유기물을 회수할 수 있고, 또한 결빙의 염려가 없으므로 액화응축도 효율적으로 실시할 수 있다.
즉, 먼저 온도스윙법(온도차에 의한 흡착제의 흡착량을 이용해서 성분가스를 분리하는 방법)에 의해 수분만을 제거한 후, 온도스윙범에 의해 유기물을 회수함으로써 수분과 유기물의 양쪽을 함유한 가스로부터 저에너지 또한 낮은 온도에서 유기물을 회수할 수 있게 되었다.
또한, 저온에서 회수할 수 있으므로 유기물이나 흡착의 열화가 적다. 또한, 수분 및 유기물을 제거한 건조오프가스를 흡습제와 흡착제의 재생공정에서 사용하므로 매우 효율적일 프로세스를 구성할 수 있다.

Claims (4)

  1. 휘발성 유기물 및 수분을 함유하는 가스를 흡습제 및 흡착제로 처리하여 휘발성 유기물을 회수하는 방법에 있어서,
    휘발성 유기물 및 수분을 함유하는 가스를, 수분만을 선택적으로 흡착하는 흡습제가 충진된 상대적 저온조건의 탈수분공정에 있는 탈습탑에 도입하여 수분을 제거한 후, 흡착제가 충전된 상대적 저온조건의 흡착공정에 있는 흡착탑으로 상기 가스를 유동시켜 휘발성 유기물을 흡착제거하고,
    수분 및 휘발성 유기물이 제거된 가스를 상대적 고온조건의 흡습제 재생공정에 있는 탈습탑에 통과시켜 흡착수분을 탈리하여 탈리한 수분과 함께 시스템외로 방출시키고,
    상기 수분 및 휘발성 유기물이 제거된 가스의 일부를 상대적 고온조건의 탈착공정에 있는 흡착탑에 통과시켜 흡착된 휘발성 유기물을 고농도 휘발성 유기물 함유가스로서 채취하고,
    상기 고농도 휘발성 유기물 함유가스를 액화기로 유도해서 냉각 및/또는 가압하여 액화시켜 휘발성 유기물을 회수하고,
    이 액화기에서 휘발성 유기물이 분리된 가스를 휘발성 유기물의 흡착공정으로 되돌리는 것으로 이루어지는, 휘발성 유기물 및 수분을 함유하는 가스로부터 휘발성 유기물을 회수하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 탈습탑에서의 탈수분공정을 형성하는 상기 상대적 저온조건은 10 내지 50℃이며, 흡습제 재생공정을 형성하는 상기 상대적 고온 조건은 35 내지 125℃이며, 유기물의 흡착탑에서의 흡착공정을 형성하는 상기 상대적 저온조건은 -30 내지 10℃이며, 유기물의 탈착공정을 형성하는 상기 상대적 고온조건은 35 내지 125℃의 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 흡착공정에 있는 상기 흡착탑을 유과한 건조 가스를 상기 탈습탑의 흡습제 재생 공정에서 재생가스로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 휘발성 유기물을 흡착하는 상기 흡착제로서 실리카/알루미나 비가 25이상인 흡착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
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