KR100378946B1

KR100378946B1 - 주유소용 휘발성 유기화합물의 분리회수장치.

Info

Publication number: KR100378946B1
Application number: KR10-1999-0057714A
Authority: KR
Inventors: 차동순
Original assignee: 차동순
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2003-04-08
Also published as: KR20010056306A

Abstract

본 발명은 유조차로부터 주유소 내의 휘발유 저장고에 휘발유를 인입, 인출시킬 때 발생되는 휘발성 유기화합물(VOC)을 효과적으로 회수시켜 피부질환, 암 등의 주요원인이 되는 대기성 오염물질의 방출을 방지함과 동시에 자원의 낭비를 막아줄 수 있음을 특징으로 한 것으로 주유소가 난립해 있는 도시환경을 대기공해 없이 쾌적한 환경을 이룰 수 있는 획기적인 발명이다.

Description

주유소용 휘발성 유기화합물의 분리회수장치.{Separate withdrawal of Gasolines vapor on service station}

본 발명은 주유소 등의 휘발유 저장고에 휘발유를 인,입출시 발생되는 휘발성 유기화합물(VOC)을 효과적으로 회수하므로서 피부질환, 암 등의 주요 원인이 되는 대기성 오염물질의 방출을 방지함과 동시에 자원의 낭비를 막을 수 있음을 특징으로 한 주유소용 유기화합물의 분리회수장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 주유소의 유류저장고에 휴발유가 저장되는 과정을 보면 정유공장에서 먼저 유조차, 송유관 등에 의하여 저유탱크에 옮겨지고 다시 유조차 등에 의하여 주유소의 유류저장고로 이동시킨 후 일반 차량 등에 급유하는 것이 통상적이다.

이때 저유탱크의 유류가 유조차 등에 옮겨질 때 유조차 탱크 내의 휘발성 증기가 가득 차 있으므로 필히 이 휘발성증기를 대기로 방출 시켜야만 유조차 탱크 내에 유류를 공급할 수 있게되는 것이다.

또한 유조차에서 주유소의 유류저장고로 옮길 때도 상기와 같이 유류저장고 내의 다량의 휘발성 증기가 방출되고, 방출되는 휘발성 증기는 대기를 오염시키게 된다. 이때 방출되는 휘발성 증기를 휘발유 양으로 환산하면 약 0.15∼0.2%정도가 되므로 유조차의 용량을 20,000ℓ로 볼때 약 30∼40ℓ정도의 휘발유가 대기를 오염시키면서 낭비가 되는 것이다.

종래에도 상기한 대기오염을 방지키 위한 구조가 유조탱크 상부에 설치된 것이 있었다. 이 경우 휘발유 가격이 비교적 싼 미국 등의 선진국에서는 휘발유의 회수 시 경제성이 없으므로 포집된 휘발성 증기를 재차 연소시켜 대기오염을 방지하는 구조로서 본 발명과는 상이한 공정이다. 또한 비교적 용량이 큰 저유소 등에 설치하는 것은 연속공정이며 냉각흡수촉매를 이용한 구조로서 대규모 설비이며 설치비가 대단히 고가이어서 주유소용으로는 적합치 않은 구조이다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 일차 포집된 휘발성 유기화합물의 증기로부터 흡착탑에서 흡착한 후 청정공기만을 대기로 방출토록 하므로 대기오염을 방지하였고, 흡착탑의 탄소입자에 흡착되어 있는 휘발성 증기를 탈리시킨 후 액상의 휘발유로 통과시켜 1차로 액화포집되며, 액상의 휘발유를 통과한 증기는 대류에 의해 휘발유 액체 표면포집에 의하여 액화된다. 최종적으로 잔류된 증기는 흡수탑 내의 증기압력을 증가시킴으로서 포화증기는 액화됨과 동시에 냉각기에 의하여 증기포화점을 낮추어주므로 증기는 액화 포집되고, 반복 사이클에 의하여 이와 같은 공정을 반복함으로서 흡수탑내의 잔존 증기량을 최소가 되도록 한다.

이와 같은 공정을 시도함으로서 소용량, 저렴한 설비와 휘발성증기의 회수효과를 최대한으로 높여줄 수 있는 획기적 발명이다. 즉 대기로 방출되는 가스(Gas)상태의 휘발성 유기화합물을 포집하고 이를 냉각, 응축 및 단열팽창하는 사이클을 반복함으로서 액화상태로 분리회수 되는 것이다.

이에 대한 상세 공정은 다음과 같다.

공정

전용 공정제어기를 운용하여 최적 운전상태를 유지한다. 기타 운전, 유지보수공정으로 공정상태를 점검할 수 있는 구조로 되어있다.

액화포집 특성곡선은 다음과 같다.

도1은 본 발명의 동작상태를 나타낸 공정설명도.

[도면중 중요한 부분에 대한 부호의 설명]

1:휘발유 저장고,

2:각밸브:(2)(2a)(2b)(2b₁)(2c)(2c₁)(4)(4a)(9)(9a)(H1)(H2)(H3)(H4),

3, 3a:흡착탑, 5:방출관, 6:회수용탱크, 7:응축기, 8:흡수탑,

C/P:냉각기, PI:압력계, LI:유면계, TI:온도계.V/P:진공펌프, C/V:역지밸브

첨부도면에 있어서,

도1은 본 발명의 동작상태를 나타낸 공정 설명도로서 즉 본 발명의 원리에 대한 프로세스(PROCESS)이다. 유류 저장고(Gasoline Tank)(1)로부터 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

공정1 ; 각 밸브(2)(2a)(2b)(2b₁)→흡착탑(3)(3a)→밸브(4)(4a)→방출구(5)→대기로 방출되는 구성,

공정2 ; 흡착탑(3)(3a)→밸브(2b)(2b₁)를 경유하여 진공펌프(V/P)→역지밸브(C/V)→밸브(H₁)→흡수탑(8)의 방출관(8a)→흡수탑(8)의 액상 휘발유층→흡수탑(8)의 대류공정 및 응축기(7)층을 통하여 액화포집 된다.

공정3 ; 밸브(H₃)(2c), 또는(2c₁)→흡착탑(3a), 또는(3)으로 재 흡착되고 공정2를 반복한다. 최종적으로 밸브(H2)→회수탱크(6)로 회수한다.

응축기(7)에는 냉각기(C/P), 밸브(9)(9a)가 설치되어 있다.

도면 중 미 설명부호 PI는 압력계, LI는 유면계, TI는 온도계, H₄는 드레인 밸브이다.

특히 밸브(2)(2a)(2b)(2b₁)(4)(4a)(9)(9a)(H1)는 전기,전자식(電磁式) 또는 유압식(油壓式) 자동밸브로서 양방향용이며 밸브(H2)(H4)는 수동밸브이고, 밸브(2c)(2c₁)(H3)는 자수동 겸용밸브이다. 또한 콘트롤 박스의 전자부품과 진공펌프(V/P) 등은 휘발성 증기와 직접 접촉될 수 없는 구조로 하고,

접촉 가능성이 있는 부위는 방폭으로 처리하여 안전성을 확보하였다. 또한 흡착탑(3)(3a)의 진공상태가 탈착에 충분하고 응축기(7)가 최적의 상태로 유지가 가능한 용량이 되도록 진공펌프(V/P)가 설계되어야 한다.

흡착탑(3)(3a)은 혼합공기가 함유하고 있는 휘발성 유기화합물을 충분히 포집하고 반복사이클을 유용하게 할 수 있는 용량으로 설계한다. 응축기(7)는 증기의 포화점을 최적의 상태로 낮출 수 있도록 냉각기(C/P)를 제어하고 또한, 증기압을 높이도록 압력용기로 설계해야 하고 전용 공정제어기에 의하여 적정한 압력상태를 유지, 조정할 수 있도록 진공펌프(VP), 또는 각 밸브(2)(2a)(2b)(2b₁)(2c)(2c₁)(4)(4a)(9)(9a)(H1)(H2)(H3)(H4)를 제어하며 액화가 진행되는 최적의 시간이 흐른 후, 급격히 흡수탑(8) 내의 압력을 낮추어(공정3) 단열 팽창에 의해 온도가 하강되도록 하여 잔류 포화증기를 액화하며 이 과정을 반복해서 공정을 완료하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

본 발명은 주로 주유소의 휘발유 저장고(1) 상부에 흡입관로를 설치하여, 방출되는 휘발성 증기를 포집, 액화하는 장치이다. 통상적으로 유조차로부터 휘발유를 휘발유 저장고(1)내에 옮겨 채울 때 휘발유 저장고(1)내에 차있던 휘발성 증기는 휘발유를 채운 양만큼 외부로 필히 방출해야만 된다. 이때 휘발성 증기 내에는 약간의 수증기도 포함되어 있으나 대개는 휘발성 증기이므로 밸브(2)(2a)(2b₁)를 통해 흡착판(3)(3a)의 실리카겔과 활성탄 입자에 흡착되게되어 청정한 공기만 밸브(4)(4a)를 통해 방출구(5)로 대기에 방출되게 한다.

이때 밸브(2c)(2c₁),(H1)를 잠구어 흡착탑(3)(3a)으로만 통과하게 되어 휘발성 증기와 약간의 수증기만 흡착탑(3)(3a)의 실리카겔과 활성탄입자에 흡착된다.진공펌프(V/P)를 작동시키면 밸브(2)(2a)(2b)(2b₁)(2c)(2c₁)(4)(4a)(9)(9a)(H1)(H3)는 자동으로 조작되고, 밸브(H2)(H4)는 수동으로 조작 된다. 특히 진공펌프(V/P)를 통과하는 라인에는 역지밸브(C/V)가 설치되어 일방향으로만 흐르게되며 응축기(7)의 하부를 통과하는 방출관(5)의 외연에 다수 천공된 방출공으로 휘발성 증기가 방출되어 액상의 휘발유를 통과하게 되므로 액화포집되게 된다. 액화되지 못한 일부는 액상의 휘발유 상부에서 대류 하게되므로 액체 표면에 흡수, 액화된다. 특히 냉각기(C/P)의 작동으로 냉각에 의한 포화점을 강제로 낮추어줌으로서 액화를 유도하게 된다. 또한 계속 휘발성 증기를 응축기(7) 측에 공급하게 됨에 따라 휘발성 증기의 농도를 증가시켜 주고 냉각기(C/P)의 냉각작용 및 단열팽창공정(공정3)으로 증기량이 최소화 되도록 사이클을 반복함으로서 액화를 촉진시켜주는 것이다.

일단 응축기(7)의 액상 휘발유가 어느 정도 차게되면 유면계(LI)에 의하여 간편히 확인할 수 있고 어느 정도 휘발유가 회수되었으면 수동밸브(H2)를 열고 회수용 탱크(6)로 회수한다. 흡수탑(8) 내의 압력은 압력계(PI)에 의하여 확인할 수 있고 흡착탑(3)(3a)의 압력과 온도는 압력계(PI) 및 온도계(TI)에 의하여 알 수 있도록 하였다. 특히 휘발성 증기에 함유된 수증기는 액화되어 흡수탑(8) 하부의 수동 드레인밸브(H4)를 열고 수분을 방출시키면 되다.

특히 환경부 고시 제1999-4호에 휘발성 유기화합물 배출시설 규모와 배출억제, 방지시설의 설치 등에 관한 규정을 1999년3월31일자로 제정고시한 바와 같이 대기오염에 대하여 정부적 차원에서 활성화를 추진하고 있는 실정으로 현재 국내에서는 상기한 시설이 전무하며 특히 시내 곳곳이 주유소가 밀집되어 있어 대기오염에 대한 심한 우려를 내포하고 있는 정도의 실정이며 휘발성 유기화합물(VOC)의 대기방출로 인하여 각종 피부질환과 암 등의 주요 발병원인이 되어 왔었다.

본 발명은 주유소 등의 휘발유저장고에 휘발유를 인입출시킬 때 발생되는 휘발성 유기화합물을 효과적으로 회수하여 자원의 낭비를 방지함과 동시에 피부질환, 암 등의 주요원인이 되는 대기성 오염물질인 휘발성 유기화합물의 대기방출을 방지하므로 쾌적한 도시환경을 이룰 수 있는 발명이다.

Claims

정정

흡착탑(3)(3a)의 역지밸브(C/V), 밸브(H1), 진공펌프(V/P)에 의하여 가압 및 감압상태를 이르며, 상기 공정에서 증기농도로 증기를 시키고 단열팽창으로 온도를 급강하시켜 포화증기를 액화하는 흡수탑(8)과 흡수관(8) 상부에 응축기(7)를 설치하며, 응축기(7)의 열교환을 위하여 외부 냉각기(C/P)를 통한 냉매의 순환구조 및 증기가 액상 휘발유를 통과하면서 상기 공정에서 발생하는 액상수분을 하부의 방출관(5)으로 배출하는 것을 특징으로 한 주유소용 휘발성 유기화합물의 분리회수장치.
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