KR100418085B1 - 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유필터를 이용한황화수소와 ＶＯＣｓ의 처리시스템 - Google Patents

액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유필터를 이용한황화수소와 ＶＯＣｓ의 처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각종 산업시설에서 발생하는 황화수소(H2S) 및 휘발성유기화합물 (Volatile Organic Compounds : VOCs)을 액상촉매와 카트리지 형태의 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 활용하여 유지하기 쉽고 연속적으로 제거하는 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템에 관한 것이다.
본 발명은 각종 산업시설에서 발생하는 황화수소(H2S) 및 휘발성유기화합물 (Volatile Organic Compounds : VOCs)을 액상촉매와 미생물을 부착한 바이오필터를 활용하여 제거하는 액상촉매와 바이오필터를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 황화수소 및 휘발성 유기화합물질 성분을 포함한 산업 악취가스의 처리시스템에 있어서, 상기 각종 오염물질 공급탱크로서 황화수소 및 VOCs(10)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)의 유입되는 질량의 흐름을 조절하는 질량흐름조절기(11)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)를 기포형상으로 발생시키는 기포생성기(12)와, 액상촉매를 저장하고 수집하는 액상촉매 저장 및 수집탱크(13)와, 상기 액상촉매를 공기압축기에서 발생시킨 건조한 공기를 여과하는 필터(14)와, 상기 필터(14)를 통한 유출되는 양을 측정하는 유량계(16)와, 상기 유량계(16)를 통해 흐르는 액상촉매를 분무하는 분무장치(19)와, 상기 액상촉매를 일정한 온도로 유지하기 위한 데미스터(18)와, 상기 분무장치(19)를 통해 분무되는 액상촉매와 기ㆍ액체 접촉면적을 넓히기 위해 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 다수의 폴링층(17)과, 상기 폴링층(17)을 통과한 오염물질을 하단부로 유입받아 수분을 제거하는 수분제거기(22)와, 상기 수분제거기(22)를 통해 다단의 카트리지 형태의 활성탄 필터(21) 및 활성탄 섬유필터(21)와, 상기 악취제거된 공기를 배출시키는 팬(4)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 상기 활성탄 필터를 가장 아래단과 가장 윗단에 설치하고, 상기 활성탄 섬유필터를 상기 활성탄 필터 사이에 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유필터를 이용한 황화수소와 ＶＯＣｓ의 처리시스템{Hydrogen sulfide and VOCs remove system using liguid catalyst and AC/ACF}
본 발명은 각종 산업시설에서 발생하는 황화수소(H2S) 및 휘발성유기화합물 (Volatile Organic Compounds : VOCs)을 액상촉매와 카트리지 형태의 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 활용하여 유지하기 쉽고 연속적으로 제거하는 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템에 관한 것이다.
일반적으로 황화수소를 제거하는 방법은 클라우스공법이 있다. 그러나 상기 방법은 폭발성이 있으며 2차 대기 오염물질인 아황산가스이 발생되는 등 문제점이 있다.
현재, 황화수소를 제거하는 방법으로는 산화환원 작용이 뛰어난 금속촉매를 사용하는 액상 촉매 산화법을 많이 이용하고 있는데, Fe(Ⅲ)-니트릴로트리아세트산 복합체 및 Fe(Ⅲ)-N-(2-히드록시에탄)-EDTA 등의 철 킬레이트 액상촉매가 개발되어 상용화되어 있다.
또한, 각종 산업시설과 환경기초시설로부터 발생되는 VOCs 물질로는 유기산, 알데히드류, 케톤류, 방향족 화합물 등이 있으며, 대표적인 악취물질로는 황화계 악취물질과 질소계 악취물질로 나눌 수가 있다. 이중 황화계 악취물질은 상기 액상촉매를 이용하여 처리가 가능하나, 기타의 휘발성 유기화합물을 처리하는데는 문제점이 있다.
그리고 지금까지 공기의 VOCs를 제거하기 위한 방법으로는 물리적·화학적·생물학적 방법들이 사용되어 왔으며, 냉각응축법, 촉매식 연소법, 물리적 흡착법및 세정법 등이 이에 속한다. 그러나 이들 방법 중 물리·화학적 방법은 시설비, 재료비, 약품비 등과 같은 조업비가 많이 소요되며, 2차 오염물질을 발생하는 단점이 있다.
따라서, 이들 공장과 처리장에서 발생하는 황화수소 및 암모니아를 처리하는 방법으로 흡착법을 도입하고 있으며, 흡착제로 활성탄(Activated carborn, 이하 AC라 칭함)을 이용한 처리공정이 많이 이용되고 있다. 현재 사용하고 있는 활성탄은 암모니아 같은 저분량의 극성이 높은 분자의 물리흡착이 어렵고, 흡착제 충진량이 많아 시설용량이 커지며, 시설비 투자가 높아지고, 또 재생도 어려워 운영비도 많이 드는 문제점을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고 현재 국내에서는 활성탄을 이용한 탈취법을 대부분 도입하고 있다.
이와 같이 종래의 악취제거 기술은 처리효율이나 경제성 면에서 만족스럽지 못하므로 악취물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있고, 경제성 있는 새로운 기술개발이 요구되고 있다.
이에 고안된 방법으로 일반 활성탄보다 흡착력이 우수한 활성탄 섬유 필터와 표면에 화학적 처리를 한 활성탄 섬유 필터를 이용하여 황화수소와 암모니아를 제거한다. 기존의 활성탄 공정 및 활성탄 처리공정은 재생장치가 필요하고, 활성탄 공정은 활성탄 섬유 공정에 비해 파과점 도달시간이 빠르므로 이러한 문제점을 해결하기 위한 새로운 처리공정이 필요하다. 또한 VOCs와 황화수소를 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 공정도 필요하게 되었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 악취가스 중 황화수소를 처리하기 위하여 기·액 접촉 면적을 넓히기 위한 방안으로 충진물 층을 포함한 스크러버 형태의 액상촉매와 VOCs의 처리를 위한 카트리지형태의 교환/세정, 연속조업 및 처리효율을 갖는 카트리지형태의 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 결합시킨 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 황화수소 및 휘발성 유기화합물질 성분을 포함한 산업 악취가스의 처리시스템에 있어서, 상기 각종 오염물질 공급탱크로서 황화수소 및 VOCs(10)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)의 유입되는 질량의 흐름을 조절하는 질량흐름조절기(11)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)를 기포형상으로 발생시키는 기포생성기(12)와, 액상촉매를 저장하고 수집하는 액상촉매 저장 및 수집탱크(13)와, 상기 액상촉매를 공기압축기에서 발생시킨 건조한 공기를 여과하는 필터(14)와, 상기 필터(14)를 통한 유출되는 양을 측정하는 유량계(16)와, 상기 유량계(16)를 통해 흐르는 액상촉매를 분무하는 분무장치(19)와, 상기 액상촉매를 일정한 온도로 유지하기 위한 데미스터(18)와, 상기 분무장치(19)를 통해 분무되는 액상촉매와 기ㆍ액체 접촉면적을 넓히기 위해 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 다수의 폴링층(17)과, 상기 폴링층(17)을 통과한 오염물질을 하단부로 유입받아 수분을 제거하는 수분제거기(22)와, 상기 수분제거기(22)를 통해 다단의 카트리지 형태의 활성탄 필터(21) 및 활성탄 섬유필터(21)와, 상기 악취제거된 공기를 배출시키는 팬(4)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는 상기 활성탄 필터를 가장 아래단과 가장 윗단에 설치하고, 상기 활성탄 섬유필터를 상기 활성탄 필터 사이에 설치하는 것을 특징으로 한다.
도1은 본 발명에 따른 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유필터를 이용한 황화수소와 ＶＯＣｓ의 처리시스템이다.
< 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 황화수소 및 VOCs 11: 질량흐름조절기
12: 기포생성기 13: 액상촉매 저장 및 수집 탱크
14: 필터 15: 액상촉매 순환 펌프
16: 유량계 17: 폴링층(pall ring)
18: 데미스터 19: 분무장치
20: 팬 21: 카트리지 형태의 AC/ACF필터
22: 수분제거기 100: 제1제거부
200: 제2제거부
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템에 대해 상세히 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 액상촉매와 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템이다.
도1을 참조하면, 황화수소를 제거하기 위한 제1제거부(100)와, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds : 이하 VOCs라 칭함)을 제거하기 위한 제2제거부(200)로 구성된다.
상기 제1제거부(100)는 각종 오염물질 공급탱크로서 황화수소 및 VOCs(10)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)의 유입되는 질량의 흐름을 조절하는 질량흐름조절기(11)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)를 기포형상으로 발생시키는 기포생성기(12)와, 액상촉매를 저장하고 수집하는 액상촉매 저장 및 수집탱크(13)와, 상기 액상촉매를 공기압축기에서 발생시킨 건조한 공기를 여과하는 필터(14)와, 상기 필터(14)를 통한 유출되는 양을 측정하는 유량계(16)와, 상기 유량계(16)를 통해 흐르는 액상촉매를 분무하는 분무장치(19)와, 상기 액상촉매를 일정한 온도로 유지하기 위한 데미스터(18)와, 상기 분무장치(19)를 통해 분무되는 액상촉매와 기ㆍ액체 접촉 면적을 넓히기 위해 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 다단의 팔링층(17)으로 구성된다.
상기 제1제거부(100)는 황화수소를 제거하기 위한 충진물 층을 1단, 2단 혹은 다단으로 구성되는 액상촉매 장치로서 기ㆍ액체 접촉 면적을 넓히기 위하여 공극률과 비표면적이 큰 충진물로서 팔링(pall ring), 라슁링(rashing ring) 등을 이용하며, 반응조 또는 제거부 지름은 충진물 지름의 8-10배가 되게 하며, 불규칙적인 충진을 통한 채널링(channeling)현상을 방지한다.
또한 상기 제2제거부(200)는 상기 제1제거부(100)를 통해 황화수소를 제거한 악취물질이 유입되는 제2제거부(200)의 하단부로 유입받아 수분을 제거하는 수분제거기(22)와, 상기 수분제거기(22)를 통해 다단의 카트리지 형태의 활성탄 섬유필터(21)와, 상기 악취제거된 공기를 배출시키는 팬(4)으로 구성된다.
상기 악취가스는 각종 산업시설 및 화학공장에서 발생하는 암모니아 및 휘발성유기화합물 등이며, 상기 카트리지 형태의 활성탄 섬유필터(21)로서 설계하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작ㆍ효과를 설명하면, 제1제거부(100)에 황화수소의 주입은 반응기 하부의 저장탱크(10)로 주입되게 하여 액상촉매에 용해되는 황화수소를 1차적으로 제거하며, 상부로 올라가는 가스에 포함된 황화수소는 액상촉매를 반응기 중간 혹은 상부면에 설치한 분사기를 통하여 분무하여 제거한다.
황화수소의 주입속도는 (100-350ml/s)로 하여 부하 속도를 넘지 않도록 하며, 충진물 층의 두께는 (500mm)를 넘지 않도록 하여, 반응기 또는 제거부의 용량에 비하여 35-50%로 충진한다.
그리고 충진물 위로 분무하여 황화수소를 제거하는데 사용되는 액상촉매는 철-킬레이트류로서 Fe-EDTA와 Fe-NTA를 이용한다.
또한 반응기 또는 제거부의 상부에서 분무되는 액상촉매를 반응기 또는 제거부의 하부에 저장 탱크를 두고 다시 순환펌프(13)를 이용하여 상부에서 재 분무 되도록 설계한다. 이때 황화수소는 액상촉매에 흡수되어 황염이 형성되므로, 황염을 제거하기 위하여 순환펌프 전에 필터(14)를 설치하여 황염을 제거하고 순수한 액상촉매만 순환하여 공급되도록 한다.
그리고 제1제거부(100)를 통한 용액은 제2제거부(200)에서 VOCs를 제거하게 된다.
즉, 제1제거부(100)를 통해 제2제거부(200)의 주입되어 1단, 2단 혹은 다단의 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터를 통하여 상부로 유출되어 가스가 처리된다.
이 때 제거하고자 하는 산업악취의 농도 및 조건에 따라 활성탄 필터 또는 활성탄 섬유 필터를 단독으로 사용할 수 있으며, 두 필터를 복합하여 사용하여 처리효율을 증가시킬 수 있다.
즉 상기 활성탄 필터를 가장 아래쪽과 가장 위쪽에 위치 시키며, 활성탄 섬유필터는 상기 활성탄 필터 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 즉, 활성탄 필터는 재생이 어려운 반면에 활성탄 섬유필터는 재생이 용이하기 때문이다. 그리고 일차적으로 활성탄 필터에서 악취를 제거하고 세부적으로 활성탄 섬유 필터와 활성탄 필터에서 남은 악취가스를 제거하게 되는 것이다.
그리고, 상기 필터(21)가 소정의 시간이 경과되면, 곧바로 카트리지 식으로교체하여 연속적으로 사용가능하게 된다.
따라서, 활성탄 필터 및 활성탄 섬유 필터가 카트리지 형태이기 때문에 기존의 활성탄 필터 공정에서의 재생 공정이 포함되지 않으므로 부지면적이 적게 차지하고 운전이 용이하다.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 액상촉매의 재순환 후 분무를 실시함으로 고가의 액상촉매의 구입량의 감소로 인한 경제적 부담을 해소할 수 있고, 기존 활성탄 공정에 비해 재생공정이 없으므로 부지면적이 적게들고, 설치비가 저렴하며, 파과점 도달시간이 길기 때문에 운전비가 저렴하다.
또한 처리하고자 하는 물질의 농도 및 조건에 따라 1단, 2단 또는 다단으로 구성하여 처리효율을 증가시킬 수 있으며, 각종 산업장에서 다양한 종류의 휘발성 유기화합믈을 배출하는데, 이에 필요한 제거시설로 대부분의 악취가스를 제거할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 황화수소 및 휘발성 유기화합물질 성분을 포함한 산업 악취가스의 처리시스템에 있어서,
    상기 각종 오염물질 공급탱크로서 황화수소 및 VOCs(10)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)의 유입되는 질량의 흐름을 조절하는 질량흐름조절기(11)와, 상기 황화수소 및 VOCs(10)를 기포형상으로 발생시키는 기포생성기(12)와, 액상촉매를 저장하고 수집하는 액상촉매 저장 및 수집탱크(13)와, 상기 액상촉매를 공기압축기에서 발생시킨 건조한 공기를 여과하는 필터(14)와, 상기 필터(14)를 통한 유출되는 양을 측정하는 유량계(16)와, 상기 유량계(16)를 통해 흐르는 액상촉매를 분무하는 분무장치(19)와, 상기 액상촉매를 일정한 온도로 유지하기 위한 데미스터(18)와, 상기 분무장치(19)를 통해 분무되는 액상촉매와 기ㆍ액체 접촉면적을 넓히기 위해 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 다수의 폴링층(17)과, 상기 폴링층(17)을 통과한 오염물질을 하단부로 유입받아 수분을 제거하는 수분제거기(22)와, 상기 수분제거기(22)를 통해 다단의 카트리지 형태의 활성탄 필터(21) 및 활성탄 섬유필터(21)와, 상기 악취제거된 공기를 배출시키는 팬(4)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액상촉매와 활성탄 섬유를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 활성탄 필터를 가장 아래단과 가장 윗단에 설치하고, 상기 활성탄 섬유필터를 상기 활성탄 필터 사이에 설치하는 것을 특징으로 하는 액상촉매와 활성탄 섬유를 이용한 황화수소와 VOCs의 처리시스템.
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