KR100641712B1

KR100641712B1 - 증기투과막모듈 및 진공펌프를 이용한 휘발유회수시스템

Info

Publication number: KR100641712B1
Application number: KR1020050049621A
Authority: KR
Inventors: 정래익; 구철오; 김백암; 신현수; 이동렬; 김상규
Original assignee: (주)우리텍
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-11-10

Abstract

본 발명은 휘발유저장고에서 휘발유를 인입, 출시 및 주유 시에 휘발유저장고에서 증발되어 방출되는 휘발유증기를 휘발유저장고의 내부 압력을 측정하고 측정된 내부압력과 진공펌프를 연동시켜 증기투과막모듈을 이용하여 휘발유와 공기를 분리 회수하는 휘발유회수시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 주유소 등의 휘발유저장고에서 발생되는 휘발유 증기를 증기투과막과 저장고의 내부압력을 연동시켜 효율적이고 지속적으로 휘발유증기를 회수하기 위하여 저장고내부의 압력을 감지하는 압력센서가 휘발유증기투과막모듈의 전단의 벤츌레이션관 일측에 설치되고, 설치된 압력센서가 감지한 저장고의 내부압력이 소정 압력 이상이 되면 진공펌프가 작동하게 되며, 상기 압력센서와 연동하며 휘발유증기투과막모듈의 다음 단에 설치되어 증기투과막으로부터 분리된 휘발유를 흡입하여 저장고로 내보내는 진공펌프를 구비하며, 저장고내부에 과다한 압력이 걸릴 경우에 이를 배출하는 릴리프 밸브, 압력센서 및 진공펌프를 제어하는 시스템 제어부를 구비하고, 상기 휘발유 증기투과막모듈은 전단부는 휘발유증기와 유니트셀 외부의 증기투과막과의 접촉면적을 극대화하여 증기 회수율을 높이고, 농도분극을 통한 증기투과막성능 저하를 최소화하기 위하여 격벽을 지그재그로 형성하고 격벽의 내부에는 다수의 유니트셀을 일정간격으로 설치 고정하고, 후단부는 각각의 유니트셀의 직경을 다소 크게 제작하여 측면 통로를 완전히 밀폐하고 유니트셀 일측에 휘발유증기의 통로를 형성하여 이를 지그재그로 위치하도록 설계 제작함으로써 휘발유증기와 투과막의 접촉시간을 최대한 길게 유지되도록 설계 제작된 휘발유회수시스템을 구현하여 지속적이고 효율적으로 휘발유증기를 회수하는데 그 특징이 있다.

휘발유 회수, 분리막

Description

증기투과막모듈 및 진공펌프를 이용한 휘발유회수시스템{Gasoline Recovery System of Vapor Permeation Membrane and Vacuum Pump}

도 1은 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템의 개략도

도 2는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템를 주유소에 설치시의 전체구성도

도 3은 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템이 설치된 주유소에서 탱크로리에서 저장고로 주유할 경우를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템이 설치된 주유소에서 자동차에 휘발유를 주유할 경우를 나타낸 도면

도 5 는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유 증기투과막모듈의 전체적인 구성을 보여주는 도면

도 6 은 본 발명에 따라 설계 제작된 유니트셀의 구성도

<도면에 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 휘발유 저장고 2 : 주유기

3 : 압력센스 4 : 컨트롤 박스

5 : 증기투과막모듈 6 : 진공펌프

7 : 증기투과막 8 : 릴리프 밸브

9 : 컨트롤밸브 10 : 메인전원

11 : 오일레벨제어스위치 12 : 오일레벨센스

31 : 케이스내벽과 격벽사이의 틈

32 : 휘발유증기가 빠져나가는 통로

33, 36 : 격벽

34 : 진공펌프와 연결되어 휘발유를 회수

35 : 유니트셀(Unit Cell) 37 : 외장

38 : 진공이 가해지는 구멍 39 : 휘발유증기의 흐름방향

40 : 휘발유증기 흡입구 41 : 공기배출구

51, 56 : 증기투과막 52, 55 : 부직포

53 : 투과 관에 형성된 구멍에 접합 결합되는 부분

54 : 스페이스(상기38과 결합되는 곳)

57 : 유니트셀의 측면 58 : 전단부

59 : 후단부

본 발명은 주유소 등의 휘발유저장고에서 유류를 인입, 출시 및 주유 시에 유류 저장고에서 증발되어 방출되는 휘발유증기를 휘발유저장고 내부의 압력과 연동시켜 진공펌프를 구동하여 증기투과막모듈로 휘발유와 공기를 분리하는 휘발유회 수시스템에 관한 것이다.

종래의 VOCs 중에서 특정 물질의 분리·회수는 흡착, 흡수, 응축 및 분리막법과 이들 각 공정들을 복합적으로 접목시킨 혼성법(Hybrid)이 있고, 응축시스템에 의한 휘발유 분리·회수는 초기에 시도되었던 공정으로서 글리콜을 냉매로 사용하여 방출되는 휘발유 증기를 직접 응축·액화시키는 방법으로서 EPA의 대기오염 환경기준을 충족시키지 못할 뿐만 아니라 에너지 소모가 매우 크다는 문제점이 있다.

또 다른 흡착/흡수 시스템에 의한 휘발유 분리·회수는 미국의 Callidus사, John zink사, 덴마크의 Cool Sorption사, 영국의 Roplex사, Kaldair사, 프랑스의 Symax사 등에 의하여 상용화되어 널리 사용되어지고 있으며, 이는 유입되는 휘발유증기를 활성탄 계열의 흡착제를 탑재한 흡착탑을 이용하여 흡착한 후 진공펌프를 이용하여 탈착시키고 이를 휘발유 흡수탑으로 통과시켜 회수저장고에 회수하여 저장고에 재이송하는 시스템으로 구성되나, 흡착탑, 흡수탑 및 진공펌프 등으로 구성되어 있어 설비의 규모가 커 주유소 규모에서는 적용하기 어려우며 설치 및 유지비용이 비교적 많이 소요되는 문제점이 있다.

이와 관련된 또 다른 종래기술로 한국 공개특허 제2001-0002034호에서는 주유기의 증발기체 흡입장치에 관한 내용이 개시되어 있고, 한국 공개특허 제2000-0018332호에서는 휘발성유기화합물의 대기방출을 차단하고 이를 회수하는 장치에 관한 내용이 개시되어 있으며, 한국 특허등록 제20-0275279호에서 주유시 발생되는 휘발성유기화합물을 회수하기 위한 이중 파이프식 장치에 관한 내용이 개시되어 있고, 한국 특허등록 번호 제10-0289801호에서 주유소에서 자동차의 휘발유 주입시 저장고로 회수되는 기체상태의 증발가스를 응축기를 통해 액체상태로 변환시켜 회수하는 장치에 관한 내용이 개시되어 있으나, 일반 주유시설에서 주유 건(Gun)이나 탱크로리로부터 저장조에 출하시에 완전히 밀폐시키고 이중관식으로 형성하여 증발된 기체를 흡착 또는 응축 등의 방법에 의해 회수하는 시스템을 이루고 있으므로 에너지소모가 많으며 대기오염 환경오염기준을 만족하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상기 종래기술의 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 주유소 등의 유류 저장고에서 유류를 인입, 출시 및 주유 시 발생되어 유출되는 휘발유 증기를 저장고의 내부압력과 연동시켜 효율적이고 지속적으로 휘발유 증기를 회수하기 위하여 저장고내부의 압력을 감지하는 압력센서가 휘발유증기투과막모듈의 전단의 벤츌레이션관 일측에 설치되고, 설치된 압력센서가 감지한 저장고의 내부압력이 소정 압력 이상이 되면 휘발유증기투과막모듈의 다음 단에 설치되어 있는 진공펌프가 작동하도록 구성되고, 휘발유와 공기를 분리하여 휘발유는 진공펌프에 의하여 저장고로 주입되고, 공기는 외부로 배출하는 휘발유증기투과막모듈을 구비하여 유류 저장고에서 유류를 인입, 출시 및 주유 시 발생하는 휘발유저장고의 압력의 변화를 이용하여 유출되는 휘발유 증기를 지속적으로 회수하는 고효율을 휘발유회수시스템을 구현하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 휘발유 증기투과막모듈은 전단부는 휘발유증기와 유니트셀 외부의 증기투과막과의 접촉면적을 극대화하여 증기 회수율을 높이고, 농도분극을 통한 증기투과막성능 저하를 최소화하기 위하여 격벽을 지그재그로 형성하고 격벽의 내부에는 다수의 유니트셀을 일정간격으로 설치 고정하고, 후단부에는 각각의 유니트셀의 직경을 다소 크게 제작하여 케이스내벽과 유니트셀 측면사이에 형성된 통로를 완전히 밀폐하고 유니트셀 일측에 휘발유증기의 통로를 형성하고 통로가 지그재그로 위치시켜 접촉 시간을 길게 유지하도록 설계 제작함으로써 40% 이하의 휘발유증기로부터 95% 이상의 휘발유증기로 변환하여 고효율의 휘발유회수능력을 구비한 시스템을 이루는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 주유소 등의 휘발유저장소에서 발생할 수 있는 폭발의 위험성에 대비하여 증기투과막모듈, 진공펌프, 압력센스, 컨트롤 밸브, 진공펌프의 오일레벨센서 및 오일공급을 위한 스위치 등을 포함하는 휘발유증기회수시스템을 방폭구조로 설계 제작하여 시스템의 신뢰성과 안전성을 이루는데 있다.

본 발명은 주유소 등의 휘발유저장고에서 유류를 인입, 출시 및 주유 시에 유류 저장고에서 증발되어 방출되는 휘발유증기를 휘발유저장고 내부의 압력과 연동시켜 진공펌프를 구동하여 증기투과막으로 휘발유와 공기를 분리하는 휘발유회수시스템에 관한 것이다.

이와 관련된 또 다른 종래기술로 한국 공개특허 제2001-0002034호에서는 주유기의 증발기체 흡입장치에 관한 내용이 개시되어 있고, 한국 공개특허 제2000-0018332호에서는 휘발성유기화합물의 대기방출을 차단하고 이를 회수하는 장치에 관한 내용이 개시되어 있으며, 한국 특허등록 제20-0275279호에서 주유시 발생되는 휘발성유기화합물을 회수하기 위한 이중 파이프식 장치에 관한 내용이 개시되어 있고, 한국 특허등록 번호 제10-0289801호에서 주유소에서 자동차의 휘발유 주입시 저장고로 회수되는 기체상태의 증발가스를 응축기를 통해 액체상태로 변환시켜 회수하는 장치에 관한 내용이 개시되어 있으나, 일반 주유시설에서 주유 건(Gun)이나 탱크로리로부터 저장조에 출하 시에 완전히 밀폐시키고 이중관식으로 형성하여 증발된 기체를 흡착 또는 응축 등의 방법에 의해 회수하는 시스템을 이루고 있으므로 에너지소모가 많으며 대기오염 환경오염기준을 만족하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것이다. 본 발명의 이해를 용이하게 하는 도면을 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템의 개략도를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템을 주유소에 설치할 경우의 시스템의 구성도를 나타낸 것이다. 도 3은 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템이 설치된 주유소에서 탱크로리에서 저장고로 주유시할 경우를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템이 설치된 주유소에서 자동차에 휘발유를 주유할 경우를 나타낸 것이다. 도 5 는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유 증기투과막모듈의 전체적인 구성을 보여주는 도면이며, 도 6 은 본 발명에 따라 설계 제작된 유니트셀의 구성도이다.

본 발명에 따른 구성수단들을 구체적으로 살펴본다. 본 발명에 따른 휘발유회수시스템은 휘발유저장고(1), 휘발유증기투과막모듈(5), 진공펌프(6) 및 압력센서로 구성된다. 휘발유증기투과막모듈에서의 증기투과의 메카니즘은 첫째는 막 표면에서 공급액 부족 경계층에서의 농도분극이며, 둘째는 공급 혼합물과 팽윤된 막 사이에서 투과물의 막상부 침투이고, 셋째는 팽윤된 막을 통한 확산이고, 넷째는 막하부 표면에서 매우 낮은 압력에서 투과물의 탈착 또는 증발을 유도하는 순으로 투과가 일어난다. 여기에서 막은 증기상과 증기상 사이에서 장벽층으로 작용하고 이를 통해 공급물로부터 투과물까지 이동이 일어난다. 증기투과에서의 휘발유와 공기의 분리는 용해도 및 확산도의 차이에 기초를 둔다. 도5에 도시된 본 발명에 따른 휘발유증기투과막모듈은 상기와 같은 이론에 기초하여 고효율의 휘발유증기투과막모듈을 이루기 위하여, 휘발유 증기투과막모듈의 전단부에서는 휘발유증기와 유 니트셀 외부의 증기투과막과의 접촉면적을 극대화하여 증기 회수율을 높이고, 농도분극을 통한 증기투과막성능 저하를 최소화하기 위하여 격벽을 지그재그로 형성하고 격벽의 내부에는 다수의 유니트셀을 일정간격으로 설치 고정하고, 후단부는 각각의 유니트셀을 다소 크게 설계 제작하여 케이스내벽과 유니트셀 측면사이에 형성된 통로를 완전히 밀폐시키고 유니트셀 일측에 휘발유증기의 통로를 형성하여 이를 지그재그로 위치하도록 설계 제작하여 휘발유증기와 증기투과막의 접촉시간을 최대한 길게 유지되도록 구성한다. 본 발명에 따른 유니트셀의 구성을 도6에 기초하여 살펴본다. 본 발명에 따른 휘발유증기투과막모듈의 원판형 유니트셀은 두가지 형태로 설계 제작되며, 하나는 중앙에 진공이 걸리는 투과 관과 체결될 수 있는 구멍을 구비하고 휘발유증기투과막모듈의 전단부에 설치되어 휘발유증기와의 접촉면적을 극대화하는 구조이고, 다른 하나는 중앙에 진공이 걸리는 투과 관과 체결될 수 있도록 중앙에 형성된 구멍과 중앙을 벗어난 일측에는 중앙에 형성한 구멍보다 다소 작게 휘발유증기의 통로를 위한 구멍이 형성된 구조로 상기 전단부의 유니트셀보다 다소 크게 설계 제작되어 후단부에 설치된다. 후단부에 설치되는 유니트셀은 케이스 내벽과 유니트셀 측면을 왼전히 밀폐시키고 상기 휘발유증기 통로로 형성한 구멍을 지그재그로 위치하도록 배치 고정하여 휘발유증기와 증기투과막과의 접촉시간을 최대한 길게 하는 구성을 가진다. 상기 두 가지 형태의 원판형 유니트셀의 양 외벽에는 증기투과막이 위치하며, 증기투과막 내측에는 부직포가 위치하고, 중앙에는 스페이스가 위치하여 증기투과막과 부직포로부터 유입된 휘발유가 스페이스를 따라 흘러 투과막에 형성된 조그만한 구멍을 따라 투과막을 통해서 진공펌프로 유 입되어 휘발유저장고로 유입된다.

도2에 기초하여 본 발명에 따른 구성수단들을 구체적으로 살펴본다. 본 발명에 따른 휘발유증기회수시스템에는 주유소 등의 휘발유저장고에서 휘발유를 인입, 출시 및 주유 시 발생되어 유출되는 휘발유 증기를 저장고의 내부압력과 연동시켜 효율적이고 지속적으로 휘발유 증기를 회수하기 위하여 저장고내부의 압력을 감지하는 압력센서(3)가 휘발유증기투과막모듈의 전단의 벤츌레이션관 일측에 설치된다. 상기 휘발유증기투과막모듈(5)의 전단의 벤츌레이션관 일측에 설치된 압력센서가 감지한 휘발유저장고의 내부압력이 소정 압력(0.01bar)이상이 되면 휘발유증기로부터 압력 차이를 이용하여 휘발유를 회수하기 위하여 진공펌프(6)가 휘발유증기투과막모듈의 다음 단에 설치된다. 상기 휘발유저장고의 내부압력이 0.01bar 이상이 되면 진공펌프가 작동하여 휘발유증기투과막모듈(5)로부터 공기와 분리된 휘발유를 흡입하여 휘발유저장고로 내보내고, 휘발유증기투과막을 통과하지 못한 공기는 콘트롤밸브(9)를 통하여 외부로 배출된다. 본 발명에 따른 시스템에는 저장고내부에 과다한 압력이 걸릴 경우에 이를 배출하는 릴리프 밸브를 구비한다. 도1에서, 진공펌프에 공급되는 오일이 부족할 경우에 자동으로 공급할 수 있도록 오일의 레벨을 측정하는 오일레벨센서(12)와 오일레벨센서(12)와 연동하여 오일의 레벨을 항상 일정하게 유지하기 위하여 오일공급을 제어하는 오일레벨제어스위치(11)를 구비한다. 상기 진공펌프, 릴리프밸브, 압력센서, 휘발유증기투과막모듈(5) 및 콘트롤밸브 등을 제어하기 위한 콘트롤 박스(4)를 구비한다. 휘발유회수시스템의 설치지역 및 용도의 특수성과 휘발유 가스에 대한 폭발 위험을 고려하여 방폭 구조로 설 계 제작한다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.

[실시 예]

[실시 예1]

본 발명에 따른 구체적인 실시 예1을 살펴본다. 본 발명에 따른 휘발유회수시스템은 시스템의 설치지역과 휘발유 가스에 대한 폭발 위험성을 고려하여 용기내부에서 폭발성가스 또는 휘발유증기에 의하여 폭발하였을 때 용기가 그 압력에 견디며 접합면이나 개구부를 통해 외부의 폭발성 증기에 인화될 우려가 없도록 내압방폭구조로 설계 제작한다. 진공펌프(6)는 분리막 시스템에서 막분리를 통한 휘발유회수의 지속적인 추진력을 제공하는 로터리베인(Rotary Vane)방식으로 처리용량 48㎥/hr, 진공도 5mbar, 220V 60Hz 3Ph으로 휘발유에 대한 방폭을 위해 폭발등급 1등급이상, 발화도 G3이상에서 해당하는 가연성가스에 사용할 수 있는 내압방폭구조로 설계 제작한다. 도5에 도시된 본 발명에 따른 휘발유증기투과막모듈은 상기와 같은 이론에 기초하여 고효율의 휘발유증기투과막모듈을 이루기 위하여, 휘발유 증기투과막모듈의 전단부에서는 휘발유증기와 유니트셀 외부의 증기투과막과의 접촉면적을 극대화하여 증기 회수율을 높이고, 농도분극을 통한 증기투과막성능 저하를 최소화하기 위하여 격벽을 지그재그로 형성하고, 격벽의 내부에는 다수의 유니트셀을 일정간격으로 배치 고정하고, 후단부는 각각의 유니트셀의 크기를 다소 크게 제작하여 케이스내벽과 유니트셀 측면사이의 통로를 완전히 밀폐하고, 유니트셀 중앙을 벗어난 일측에 휘발유증기의 통로를 형성하고, 형성된 휘발유증기의 통로를 지그재그로 위치하도록 배치 고정하여 휘발유증기와 증기투과막의 접촉시간을 최대한 길게 유지되도록 구성한다.

압력센스(3)는 저장고의 압력을 연속적으로 측정하여 게이지에 나타내도록 하였으며, 기압이 0.01bar이상의 압력에서 진공펌프를 가동하고 0.01bar이하의 일정 압력이하에서 펌프의 작동을 정지시킬 수 있도록 하여 탱크로리에 의한 휘발유충전이나 자동차에 주유 시에 자동으로 작동하도록 구성한다. 진공펌프에 공급되는 오일이 부족할 경우에 자동으로 공급할 수 있도록 오일의 레벨을 측정하는 오일레벨센서(12)와 오일레벨센서(12)와 연동하여 오일의 레벨을 항상 일정하게 유지하기 위하여 오일공급을 제어하는 오일레벨제어스위치(11)를 구비하거나 수요자의 요구에 따라 오일의 량이 부족 시에는 진공펌프의 전원을 차단하고 위험을 알리는 부저가 울리도록 설계 제작할 수 있다.

도3 및 도4에 기초하여, 탱크로리로부터 휘발유를 충전할 경우(도3)와 자동차에 주유할 경우(도4)에 본 발명에 따른 휘발유회수시스템의 작동 순서를 살펴본다.

a) 평상시에 휘발유 저장고의 윗부분에 있는 증기는 저장고내부(1)와 휘발유증기투과막모듈(5)의 공급부와 진공펌프(6) 및 이를 연결하는 배관에서 평형상태를 유지하고 있다. 이 상태에서 탱크로리로부터 휘발유저장고로 휘발유를 충전시킬 때, 휘발유저장고의 윗부분에 있는 기화된 휘발유가 저장고로 새로운 주입되는 액체 휘발유의 증가에 의하여 휘발유증기투과막모듈(5)의 전단에 설치된 밴츌레이션(Ventilation)관으로 휘발유증기가 유입된다. 이 압력에 의해서 기화된 휘발유는 휘발유증기투과막(5)으로 유입되고, 이때 상기 벤츄레이션관 일측에 설치된 압력센 서에서 감지된 압력이 0.01bar 이상으로 인식되면 진공펌프(6)의 작동을 시작하게 된다. 진공펌프가 가동되기 시작하면 컨트롤 밸브(9)가 작동되면서 내부의 공기가 외부로 유출되게 된다. 이때 진공펌프(6)는 휘발유증기투과막모듈(5)로부터 진공상태로 기체를 흡입하면서 용해-확산 원리에 의해 고농도의 기화된 휘발유를 휘발유증기투과막(7)을 통하여 회수하고, 순수한 공기는 컨트롤 밸브(9)를 통해서 대기 중으로 방출한다. 진공펌프(6)를 통해서 나온 고농도의 휘발유는 다시 저장고(1)로 회수된다. 저장고(1)의 윗부분에 있는 기화된 휘발유는 농도가 증가함에 따라서 기액 평형을 유지하는 방향으로 반응이 진행되어 증기의 휘발유가 액상으로 회수된다. 평형이 이루어 질 때까지 기체 휘발유는 액화가 되고, 탱크로리로부터 저장고(1)로 충전이 다 완료될 때까지 반복하여 휘발유를 회수하게 된다. 저장고 윗부분의 압력이 대기압과 평형을 이루게 되면 회수를 위한 진공 펌프(6)는 작동을 멈추게 되고 컨트롤 밸브(9)는 다시 잠기게 되어 저장고(1)의 휘발유증기는 밀폐되어 외부로의 유출을 방지하게 된다.

b) 자동차에 휘발유를 주입하게 되면, 액체 휘발유의 주입량만큼 외부로부터 공기가 저장고(1)로 유입이 된다. 이때 저장고(1)의 윗부분에서는 평형을 이루기 위해서 부족한 부피만큼의 휘발유가 기화하게 되면서 압력이 증가하게 되고 이에 따라 휘발유증기투과막모듈(5)의 전단에 설치된 밴츌레이션(Ventilation)관으로 휘발유증기가 유입된다. 벤츄레이션관 일측에 설치된 압력센서에서 감지된 압력이 0.01bar 이상으로 인식되면 진공펌프(6)의 작동을 시작하게 된다. 상기에 탱크로리로부터 저장고(1)로 충전될 때의 휘발유회수와 동일한 절차를 거치면서 고농도의 기체휘발유는 저장고(1)로 회수된다. 압력이 평형이 이루어 질 때(압력이 대기압과 같이 될 때)까지 이 작동은 계속되고 압력이 평형을 이루면 진공펌프(6)의 작동은 멈추게 된다.

[실시 예2]

본 발명에 따른 실시 예2에서는 본 발명에 따라 설계 제작된 휘발유회수시스템을 작동시켜 성능을 평가한 결과에 대하여 살펴본다. 본 실험장치는 냉동기, 휘발유회수시스템, 휘발유 증기발생장치로 구성하고, 휘발유저장고에는 휘발유를 150리터를 채우고 펌프를 이용하여 저장고로 다시 자유 낙하시켜 휘발유증기를 발생시켜 공기의 주입량을 조절하여 선속을 변화시키면서 휘발유증기 유입부과 배출부 쪽의 휘발유 농도를 측정한다. 휘발유 농도는 샘플링 백을 이용하여 시료를 채취한 다음 가스크로마토그래피를 이용하여 측정한다. 이때 GC는 TCD로 측정하였고 Column은 Porapak Q를 이용하였다. 선속의 측정은 KANOMAX사의 크리모마스터(Climomaster)를 사용하였고, 휘발유 증기발생장치의 펌프(Pump)는 다성 펌프의 단상유도전동기(Flow : 0.02m³/min)를 사용하였다.

표1에 나타난 실험결과를 구체적으로 살펴보면, 휘발유증기 유입속도를 증가시킴에 따라 휘발유의 농도가 증가하다가 다시 떨어지는 경향을 보여주었는데 유입된 휘발유증기의 농도는 20∼40% 정도를 나타났다. 또한 본 발명에 따른 휘발유회수시스템의 휘발유증기투과 효율은 휘발유증기 유입속도가 증가할수록 조금씩 떨어지는 결과를 나타내었으며, 선속이 9m/sec 이하에서는 95% 이상의 회수율을 나타내 었고, 이때의 휘발유증기의 유입량이 0.62 CMM이었다. 각각의 휘발유증기 유입속도에서 30분 동안 장치를 가동하여 회수된 액체 휘발유 양을 표1에 나타내었다. 가동시간 동안 약 10∼20 리터 정도의 휘발유회수량을 나타내었다. 이것은 실제 이론적인 수치에 약 80% 내외의 효율을 나타내는 것이었다.

[표 1]

본 발명은 휘발유증기로부터 휘발유를 회수하기 위하여 저장고내부의 압력을 감지하는 압력센서와, 휘발유증기투과막모듈, 진공펌프 및 콘트롤밸브를 구비하고 휘발유저장고에서 휘발유를 인입, 출시 및 주유 시 발생하는 압력의 변화를 감지하여 휘발유증기 중에 포함된 휘발유를 고효율로 자동으로 회수하는 시스템을 제공함에 관리에 따른 인건비를 절약할 수 있고 휘발유 회수에 따른 경제적인 이익을 도모하는 작용효과가 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 상기 휘발유 증기투과막모듈은 전단부는 휘발유증기와 유니트셀 외부의 증기투과막과의 접촉면적을 극대화하여 증기 회수율을 높이 고, 농도분극을 통한 증기투과막성능 저하를 최소화하기 위하여 격벽을 지그재그로 형성하고 격벽의 내부에는 다수의 유니트 셀을 일정간격으로 고정 설치하고, 후단부에는 각각의 유니트셀을 다소 크게 설계하여 측면 통로를 완전히 밀폐하고 유니트셀 일측에 휘발유증기의 통로를 형성하여 이를 지그재그로 위치하도록 설계 제작함으로써 40% 휘발유증기로부터 95% 이상의 휘발유증기로 변환하여 고효율의 휘발유회수능력을 구비하는데 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 주유소 등의 유류저장소에서 발생할 수 있는 폭발의 위험성에 대비하여 증기투과막모듈, 진공펌프, 압력센스, 컨트롤 밸브, 진공펌프의 오일유무감지센서 및 오일공급을 위한 스위치 등을 포함한 증기투과시스템을 방폭구조로 설계 제작하여 시스템의 신뢰성과 안전성을 이루는데 있다.

Claims

휘발유저장고 상단 일측에 벤츌레이션관을 설치하고 벤츌레이션관을 통해서 유입되는 휘발유증기를 증기투과막을 이용하여 회수하는 휘발유 회수 시스템에 있어서,

상기 휘발유증기가 유입되는 벤츄레이션관의 일측에 설치되며, 휘발유저장고의 내부압력을 감지하는 압력센서와,

상기 벤츄레이션관과 체결되며, 상기 벤츄레이션관을 통해서 유입된 휘발유증기로부터 휘발유회수효율을 높이기 위하여 전단부에 휘발유증기와 유니트셀 외부의 기체분리막과의 접촉면적이 확대되도록 양쪽 측면에 휘발유 증기가 접촉되도록 구성되며, 농도분극을 통한 기체분리막성능 저하를 최소화하기 위하여 격벽을 지그재그로 형성하고 격벽의 내부에는 다수의 유니트셀을 일정간격으로 설치 고정하고, 후단부에는 증기투과막 측면의 휘발유증기의 통로를 상기 유니트셀를 휘발유증기투과막모듈의 내부 벽에 밀착 설치하여 차단하며, 상기 유니트셀 중앙을 벗어난 일측에 휘발유증기 통로를 형성하고 휘발유증기와 증기투과막의 접촉시간이 길게 유지되도록 휘발유증기 통로를 지그재그로 배치 고정한 휘발유증기투과막모듈과,

상기 휘발유증기투과막모듈과 체결되며, 압력센서에서 측정된 휘발유저장고의 내부압력이 설정된 압력 이상이 되면 작동하여 상기 휘발유증기투과막모듈에서 회수한 휘발유를 흡입하는 진공펌프와,

상기 휘발유증기투과막모듈의 일측에 설치되며, 상기 휘발유증기투과막모듈을 통해서 휘발유증기로부터 휘발유가 회수된 공기를 외부로 배출하는 콘트롤밸브를 구비한 고효율 휘발유회수시스템.
삭제
청구항1에 있어서,

상기 휘발유회수시스템은 휘발유 가스에 대한 폭발 위험성을 고려하여 시스템내부에서 폭발성가스 또는 휘발유증기에 의하여 폭발하였을 때 압력에 견디며 불에 의하여 인화되지 않는 방폭구조로 설계 제작된 고효율 휘발유회수시스템.
청구항1 또는 청구항3에 있어서,

상기 진공펌프가 작동하는 설정된 압력은 대기압으로 설정됨을 특징으로 하는 고효율 휘발유회수시스템.
청구항4에 있어서,

상기 진공펌프에는 오일이 부족할 경우에 자동으로 공급될 수 있도록 오일의 레벨을 측정하는 오일레벨센서와, 오일 레벨센서와 연동하여 오일의 레벨이 항상 일정하게 유지되도록 오일공급을 제어하는 오일레벨제어스위치를 더 구비한 고효율 휘발유회수시스템.