KR100723871B1 - Apparatus for Cleaning the volatile organic compounds in the painting process - Google Patents
Apparatus for Cleaning the volatile organic compounds in the painting process Download PDFInfo
- Publication number
- KR100723871B1 KR100723871B1 KR1020050100314A KR20050100314A KR100723871B1 KR 100723871 B1 KR100723871 B1 KR 100723871B1 KR 1020050100314 A KR1020050100314 A KR 1020050100314A KR 20050100314 A KR20050100314 A KR 20050100314A KR 100723871 B1 KR100723871 B1 KR 100723871B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- adsorption
- desorption
- adsorption tower
- volatile organic
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Abstract
본원 발명은 도장공정의 유해가스 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도장 작업에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 다수의 흡착탑에서 균등 부하가 유지되도록 간헐적인 흡착 및 탈착을 수행하고 탈착시에는 고온 배출가스의 열을 재이용함으로써 흡착 효율 향상 및 에너지 이용 효율을 향상시키는 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing harmful gases in a painting process, and more particularly, to intermittently perform adsorption and desorption so as to maintain an equal load in a plurality of adsorption towers of volatile organic compounds generated in a painting operation, and at a high temperature discharge gas during desorption. The present invention relates to an apparatus for removing volatile organic compounds in a coating process to improve the adsorption efficiency and the energy utilization efficiency by reusing heat.
상술한 본원 발명은 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치에 있어서 흡착탑을 병렬로 하여 흡탈착부를 구성한 후 흡탈착부의 흡착탑으로 유입되는 가스의 유량을 일정하게 유지하도록 하여 흡착 효율을 향상시키며, 흡착 운전이 중지된 상태에서 가열 공기를 흡탈착부로 유입시켜 탈착을 수행하고, 탈착된 휘발성 유기화합물을 포함하는 배출 공기를 버너에 의해 가열한 후 촉매연소반응기에 의해 완전연소시킨 후 촉매연소반응기에서 배출되는 고온의 공기를 다시 흡탈착부로 유입시키는 것에 의해서 탈착에 필요한 열을 재활용함으로써, 도장공정에서의 휘발성 유기화합물의 제거 효율을 현저히 향상시키고, 도장공정의 휘발성 유기화합물의 제거를 위한 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.In the present invention described above, in the volatile organic compound removal device of the coating process, the adsorption and desorption unit is configured in parallel with the adsorption tower, and the flow rate of the gas flowing into the adsorption tower of the adsorption and desorption unit is kept constant to improve the adsorption efficiency. Desorption is performed by introducing heated air into the adsorption-and-desorption unit in a stopped state, and a high temperature discharged from the catalytic combustion reactor after the exhaust air containing the desorbed volatile organic compound is heated by a burner and then completely burned by the catalytic combustion reactor. By recycling the air necessary for desorption by introducing air back into the adsorption and desorption unit, the efficiency of removing volatile organic compounds in the coating process is remarkably improved, and the cost for removing volatile organic compounds in the coating process is reduced. to provide.
도장공정, 자동차도장, 흡착탑, 흡탈착, 촉매연소반응기, 휘발성 유기화합물 Painting process, automobile coating, adsorption tower, adsorption and desorption, catalytic combustion reactor, volatile organic compound
Description
도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 자동차 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치를 나타내는 도면.1 is a view showing a volatile organic compound removal device of the automotive painting process according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본원 발명에 따른 상/하 흐름형 직립원통 흡착탑과 직립 동심 원통형 흡착탑을 나타내는 도면.Figures 2a and 2b is a view showing the up / down flow upright cylindrical adsorption tower and the upright concentric cylindrical adsorption tower according to the present invention.
도 3은 농축 VOC를 승온시키는 가스버너를 나타내는 도면.3 shows a gas burner for raising the concentration of the VOC.
도 4는 촉매연소 반응기를 나타내는 도면.4 shows a catalytic combustion reactor.
도 5a는 6개의 흡착탑을 2개의 중간 배관에 각 3개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면.5A is a view showing a pipe divided into three branch pipes in six intermediate towers and two intermediate pipes.
도 5b는 6개의 흡착탑을 3개의 중간 배관에 각 2개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면.5B is a view showing piping divided into two branch pipes each of six adsorption towers and three intermediate pipes.
도 6은 9개의 흡착탑을 3개의 중간 배관에 각 3개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면.FIG. 6 is a view showing piping divided into nine branching towers into three intermediate pipes and three branch pipes. FIG.
도 7은 16개의 흡착탑을 4개의 중간 배관에 각 4개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면.FIG. 7 is a view showing pipes in which 16 adsorption towers are divided into four branch pipes and four branch pipes.
도 8은 3개의 흡착탑을 3개의 중간 배관에 직접 연결한 배관을 나타내는 도 면.8 is a view showing a pipe in which three adsorption towers are directly connected to three intermediate pipes.
도 9는 2개의 흡착탑을 2개의 중간 배관에 직접 연결한 배관을 나타내는 도면.9 is a view showing a pipe in which two adsorption towers are directly connected to two intermediate pipes.
도 10은 흡착탑 없이 휘발성 유기화합물을 직접 촉매에 의해 소각하는 촉매연소반응기를 나타내는 도면.10 shows a catalytic combustion reactor for incineration of volatile organic compounds by direct catalyst without an adsorption tower.
도 11은 입상 활성탄 흡착탑의 유량 조절시와 조절치 않을 때의 자동차 도장 부스에서 휘발성 유기화합물에 대한 흡착 특성을 나타내는 도면. 11 is a view showing the adsorption characteristics for the volatile organic compounds in the car painting booth when the flow rate of the granular activated carbon adsorption tower is adjusted and not.
도 12는 백금 촉매의 휘발 용제별 온도에 대한 촉매 산화 특성을 나타내는 도면.12 is a diagram showing catalytic oxidation characteristics with respect to volatile solvent temperatures of a platinum catalyst.
도 13은 유량 균등 제어되는 흡착탑의 탈착 재생시의 탈착 특성 및 그 탈착 농축 휘발성 유기화합물의 촉매소각 특성을 나타내는 도면FIG. 13 is a graph showing desorption characteristics during desorption and regeneration of the adsorption tower under uniform flow rate control, and catalytic incineration characteristics of the desorption concentrated volatile organic compounds.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 필터 1: filter
10A, 10B, 11, 20A, 20B, 20C, 20D: 쏠레노이드 밸브10A, 10B, 11, 20A, 20B, 20C, 20D: Solenoid Valve
21A, 21B, 21C, 21D, 31A, 31B, 31C, 31D: 댐퍼21A, 21B, 21C, 21D, 31A, 31B, 31C, 31D: Damper
22A, 22B, 22C, 22D, 32A, 32B, 32C, 32D: 시료채취구22A, 22B, 22C, 22D, 32A, 32B, 32C, 32D: Sample Collection
40: 흡착탑 40: adsorption tower
41: 미세 다공 조절판41: microporous throttle
42: 흡착제42: adsorbent
45: 유량 분배판45: flow distribution plate
50: 가스 배출 송풍기 50: gas exhaust blower
60: 가스버너 61: 화염 안정 보호통60: gas burner 61: flame stabilizer
62: 파일롯(Pilot) 버너 63: 연료 분무 노즐62: Pilot Burner 63: Fuel Spray Nozzle
64: 이그나이터(Ignitor) 65: 화염검지관64: Ignitor 65: Flame Detector
66: 스월(Swirl) 혼합기66: swirl mixer
70: 촉매연소반응기 71: 촉매연소반응기 입구 온도센서70: catalytic combustion reactor 71: catalytic combustion reactor inlet temperature sensor
72: 온도센서 75: 조절판72: temperature sensor 75: throttle
76: 촉매 77: 단열재76: catalyst 77: insulation
80: 농축 VOC 가온용 열교환기(탈착가스 열교환기)80: concentrated VOC heating heat exchanger (desorption gas heat exchanger)
81: 농축 VOC 가온용 열교환기(탈착가스 열교환기)의 VOC측 입구 온도센서81: Inlet temperature sensor on VOC side of concentrated VOC heating heat exchanger
82: 농축 VOC 가온용 열교환기(탈착가스 열교환기)의 VOC측 출구 온도센서82: VOC side outlet temperature sensor of concentrated VOC heating heat exchanger
90: 공기 가열용 열교환기90: heat exchanger for air heating
91: 공기 가열용 열교환기의 입구 온도센서91: inlet temperature sensor of the air heat exchanger
92: 공기 가열용 열교환기의 출구 온도센서92: outlet temperature sensor of the heat exchanger for air heating
100: 탈착 공기용 송풍기100: blower for removable air
111: 탈착용 열교환기 입구 밸브 112: 탈착 공기 유입용 비상 밸브111: desorption heat exchanger inlet valve 112: desorption air inlet emergency valve
120: 전기 히터120: electric heater
121: 전기 히터 입구 온도센서121: electric heater inlet temperature sensor
122: 전기 히터 출구 온도센서122: electric heater outlet temperature sensor
130: 가스 순환용 송풍기 131: 가스 순환용 밸브130: gas circulation blower 131: gas circulation valve
200: 벽 배출형 촉매소각 장치 201: 흡입 유도관200: wall discharge type catalyst incinerator 201: suction induction pipe
202: 액체 분진제거 필터 203: 벽 배출형 송풍기202: liquid dust removal filter 203: wall exhaust blower
204: 가스 흐름 조절 필터 205: 달팽이형 니크롬선204: gas flow control filter 205: snail-type nichrome wire
206: 금속 하니컴 촉매체 207: 배출 유도관206: metal honeycomb catalyst body 207: discharge induction pipe
본원 발명은 도장공정의 유해가스 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도장 작업에서 발생하는 휘발성 유기화합물을 다수의 흡착탑에서 균등 부하가 유지되도록 간헐적인 흡착 및 탈착을 수행하고 탈착시에는 고온 배출가스의 열을 재이용함으로써 흡착 효율 향상 및 에너지 이용 효율을 향상시키는 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for removing harmful gases in a painting process, and more particularly, to intermittently perform adsorption and desorption so as to maintain an equal load in a plurality of adsorption towers of volatile organic compounds generated in a painting operation, and at a high temperature discharge gas during desorption. The present invention relates to an apparatus for removing volatile organic compounds in a coating process to improve the adsorption efficiency and the energy utilization efficiency by reusing heat.
대부분이 탄화수소(HC: Hydrocarbons)로 구성된 VOC(Volatile Organic Compounds)는 인체에 유해하면서도 가연성과 폭발성을 지니고 있다. 그러나 대부분의 용제 취급의 작업장에서는 VOC가 희박하면서 대량으로 배출되고 있어 회수하여 재이용하기보다는 환경규제 이하로 처리하여 배출하는 것이 보통이다.VOCs (Volatile Organic Compounds), which are mostly composed of hydrocarbons (HCs), are harmful to the human body but are flammable and explosive. However, in most solvent handling workplaces, VOCs are lean and are emitted in large quantities, so it is common to dispose of them under environmental regulations rather than recovering and reusing them.
가장 보편적인 방식으로 소각이 행해지는데 이때 다음과 같이 반응한다.Incineration is carried out in the most common manner, in which:
HC + O2 → H2O + CO2HC + O2 → H2O + CO2
그러나 VOC는 저 농도로 배출되기 때문에 직접 연소되지 못하며, 비록 연소할 수 있는 농도로 배출된다 하더라도 폭발성이 있어 직접 소각하지 않는다. 따라 서 희박 가스의 온도를 높여 열에 의해 반응하도록 하는 열적연소(Thermal combustion)가 일반적으로 행해지며 다음과 같이 반응한다.However, VOCs are not burned directly because they are emitted at low concentrations, and they are explosive and do not burn directly, even if they are emitted at concentrations that can burn. Therefore, thermal combustion, which raises the temperature of the lean gas and reacts with heat, is generally performed and reacts as follows.
ThermalThermal
HC + O2 → H2O + CO2HC + O2 → H2O + CO2
1400-1800℉1400-1800 ℉
그러나 상술한 바와 같은 열적연소를 하기 위해서는 높은 온도 유지가 필요하고, 연소 후에 방열에 의한 열손실이 크며, 열교환 비용 많이 들기 때문에 촉매연소 방식을 많이 채택하고 있다(Catalytic Control of VOC Emissions, MECA(Manufactures of Emission Controls Association), 1992). 촉매연소 방식에 의한 반응식은 다음과 같다.However, in order to perform thermal combustion as described above, high temperature maintenance, high heat loss due to heat dissipation after combustion, and high heat exchange cost are used, and thus, many catalytic combustion methods are adopted (Catalytic Control of VOC Emissions, MECA (Manufactures) of Emission Controls Association, 1992). The reaction scheme by catalytic combustion is as follows.
CatalystCatalyst
HC + O2 → H2O + CO2HC + O2 → H2O + CO2
500-900℉500-900 ℉
상술한 연소반응들은 발열반응으로 연소열을 회수하는 방안으로 열교환기를 도입하여 반응가스 온도를 높이는 방식을 사용하였으나, 근래에는 시설비는 고가이나 운전비를 절감하는 방안으로 축열 열교환 방식의 RTO(Regenerative Thermal Oxidation)나 또는 RCO(Regenerative Catalytic Oxidation) 방식이 개발되어 사용되고 있다.The above-mentioned combustion reactions used a method of increasing the temperature of the reaction gas by introducing a heat exchanger as a method of recovering combustion heat by an exothermic reaction, but in recent years, the facility cost is high, but the method of reducing the operating cost is regenerative thermal oxidation (RTO) of a regenerative heat exchange method. B or RCO (Regenerative Catalytic Oxidation) has been developed and used.
그러나 이들 방식은 반응에 필요한 축열이 요구되어 운전 빈도가 낮고 간헐적으로 VOC가 발생하는 사업장에서는 사용이 제한적일 수밖에 없다. 또한, RTO RCO 는 장치가 거대하여 소규모 작업장에서는 설치 공간의 제한 등으로 설치가 곤란하다. 따라서 소형 소규모 작업장에서는 연속적으로 VOC를 흡착 농축한 후에 주기적으로 탈착 재생하여 소각하는 방식이 이용되고 있다. 이때에 흡착과정에서는 발열되고 탈착과정에서는 흡열되어 서로 상반된 과정에 대해 각각 조건의 조절이 필요하다. 예로서 도장공정의 VOC에 대한 활성탄의 흡착조건으로 접촉시간은 2초 이상, 선속도는 0.2∼0.4m/sec(0.2m/sec이하에서는 축열 가능성 있음) 정도, 입구온도는 70℃이하(흡착탑 내부온도 50℃ 이하)를 유지하여야 한다. 이에 대한 탈착조건은 보다 복잡한데, 활성탄의 파과점이 70℃ 정도로 낮고 고농도 탈착시에는 폭발반응 등이 우려되어 불활성가스 또는 수증기 등으로 탈착도록 권장하고 있다. 따라서 공기에 의한 탈착시에는 급격한 온도상승이나 고농도 배출을 삼가야 하는데, 미국 MECA(Manufactures of Emission Controls Association)에서는 VOC 소각처리를 25% LEL(Lower Explosion Limit)이하에서 운전하도록 권장하고 있다.However, these methods require limited heat storage for their reactions, and their operation is low and their use is limited in the workplace where VOC occurs intermittently. In addition, the RTO RCO has a huge device, making it difficult to install in a small workplace due to the limitation of the installation space. Therefore, in the small-scale small workplace, the method of continuously adsorption-concentrating the VOC and then periodically desorbing and regenerating the incineration is used. At this time, the adsorption process is exothermic and in the desorption process, it is necessary to control the conditions for each of the opposite processes. As an example, the adsorption conditions of activated carbon to VOC in the painting process, the contact time is more than 2 seconds, the linear velocity is about 0.2 ~ 0.4m / sec (possible heat storage under 0.2m / sec), the inlet temperature is below 70 ℃ (adsorption tower Internal temperature below 50 ℃) should be maintained. Desorption conditions for this are more complicated. The breakthrough point of activated carbon is about 70 ° C., and when desorption of high concentration is concerned, it is recommended to desorb with inert gas or water vapor because of the explosion reaction. Therefore, rapid desorption or high concentration emissions should be avoided when desorption by air. The US Manufacturers of Emission Controls Association (MECA) recommends that VOC incineration be operated at or below 25% Lower Explosion Limit (LEL).
대한민국 실용신안 20-0228794는 자동차 도장부스의 배출가스 정화장치에 관한 것으로 분진제거의 필터에 치중되어 재생시스템이 없는데 특히 이때의 필터가 흡기의 균일성을 유지한다.Republic of Korea Utility Model 20-0228794 relates to the exhaust gas purification device of the paint booth of the automobile, there is no regeneration system because it is concentrated on the filter of dust removal, especially the filter at this time maintains the uniformity of intake.
재생장치에 대해서는 대한민국 특허 10-0426677에서 종래기술에서의 문제점을 보완한 것이 개시되어있으나, 상기 대한민국 특허 10-0426677의 발명은 가스 탈착과 촉매소각의 온도 상승을 모두 전기히터에 의해 이루어지도록 구성되어 있어 재생시 에너지 소비가 과다하게 되는 문제점을 가진다.As for the regeneration device, the Republic of Korea Patent No. 10-0426677 discloses that the problem in the prior art is disclosed, but the invention of the Republic of Korea Patent No. 10-0426677 is configured such that both the gas desorption and the temperature rise of the catalyst incineration are made by an electric heater. There is a problem that excessive energy consumption during regeneration.
대한민국 특허 10-0492070은 버너 또는 전기히터 등으로 공기를 가열하여 활 성탄을 탈착하도록 하는데, 과열 방지를 위한 스프링클러 사용을 그 특징으로 한다.Republic of Korea Patent 10-0492070 is to heat the air with a burner or electric heater to desorb the activated carbon, characterized by the use of a sprinkler to prevent overheating.
대한민국 공개특허 10-2005-0017167에는 균일한 흡탈착을 위하여 여러 다발의 피라미드(∧) 형상의 흡착통을 배치한 것이 개시되어 있으나, 일반적으로 탈착시에는 흡착시의 유량보다 적게 사용하는데 이에 대한 균일 유량 조절이 어려운 문제점을 가진다. 또한, 흡착 운전 중에 탈착이 어려우며 간헐적 운전방식은 가능하나, 연소기와 NOx나 SOx 제거 등을 위해 촉매연소반응기가 2중으로 설치된 것과 열 회수 시설이 없어 시설비와 운전비가 과다하게 발생하는 문제점을 가진다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2005-0017167 discloses that a plurality of pyramid-shaped adsorption tubes are arranged for uniform adsorption and desorption, but in general, the desorption uses less than the flow rate during adsorption. Flow control is difficult. In addition, the desorption is difficult during the adsorption operation, and the intermittent operation is possible, but there are problems in that the facility cost and the operation cost are excessively generated because there are two catalytic combustion reactors installed for the combustor and NOx or SOx removal and there is no heat recovery facility.
대한민국 공개특허 10-2003-009230에는 자동차 도장부스에서 30∼50분 간의 건조과정에서 흡착탑에서 흡착된 농축가스를 탈착하고, 이를 촉매 연소하여 다시 도장건조 열풍 열원으로 사용하거나 열교환기로 열을 회수하는 것이 개시되어 있다. 그러나 탈착이 짧은 시간 내에 달성되기 어렵고, 탈착 후에 잔열이 남아 있어 탈착 후 상당 시간 동안은 흡착효율이 크게 저하되거나, 온도가 400∼500℃인 열풍 열 일부를 탈착 열원으로 바로 사용하는 경우는 활성탄이 연소 소손될 우려가 있다. 또한, 대한민국 실용신안 20-0284130에도 대한민국 공개특허 10-2003-009230과 공정은 동일 또는 유사하나 활성탄 흡착통에 탈착 연통을 각각 삽입시키어 탈착하는데, 역시 탈착 후에 흡착 조업까지는 상당 시간이 필요하게 되는 문제점을 가진다.In Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2003-009230, desorption of a concentrated gas adsorbed in an adsorption tower in a drying process for 30 to 50 minutes in an automobile coating booth, followed by catalytic combustion to be used as a coating drying hot air heat source or recovering heat with a heat exchanger. Is disclosed. However, desorption is difficult to be achieved within a short time, and residual heat remains after desorption, and the adsorption efficiency is greatly reduced for a considerable time after desorption, or when activated carbon is directly used as a desorption heat source at a temperature of 400 to 500 ° C. There is a risk of burnout. In addition, the Republic of Korea Utility Model 20-0284130 process is the same or similar to the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2003-009230, but desorption by inserting the desorption communication into the activated carbon adsorption cylinder respectively, the desorption operation after desorption is also a problem that requires a considerable time Has
미국 특허 5,814,132에서는 흡착된 VOC를 간헐적으로 재생하여 버너로 가열하여 촉매 소각한 후에 다시 도장부스의 열원으로 재사용하는 것이 개시되어 있다. 이때에 흡착제는 지오라이트나 활성탄을 추천하고 있다.U.S. Patent 5,814,132 discloses intermittent regeneration of adsorbed VOCs, heating with a burner, incineration of the catalyst, and re-use as a heat source for the coating booth. At this time, adsorbents are recommended, such as zeolite or activated carbon.
미국 특허 6,051,199에서는 용제 취급 공정에서의 VOC 제거 방안으로 회전 원통 흡/탈착 영역이 나누어진 TSA(Temperature Swing Adsorption) 개념의 흡/탈착탑을 구성하고, 탈착 출구에 바로 촉매로 소각 처리토록 하고 있다. 그러나 일본 특허공개 2004-130189에서는 TSA 시스템에서 고농도로 농축 탈착하여 직화가 가능하게 하였으나 이때는 VOC의 폭발이 발생할 수 있는 문제점을 가진다.In US Pat. No. 6,051,199, a VOC removal method in a solvent handling process constitutes a adsorption / desorption tower having a TSA (Temperature Swing Adsorption) concept in which a rotary cylinder adsorption / desorption zone is divided, and an incineration treatment is performed immediately by a catalyst at the desorption outlet. However, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-130189, it is possible to direct fire by concentrated desorption at a high concentration in a TSA system, but there is a problem that an explosion of VOC may occur.
미국 특허 6,576,198 B2에서는 2실 구조로 하여 흡착과 탈착을 동시에 행할 수 있으며 댐퍼 조작에 의해 운전을 교체하며, 탈착 후 상당 기간 내에는 흡착 효율이 낮아 효과적인 탈착 작업을 위해서 연속 작업 중에 운휴 시간 또는 간헐적으로 탈착하도록 하는 것이 개시되어 있다.U.S. Patent 6,576,198 B2 has a two-chamber structure which can perform adsorption and desorption at the same time and replace the operation by damper operation. Desorption is disclosed.
일본 특허공개평8-110018은 RTO나 RCO 시스템의 것이나 축열산화조에 유입되는 가스의 흐름을 균등하게 하기 위해 피라미드 판과 그 위에 다층의 다공판을 사용하는 것이 개시되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 8-110018 discloses the use of a pyramid plate and a multi-layered porous plate thereon in order to equalize the flow of gas flowing into an RTO or RCO system or a regenerative oxidation tank.
일본 특허공개 2005-177650와 일본 특허공개 2004-8987에서는 탈착시 산소농도를 8% 미만의 산소결핍 분위기로 하여 활성탄 또는 지오라이트 흡착제에 대해 탈착온도를 100∼800℃의 고온으로 하여 직접 연소하는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나 미국 MECA에서 50% LEL 이하인 경우 산소 농도 10% 미만보다도 낮게 권장하고 있어 화염안정성에 문제가 있다.In Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2005-177650 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2004-8987, desorption of activated carbon or zeolite adsorbent at a high temperature of 100-800 ° C. with oxygen concentration of less than 8% at the time of desorption is performed. It features. However, there is a problem in flame stability because the US MECA recommends less than 10% of oxygen concentration below 50% LEL.
일본 특허공개 2004-125329에서는 유입 VOC를 응축하였다가 간헐적으로 기화하여 촉매 소각하는 시스템으로 흡/탈착 열조작을 위해 케미컬 히트 펌프(Chemical heat-pump)를 사용하는 것이 개시되어 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-125329 discloses the use of a chemical heat pump for adsorption / desorption heat operation as a system for condensing the incoming VOCs and vaporizing the catalyst intermittently.
일본 특허공개 2005-152701에서는 초기 냉 시동시에 촉매 층이 촉매반응을 개시하기 위한 충분한 온도에 도달하지 못한 채 운전되는 것에 대해 2단 촉매 층 구조로 하여 완전 산화반응이 완료되도록 하는 것이 개시되어 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-152701 discloses a two-stage catalyst layer structure in which the catalyst layer is operated at initial cold start without reaching a sufficient temperature for initiating the catalysis, so that the complete oxidation reaction is completed. .
그러나 상술한 바와 같은 종래기술들은 대부분이 연속 처리를 수행하도록 구성된 것들로서, 간헐적 처리에 대해서는 적용이 어려우며, 특히 장치 설치공간이 충분치 못하여 배관에서 편류 유동이 심한 경우나 실제 초기 냉 시동에서 정상운전에 도달하기까지의 운전 및 방열손실 등으로 효율저하나 문제점 보완 등의 실제 현장 작업 여건 및 운전에서 발생하는 문제점을 고려하지 못한 문제점을 가진다.However, the above-described prior arts are mostly configured to perform continuous processing, and are difficult to apply for intermittent processing. In particular, when the installation space is insufficient, the drift flow is severe in the piping or during normal operation in the initial cold start. Operation and heat dissipation loss to reach, such as efficiency or problems, such as the actual conditions of the field work and problems that occur in the operation has not been considered.
또한, 사용 흡착제와 촉매의 물성 또는 반응기의 배열과 형상 등에 대한 종합적인 고려가 불충분하여 제 2의 환경오염 발생은 물론이고, 안전 운전이 어려운 문제점을 가진다.In addition, comprehensive consideration of the physical properties of the adsorbents and catalysts used or the arrangement and shape of the reactor is insufficient, resulting in a problem of not only a second environmental pollution but also a safe operation.
따라서, 본원발명은 상술한 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도장공정에서 저 농도로 발생하는 휘발성 유기화합물(VOC : Volatile Organic Compounds)을 병렬로 연결된 다수의 흡착탑에서 각 흡착탑 별로 가스 흐름을 균등하게 하고 흡착제에 균일하게 접촉하도록 하여 흡착이 효율적으로 이루어지게 하며, 탈착 과정에서는 주기적으로 고 농도로 탈착하여 촉매소각하고 이를 열교환기를 통하여 열을 회수하고 회수된 열을 재이용하는 것에 의해 탈착 및 소각에 필요한 추가 열원을 최소화할 수 있도록 하는 간헐적 흡탈착을 수행하는 도장공정의 휘 발성 유기화합물 제거 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, the gas flow for each adsorption tower in a plurality of adsorption towers connected in parallel to the volatile organic compounds (VOC) generated at a low concentration in the coating process Adsorption is carried out efficiently by equalizing and uniformly contacting the adsorbent.In the desorption process, the desorption and incineration are carried out by periodically desorbing the catalyst at a high concentration and recovering heat through a heat exchanger and reusing the recovered heat. It is an object of the present invention to provide an apparatus for removing volatile organic compounds in a coating process that performs intermittent adsorption and desorption to minimize the additional heat source required for the purpose.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명은, 가온 공기를 공급하는 공기 유입부와; 도장부스로부터 유입되는 유입가스 또는 상기 가온공기를 균일하게 유입 받은 후 흡탈착을 수행하고 흡착시에는 배출가스를 외부로 배출하고 탈착시에는 탈착가스를 촉매반응부로 배출하도록 배관과 병렬 흡착탑으로 형성되는 흡탈착부와; 탈착시 상기 흡탈착부에서 배출되는 탈착가스를 가스를 유입 받을 수 있도록 개방되는 개폐구를 구비한 배관에 의해 연결되어 탈착가스를 촉매반응시킨 후 고온 배출 가스를 상기 공기 유입부로 유입시키는 촉매반응부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is an air inlet for supplying warm air; After the inlet gas or the heated air flowing from the paint booth is uniformly introduced, adsorption and desorption is performed, and when the adsorption is carried out, the exhaust gas is discharged to the outside and the desorption gas is discharged to the catalytic reaction unit when the desorption is formed as a parallel adsorption tower Adsorption-desorption part; A catalytic reaction unit connected by a pipe having an opening and closing opening to receive gas for desorption gas discharged from the adsorption and desorption unit during desorption and catalyzing the desorption gas and then introducing a high temperature discharge gas into the air inlet; Characterized in that comprises a.
상기 흡탈착부는 도장부스로부터의 필터를 통해 유입되는 유입가스의 유입 및 유입 차단을 위한 개페구를 구비하고 상기 공기 유입부의 가온 공기가 유입되는 배관이 연결되는 입구 주 배관부와; 상기 입구 주 배관부에서 유입되는 가스를 균등하게 분할하여 흡착탑부로 유입되도록 하는 유입량 조절구를 구비한 입구 중간 배관부와; 상기 입구 중간 배관부의 가스 유출구에 각각 연결되는 적어도 하나 이상의 흡착탑이 이루는 흡착탑 집합이 병렬로 구성되는 흡착탑부와; 상기 흡착탑부의 유출구에 각각 접속되어 상기 각각의 흡착탑의 유출 가스를 합류시키는 출구 중간 배관부와; 상기 출구 중간 배관부에서 합류된 가스를 흡착시에는 외부로 배출되도록 개방되고 탈착시에는 촉매반응부로 유입되도록 폐쇄되는 개폐구를 구비한 출구 주 배관부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The adsorption-and-desorption unit has an opening for opening and blocking the inflow and inflow of the inlet gas flowing through the filter from the paint booth, and the inlet main pipe portion to which the pipe to which the warm air flows is introduced; An inlet intermediate pipe part having an inflow amount adjusting opening configured to equally divide the gas introduced from the inlet main pipe part to be introduced into the adsorption tower part; An adsorption tower unit including an adsorption tower set formed by at least one adsorption tower respectively connected to a gas outlet of the inlet intermediate pipe part in parallel; Outlet intermediate pipe parts connected to the outlets of the adsorption tower, respectively, for joining the outflow gases of the adsorption tower; And an outlet main pipe part having an opening and closing port which is opened to be discharged to the outside when the gas joined from the outlet intermediate pipe part is adsorbed and is closed to be introduced into the catalytic reaction part when being desorbed.
상기 입구 중간 배관부는, 상기 입구 주 배관부에서 분지되는 적어도 하나 이상의 제 1 분지관과; 상기 각각의 제 1 분지관에서 흡착탑 집합을 이루는 각각의 흡착탑에 가스가 유입되도록 분지되어 접속되는 적어도 하나 이상의 제 2 분지관과; 상기 각각의 제 2분지관의 가스의 흐름을 균등하게 조절하기 위하여 상기 제 2 분지관 각각에 부착되는 가스 유입량조절구를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The inlet intermediate pipe part may include at least one first branch pipe branched from the inlet main pipe part; At least one second branch pipe connected to each of the first branch pipes by branching so that a gas flows into each of the adsorption towers forming the collection tower; It is characterized in that it comprises a gas inlet regulator is attached to each of the second branch pipes to equally regulate the flow of gas in each of the second branch pipes.
상기 흡착탑부는, 상기 제 2분지관의 각각에 흡착탑이 연결되고, 상기 제 1 분지관에 접속된 상기 제 2 분지관에 연결된 흡착탑들이 하나의 흡착탑 집합을 이루며, 상기 흡착탑 집합이 상기 제 1 분지관의 개수와 동일하게 병렬로 구성되는 것을 특징으로 한다.The adsorption tower unit, the adsorption tower is connected to each of the second branch pipe, the adsorption tower connected to the second branch pipe connected to the first branch pipe forms an adsorption tower set, the adsorption tower set is the first branch pipe It is characterized in that it is configured in parallel with the same number.
상기 출구 중간 배관부는, 상기 흡착탑부의 유출구에 각각 접속되며 각각이 개폐구를 가지는 적어도 하나 이상의 제 3분지관과; 상기 흡착탑 집합을 이루는 흡착탑부에 연결된 상기 제 3 분지관들이 집중되는 상기 제 1분지관과 동일 개수의 집중관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The outlet intermediate pipe portion, at least one third branch pipe connected to the outlet of the adsorption tower portion, each having an opening and closing port; And the same number of concentrator tubes as the first branch tube in which the third branch tubes connected to the adsorption tower unit constituting the adsorption tower assembly are concentrated.
상기 개폐구는 쏠레노이드 밸브(Solenoid valve)인 것을 특징으로 한다.The opening and closing port is characterized in that the solenoid valve (Solenoid valve).
상기 가스 유입량조절구는 댐퍼를 적어도 하나 이상으로 직렬 배치하여 구성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 유량조절구는 상기 직렬배치되는 댐퍼에 더하여 피톳튜브(Pitot Tube) 유량계나 정압계를 설치 측정할 수 있는 시료채취구를 포함하여 구성될 수도 있다.The gas flow rate control port is characterized in that configured by arranging at least one damper in series. In addition, the flow rate control port may be configured to include a sampling port for installing and measuring a Pitt tube (Pitot Tube) flowmeter or a hydrostatic pressure meter in addition to the damper arranged in series.
상기 흡착탑은, 상기 제 2 분지관이 결합되는 내측에 구비되어 유입되는 가 스의 편류를 평행류로 조절하는 미세 다공 조절판과; 상기 미세 다공 조절판의 다음 위치에 충진되는 활성탄 흡착제;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The adsorption tower may include a fine porous control plate provided at an inner side to which the second branch pipe is coupled to adjust the drift of the introduced gas into parallel flow; Characterized in that it comprises a; activated carbon adsorbent is filled in the next position of the fine porous control plate.
상기 흡착탑은, 또한, 상기 가스가 하부에서 상부로 흐르는 직립원통형이고, 상기 가스의 유입구에 위치되어 유입되는 가스의 편류를 평행류로 조절하는 미세 다공 조절판과; 상기 직립원통형 내부에 위치되어 내부 원통벽으로 가스가 균일하게 통과하도록 하는 적어도 하나 이상의 유량 분배판이 형성된 유량 분배기와; 상기 흡착탑의 내측벽 측면에 원통형으로 적층되는 활성탄 흡착제;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The adsorption tower may further include a microporous throttle plate having an upright cylindrical shape in which the gas flows from the bottom to the top, and adjusting the drift of the gas introduced in the inlet of the gas into parallel flow; A flow distributor disposed inside the upright cylinder and having at least one flow distribution plate for uniformly passing gas through the inner cylindrical wall; Characterized in that it comprises a; activated carbon adsorbent stacked in a cylindrical shape on the inner wall side of the adsorption tower.
여기서, 상기 직립원통형 흡착탑은 흡착탑의 높이는 상기 직립원통의 내부 원통 직경(Di)의 3배보다 작으며, 상기 유량 분배기에는 세 개의 유량분배판이 구비되고, 상기 유량분배판 중 최하부 유량분배판은 직경이 1/4Di ∼ 1/2Di가 되게 하여 상기 미세 다공 조절판의 위치에 위치되고, 두 번째 유량 분배판은 직경이 1/3Di ∼ 2/3Di되게 하여 상기 흡착탑의 하부로부터 1Di의 위치에 위치되고, 상기 세 번째 유량 분배판은 직경이 1/3Di ∼ 3/4Di되게 하여 상기 흡착탑 하부로부터 2Di되는 위치에 위치되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Here, the height of the upright cylindrical adsorption tower is less than three times the diameter of the inner cylinder (Di) of the upright cylinder, the flow distributor is provided with three flow distribution plates, the lowest flow distribution plate of the flow distribution plate has a diameter The 1 / 4Di to 1 / 2Di so as to be positioned at the position of the microporous throttling plate, and the second flow distribution plate is located at a position of 1Di from the bottom of the adsorption tower to have a diameter of 1 / 3Di to 2 / 3Di, The third flow distribution plate is characterized in that the diameter is 1 / 3Di to 3 / 4Di so as to be positioned at a position 2Di from the lower portion of the adsorption tower.
상기 활성탄 흡착제는 가스의 선속도 0.2∼0.4m/초로 체류시간 0.2초 이상 되게 활성탄 적층으로 구성하는 것을 특징으로 한다.The activated carbon adsorbent is characterized by comprising a stack of activated carbon such that the residence time is 0.2 seconds or more at a linear velocity of 0.2 to 0.4 m / sec.
상기 공기 유입부는, 공기 유입을 위한 송풍기와; 상기 촉매반응부의 배출 가스를 이용하여 송풍기의 유입 공기를 가온하는 공기 가열용 열교환기와; 상기 공기 가열용 열교환기에서 상기 흡탈착부로 유입되는 가온 공기를 탈착 초기에 가온 하는 전기히터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The air inlet unit, a blower for air inlet; An air heating heat exchanger for heating the inlet air of the blower by using the exhaust gas of the catalytic reaction unit; And an electric heater that warms the warm air introduced into the adsorption-and-desorption unit in the initial stage of the desorption in the air heating heat exchanger.
상기 촉매반응부는, 상기 흡탈착부에서 배출되어 유입되는 가스를 버너로 유출시키고 촉매연소반응기에서 유입되는 가스를 상기 공기 유입부로 배출하는 분리되는 가스 경로를 가지는 탈착가스열교환기와; 상기 탈착가스열교환기로부터 유입되는 탈착가스를 가온하는 버너와; 상기 버너에서 가열된 탈착가스의 휘발성 유기 화합물을 촉매 반응하여 제거한 후 고온 배출 가스를 상기 탈착가스열교환기로 유입시키는 촉매연소반응기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The catalytic reaction unit may include: a desorption gas heat exchanger having a separate gas path for discharging the gas flowing out of the adsorption and desorption unit to a burner and discharging the gas introduced from the catalytic combustion reactor to the air inlet unit; A burner for heating the desorption gas introduced from the desorption gas heat exchanger; It characterized in that it comprises a catalytic combustion reactor for introducing a hot exhaust gas into the desorption gas heat exchanger after the catalytic reaction to remove the volatile organic compounds of the desorption gas heated in the burner.
상기 촉매연소반응기는, 상기 촉매연소반응기의 유입구 쪽에 내장되어 유입되는 가스를 평행류가 되도록 하는 가스흐름 조절판과; 상기 가스 흐름 조절판의 다음에 위치에 내장되는 높은 열전도율을 가지는 촉매지지체에 촉매활성물질이 지지되어 구성되는 촉매를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The catalytic combustion reactor may include: a gas flow control plate configured to have parallel flow of the gas introduced into the inlet of the catalytic combustion reactor; And a catalyst comprising a catalyst active material supported on a catalyst support having a high thermal conductivity embedded in a position next to the gas flow control plate.
상기 촉매는, 백금 또는 감마-알루미나 중 어느 하나의 촉매활성물질을 금속 하니컴 촉매지지체에 워쉬코트(Washcoat)하여 형성되는 것을 특징으로 하여 촉매지지체의 열전도율을 향상시킨 것을 그 특징으로 한다.The catalyst is characterized in that the catalytically active material of any one of platinum or gamma-alumina is formed by a washcoat (Washcoat) on the metal honeycomb catalyst support to improve the thermal conductivity of the catalyst support.
상기 버너는, 상기 탈착가스열교환기로부터 유입되는 가스의 가열 화염 안정을 위한 화염안정 보호통과; 상기 화염안정 보호통 내의 가스 연소 점화를 위한 점화기와; 상기 화염안정 보호통의 일측에 형성되는 화염검지관과; 상기 화염안정 보호통의 후단에 구비되어 상기 촉매연소반응기의 입구온도를 유지하기 위하여 화염이 온오프되는 파일롯버너와; 상기 파일롯버너의 외부에 형성되어 안정된 화염을 형성하는 가스분무 노즐군;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The burner may include: a flame stability protection passage for stabilizing a heating flame of the gas introduced from the desorption gas heat exchanger; An igniter for gas-fired ignition in the flame stabilizer; A flame detection tube formed on one side of the flame stability protection tube; A pilot burner provided at a rear end of the flame stabilization protection box, the flame being turned on and off to maintain the inlet temperature of the catalytic combustion reactor; And a gas spray nozzle group formed outside the pilot burner to form a stable flame.
상기 버너는 또한 상기 화염안정 보호통의 출구부에 구비되는 스월 혼합기를 더 포함하여 구성될 수도 있다.The burner may also be configured to further comprise a swirl mixer provided at the outlet of the flame stabilizer.
상기 제 1 분지관과 상기 제 2 분지관에는 유입 가스 채취를 위한 시료채취구가 형성된다. 그리고 상기 집중관에는 상기 가스의 유출 조절을 위한 개폐구와 상기 유출 가스 채취를 위안 시료채취구 등을 포함하는 가스 유입량조절구가 형성된다. The first branch pipe and the second branch pipe is formed with a sampling port for collecting the inlet gas. In addition, the concentrator tube is formed with a gas inlet opening and closing port for controlling the outflow of the gas, and a sampling port for comfortably collecting the outflow gas.
상술한 본원 발명은 활성탄이나 제오라이트의 입상 또는 하니컴의 흡착제가 장착된 흡착탑의 직경과 높이 및 흡착탑 수를 조절하여 휘발성 유기화합물의 흡착 특성에 맞게 적정 선속도와 공간속도가 유지되도록 운전한다.The present invention described above operates by adjusting the diameter and height of the adsorption tower equipped with granules of activated carbon or zeolite or the adsorbent of honeycomb and the number of adsorption towers so as to maintain an appropriate linear velocity and space velocity in accordance with the adsorption characteristics of volatile organic compounds.
그리고 흡착제에 흡착된 휘발성 유기화합물의 탈착을 위해 공기 유입부에 의해 흡탈착부로 공급되는 공기는 탈착 초기에는 전기히터의 열로 행하지만 탈착이 진행되어 공기 가열용 열교환기에서 공기가 일정 온도 이상 가온되는 정상상태가 되면 연소 폐열을 이용한 열교환으로 충분히 행해지며, 폐열은 흡탈착부에서 탈착된 휘발성 유기화합물을 포함하는 농축된 탈착가스의 승온에도 이용된다. 이때 승온된 농축 탈착가스가 촉매반응을 유지하기가 불충분한 경우에는 버너(가스버너)가 작동되어 탈착가스를 가열함으로써 완전 촉매반응이 유지되도록 한다. 버너에는 외부에서 공기 공급이 없이 가스 연료의 공급을 On/Off 작동하여 제어한다.The air supplied to the adsorption and desorption unit by the air inlet unit for desorption of the volatile organic compound adsorbed on the adsorbent is performed by heat of the electric heater at the initial stage of desorption, but the desorption proceeds and the air is heated at a predetermined temperature or more. The steady state is sufficiently performed by heat exchange using combustion waste heat, and the waste heat is also used to raise the temperature of the concentrated desorption gas containing volatile organic compounds desorbed from the adsorption and desorption unit. At this time, if the concentrated concentrated desorbed gas is insufficient to maintain the catalytic reaction, a burner (gas burner) is operated to maintain the complete catalytic reaction by heating the desorbed gas. The burner is controlled by on / off operation of gas fuel supply without external air supply.
간헐적으로 흡착된 휘발성 유기화합물은 흡착탑에서 농축 저장되었다가 주기적으로 더운 공기를 불어넣어 탈착하는데, 이때 탈착가스 농도가 폭발 하한치의 25% 미만에서 작업이 이루어지도록 운전주기를 정한다. 또한, 탈착을 위한 공기 가 열온도도 흡착제의 특성에 맞게 제어하며, 촉매 층이 과열되지 않도록 제어한다. 열교환기가 충분히 정상상태에 도달치 못하여 탈착 공기가 낮거나 열교환된 탈착 공기가 과열되었을 경우에는 배출가스를 부분 재순환하고 바이패스 공기와 혼합하여 탈착 공기로 사용하도록 하는데 이때에 산소농도는 16% 이상이 되도록 유지하는 것이 바람직하다.Intermittently adsorbed volatile organic compounds are concentrated and stored in an adsorption tower and periodically desorbed by blowing hot air. At this time, the operation period is determined so that the desorbed gas concentration is less than 25% of the lower explosion limit. In addition, the air heating temperature for desorption is also controlled according to the characteristics of the adsorbent, and the catalyst layer is controlled so as not to overheat. If the heat exchanger does not reach a steady state and the desorption air is low or the heat exchanged desorption air is overheated, the exhaust gas is partially recycled and mixed with the bypass air to be used as the desorption air. It is desirable to keep as much as possible.
바람직하게는 촉매연소반응기 출구온도가 600℃ 이상 과열시에는 공기 가열용 열교환기로 유입되는 배관에 형성된 쏠레노이드 밸브 등의 개폐구를 잠그고 탈착용 공기 송풍기의 바이패스용 쏠레노이드 밸브 등으로 이루어지는 개폐구를 열면서 전기히터에 전기와 버너의 연료공급을 차단하여 촉매연소반응기 출구온도를 600℃ 이하가 되도록 한다.Preferably, when the catalytic combustion reactor outlet temperature is over 600 ° C., the opening and closing port of the solenoid valve, etc., formed in the pipe flowing into the air heating heat exchanger is closed, and the opening and closing opening made of the bypass solenoid valve of the desorption air blower is opened. In addition, the electric heater and the fuel supply to the burner are cut off so that the temperature of the catalytic combustion reactor exits below 600 ° C.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치의 또 다른 구성은, 상기 가스의 액적 및 분진을 제거하는 필터와; 상기 가스의 흐름을 위해 송풍기와; 상기 가스의 흐름을 균일하게 하는 가스 흐름용 필터와; 상기 가스를 가열한 후 촉매반응시킨 후 배출하는 촉매반응기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Another configuration of the volatile organic compound removal device of the coating process of the present invention for achieving the above object is a filter for removing the droplets and dust of the gas; A blower for flowing the gas; A gas flow filter for making the gas flow uniform; It is characterized in that it comprises a; and a catalytic reactor for discharging after the catalytic reaction after heating the gas.
상기 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치는 또한 상기 작업장에 퍼져있는 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스의 유입을 유도하기 위해 상기 필터부의 전단에 구성되는 흡입 유도관과; 상기 촉매반응기로부터 배출되는 처리 가스의 유출을 유도하기 위해 상기 촉매반응기의 배출구에 구성되는 배출 유도관;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The apparatus for removing volatile organic compounds in the coating process may further include: a suction induction pipe configured at the front end of the filter part to induce the inflow of a gas containing volatile organic compounds spread in the workplace; And a discharge induction pipe configured at an outlet of the catalytic reactor to induce the outflow of the processing gas discharged from the catalytic reactor.
상기 촉매반응기는, 상기 가스의 가열을 위한 전기히터와; 상기 가열된 가스의 촉매연소 반응을 위한 금속 촉매체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The catalytic reactor may include an electric heater for heating the gas; It characterized in that it comprises a metal catalyst body for the catalytic combustion reaction of the heated gas.
상기 촉매반응기는, 또한, 전기히터와 금속 촉매체가 일체로 형성되는 EHC(Electrically Heated Catalytic converter)로 구성될 수 있다.The catalytic reactor may further include an electrically heated catalytic converter (EHC) in which an electric heater and a metal catalyst body are integrally formed.
이하, 첨부도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 자동차 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a volatile organic compound removal device of the automotive painting process according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 휘발성 유기화합물 제거장치는 흡탈착을 위한 공기를 공급하는 공기 유입부(90, 100, 111, 112, 130, 120, 121, 122 등을 포함)와; 휘발성 유기화합물(VOC: Volatile Organic Compounds) 발생원으로서의 차량 도장부스에서 배출되는 유해가스의 분진 및 액적을 제거하기 위한 필터(1)와; 가스 흐름을 유도할 주 배관 덕트(입구 주 배관부)와 주 배관에서의 가스 흐름을 차단하는 쏠레노이드 밸브(10A) 또는 댐퍼(21A, 21C)와; 주 배관에서 중간 배관(제 1 분지관)으로 가스 흐름 차단 쏠레노이드 밸브(20A, 20C)와 유량을 균등하게 제어할 수 있는 조절 댐퍼(21A, 21C) 및 피톳 튜브(Pitot tube) 유량계나 정압계를 설치 측정할 수 있는 시료채취구(22A, 22C)와; 중간 배관에서 분지관(제 2분지관)으로 가스 유량을 균등하게 제어할 수 있는 조절 댐퍼(31A, 31B, 31C, 31D) 및 유량 측정용 시료채취구(31A, 32B, 32C, 32D)가 구비되어 흡착탑(40: 40A, 40B, 40C, 40D)까지 가스를 유도하는 분지관(제 2 분지관)으 로 구성되는 흡탈착부와; 흡탈착부에서 배출되는 탈착가스를 유입받은 후 촉매반응시키고 가열된 고온 공기를 공기유입부로 유입시키는 촉매반응부(60, 70, 80 등을 포함)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, an apparatus for removing volatile organic compounds according to an embodiment of the present invention includes an
흡착탑(40: 40A, 40B, 40C, 40D)의 유출구에는 흡착탑 각각에 접속되며 적어도 하나 이상의 제 3분지관이 형성되고, 상기 흡착탑 집합(40A와 40B 또는 40C와 40D)을 이루는 흡착탑부에 연결된 상기 제 3 분지관들이 집중되는 상기 제 1분지관과 동일 개수를 가지며 각각이 개폐구로서의 쏠레노이드 밸브(20B, 20D)가 구비되어 제 1 분지관의 배출가스를 모아서 유출시키는 집중관이 형성된다. 여기서 제 3분지관들과 집중관들로 이루어지는 배관부가 본원 발명의 출구 중간 배관부를 이룬다.At the outlets of the adsorption towers 40: 40A, 40B, 40C, 40D, at least one third branch pipe is connected to each of the adsorption towers, and is connected to the adsorption tower unit constituting the
집중관은 가스의 유출을 개폐하는 개폐구로서의 쏠레노이드밸브(10B)가 형성된 하나의 출구 주 배관부에 집중 결합되어 가스가 출구 주 배관부에서 합류되도록 한다.The concentrator pipe is intensively coupled to one outlet main pipe portion in which the
출구 주 배관부에는 가스버너(60)와, 촉매연소반응기(70)와, 농축 VOC 가온용 열교환기(80)로 이루어지는 촉매반응부 중 농축 VOC 가온용 열교환기(80)로 흡착탑에서 탈착된 휘발성 유기 화합물을 포함하는 가스(탈착가스)가 유입되도록 하는 쏠레노이드밸브(11)가 구비된 배관이 연결 구성된다.The outlet main pipe part includes a
또한, 입구 주 배관부에는 공기 유입 송풍기(100)와, 탈착시 흡착탑에서 흡착된 휘발성 유기화합물의 탈착을 위해 가열된 공기를 공급하는 공기 가열용 열교환기(90)와, 탈착의 초기 과정에서 탈착을 위해 유입되는 공기를 가열하는 전기히 터(120)로 구성되는 공기 유입부가 흡착 또는 탈착시 필요한 공기를 입구 주 배관을 통해 흡탈착부의 흡착탑으로 유입되도록 배관에 의해 연결 구성된다. In addition, the inlet main pipe part has an
도 2a 및 도 2b는 본원 발명에 따른 상/하 흐름형 직립원통 흡착탑과 직립 동심 원통형 흡착탑을 나타내는 도면이다.Figures 2a and 2b is a view showing the up / down flow upright cylindrical adsorption tower and the upright concentric cylindrical adsorption tower according to the present invention.
도 2a는 흐름형 직립원통 흡착탑을 나타내는 것으로서 도시된 바와 같이, 상기 분지관(제 2 분지관)에서 유량이 균일하게 조절되어 흡착탑(40) 유입구에 도달된 피처리 가스의 편류를 평행류로 조절할 수 있는 미세 다공 조절판(41)이 흡착탑(40)의 내측에서 가스 유입구 쪽에 형성되고, 활성탄 흡착제를 적층으로 충진하여 흡착탑(40)을 구성한다. 여기서 상기 흡착탑에 충진되는 활성탄 흡착제의 적층은 선속도 0.2∼0.4m/초로 체류시간 0.2초 이상 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 2A shows a flow upright cylindrical adsorption tower, the flow rate is uniformly adjusted in the branch pipe (second branch pipe) to control the flow of the target gas reaching the inlet of the
도 2b는 직립 동심 원통형 흡착탑을 나타내는 것으로서 도시된 바와 같이 가스가 아래에서 위로 흐르도록 직립 동심원통형으로 흡착탑이 형성되고, 흡착탑(40)의 높이는 내부 원통 직경(Di)의 3배 이내로 하고, 내부 원통벽으로 가스가 균일하게 통과하도록 내부 원통 중앙에 유량분배판들로 이루어지는 유량분배기를 설치한다. 이때 하부 첫 유량분배판은 미세 다공 조절판 이후 흡착탑 하부와 같은 위치에 설치하되 직경이 1/4Di ∼ 1/2Di되게 설치하며, 두 번째 유량분배판은 흡착탑 하부로부터 1Di되는 위치에 직경이 1/3Di ∼ 2/3Di되게 설치하고, 세 번째 유량분배판은 흡착탑 하부로부터 2Di되는 위치에 직경이 1/3Di ∼ 3/4Di되게 설치하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것을 아니다.2B shows an upright concentric cylindrical adsorption tower, as shown, an adsorption tower is formed in an upright concentric cylinder such that gas flows from the bottom up, and the height of the
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 흡착탑(40)을 빠져나온 가스는 하류 분지관 (제 3 분지관)을 통하여 하류 중간 배관(집중관)에서 합류하며, 하류 중간 배관(집중관)에는 쏠레노이드 밸브(20B, 20D)와 시료채취구(22B, 22D)가 설치되고, 다시 하류 중간 배관(집중관)들 간에 합류된 가스는 하류의 출구 주 배관부를 이루는 출구 주 배관에서 합류되며 출구 주 배관 쏠레노이드 밸브(10B) 또는 댐퍼와 이 후 배출 송풍기(50)를 통하여 대기로 배출되도록 구성된다. 한편, 하류 중간 배관(집중관)과 하류 주 배관(출구 주 배관부) 중간에 탈착가스를 촉매반응부로 유입시키도록 쏠레노이드 밸브(11)를 구비한 배관을 설치한다(도 1 참조).Referring back to FIG. 1, the gas exiting the
탈착공정 운전은 흡착제 흡착 용량의 30% ∼ 100% 범위에서 주기적으로 행하되 탈착 완료 후 흡착 운전까지는 50℃ 이하로 냉각하여야 하므로 탈착 운전으로 흡착이 지장이 없는 기간에 간헐적으로 행해져야 한다. 공기를 이용한 열 재생 시에는 탈착 가스의 최고 농도가 평균 LEL의 25% 이내가 되도록 공기 유입량의 조절이 필요하며, 가열공기의 온도는 입상 활성탄인 경우 110℃ 미만이 되도록 권장한다.The desorption process operation should be carried out periodically in the range of 30% to 100% of the adsorbent adsorption capacity, but should be cooled to 50 ° C or lower until the adsorption operation after the desorption is completed. In the case of heat regeneration by air, it is necessary to control the air inflow so that the maximum concentration of the desorption gas is within 25% of the average LEL, and the temperature of the heated air is recommended to be less than 110 ° C in the case of granular activated carbon.
바람직하게는 상기 탈착 조건을 만족하도록 탈착용 공기 유입 송풍기(100)와 전기히터(120) 및 공기 가열용 열교환기(90)를 구성한다. 공기 가열용 열교환기(90)가 충분히 더워지지 않은 탈착 작업 초기에는 공기 가열용 열교환기 쪽의 쏠레노이드 밸브(111)를 잠그고 탈착용 공기 바이패스 측 쏠레노이드 밸브(112)를 열어 직접 공기 가열용 열교환기(90) 측으로 연결한다. 또한, 공기 가열용 열교환기(90)를 통한 탈착용 공기 온도가 120℃ 이상 상승하였을 경우는 흡착제가 활성탄인 경우 화재 우려가 있으므로 가스 순환용 송풍기(130)를 가동하면서 그의 쏠레노이드 밸브(131)와 탈착용 공기 바이패스 측 쏠레노이드 밸브(112)를 열면서 공기 가열용 열교환기 쪽의 쏠레노이드 밸브(111)를 잠근다.Preferably, the desorption
바람직하게는 110℃ 이하의 탈착용 공기가 주 배관용 밸브(10A)와 중간 배관용 쏠레노이드 밸브(20A, 20C, ...)와, 중간의 탈착용 공기 유입관을 통하여 유입되어 순차적으로 입구 중간 배관부를 이루는 쏠레노이드 밸브(20A, 20C, ...)들을 통하여 흡착탑으로 유입되어 탈착을 행한다. 예를 들어 도 1에서 중간 배관의 밸브 중 21A를 열었을 때는 그의 출구 20B는 열고 나머지 중간 배관의 밸브들은 잠그고 흡착탑(40A와 40B)에서 탈착 작업을 행한다. 중간 배관을 통과한 탈착용 공기는 흡착 기체량의 1/2 ∼ 1배 정도 되게 균등하게 분지관을 통해 흡착탑에 도달되게 하고, 탈착 직경이 4mm 이상의 입상 활성탄의 경우 110℃ 이하에서 탈착 시간은 2시간 이상 유지한다.Preferably, desorption air of 110 ° C. or less is introduced through the
바람직하게 하류 분지관(제 3 분지관)과 중간 배관(집중관)을 통해 유출되는 탈착된 농후 VOC 가스는 출구 주 배관부에 형성된 잠겨진 쏠레노이드 밸브(10B)의 앞단에 연결된 탈착용 가스 배출 배관과 쏠레노이드 밸브(11)를 통해 농축 VOC 가온용 열교환기(탈착가스 열교환기)(80)로 유입된다.Preferably, the desorbed rich VOC gas discharged through the downstream branch pipe (third branch pipe) and the intermediate pipe (concentration pipe) is connected to the front end of the locked
바람직하게 농축 VOC 가온용 열교환기(탈착가스 열교환기)(80)는 셸/튜브(Shell & Tube)형으로 튜브(Tube)측으로는 촉매연소반응기(70)를 통해 반응된 고온 연소 배기 가스가 통과되어 공기 가열용 공기 가열용 열교환기(90) 측으로 배출되도록 하고 셸(Shell) 측으로는 피 가열 농축 VOC 가스가 통과하여 가온용 가스버너(60)에 도달하도록 구성한다.Preferably, the concentrated VOC heating heat exchanger (desorption gas heat exchanger) 80 is a shell / tube type, and the high temperature combustion exhaust gas reacted through the
바람직하게는 도 3에서 보는 바와 같이 농축 VOC 가스가 농축 VOC 가온용 열교환기(탈착가스 열교환기)(80)에서 상당히 높은 온도로 가온되므로 가스버너(60)에서 가열된 탈착가스를 추가로 가열하기 위하여 필요한 열량이 적어지게 되어 일반적으로 초소형의 가스버너가 소요되는데, 이때 버너(가스버너)(60)에는 화염안정을 용이하게 하기 위하여 화염안정 보호통(61)이 구비된다. 또한, 일반적으로 촉매연소반응기(70)의 입구온도(71)를 200℃ ∼ 400℃로 유지하기 위한 가스버너(60)의 연료 유량제어는 경제적 이유로 On/Off 작동방식을 택하는데, 이를 위하여 파일롯(62) 버너와 안정된 화염 형성을 위한 8개의 가스분무 노즐군(63), 연소 점화를 위한 이그나이터(64)와 화염검지관(65) 등이 화염안정 보호통(61)에 구성된다. 이때 화염길이가 길게 형성되거나 가스버너 연소실의 공간이 충분치 않을 때에는 스월 혼합기(66)를 설치하는데 선회도는 0.1 ∼ 1.0 되게 화염안정 보호통(61) 외통에 설치하며, 가스버너 외벽 및 촉매연소반응기(70)까지의 배관은 단열이 되도록 한다.Preferably, as shown in FIG. 3, since the concentrated VOC gas is warmed to a considerably high temperature in the concentrated VOC heating heat exchanger (desorbent gas heat exchanger) 80, further heating the desorbed gas heated in the
도 4는 촉매연소반응기를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a catalytic combustion reactor.
도 4에 도시된 바와 같이 촉매연소반응기(70)는 가스버너(60)로부터 촉매연소반응기(70)로의 유입되는 탈착가스가 평행류가 되도록 내측의 입구 쪽에 가스흐름 조절판(75)을 설치하며, 조절판(75)의 다음 위치에 고 열전도도를 가지는 금속 또는 세라믹 하니컴 형상의 촉매지지체에 촉매활성 물질이 지지되는 촉매(76)를 형성하고, 금속 또는 세라믹 하니컴 형상의 촉매(76)는 외부로의 단열과 촉매의 손상 보호를 위해 부드러운 단열재로 보호되도록 하며, 촉매연소반응기(70)의 외부가 다 시 단열되도록 단열재를 구성한다. 이때 촉매활성 물질로는 백금이 양호하나, 감마-알루미나를 하니컴 지지체에 워쉬코트(Washcoat)하여 사용하는 것도 효과적이다. 이 때 상술한 바와 같이 상기 촉매지지체는 촉매의 가열속도가 빠르도록 하기 위하여 가능한한 열전도도가 큰 재질을 사용하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 4, the
바람직하게는 촉매연소반응기(70)의 출구온도(72)가 600℃ 이상 과열시에는 공기 가열용 열교환기(90)로 유입되는 쏠레노이드 밸브(111)를 잠그고 탈착용 공기 송풍기의 바이패스용 쏠레노이드 밸브(112)를 열면서 전기히터(120)에 전기와 가스버너(60)의 연료공급을 차단하여 촉매연소반응기(70) 출구온도(72)를 600℃ 이하가 되도록 한다.Preferably, when the
탈착 작업은 중간 밸브별(입출구 중간 배관부를 이루는 쏠레노이드 밸브별)로 행해지는데, 입상 활성탄의 경우 탈착시에는 탈착 제어온도 110℃에서 2시간 이상 유지하여야 한다. 탈착 과정 중 흡착탑에서 탈착작업을 마치면 흡착탑의 온도가 50℃ 이하까지 자연 냉각하였다가 흡착 작업을 다시 재개한다. 즉, 흡탈착 작업을 간헐적으로 수행한다. Desorption work is carried out by intermediate valves (by solenoid valves forming intermediate pipes of inlet and outlet). In the case of granular activated carbon, the desorption operation is to be maintained at 110 ° C for at least 2 hours. After the desorption work is completed in the adsorption tower during the desorption process, the temperature of the adsorption tower is naturally cooled to 50 ° C or lower and the adsorption work is resumed. That is, the adsorption-desorption work is intermittently performed.
도 5a는 6개의 흡착탑을 2개의 중간 배관에 각 3개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면이고(3개의 흡착탑이 하나의 흡착탑 집합을 이루며, 2개의 흡착탑 집합이 병렬 연결됨), 도 5b는 6개의 흡착탑을 3개의 중간 배관에 각 2개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면이며(2개의 흡착탑이 하나의 흡착탑 집합을 이루며, 3개의 흡착탑 집합이 병렬 연결됨), 도 6은 9개의 흡착탑을 3개의 중간 배관에 각 3개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면이고(3개의 흡착탑이 하나의 흡착 탑 집합을 이루며, 3개의 흡착탑 집합이 병렬 연결됨), 도 7은 16개의 흡착탑을 4개의 중간 배관에 각 4개의 분지관으로 나눈 배관을 나타내는 도면이다(4개의 흡착탑이 하나의 흡착탑 집합을 이루며, 4개의 흡착탑 집합이 병렬 연결됨).Figure 5a is a view showing a pipe divided by six adsorption towers into two intermediate pipes each three branch pipes (three adsorption towers form one adsorption tower set, two adsorption tower sets are connected in parallel), Figure 5b 2 is a diagram showing a pipe dividing an adsorption tower into three intermediate pipes and two branch pipes (two adsorption towers form one adsorption tower set and three adsorption tower sets connected in parallel), and FIG. The diagram shows piping divided into three branch pipes in the pipe (three adsorption towers form one adsorption tower set, and three adsorption tower sets are connected in parallel), and FIG. 7 shows 16 adsorption towers in 4 intermediate pipes each. A diagram showing piping divided into two branch pipes (four adsorption towers constitute one adsorption tower set, and four adsorption tower sets are connected in parallel).
흡탈착 작업을 효율적으로 행하기 위해서는 각 흡착탑으로 유입되는 공기 또는 가스의 유량을 균등하게 제어할 수 있도록 배관을 배열하는 것이 중요한데, 먼저 소형으로 흡착탑이 4개 정도 설치되는 경우에는 도 1에서와 같이 중간배관을 둘로 나누고 각 중간 배관에 분지관 2개 (이후 2x2 배열이라 칭함)로 나누어 행한다.In order to efficiently perform the adsorption and desorption work, it is important to arrange the pipes so that the flow rate of air or gas flowing into each adsorption tower can be equally controlled. The intermediate pipes are divided into two and each branch pipe is divided into two branch pipes (hereinafter referred to as 2x2 arrays).
흡착탑이 6개 소요되는 경우 배관 배열을 도 5a와 같이 2x3의 배열 방식과 도 5b와 같이 3x2의 배열방식이 있다. 2x3배열은 3x2배열 방식에 비해 중간밸브 및 흡착탑의 수를 줄일 수 있으나 탈착용 송풍기(100)와 열교환기 및 가열설비 등의 용량이 상대적으로 커지고, 탈착운전을 자주 해야한다.When six adsorption towers are required, there are 2x3 arrays as shown in FIG. 5A and 3x2 as shown in FIG. 5B. The 2x3 array can reduce the number of intermediate valves and adsorption towers compared to the 3x2 array system, but the capacity of the
흡착탑이 8개 설치시에는 배관 배열을 2x4 배열 방식과 4x2 배열방식이 있는데, 특히 2x4 배열시에는 탈착가스 배출이 일시에 배출되지 않도록 하며 배출농도가 25%LEL 이내에서 운전되도록 유의하여야 한다. 흡착탑을 9개 설치하는 경우에는 도 6과 같이 배관배열을 3x3 배열방식으로 하고, 흡착탑을 12개 설치시에는 배관 배열을 3x4 또는 4x3의 배열방식이 가능하며, 흡착탑을 16개 설치시에는 도 7에서 보는 바와 같이 배관 배열을 4x4의 배열 방식으로 구성한다.When 8 adsorption towers are installed, there are 2x4 and 4x2 arrangements for piping arrangements. Especially, in 2x4 arrangements, care should be taken to ensure that desorption gas is not discharged at once and that the concentration is within 25% LEL. In the case of installing nine adsorption towers, as shown in FIG. 6, the piping arrangement is made in a 3x3 arrangement, and in the case of the installation of 12 adsorption towers, the piping arrangement is possible in the arrangement of 3x4 or 4x3. As shown in the figure, the pipe arrangement is configured in a 4x4 arrangement.
도 8은 3개의 흡착탑을 3개의 중간 배관에 직접 연결한 배관을 나타내는 도면이고, 도 9는 2개의 흡착탑을 2개의 중간 배관에 직접 연결한 배관을 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a view showing a pipe in which three adsorption towers are directly connected to three intermediate pipes, and FIG. 9 is a view showing a pipe in which two adsorption towers are directly connected to two intermediate pipes.
상기 휘발성 유기화합물 제거장치의 흡탈착부는 보다 소형으로 흡착탑이 2개 또는 3개 정도 필요한 경우에 도 8과 도 9에서 보는 바와 같이 분지관 없이 주 배관과 중간 배관 및 하나의 흡착탑 집합으로 구성되는 1실의 흡탈착실로 구성될 수 있다. 이때 주 배관의 밸브는 수동 댐퍼나 밸브를 설치한다. When the adsorption and desorption part of the volatile organic compound removal device is smaller and needs two or three adsorption towers, as shown in FIGS. 8 and 9, the main pipe, the intermediate pipe, and one adsorption tower assembly are formed without a branch pipe. It may be composed of a adsorption-desorption chamber of the yarn. At this time, the valve of the main pipe is provided with a manual damper or valve.
도 10은 본원 발명의 또 다른 구성으로서 흡착탑 없이 휘발성 유기화합물을 직접 촉매소각하는 도장공정의 휘발성 유기화합물 제거 장치를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a view illustrating a volatile organic compound removing device of a coating process of catalytically burning a volatile organic compound without an adsorption tower as another configuration of the present invention.
간헐적으로 작업하는 현장에서는 초소형으로 흡탈착 없이 바로 소각시키는 방안이 보다 효율적이다. 이러한 경우에는 도 10에 도시된 바와 같은 창문형 촉매소각 장치(200)를 설치한다. 창문형 촉매소각 장치(200)는 벽과 외부와의 사이에 장치 외관에 보온재 설치 없이 용이하게 설치하도록 되어 있는 것으로서, 작업장에 퍼져있는 VOC를 밖으로 배출하도록 유도하는 흡입 유도관(201), 액적 및 분진을 제거하는 필터(202), 벽 배출형 송풍기(203), 촉매체 외벽을 냉각하여 유입 가스를 가열하는 데 있어 가스 흐름이 고르지 않은 것을 다시 균일하게 하는 가스 흐름용 필터(204), 유입 VOC를 촉매반응이 가능하도록 가열시키는 달팽이형 전기히터(205), 열 승온이 빠르고 내충격성이 우수한 금속 하니컴형 촉매체(206) 및 처리된 가스를 밖으로 배출하는 배출 유도관(207)로 구성되어 있다. 여기서 달팽이형 전기히터와 금속 촉매체를 하나로 한 EHC(Electrically Heated Catalytic converter)로의 대체도 가능하다. 그리고 상기 촉매체(206)의 촉매지지체 또한 촉매활성물질의 빠른 가열을 위하여 가능한한 가장 높은 열전도도를 가지는 재질로 구성되는 것이 바람직하다.It is more efficient to incinerate incineration without adsorption and desorption because of the small work site. In this case, a window
이하, 실시 예를 통하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시 예 1]Example 1
도 11은 입상 활성탄 흡착탑의 유량 조절시와 조절치 않을 때의 자동차 도장부스에서 휘발성 유기화합물에 대한 흡착 특성을 나타내는 도면이다.11 is a view showing the adsorption characteristics for the volatile organic compounds in the car paint booth when the flow rate of the granular activated carbon adsorption tower is adjusted or not.
활성탄 흡착탑 9개에 배관배열 3x3 배열방식으로 된 자동차 페인트부스에서 자동차 도장 작업 중에 활성탄의 VOC 흡착 특성실험을 분지관과 흡착탑의 흐름을 균등하게 조정한 것(조정 후로 표시)과 조정하지 않은 것(조정 전으로 표시)에 대한 대비실험을 흡착 전과 흡착 후의 주 배관에서 시료 채취하여 분석하였는데 그 결과는 도 11과 같다. 동일 유량 조건에 대해 가스 흐름을 조정하지 않은 경우에는 분지관 별로 가스 흐름이 균등치 않고, 편류로 인해 흡착탑 층의 접촉도 균일치 못하여 시간별로도 불균일하게 유입되는 VOC에 대해 바로 같은 경향으로 배출되었는데 비해 가스 흐름을 균등하게 조정한 후에는 불균일한 유입 VOC에 대해서도 상당한 지체 효과를 가지며, 90% 이상은 흡착하여 정화되는 결과를 보였다.VOC adsorption characteristics test of activated carbon during car painting work in car paint booth with 9x activated carbon adsorption column in pipe arrangement with uniformly adjusted flow of branch pipe and adsorption tower (indicated after adjustment) Contrast experiments (marked before adjustment) were sampled from the main pipe before and after adsorption and analyzed as shown in FIG. 11. If the gas flow was not adjusted for the same flow condition, the gas flow was not uniform for each branch pipe, and because of the flow, the contact of the adsorption tower layer was not uniform. Compared with the gas flow uniformly, there is a significant delay on the inhomogeneous inflow VOC, and more than 90% of the gas is adsorbed and purified.
[실시 예 2]Example 2
도 12는 사용 백금 촉매의 휘발 용제별 온도에 대한 촉매 산화 특성을 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram showing catalytic oxidation characteristics with respect to volatile solvent temperatures of a used platinum catalyst. FIG.
사용 촉매는 펙크로알로이 금속 하니컴 지지체에 감마알루미나를 약 0.12% 워쉬코팅하여 450℃에서 약 1시간 동안 소결한 후에 감마알루미나의 약 1% 정도 백 금을 담지한 후에 500℃에서 1시간 동안 소성하고 다시 400℃ 수소 환원분위기에서 약 30분간 활성화한 것을 사용하였다.The catalyst used was washcoated with 0.12% of gamma alumina on a plcalloy metal honeycomb support, sintered at 450 ° C. for about 1 hour, and then calcined at 500 ° C. for 1 hour after supporting about 1% platinum of gamma alumina. Again, activated for about 30 minutes at 400 ℃ hydrogen reduction atmosphere was used.
실험 대상은 도장 공정에서 사용되는 유기 용제 중에 Xylene, MIBK, Cyclohexane, Ethyl acetate 및 Iso-propyl alcohol을 선택하였다. 유입 농도를 약 1000ppm 정도로 하여 온도에 대한 전환율 변화는 도 12와 같다.The test subjects were selected from Xylene, MIBK, Cyclohexane, Ethyl acetate and Iso-propyl alcohol among the organic solvents used in the painting process. A change in conversion rate with respect to temperature is set at about 1000 ppm, as shown in FIG. 12.
도 12에서 보는 바와 같이 250℃ 정도에서 대부분의 용제가 90% 이상의 전환율을 보이나 Cyclohexane의 경우는 약간 저조한 전환율을 보였지만 300℃ 이상에서는 98% 이상 완전 전환됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 12, most solvents showed a conversion rate of 90% or more at about 250 ° C., but a slightly lower conversion rate was found in cyclohexane, but more than 98% of conversions were performed at 300 ° C. or more.
[실시 예 3]Example 3
도 13은 유량 균등 제어되는 흡착탑의 탈착 재생시의 탈착 특성 및 그 탈착 농축 휘발성 유기화합물의 촉매소각 특성을 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram showing the desorption characteristics during desorption and regeneration of the adsorption tower controlled by the flow rate uniformity, and the catalytic incineration characteristics of the desorption concentrated volatile organic compounds.
활성탄 흡착탑 9개에 배관배열 3x3 배열방식 중 3개의 흡착탑의 탈착 실험 결과는 도 13과 같다. 활성탄 탈착 제어 설정온도는 110℃이고, 촉매 입구 제어 설정온도는 250℃에서 행하였다. 사용된 페인트의 평균 25% LEL은 약 3300ppm 정도이다.Desorption experiment results of the three adsorption towers in the activated
활성탄의 탈착은 실제로 70℃ 이전에 발생하기 시작하여 80℃ 이상에서는 발생이 왕성하며 탈착 제어온도 110℃에서 최대 농도로 발생하고 약 2시간 경과 이후에는 발생 농도가 급격히 저하하는 것으로 나타났다.The desorption of activated carbon actually started to occur before 70 ° C, and it was active at over 80 ° C. The desorption of activated carbon occurred at the maximum concentration at the desorption control temperature of 110 ° C.
촉매소각 제어온도 250℃ 이하에서는 유입 농도도 낮아 약 5% 미만의 미반응 물이 배출되는 결과를 보였으나 VOC탈착이 왕성하여 촉매출구 온도가 280℃ 이상에서는 VOC의 완전 전환율이 99.5% 이상 달성되었다.At the catalyst incineration control temperature below 250 ℃, less than 5% of unreacted water was discharged due to the low influent concentration. However, VOC desorption was very strong, and the complete conversion of VOC was more than 99.5% at the catalyst outlet temperature of 280 ℃. .
[실시 예 4]Example 4
VOC 탈착 농도가 1000ppm 이상인 경우 농축 VOC가 열교환기(80)를 통과하여 가스버너 입구 온도는 200 ∼ 260℃ 정도를 유지하였고, 공기 가열용 열교환기(90)를 통과하여 전기히터 입구온도는 110 ∼ 170℃의 결과를 보였다. 본 실험 결과에서 두 열교환기의 설계를 더욱 적절히 하면 VOC 탈착 농도 1000ppm 이상에서는 외부의 전기나 가스 연료 공급 없이 탈착 VOC만으로 운전할 수 있음을 보였다.When the VOC desorption concentration was 1000 ppm or more, the concentrated VOC passed through the
상술한 본원 발명은 자동차 도장 부스와 같이 불연속, 불규칙적으로 작업하는 경우 발생하는 휘발성 유기화합물을 환경 규제 이하로 안전하게 배출관리 할 수 있고, 흡착제 재생에서도 추가 소요 에너지를 최소화함으로써 동시에 시설비 및 운영비를 크게 절감할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention described above can safely manage the discharge of volatile organic compounds generated when discontinuously and irregularly working like an automobile paint booth under environmental regulations, and at the same time, greatly reducing facility and operating costs by minimizing additional energy required in regenerating adsorbents. It provides an effect that can be done.
또한, 본원 발명은 가연성 VOC를 처리함에 있어 열교환 가스연소 예열 기술을 도입함으로써 종래의 전기히터 처리 시스템보다 에너지 소비를 80% 이상 크게 절감할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect of reducing the energy consumption by more than 80% compared to the conventional electric heater treatment system by introducing a heat exchange gas combustion preheating technology in the treatment of flammable VOC.
또한, 본원 발명은 농축VOC을 승온하는 독자적인 초소형 가스버너 설계기술을 제공함으로써 수입 및 수출 대체효과를 기대할 수 있다.In addition, the present invention can be expected to replace the import and export effect by providing a unique ultra-small gas burner design technology for heating up the concentrated VOC.
또한, 본원 발명은 자동차 도장 부스에서 최고 400ppm 정도의 THC(Total Hydro-Carbon)가 발생하여 종래 처리시설에서는 최고 약 140ppm 정도 배출되었던 것을 가스 흐름과 처리를 이상적으로 되도록 배관 조절하고 적정 운전함으로써 최고 40ppm 미만으로 억제할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention is a maximum of 400ppm total THC (Total Hydro-Carbon) is generated in the automotive paint booth, the discharge of about 140ppm in the conventional treatment facility up to 40ppm by piping control and proper operation to the ideal gas flow and treatment It provides the effect of being able to suppress below.
또한, 본원 발명은 불규칙, 불연속적으로 발생하는 VOC를 흡착 농축하여 조업에 지장을 주지 않게 주기적으로 처리하여 청정 처리기술을 달성할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides an effect to achieve a clean treatment technology by periodically processing the VOC that occurs irregularly and discontinuously so as not to interfere with the operation.
즉, 본원 발명은 종래의 도장공정 VOC처리 시스템보다 작업환경을 청정하게 개선하여 악취 배출에 의한 민원제기를 해소하고, 원가절감도 달성할 수 있다.That is, the present invention can cleanly improve the working environment than the conventional coating process VOC treatment system to solve civil complaints due to odor emission, it is also possible to achieve cost reduction.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050100314A KR100723871B1 (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Apparatus for Cleaning the volatile organic compounds in the painting process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050100314A KR100723871B1 (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Apparatus for Cleaning the volatile organic compounds in the painting process |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070044244A KR20070044244A (en) | 2007-04-27 |
KR100723871B1 true KR100723871B1 (en) | 2007-05-31 |
Family
ID=38178274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050100314A KR100723871B1 (en) | 2005-10-24 | 2005-10-24 | Apparatus for Cleaning the volatile organic compounds in the painting process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100723871B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101094977B1 (en) | 2009-09-01 | 2011-12-20 | (주) 에덴 | ventilation system of coating booth |
KR20180133133A (en) | 2017-06-05 | 2018-12-13 | 강성균 | Harmful component removing apparatus |
KR20200014518A (en) | 2018-08-01 | 2020-02-11 | 강성균 | Harmful component(Volatile Organic Compounds and fine dust)collection system in painting booth |
KR20200136069A (en) | 2019-05-27 | 2020-12-07 | 강성균 | Development of Tent-type Portable Inflatable Spray Booth for painting Water-Soluble Paint |
KR102214280B1 (en) | 2020-07-28 | 2021-02-15 | (주)엘림환경 | Hazardous gas and dust removal device |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100830271B1 (en) * | 2007-02-21 | 2008-05-16 | 대우조선해양 주식회사 | Volatile organic compounds treatment apparatus for painting equipment of a dockyard |
KR100988643B1 (en) * | 2010-05-31 | 2010-10-18 | 주식회사 제이텍 | Safe-processing apparatus of volatile organic compounds |
KR101404816B1 (en) * | 2012-06-19 | 2014-06-12 | 주식회사 애니텍 | Apparatus for Purifying Discharge Gas of Painting System |
KR101719540B1 (en) * | 2016-08-10 | 2017-04-05 | 김진수 | Indoor Concentrated and Combustion System of VOC with Catalyst Oxidation device and Energy Recycling Means |
CN108371876B (en) * | 2018-04-03 | 2024-03-22 | 青岛华世洁环保科技有限公司 | Catalytic oxidation device and method for efficiently treating VOCs organic waste gas |
KR102214274B1 (en) * | 2018-11-26 | 2021-02-08 | 한국조선해양 주식회사 | VOCs removal system and large scaled painting shop having the same |
JP7152957B2 (en) * | 2019-01-08 | 2022-10-13 | 三菱重工マリンマシナリ株式会社 | Marine boiler and modification method of marine boiler |
CN112387027A (en) * | 2019-08-15 | 2021-02-23 | 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 | Exhaust gas treatment device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0679135A (en) * | 1992-09-03 | 1994-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for treating air containing small amount of nitrogen oxide |
JPH10128047A (en) | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Toyobo Co Ltd | Treatment of dilute organic solvent gas and treating device |
KR20010097924A (en) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | 송길홍 | Air cleaner by using catalyst |
KR20020083413A (en) * | 2001-12-13 | 2002-11-02 | 문준식 | VOC omitted |
KR200373666Y1 (en) | 2004-11-01 | 2005-01-21 | 이재형 | High Efficiency Adsorption Air Dryer with Guide Vane and Porosity Impinging Plate |
-
2005
- 2005-10-24 KR KR1020050100314A patent/KR100723871B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0679135A (en) * | 1992-09-03 | 1994-03-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method for treating air containing small amount of nitrogen oxide |
JPH10128047A (en) | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Toyobo Co Ltd | Treatment of dilute organic solvent gas and treating device |
KR20010097924A (en) * | 2000-04-27 | 2001-11-08 | 송길홍 | Air cleaner by using catalyst |
KR20020083413A (en) * | 2001-12-13 | 2002-11-02 | 문준식 | VOC omitted |
KR200373666Y1 (en) | 2004-11-01 | 2005-01-21 | 이재형 | High Efficiency Adsorption Air Dryer with Guide Vane and Porosity Impinging Plate |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1020020083413 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101094977B1 (en) | 2009-09-01 | 2011-12-20 | (주) 에덴 | ventilation system of coating booth |
KR20180133133A (en) | 2017-06-05 | 2018-12-13 | 강성균 | Harmful component removing apparatus |
KR20200014518A (en) | 2018-08-01 | 2020-02-11 | 강성균 | Harmful component(Volatile Organic Compounds and fine dust)collection system in painting booth |
KR20200136069A (en) | 2019-05-27 | 2020-12-07 | 강성균 | Development of Tent-type Portable Inflatable Spray Booth for painting Water-Soluble Paint |
KR102214280B1 (en) | 2020-07-28 | 2021-02-15 | (주)엘림환경 | Hazardous gas and dust removal device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070044244A (en) | 2007-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100723871B1 (en) | Apparatus for Cleaning the volatile organic compounds in the painting process | |
KR100993563B1 (en) | VOC oxidizing and decomposing apparatus with preheating function | |
WO1997030275A1 (en) | Point-of-use catalytic oxidation apparatus and method for treatment of voc-containing gas streams | |
WO1999011909A1 (en) | Method of reducing internal combustion engine emissions, and system for same | |
KR102176906B1 (en) | Apparatus for removing bad smell of ascon and method the same | |
KR100784409B1 (en) | Concentrated Catalytic Oxidizing System of Volatile Organic Compounds, and Method Therefor | |
WO2009134419A1 (en) | Emission control system internal to a boiler | |
KR100690441B1 (en) | Concentrated Catalytic Oxidizing System of Volatile Organic Compounds, and Concentrating Bank Therefor | |
CN101415479A (en) | Method and apparatus for processing gaseous containing factitious air | |
CN110585855A (en) | Movable waste gas treatment device | |
KR101542177B1 (en) | Catalyst-oxidation processing apparatus of VOC concentration-adsorption type | |
CN110694602A (en) | Adsorbing material desorption regeneration system | |
CN212119479U (en) | Zeolite runner adsorbs desorption catalytic combustion all-in-one | |
JP2010032178A (en) | Organic solvent containing gas treatment system | |
KR100331034B1 (en) | Configuration and operating method of RCO system for waste gas purification | |
KR102244442B1 (en) | Direct fire ventilation system | |
CN214287438U (en) | Organic waste gas molecular sieve adsorption concentration device | |
CN210332171U (en) | Organic waste gas adsorption and desorption catalytic combustion system | |
CN210125299U (en) | Organic waste gas concentration catalytic treatment system | |
TW201104062A (en) | De-NOx, intelligent, full-featured diesel engine exhaust treatment system | |
CN208694621U (en) | The system of zeolite runner treating organic exhaust gas by adsorptive-catalytic combustion | |
KR200259453Y1 (en) | Circulation & Flow Control Type Catalyst Oxidation Desorber | |
CN208222539U (en) | A kind of containing benezene waste gas cleaning system | |
KR20020083413A (en) | VOC omitted | |
JP2662911B2 (en) | Exhaust gas purification device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Publication of correction | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110525 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |