KR100759529B1

KR100759529B1 - 질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물회수장치

Info

Publication number: KR100759529B1
Application number: KR1020060017615A
Authority: KR
Inventors: 이경호
Original assignee: 이경호
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-09-18
Also published as: KR20070087320A

Abstract

본 발명은 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집하는 흡착식 포집탑의 재생을 위해 소제시 기존의 스팀 대신 질소가스를 사용하여 소제함으로서 기존의 스팀을 생산하는 보일러의 설치를 탈피하여 그 보일러로부터 발생되는 2차 오염원을 없게 하기 위한 질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치를 제공함에 있다. 이러한 본 발명은 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집하는 흡착식 포집탑의 재생을 위해 소제시 질소가스를 사용하여 소제하고, 그 소제된 가스로부터 솔벤트 용액을 사용하여 질소가스와 유기용제를 분리하여 회수함으로서, 스팀을 생산하는 보일러의 설치를 탈피하여 그 보일러로부터 발생되는 2차 오염원을 없게 하고 전체 장치의 크기를 효과적으로 줄여 설치공간의 확대를 방지하도록 한 것이다.

배기가스, 휘발성유기화합물(VOC), 스팀, 질소가스, 솔벤트 용액

Description

질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치{VOC recovering system by using nitrogen gas}

도1은 본 발명에 따른 휘발성유기화합물 회수장치의 전체 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:배기가스 발생원 10:배기가스 냉각수단

20:이송수단 21:팬

23a,23b:제1및 제2배기가스 이동라인 25a,25b:제1개폐수단

30a,30b:흡착식 포집탑 31:배기가스 배출관

33a,33b:제2개폐수단 40:질소가스 공급수단

41:질소가스 공급라인 43:질소가스 저장조

45,52,65:펌프 50:유기용제 분리조

51:혼합가스 이동라인 61:솔벤트 용액

63:파이프 라인 67:샤워헤드

71:질소가스 회수라인 73:히팅수단

80:솔벤트 용액량 조절수단 81:솔벤트 용액 저장조

82:솔벤트 용액 이동라인

본 발명은 대기환경 오염원인 휘발성유기화합물(VOC)과 같은 유기용제를 효율적으로 회수하기 위한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치에 관한 것으로, 특히 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집하는 흡착식 포집탑의 재생을 위해 소제시 기존의 스팀 대신 질소가스를 사용하여 소제하고 그 소제된 가스로부터 솔벤트 용액을 사용하여 질소가스와 유기용제를 분리하여 회수함으로서 기존의 스팀을 생산하는 보일러의 설치를 탈피하여 그 보일러로부터 발생되는 2차 오염원을 없게 하고 전체 장치의 크기를 효과적으로 줄여 설치공간의 확대를 방지하도록 한 질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 석유류인 유기용제를 생산하는 정유공장, 유기용제를 저장하고 취급하는 저유소 및 주유소, 유기용제를 사용하는 저장시설 및 도장시설과 같은 취급시설, 세탁소, 카센타 등에서 배출되는 배기가스에는 대기환경오염을 유발하는 휘발성유기화합물과 같은 유기용제가 다량 함유되어 있음이 주지된 사실이다. 이 때문에 유기용제를 함유하는 배기가스 발생원에서는 활성탄 등이 충정된 흡착식 포집탑을 갖는 유기용제 회수장치를 설치하여 배기가스로부터 유기용제를 필터링하며 배출하고 있다. 이와 같이 배기가스로부터 유기용제를 필터링하며 배출하는 흡착식 포집탑은 소정시간이 경과하면 포집된 유기용제로 인해 그 정화능이 떨어지게 되는데, 기존에는 유기용제를 흡착 포집하여 활성이 저하된 활성탄에 스팀을 공급하여 재생시키고 있다.

그러나, 포집탑에 충정된 활성탄을 재생시키기 위해서 공급되는 스팀을 생산하기 위해서는 필히 보일러가 구비되어야 하는데, 이 때문에 유기용제 회수장치의 전체 크기가 커져 설치공간이 확대되는 문제가 있고, 보일러를 가동시키기 위해서 사용되는 연료로 인해 2차적인 대기환경오염물질이 발생되는 문제가 있고, 또한 폐수로 인해 토양을 오염시키는 문제가 있다. 이러한 문제들 때문에 전기 전용 보일러를 사용할 경우에는 고비용의 전기사용료가 발생되어 경제적인 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집하는 흡착식 포집탑의 재생을 위해 소제시 기존의 스팀 대신 질소가스를 사용하여 소제하고 그 소제된 가스로부터 솔벤트 용액을 사용하여 질소가스와 유기용제를 분리하여 회수함으로서 기존의 스팀을 생산하는 보일러의 설치를 탈피하여 그 보일러로부터 발생되는 2차 오염원을 없게 하고 전체 장치의 크기를 효과적으로 줄여 설치공간의 확대를 방지하도록 하기 위한 질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 유기용제를 함유하는 배기가스 발생원으로부터 얻은 배기가스를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위한 냉각수단; 상기 냉각수단과 연결되며 상기 냉각수단으로부터 냉각된 배기가스를 흡입하여 1쌍의 포집탑들로 이동시키기 위한 팬과, 그 팬과 상기 포집탑들과의 사이를 각각 연결하기 위한 배기가스 이동라인과, 그 배기가스 이동라인을 각각 개폐하기 위한 제1개폐수단으로 이루어진 이송수단; 상기 배기가스 이동라인과 각각 연결되며, 상기 제1개폐수단이 개방됨으로서 유입되는 상기 냉각수단으로부터의 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집한 후 상부의 배기가스 배출측을 통하여 외부로 배출하기 위한, 상부에 배기가스 배출측 및 그 상부와 연결되는 질소가스 공급라인을 개폐하기 위한 제2개폐수단을 각각 갖는 1쌍의 흡착식 포집탑들; 질소가스 공급라인을 통해서 상기 포집탑들과 각각 연결되며, 어느하나의 상기 제1개폐수단이 폐쇄되고 그 폐쇄된 제1개폐수단과 대응하는 상기 제2개폐수단이 작동하여 상기 제1개폐수단과 연결되는 포집탑의 배기가스 배출측을 폐쇄함과 동시에 그 포집탑과 연결되는 질소가스 공급라인을 개방함으로서 그 개방된 질소가스 공급라인을 통해서 상기 폐쇄된 제1개폐수단과 연결되는 포집탑에 흡착 포집된 유기용제를 소제하기 위한 질소가스를 공급하기 위한 질소가스 공급수단; 상기 질소가스 공급수단과 포집탑들과의 사이에 연결 설치되며, 상기 질소가스 공급수단으로부터 질소가스를 공급받은 상기 포집탑으로부터 소제된 유기용제와 질소가스가 혼합된 혼합가스를 반입하고 그 반입한 혼합가스를 내부에 기 저장된 솔벤트 용액으로 샤워(shower)하여 상기 혼합가스로부터 유기용제를 분리하여 침전시키고 분리된 질소가스는 상기 질소가스 공급수단으로 피드백시키기 위한 유기용제 분리조; 및 상기 유기용제 분리조와 연결되며, 일정량의 솔벤트 용액을 상기 유기용제 분리조로부터 회수하거나 공급하여 상기 유기용제 분리조의 솔벤트 용액을 일정하게 유지시키기 위한 솔벤트 용액량 조절수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 질소가스 공급수단과 포집탑들과의 사이를 연결하는 질소가스 회수라인의 중간에는 질소가스 히팅수단이 더 연결 설치됨이 바람직하다.

상기 목적 및 장점 그리고 다른 특징은 첨부 도면을 참조한 아래의 설명으로 부터 명백할 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

1.배기가스 냉각 단계

휘발성유기화합물(VOC)과 같은 유기용제를 함유하는 배기가스 발생원(1)으로부터 얻은 배기가스를 냉각수단(10)으로 일정 온도 이하로 냉각시킨다. 상기 냉각수단(10)은 배기가스 도입부에 온도감지센서를 설치하여 배기가스 발생원(1)으로부터 얻은 배기가스가 40℃ 이상인 경우에 에어쿨러를 구동시켜 40℃ 이하로 냉각시킨다. 그 작동은 컨트롤러에 의해서 제어된다. 상기 냉각수단(10)은 전열면적을 확대하기 위해서 지그재그형 또는 코일형 중 어느하나로 배설된 파이프 라인을 따라 배기가스를 이동시킴으로서 에어쿨러로부터 발생되는 차가운 바람과의 열교환으로 냉각시킨다. 이는 하기의 흡착식 포집탑(30)에 대한 유기용제의 흡착 포집률을 높이기 위함이다.

2. 냉각된 배기가스의 이송단계

상기 냉각수단(10)로부터 일정 온도 이하로 냉각된 배기가스는 이송수단(20)을 통하여 상기 흡착식 포집탑(30)으로 이송된다. 상기 이송수단(20)은 상기 냉각수단(10)으로부터 냉각된 배기가스를 흡입하여 1쌍의 제1및 제2포집탑들(30a,30b)로 이동시키기 위한 팬(21)과, 그 팬(21)과 상기 제1및 제2포집탑들(30a,30b)과의 사이를 각각 연결하기 위한 제1및 제2배기가스 이동라인(23a,23b)과, 그 제1및 제2배기가스 이동라인(23a,23b)을 각각 개폐하기 위해 상기 제1및 제2포집탑들(30a,30b)에 연결 측설되는 제1개폐수단(25a,25b)으로 이루어져 상기 냉각수단(10)으로부터 냉각된 배기가스를 상기 제1및 제2포집탑들(30a,30b)로 이송시킨다. 상기 제1개폐수단(25a,25b)은 실린더로 작동되는 댐퍼로 상기 제1및 제2배기가스 이동라인(23a,23b)을 개폐한다.

3. 유해물질을 흡착 포집하는 단계

상기 제1및 제2흡착식 포집탑들(30a,30b)은 내부에 충정된 활성탄 등과 같은 흡착 포집재를 통하여 상기 제1개폐수단(25a,25b)이 개방됨으로서 유입되는 상기 냉각수단(10)으로부터의 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집한 후 상부에 설치된 배기가스 배출관(31)을 통하여 외부로 배출한다. 상기 흡착식 포집탑들(30a,30b)은 상부에 상기 배출관(31)을 개폐하기 위한 제2개폐수단(33a,33b)을 설치하여 그 제2개폐수단(33a,33b)이 상기 배출관(31)을 개방함으로서 유기용제가 필터링된 배기가스를 외부로 배출한다. 또한 상기 제2개폐수단(33a,33b)은 하기 질소가스 공급라인(41)을 개폐한다. 도면에서는 개략적으로 도시되어 있지만, 상기 제2개폐수단(33a,33b)은 실린더 로드에 2개의 개폐판을 두어 한번의 작동으로 상기 배출관(31)과 질소가스 공급라인(41)을 동시에 개폐하도록 되어 있다. 예컨대, 실린더 로드가 실린더실로 들어가 수축하거나 실린더실로부터 빠져 나와 신장하면, 하나의 개폐판은 상기 배출관(31)을 개방하고 동시에 다른 하나의 개폐판은 상기 질소가스 공급라인(41)을 폐쇄한다. 이와 같이 2개의 파이프 라인을 1개의 실린더로 각각 개방하거나 폐쇄하는 원리는 통상적으로 잘 알려진 기술이기 때문에, 위의 설명만으로도 본 발명에 속하는 당업자는 충분히 이해할 것이다.

4. 포집탑의 흡착 포집재를 재생하는 단계

예컨대, 상기 제1및 제2흡착식 포집탑들(30a,30b) 중 제1흡착식 포집탑(30a)이 제2흡착식 포집탑(30b)보다 먼저 사용되어 흡착 포집재의 활성능이 저하된 경우, 그 제1흡착식 포집탑(30a)과 연결되는 제1개폐수단(25a)을 폐쇄하고 그와 대응하는 제2개폐수단(33b)을 작동하여 상기 배출관(31)을 폐쇄함과 동시에 상기 질소가스 공급라인(41)을 개방하여 그 개방된 질소가스 공급라인(41)을 통해서 흡착 포집재에 포집된 고농도의 유기용제를 소제하여 재생하기 위한 질소가스를 상기 제1흡착식 포집탑(30a)에 주입한다. 상기 제1흡착식 포집탑(30a)에 주입되는 질소가스는 상기 질소가스 공급라인(41)을 통해서 상기 제1흡착식 포집탑(30)의 상부와 연결 설치되는 질소가스 공급수단(40)으로부터 공급된다. 상기 질소가스 공급수단(40)은 흡착 포집재를 재생하기 위해서 제1개폐수단(25a,25b)이 폐쇄되고, 제2개폐수단(33a,33b)이 작동하여 상기 배출관(31)을 폐쇄하는 동시에 상기 질소가스 공급라인(41)을 개방했을 때에 그 개방된 상기 질소가스 공급라인(41)을 통해서 질소가스를 상기 제1및 제2흡착식 포집탑들(30a,30b)로 공급한다. 상기 질소가스 공급라인(41)의 중간에는 질소가스 저장조(43)에 저장된 질소가스를 상기 제1및 제2흡착식 포집탑들(30a,30b)로 압송하기 위한 펌프(45)가 설치됨이 바람직하다. 상기 제1흡착식 포집탑(30a)을 소제하는 동안, 상기 제1개폐수단(25b)은 개방된 상태에 있고, 또한 상기 제2개폐수단(33a)에 의해서 상기 배출관(31)은 개방되고 상기 질소가스 공급라인(41)은 폐쇄된 상태에 있기 때문에, 이로 인해 상기 제2흡착식 포집탑(30b)이 배기가스 발생원(1)으로부터 발생되는 배기가스를 계속 정화 처리하여 배출하기 때문에, 흡착 포집재의 재생시 배기가스의 정화 처리 과정이 중단되는 일은 없게 된다. 상기 제2흡착식 포집탑(30b)의 흡착 포집재를 재생시킬 때에는 재생이 완료된 상기 제1흡착식 포집탑(30a)이 배기가스를 정화 처리하여 배출한다.

5. 유기용제와 질소가스를 분리 회수하는 단계

상기 질소가스 저장조(43)와 상기 제1및 제2포집탑들(30a,30b)과의 사이에는 유기용제 분리조(50)가 연결 설치되어 있다. 상기 유기용제 분리조(50)는 상기 제1 또는 제2포집탑(30a 또는 30b)으로부터 소제된 고농도의 유기용제와 질소가스가 혼합된 혼합가스를 반입하고 그 반입한 혼합가스를 내부에 기 저장된 솔벤트 용액(61)으로 샤워(shower)하여 상기 혼합가스로부터 유기용제를 분리하여 침전시키고 분리된 질소가스는 상기 질소가스 저장조(43)로 피드백시키기 위한 기능을 담당한다. 상기 유기용제 분리조(50)의 내부에서 솔벤트 용액(61)으로 샤워하는 동안 상기 혼합가스를 이루는 질소가스보다 무거운 유기용제는 솔벤트 용액(61)에 씻겨 상기 유기용제 분리조(50)의 하부에 침전되고, 솔벤트 용액(61)에 씻기지 않고 남아 있는 질소가스는 상기 분리조(50)와 질소가스 저장조(43)와의 사이를 연결하는 질소가스 회수라인(71)을 통해 회수되어 상기 질소가스 저장조(43)에 저장된 후 상기 제1및 제2포집탑(30a,30b)의 재생시 재사용된다. 이때, 상기 질소가스 회수라인(71)의 중간에는 회수되는 질소가스를 50℃ 이상으로 데워 활성화시키기 위한 히터로 이루어진 히팅수단(73)이 연결 설치됨이 바람직하다. 상기 제1및 제2포집탑들(30a,30b)과 유기용제 분리조(50)와의 사이를 연결하는 혼합가스 이동라인(51)에는 혼합가스를 상기 제1및 제2포집탑들(30a,30b)로부터 상기 분리조(50)로 원활히 압송시키기 위한 펌프(52)가 연결 설치됨이 바람직하다. 상기 유기용제 분리조(50)의 하부에 고여 있는 솔벤트 용액(61)은 상기 분리조(50)의 외벽에 상하를 가로질러 설치되는 파이프 라인(63)을 따라 그 파이프 라인(63)의 중간에 설치되는 펌프(65)의 압송에 의해서 상기 유기용제 분리조(50)의 상부로 이동된 후 상기 파이프 라인(63)에 결합된 샤워헤드(67)를 통하여 분사됨으로서 상기 혼합가스를 샤워한다.

상기 유기용제 분리조(50)에는 일정량의 솔벤트 용액(61)을 상기 유기용제 분리조(50)로부터 회수하거나 공급하여 상기 유기용제 분리조(50)의 솔벤트 용액(61)을 일정하게 유지시키기 위한 솔벤트 용액량 조절수단(80)이 연결된다. 상기 솔벤트 용액량 조절수단(80)은 솔벤트 용액 저장조(81)와 그 솔벤트 용액 저장조 (81)와 유기용제 분리조(50)와의 사이를 연결하는 솔렌트 용액 이동라인(82)를 구비하여 그 솔벤트 용액 이동라인(82)을 따라 상기 유기용제 분리조(50)로부터 일정량의 솔벤트 용액(61)을 지속적으로 회수하거나 공급함으로서 솔벤트 용액(61)의 재사용을 가능하게 하면서 상기 유기용제 분리조(50)의 솔벤트 용액을 일정하게 유지시켜 준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집하는 흡착식 포집탑의 재생을 위해 소제시 기존의 스팀 대신 질소가스를 사용하여 소제하고 그 소제된 가스로부터 솔벤트 용액을 사용하여 질소가스와 유기용제를 분리하여 회수함으로서 기존의 스팀을 생산하는 보일러의 설치를 탈피하여 그 보일러로부터 발생되는 2차 오염원을 없게 하고 전체 장치의 크기를 효과적으로 줄여 설치공간의 확대를 방지하도록 한 효과가 있다.

Claims

유기용제를 함유하는 배기가스 발생원으로부터 얻은 배기가스를 일정 온도 이하로 냉각시키기 위한 냉각수단;

상기 냉각수단과 연결되며 상기 냉각수단으로부터 냉각된 배기가스를 흡입하여 1쌍의 포집탑들로 이동시키기 위한 팬과, 그 팬과 상기 포집탑들과의 사이를 각각 연결하기 위한 배기가스 이동라인과, 그 배기가스 이동라인을 각각 개폐하기 위한 제1개폐수단으로 이루어진 이송수단;

상기 배기가스 이동라인과 각각 연결되며, 상기 제1개폐수단이 개방됨으로서 유입되는 상기 냉각수단으로부터의 배기가스로부터 유기용제를 흡착 포집한 후 상부의 배기가스 배출측을 통하여 외부로 배출하기 위한, 상부에 배기가스 배출측 및 그 상부와 연결되는 질소가스 공급라인을 개폐하기 위한 제2개폐수단을 각각 갖는 1쌍의 흡착식 포집탑들;

상기 질소가스 공급라인을 통해서 상기 포집탑들과 각각 연결되며, 어느하나의 상기 제1개폐수단이 폐쇄되고 그 폐쇄된 제1개폐수단과 대응하는 상기 제2개폐수단이 작동하여 상기 제1개폐수단과 연결되는 포집탑의 배기가스 배출측을 폐쇄함과 동시에 그 포집탑과 연결되는 질소가스 공급라인을 개방함으로서 그 개방된 질소가스 공급라인을 통해서 상기 폐쇄된 제1개폐수단과 연결되는 포집탑에 흡착 포집된 유기용제를 소제하기 위한 질소가스를 공급하기 위한 질소가스 공급수단;

상기 질소가스 공급수단과 포집탑들과의 사이에 연결 설치되며, 상기 질소가스 공급수단으로부터 질소가스를 공급받은 상기 포집탑으로부터 소제된 유기용제와 질소가스가 혼합된 혼합가스를 반입하고 그 반입한 혼합가스를 내부에 기 저장된 솔벤트 용액으로 샤워(shower)하여 상기 혼합가스로부터 유기용제를 분리하여 침전시키고 분리된 질소가스는 상기 질소가스 공급수단으로 피드백시키기 위한 유기용제 분리조; 및

상기 유기용제 분리조와 연결되며, 일정량의 솔벤트 용액을 상기 유기용제 분리조로부터 회수하거나 공급하여 상기 유기용제 분리조의 솔벤트 용액을 일정하게 유지시키기 위한 솔벤트 용액량 조절수단을 포함하고 있는 것을 질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치.
제1항에 있어서, 상기 질소가스 공급수단과 포집탑들과의 사이를 연결하는 질소가스 회수라인의 중간에는 질소가스 히팅수단이 더 연결 설치됨을 특징으로 하는 질소가스를 이용한 배기가스 내의 휘발성유기화합물 회수장치.