KR100885741B1 - 하이브리드 복합막을 이용한 주유가스 처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 복합막을 이용한 저온 응축 관형 주유가스 처리장치에 관한 것으로서, 하이브리드 복합막을 채용한 분리막 모듈을 저온응축유닛의 상류측으로 설치하고, 또한 상기 분리막 모듈의 상류측으로는 흡입유닛(컴프레서)을 설치하여, 상기 흡입유닛이 밀폐형 노즐을 통해 흡입한 VOCs 가스를 분리막 모듈에 고압으로 이송하고, 상기 분리막 모듈에서 VOCs를 우선 농축시킨 뒤 고농도의 VOCs 가스가 저온응축유닛을 통과하도록 구성된 주유가스 처리장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 주유가스 처리장치에서는 고농도의 VOCs 가스가 저온응축유닛에서 응축될 수 있는 바, 저온응축유닛에서 보다 효율적으로 VOCs를 응축시킬 수 있게 되고, 특히 적은 용량의 저온응축유닛(응축기 및 냉동기)를 사용할 수 있게 되며, 냉동기 등의 용량을 줄일 수 있게 되어 전체적인 설비 규모를 축소시킬 수 있게 된다. 또한 분리막에 의한 VOCs의 농축 공정과 저온응축유닛에 의한 냉각 응축 공정을 결합한 복합 공정이 적용됨으로써, 효율성, 재활용성, 경제성 측면에서 매우 유리할 뿐만 아니라, 분리 효율이 극대화되는 장점이 있게 된다. 또한 본 발명에서는 분리막 모듈의 상류측에 흡입유닛을 설치하여, 고압의 VOCs 가스가 상기 분리막 모듈을 통과할 수 있도록 함으로써, 막 통과 유량 및 분리 효율 향상의 장점이 있게 된다.

주유가스, VOCs, 컴프레서, 분리막, 하이브리드 복합막, 막 분리, 농축, 저온 응축, 밀폐형 노즐, 가바나

Description

하이브리드 복합막을 이용한 주유가스 처리장치{VOCs processing apparatus using hybrid composite membrane}

본 발명은 주유가스 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밀폐형 노즐을 구비하여 주유 중 VOCs 가스가 대기 중으로 방출되는 것을 막을 수 있도록 구성됨으로써, VOCs 가스에 의해 대기가 오염되는 것을 방지할 수 있고, VOCs 가스에서 유해 연료성분인 액화 유기용제를 분리 및 저온 응축하여 저장할 수 있으며, VOCs 가스를 정화한 뒤 깨끗한 공기만이 외부 배출되도록 하여 대기오염을 방지할 수 있는 주유가스 처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서 사용하는 연료의 종류로는 크게 가솔린과 디젤로 구분할 수 있으며, 차량에서 연료는 연료주입튜브를 통하여 연료탱크에 채워지게 된다.

즉, 연료탱크에 연료가 주입되는 구조에서, 주유소의 작업자가 주유건을 차량의 연료주입구에 삽입하여 연료를 주입시키면, 이 연료는 연료주입튜브를 따라 연료탱크에 채워지도록 되어 있는 것이다.

한편, 연료탱크에 연료를 주입하기 위한 주유건의 구조는 직접 차량의 연료주입구에 삽입되어 연료를 분사하는 노즐부와, 이 노즐부의 후방에 설치되어 작업자의 조작으로 연료를 공급하도록 된 손잡이부와, 이 손잡이부의 후방에 연결 설치되어 연료의 통로가 되는 연료호스로 이루어진다.

그런데, 차량이나 탱크로리 등에서 연료의 통로가 되는 연료주입구의 직경은 상기 주유건의 노즐부의 직경보다 너무 크기 때문에, 종래에는 주유시에 연료주입구와 주유건 사이의 틈새로 발생되어지는 기름과 탄화수소 증발가스가 섞인 유증기가 연료주입구를 통해 다량 배출되어서 대기오염을 유발시키고, 에너지 낭비 및 환경오염의 문제점이 있었다.

특히, 차량에 주유를 하는 과정에서 발생하는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds, 이하 VOCs라 함)이 차량의 연료주입구와 주유기의 주유건 틈새로 다량 유출되게 된다.

이러한 VOCs를 사람이 흡입할 경우에 눈 따가움이나 구토, 두통 등의 증상이 나타나는 것은 물론이고 발암물질로 알려진 벤젠, 톨루엔, NOx, 알데히드 등을 흡입하게 되면서 신체에 많은 악영향을 미치게 된다.

또한 VOCs는 오존 등 광화학 스모그의 원인물질일 뿐만 아니라 지구 온난화와 성층권 오존층 파괴의 원인물질로도 알려져 있다.

이와 같이 VOCs는 화합물 자체로도 환경 및 건강에 유해할 뿐만 아니라 대기 중에서 광화학 반응에 참여하여 광화학 탄화물 등의 2차 오염물질을 생성할 수도 있기 때문에, VOCs 감축을 대기관리의 정책수단으로 이용하는 국가가 증가하고 있 다.

이에 국내에서도 오존 오염도가 매년 증가하여 VOCs에 대한 관리 규제가 엄격히 적용되고 있으며, 자동차 주유시 VOCs와 같은 휘발성 유기화합물을 포집하여 처리할 수 있는 장치가 요구되고 있는 실정이다.

종래에 VOCs 가스 흡착 구조의 장치가 개발된 바 있으나, 이는 분말형 활성탄을 탱크에 충전하여 사용함으로써 흡착과 탈착 효율이 크게 떨어지고, 또한 부가 장치가 대형화되어야 하므로 제작비용이 고가이며, 분말형 활성탄의 교체시 작업 여건 등으로 인한 2차 오염 문제가 단점으로 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 주유건에 설치되어 차량의 연료주입구와 상기 주유건 사이를 밀폐하면서 주유 중에 발생하는 VOCs 가스를 흡입하는 흡입구 역할의 밀폐형 노즐을 구비함으로써, 주유 중 VOCs 가스가 대기 중으로 방출되는 것을 효과적으로 막을 수 있고, VOCs 가스에 의해 대기가 오염되는 것을 방지할 수 있는 주유가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 주유 중 대기 방출되었던 VOCs 가스에서 연료성분인 VOCs(휘발성 유기화합물)를 하이브리드 복합막을 이용해 분리한 뒤 저온응축유닛을 통해 액상으로 회수하도록 구성됨으로써, 응축 회수된 액상 유기용제를 재사용할 수 있도록 하여 에너지 절감에 기여할 수 있는 주유가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 잔여가스를 압력을 낮추어 주유소의 저장소(Stage I)로 배출하는 가바나 유닛을 구비함으로써, 연료저장소의 압력 상승을 방지하면서 VOCs 가스를 대기 중 방출 없이 처리할 수 있는 주유가스 처리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 연료탱크 및 연료주입구 내부에 발생된 주유가스를 흡입하는 부분으로, 주유기의 주유건에 설치되어 주유 중에 상기 주유건과 차량의 연료주입구 사이를 밀폐하면서 연료주입구로부터 주유가스를 흡입하게 되는 밀폐형 노즐과;

상기 밀폐형 노즐과 이에 연결된 흡입호스에 걸쳐 가스 흡입을 위한 흡입력을 제공하는 흡입유닛과, 상기 흡입유닛이 흡입하여 이송하는 주유가스 중 휘발성 유기화합물(VOCs)을 선택적으로 통과시키는 하이브리드 복합막을 구비한 분리막 모듈과, 상기 분리막 모듈을 통과하여 배출되는 휘발성 유기화합물이 농축된 주유가스를 저온 응축시켜 그로부터 액화 유기용제를 분리하는 저온응축유닛과, 상기 저온응축유닛에서 배출되는 액화 유기용제를 임시 저장한 뒤 외부 저장조로 이동시켜 회수하는 회수유닛을 포함하는 주유가스 처리장치 본체;

로 구성되고, 상기 흡입유닛이 분리막 모듈의 상류측에 설치되어, 상기 흡입유닛에 의해 흡입된 주유가스가 분리막 모듈의 하이브리드 복합막을 통과하도록 구성된 것으로 특징으로 하는 하이브리드 복합막을 이용한 주유가스 처리장치를 제공한다.

또한 바람직한 실시예에서, 상기 분리막 모듈의 하이브리드 복합막을 통과하지 못한 VOCs 희박 가스 및 상기 저온응축유닛을 통과한 잔여 VOCs 가스를 주유소의 연료저장소로 리턴시키기 위한 가스 리턴 라인에는 리턴되는 가스의 압력을 조절해주는 가바나 유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 주유가스 처리장치에서는 다음과 같은 장점이 있게 된다.

1) 주유시 차량의 연료주입구와 주유건 사이를 밀폐하는 밀폐형 노즐을 구비함으로써, VOCs 가스가 대기 중으로 방출되는 것을 막을 수 있고, 대기가 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.

2) 상기 밀폐형 노즐을 통해 흡입하여 주유가스 처리장치 본체로 이동시킨 VOCs 가스를 저온 응축하여 가스 내에 포함된 유효 연료성분인 VOCs를 액상으로 회수하도록 구성됨으로써, 응축 회수된 VOCs를 재사용할 수 있게 되고, 이에 에너지 절감에 기여할 수 있게 된다.

3) 본 발명의 주유가스 처리장치는 하이브리드 복합막을 채용한 분리막 모듈을 저온응축유닛의 상류측으로 설치하고, 또한 상기 분리막 모듈의 상류측으로는 흡입유닛(컴프레서)을 설치하여, 상기 흡입유닛이 밀폐형 노즐을 통해 흡입한 VOCs 가스를 분리막 모듈에 고압으로 이송하고, 상기 분리막 모듈에서 VOCs를 우선 농축시킨 뒤 고농도의 VOCs 가스가 저온응축유닛을 통과하도록 구성된 것에 주된 특징이 있는 것이다.

이에 고농도의 VOCs 가스가 저온응축유닛에서 응축될 수 있는 바, 저온응축유닛에서 보다 효율적으로 VOCs를 응축시킬 수 있게 되고, 특히 적은 용량의 저온응축유닛(응축기 및 냉동기)를 사용할 수 있게 되며, 냉동기 등의 용량을 줄일 수 있게 되어 전체적인 설비 규모를 축소시킬 수 있게 된다.

4) 분리막 모듈을 통과한 고농도의 농축 VOCs 가스를 저온 응축하는 복합 공 정, 즉 분리막에 의한 VOCs의 농축 공정과 저온응축유닛에 의한 냉각 응축 공정을 결합한 복합 공정이 적용됨으로써, 효율성, 재활용성, 경제성 측면에서 매우 유리할 뿐만 아니라, 분리 효율이 극대화되는 장점이 있게 된다.

5) 저온응축유닛의 하류측(후단측)에 흡입유닛을 설치하는 경우 분리막의 통과 유량이 적을 수밖에 없는 바, 본 발명에서는 분리막 모듈의 상류측에 흡입유닛을 설치하여, 고압의 VOCs 가스가 상기 분리막 모듈을 통과할 수 있도록 함으로써, 막 통과 유량 및 분리 효율 향상의 장점이 있게 된다.

6) 잔여가스(분리막 모듈에서 막을 통과하지 않은 VOCs 희박 가스와 저온응축유닛을 통과한 VOCs 가스)의 압력을 낮추어 연료저장소로 보내주는 가바나 유닛을 구비함으로써, 연료저장소의 압력 상승을 방지하면서 VOCs 가스를 대기 중 방출 없이 처리할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 주유가스 처리장치의 전체 구성도를 도시한 블록도로서, 본 발명의 주유가스 처리장치는 차량 주유시에 차량의 연료탱크 및 연료주입구에서 발생하는 주유가스(휘발성 유기화합물(VOCs)를 함유한 가스, 즉 VOCs 가스임)가 외부로 배출되지 않도록 차단하기 위한 밀폐형 노즐(100)을 포함하며, 이 밀폐형 노즐(100)은 주유기(1)의 주유건(2)에 장착하여 사용하는 것으로 상기 주유건을 차량의 연료주입구에 삽입하였을 때 연료주입구와 주유건 사이의 틈새를 밀폐시키는 역할을 하게 된다.

상기 밀폐형 노즐(100)은 기존 주유기의 주유건 및 차량의 연료주입구에 사용할 수 있도록 구성되며, 주유 중에 발생한 연료주입구의 VOCs 가스를 연료탱크 내부의 VOCs 가스와 동시에 흡입하여 흡입호스(101)를 통해 후술하는 주유가스 처리장치 본체(200)로 보내는 역할을 하게 된다.

상기 밀폐형 노즐(100)로는 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 등록특허 제713633호(2007.4.25)의 밀폐형 노즐이 사용될 수 있고, 그 밖에 기존 주유건에 쉽게 조립 및 설치할 수 있는 밀폐형 노즐이라면 사용이 가능하다.

바람직하게는, 진공 커버를 구비하여 이를 이용해 차량의 연료주입구와 주유기의 주유건 사이의 틈새를 완전 밀폐할 수 있도록 구성됨으로써 주유가스를 모두 흡입할 수 있는 구조의 밀폐형 노즐을 사용할 수 있다.

상기 밀폐형 노즐(100)은 가스 처리장치 본체(200)와 흡입호스(101)를 통해 연결되며(직접적으로 연결되는 구성부는 주유가스를 흡입하기 위한 컴프레서임), 주유기(1)로부터 연료호스(1a)로 연결되어 있는 주유건(2)과 차량의 연료주입구 사이에 끼워져서, 주유가스가 외부로 배출되지 않도록 주유건과 연료주입구 사이의 틈새를 밀폐하게 된다.

본 발명에서 밀폐형 노즐(100)은 주유건(2)의 노즐부에 고정하여 사용하게 되는데, 주유건의 노즐부가 연료주입구에 삽입되면 밀폐형 노즐의 일부가 연료주입구 입구부분 내측으로 끼워져 연료주입구를 밀폐하고, 이때 밀폐형 노즐의 커버 구 조가 연료주입구 입구부분 외측 주변을 완전히 덮어 밀폐하게 된다.

이와 같이 본 발명의 밀폐형 노즐(100)은 주유건(노즐부)(2)이 연료주입구에 삽입되고 나면 주유건과 연료주입구 사이를 완전 밀폐하여 외부로 가스가 새지 않도록 하게 된다.

결국, 주유를 하는 동안 후술하는 주유가스 처리장치 본체(200)의 컴프레서(210)가 가동되어 흡입력이 발생되면, 이 흡입력은 흡입호스(101)를 통해 밀폐형 노즐(100)의 내부공간으로 작용하게 되고, 이 흡입력이 작용하는 동안 연료탱크 및 연료주입구의 주유가스가 밀폐형 노즐의 내부공간으로 흡입되는 바, 이후 주유가스는 밀폐형 노즐(100) 및 흡입호스(101)를 통해 주유가스 처리장치 본체(200)로 흡입되어 처리되어진다.

한편, 본 발명의 주유가스 처리장치는 저온 응축 관형 가스 처리장치로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(201) 내에 주유가스를 흡입하기 위한 흡입력을 제공하는 흡입유닛(210), 분리막을 이용해 주유가스 내 휘발성 유기화합물(VOCs)를 농축하여 내보내는 분리막 모듈(220), 저온 응축 관형 회수 필터 모듈인 저온응축유닛(응축기(231)와 냉동기(232)를 포함함)(230), 저장탱크를 포함하여 구성되는 회수유닛(240), 잔여가스를 주유소의 연료저장소(3)로 리턴시키기 위한 가스 리턴 라인에 설치되어 리턴되는 가스의 압력을 조절하는 가바나 유닛(250) 등이 설치되어 구성된다.

본 발명에서 상기 흡입유닛(210)은 분리막 모듈(220)과 저온응축유닛(230)의 상류측(전단측)에 설치되는데, 상기 흡입유닛은 분리막 모듈과 저온응축유닛의 상 류측에서 흡입호스(101) 및 밀폐형 노즐(100)의 내부로 흡입력을 제공하여 주유가스가 주유가스 처리장치 본체(200)로 흡입될 수 있도록 하는 구성부이다.

상기 흡입유닛(210)은 컴프레서로 실시 가능한데, 밀폐형 노즐(100)로부터 연결된 흡입호스(101)를 컴프레서의 흡입구에 연결하여, 상기 컴프레서의 구동시에 흡입호스와 밀폐형 노즐에 주유가스를 흡입하기 위한 흡입력이 제공될 수 있도록 한다.

상기 컴프레서로는 피스톤식 컴프레서 또는 스크류식 컴프레서를 사용할 수 있으며, 이때 압축압력 3 ~ 10kg/㎠ 및 압축용량 100 ~ 300ℓ/min의 컴프레서를 사용할 수 있다. 물론, 상기 용량은 주유소의 주유기 개수에 따라 변동이 가능하다.

또한 상기 분리막 모듈(220)은 컴프레서(210)에 의해 흡입된 주유가스의 VOCs를 농축하여 저온응축유닛으로 내보내는 구성부로서, VOCs의 분리 및 회수를 위해 분리막을 사용하여 구성된다.

휘발성 유기화합물을 분리하기 위한 분리막은 일반적으로 다공성 지지체 위에 폴리실록산계 고분자가 코팅된 복합막 형태가 가장 널리 사용되고 있는데, 상기 다공성 지지체는 기체의 투과에는 저항을 주지않고 분리막의 기계적인 강도를 높이기 위해서 사용된다. 폴리실록산계 고분자 분리막의 경우 공기에 비해 VOCs의 투과속도가 매우 크기 때문에 공기에 섞여 있는 VOCs를 효과적으로 분리할 수 있다.

바람직하게는, 상기 분리막 모듈로는 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제2008-43536호(2008.5.9)에 개시된 하이브리드 복합막을 채용한 것이 사용될 수 있 다. 상기 특허에 개시된 하이브리드 복합막은, 지지체 상에 적층된 하이브리드 복합막으로서, 폴리실록산계 고분자(a), 경화제(b), 무기입자(c) 및 실란 커플링제(d)를 분산 및 가교시켜 이루어지고, 여기서 상기 지지체와 하이브리드 복합막은 실란 커플링제(d)에 의해 가교 결합된 형태를 이루는 것이다.

여기서, 상기 지지체는 다공성 고분자 지지체 및 다공성 무기 지지체 중에서 선택된 단일 지지체 또는 2종 이상의 혼합 지지체인 것을 특징으로 한다. 또한 상기 하이브리드 복합막은, 폴리실록산계 고분자(a) 100 중량부에 대하여, 경화제(b) 1 ∼ 20 중량부, 무기입자(c) 0.005 ∼ 50 중량부 및 실란 커플링제(d) 0.005 ∼ 5 중량부를 분산 및 가교시켜 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한 상기 무기입자(c)는 실리카, 제올라이트 및 알루미나로 이루어진 군 중에서 선택된 단일 무기입자 또는 2종 이상의 혼합 무기입자인 것을 특징으로 한다. 상기 실란 커플링제(d)는 알콕시기 실란 화합물인 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 비닐기, 글리시딜기, 스티릴기, 메타크릴기, 아크릴기, 우레이도기, 클로로알킬기, 메르캅토기, 이소시아네이트기, 아미노기, 디메틸아미노기, 이미다졸기 및 아세토아세테이트기 중에서 선택된 관능기가 추가로 치환된 알콕시 실란 화합물인 것을 특징으로 한다.

상기 특허의 하이브리드 복합막은, 무기입자와 폴리실록산계 고분자와의 결합력이 향상되고, 다공성 고분자 및 무기지지체와 무기입자 및 폴리실록산계 고분자와의 결합력이 향상되어 투과성능 및 선택성은 유지되면서, 막의 박리현상이 개선되는 장점을 가진다. 또한 기계적 강도가 우수하여 장기간 사용 시에도 분리막 의 내구성이 유지되기 때문에 다양한 휘발성 유기화합물의 분리 및 회수 공정에 유용하게 사용될 수 있다.

상기와 같이 컴프레서(210)에 의해 흡입된 주유가스는 분리막 모듈(220)을 통과한 뒤 저온응축유닛(230)을 통과하게 되는데, 분리막 모듈(220)의 분리막, 즉 상기 하이브리드 복합막은 VOCs를 선택적으로 통과시키고 공기는 통과하지 못하게 하는 특성을 가지므로, 하이브리드 복합막을 통과하기 전 흡입되는 주유가스 내 VOCs의 농도가 40% 이하라면, 하이브리드 복합막을 통과한 가스의 VOCs는 농도 80% 이상으로 농축된다. 분리막 모듈을 통과하기 전 가스 내 VOCs의 함량이 40% 이하에서 분리막 모듈을 통과한 후에는 80% 이상이 되는 것이다.

따라서, 분리막 모듈(220)의 출구부에 연결된 저온응축유닛(230)을 이용하여 효율적으로 VOCs를 응축시킬 수 있게 되는 바, 적은 용량의 저온응축유닛(응축기 및 냉동기)를 사용할 수 있게 된다.

분리막을 이용한 VOCs의 분리 및 회수 방법은 상변화 또는 고온 처리가 수반되지 않고 다량의 용매 사용이 요구되지 않아 친환경적이다. 특히, 다른 방법에 비해 에너지 소비가 작고, 사용공간이 많이 필요하지 않으며, 운전이 간편하다는 장점이 있어서 매우 유리하게 적용될 수 있는 방법이다.

분리막 모듈(220)에 들어온 VOCs가 포함된 가스 흐름은 분리막을 통과한 가스 흐름과 통과하지 못하는 가스 흐름으로 나누어지는데, 분리막을 통과한 흐름은 VOCs의 농도가 원래의 흐름에 비해 높아지게 되고, 분리막을 통과하지 못한 흐름에서는 VOCs의 농도가 낮아지게 된다. 분리막을 통과하여 VOCs의 농도가 높아진 흐 름의 경우 분리막 모듈(220)에 연결된 저온응축유닛(230)에서 좀더 쉽게 VOCs를 응축시킬 수 있게 되고, 응축되지 않고 존재하는 VOCs는 최종적으로 활성탄층을 이용하여 제거하게 된다.

본 발명에서는 분리막 모듈(220)의 분리막을 경계로 하여 VOCs가 포함된 흐름을 상류측의 컴프레서(210)를 이용해 고압으로 이송하는 바, 이에 의해 발생한 분리막 전후의 압력차에 의해 VOCs가 분리막을 통과하여 이동하게 된다. 상기와 같은 분리막 모듈은 중공사형, 판틀형, 와권형 편판형 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 저온응축유닛(230)은 분리막 모듈(220)을 통과한 주유가스에서 고농도로 농축된 VOCs를 액상으로 저온 응축하여 집액한 뒤 배출하도록 구성되는 구성부로서, 저온응축유닛에서 냉각 응축된 VOCs는 아래에 있는 회수유닛(240)으로 이동되어 회수된다.

본 발명에서는 분리막에 의한 VOCs의 농축 공정과 저온응축유닛에 의한 냉각 응축 공정을 결합한 복합 공정이 적용되는데, 이러한 복합 공정은 농도의 범위가 넓고 효율성, 재활용성, 경제성 측면에서 매우 유리한 공정이다. 특히, VOCs 분리 및 회수를 위한 상기의 복합 공정은 공기와 VOCs 간의 분리막에 대한 투과도 차이와 저온 농축 거동 차이를 동시에 이용하므로 분리 효율을 극대화할 수 있다는 장점이 있게 된다.

본 발명에서 저온응축유닛(230)과 회수유닛(240)은 본 출원인에 의해 출원되고 등록된 등록특허 제713633호(2007.4.25)에 개시된 구성과 동일하게 구성할 수 있다. 상기 저온응축유닛과 회수유닛의 구성에 대해서는 상기 등록특허에 상세히 개시되어 있는 바, 본 명세서에서 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

단, 상기 특허에 개시된 주요 구성만을 간략히 설명하면, 상기 저온응축유닛은, 하우징 역할의 탱크; 상기 탱크 내부에 설치되고 하기 냉각코일에 의해 유기용제가 분리된 가스를 통과시켜 1차로 정화하는 원통형의 필터부재; 일단부에 분리막 모듈의 출구부와 연결된 이송호스가 연결되고 탱크 상단을 통해 상기 필터부재 내측으로 삽입되어 타단부가 필터부재 내측에 위치하며 상기 이송호스를 통해 이송된 주유가스를 필터부재 내측으로 배출시키는 인렛 파이프; 상기 탱크 상단에 연결 설치되고 상기 필터부재를 통과한 필터부재 외측의 가스가 흡입되어 배출되는 아울렛 파이프; 냉각된 냉매가 순환하는 냉각코일을 포함하되, 상기 냉각코일이 상기 필터부재 내측으로 삽입 설치되어 상기 인렛 파이프를 통해 필터부재 내측으로 배출된 주유가스를 저온 응축시킴으로써 액상의 유기용제를 분리시키기 위한 냉동장치부; 그리고 상기 탱크 하단에 연결 설치되고 상기 필터부재 내측에서 상기 냉각코일에 의해 주유가스로부터 응축 분리된 뒤 탱크 하단으로 집액된 유기용제를 배출하기 위한 용제 배출 파이프;를 포함하여 구성된다.

또한 상기 회수유닛은 저온응축유닛에서 배출된 액화 유기용제를 임시 저장한 뒤 외부 저장조로 이동시켜 회수하는 구성부로서, 저온응축유닛에서 용제 배출 파이프를 통해 배출되는 액화 유기용제를 임시 저장하고 액화 유기용제에서 비중차이에 의해 수분을 분리하기 위한 저장탱크, 상기 저장탱크에서 외부 저장조로 연결되는 외부배출용 파이프의 도중에 설치되고 저장탱크 내에 모여진 액화 유기용제를 펌핑하여 외부 저장조로 이동시키기 위한 펌프, 상기 저장탱크 하단에 설치된 수분 배출 파이프 및 상기 수분 배출 파이프에 설치된 개폐밸브를 포함하여 구성된다.

한편, 본 발명에서는 잔여가스가 주유소의 연료저장소(Stage I)(3)로 리턴되는데, 하이브리드 복합막을 이용한 분리막 모듈(220)에서 하이브리드 복합막(분리막)을 통과하지 못한 VOCs 농도가 희박한 가스와 저온응축유닛에서 응축되지 않고 나오는 VOCs 가스를 연료저장소(3)로 돌려보낸다. 이때, 가바나 유닛(250)을 이용하여 잔여가스를 연료저장소(3)와 같은 압력으로 만들어준 뒤 보내주며, 이러한 구성에 의해 공기 중으로 VOCs 가스를 배출하지 않는 클로우즈 시스템(close system)을 구성할 수 있게 된다.

가바나 유닛(250)을 통해 잔여가스를 연료저장소(3)로 리턴시키는 이유에 대해 설명하면, 분리막 모듈(220)의 하이브리드 복합막(분리막)을 통과하지 않은 VOCs 희박 가스와 응축 공정을 통과한 VOCs 가스를 그냥 연료저장소로 보내면 연료저장소의 내부 압력이 계속해서 상승하기 때문이다. 즉, 중간에 압력을 조절하여 내보내는 가바나 유닛(250)을 설치하여 연료저장소(3)에 들어가는 VOCs 가스의 압력을 낮추어 보내주어야만 연료저장소의 압력 상승 없이 VOCs 가스를 공기 중으로 방출하지 않고 처리가 가능한 것이다.

이와 같이 하여, 본 발명에서는 주유시 차량의 연료주입구와 주유건 사이를 밀폐하는 밀폐형 노즐을 구비함으로써, VOCs 가스가 대기 중으로 방출되는 것을 막을 수 있고, 대기가 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 상기 밀폐형 노즐을 통해 흡입하여 주유가스 처리장치 본체로 이동시킨 VOCs 가스를 저온 응축하여 가스 내에 포함된 유효 연료성분인 VOCs를 액상으로 회수하는 바, 응축 회수된 VOCs를 재사용할 수 있게 되고, 이에 에너지 절감에 기여할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 주유가스 처리장치는 하이브리드 복합막을 채용한 분리막 모듈을 저온응축유닛의 상류측으로 설치하고, 또한 상기 분리막 모듈의 상류측으로는 흡입유닛(컴프레서)을 설치하여, 상기 흡입유닛이 밀폐형 노즐을 통해 흡입한 VOCs 가스를 분리막 모듈에 고압으로 이송하고, 상기 분리막 모듈에서 VOCs를 우선 농축시킨 뒤 고농도의 VOCs 가스가 저온응축유닛을 통과하도록 구성된 것에 주된 특징이 있는 것이다.

이에 고농도의 VOCs 가스가 저온응축유닛에서 응축될 수 있는 바, 저온응축유닛에서 보다 효율적으로 VOCs를 응축시킬 수 있게 되고, 특히 적은 용량의 저온응축유닛(응축기 및 냉동기)를 사용할 수 있게 되며, 냉동기 등의 용량을 줄일 수 있게 되어 전체적인 설비 규모를 축소시킬 수 있게 된다.

특히, 분리막 모듈을 통과한 고농도의 농축 VOCs 가스를 저온 응축하는 복합 공정, 즉 분리막에 의한 VOCs의 농축 공정과 저온응축유닛에 의한 냉각 응축 공정을 결합한 복합 공정이 적용됨으로써, 효율성, 재활용성, 경제성 측면에서 매우 유리할 뿐만 아니라, 분리 효율이 극대화되는 장점이 있게 된다.

또한 저온응축유닛의 하류측(후단측)에 흡입유닛을 설치하는 경우 분리막의 통과 유량이 적을 수밖에 없는 바, 본 발명에서는 분리막 모듈의 상류측에 흡입유닛을 설치하여, 고압의 VOCs 가스가 상기 분리막 모듈을 통과할 수 있도록 함으로 써, 막 통과 유량 및 분리 효율 향상의 장점이 있게 된다.

아울러, 본 발명에서는 잔여가스(분리막 모듈에서 막을 통과하지 않은 VOCs 희박 가스와 저온응축유닛을 통과한 VOCs 가스)의 압력을 낮추어 연료저장소로 보내주는 가바나 유닛을 구비함으로써, 연료저장소의 압력 상승을 방지하면서 VOCs 가스를 대기 중 방출 없이 처리할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 주유가스 처리장치의 전체 구성도를 도시한 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 주유기 2 : 주유건

3 : 연료저장소 100 : 밀폐형 노즐

101 : 흡입호스 200 : 주유가스 처리장치 본체

201 : 하우징 210 : 흡입유닛(컴프레서)

220 : 분리막 모듈 230 : 저온응축유닛

231 : 응축기 232 : 냉동기

240 : 회수유닛 250 : 가바나 유닛

Claims (2)

1. 연료탱크 및 연료주입구 내부에 발생된 주유가스를 흡입하는 부분으로, 주유기의 주유건에 설치되어 주유 중에 상기 주유건과 차량의 연료주입구 사이를 밀폐하면서 연료주입구로부터 주유가스를 흡입하게 되는 밀폐형 노즐;

   상기 밀폐형 노즐과 이에 연결된 흡입호스에 걸쳐 가스 흡입을 위한 흡입력을 제공하는 흡입유닛과,

   상기 흡입유닛이 흡입하여 이송하는 주유가스 중 VOCs를 선택적으로 통과시키며, 지지체 상에 적층되고 폴리실록산계 고분자, 경화제, 무기입자 및 실란 커플링제를 분산 및 가교시켜 결합된 하이브리드 복합막을 구비한 분리막 모듈과,

   상기 분리막 모듈을 통과한 주유가스에서 고농도로 응축된 VOCs를 액상으로 저온 응축하여 집액한 뒤 배출하는 저온응축유닛과,

   상기 저온응축유닛에서 배출된 액화 유기용제를 임시 저장한 뒤 외부 저장조로 이동시켜 회수하는 회수유닛을 포함하는 주유가스 처리장치 본체;

   로 구성되고,

   상기 흡입유닛이 분리막 모듈의 상류측에 설치되어, 상기 흡입유닛에 의해 흡입된 주유가스가 분리막 모듈의 하이브리드 복합막을 통과하도록 구성된 것으로 특징으로 하는 하이브리드 복합막을 이용한 주유가스 처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 분리막 모듈의 하이브리드 복합막을 통과하지 못한 VOCs 희박 가스 및 상기 저온응축유닛을 통과한 잔여 VOCs 가스를 주유소의 연료저장소로 리턴시키기 위한 가스 리턴 라인에는 리턴되는 가스의 압력을 조절해주는 가바나 유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 복합막을 이용한 주유가스 처리장치.

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