KR101106531B1 - 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유동층코팅건조기의 배기가스를 응축시켜 그 응축수에 함유된 휘발성유기화합물을 원심분리하여 별도 회수함과 동시에 스크러버를 통해 배기가스 내에 함유된 휘발성유기화합물을 최종 회수함으로써 적은 시설비와 유지비용으로 휘발성유기화합물의 회수효율을 증대시킬 수 있도록 한 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치는, 유동층코팅건조기의 배기구를 통해 배출되는 배기가스 중에 함유된 휘발성유기화합물을 회수하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 있어서, 상기 유동층코팅건조기의 배기구에 연결되고 상기 배기구를 통해 강제유입되는 배기가스를 응축시키는 응축유닛과, 상기 응축유닛에 연결되고 상기 응축유닛을 관류하여 유입되는 배기가스 중에 함유된 오염물질을 최종 분리하여 배출하는 스크러버와, 상기 응축유닛에 연결되고 상기 배기가스의 응축에 의해 발생되는 응축수를 물과 휘발성유기화합물로 원심분리하는 원심분리기와, 상기 원심분리기에 연결되고 상기 원심분리기에 의해 분리된 휘발성유기화합물을 저장하는 회수저장조를 포함하여 이루어진다.

Description

유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치{APPARATUS FOR RECOVERING VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS OF FLUIDIZED-BED DRYER}

본 발명은 유동층코팅건조기의 배기가스 중에 함유된 휘발성유기화합물을 회수하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유동층코팅건조기의 배기가스를 응축시켜 그 응축수에 함유된 휘발성유기화합물을 원심분리하여 별도 회수함과 동시에 스크러버를 통해 배기가스 내에 함유된 휘발성유기화합물을 최종 회수함으로써 적은 시설비와 유지비용으로 휘발성유기화합물의 회수효율을 증대시킬 수 있도록 한 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 관한 것이다.

일반적으로 유동층건조기는 그 상부에 예를 들어 곡물, 비료, 의약품 등과 같은 입상의 건조대상물이 투입되어 놓여진 다공판의 하부에서 열풍을 상부방향으로 분사하여 입상의 건조대상물을 마치 유체처럼 유동시키면서 건조하는 장치를 말하는 것으로, 이 때 유동층건조기 내에는 입상의 건조대상물과 열풍의 혼합상태가 마치 액체가 비등하고 있는 것처럼 활발히 움직이지만 입상의 건조대상물이 열풍에 동반되어 비산되지는 않는 유동층이 형성된다.

최근에는 열풍의 제공과 함께 예를 들어 기능성코팅액 또는 결합액과 같은 분사액을 동시에 분사하는 유동층코팅건조기도 많이 개발되고 있는데, 도 1에는 유동층코팅건조기의 개략구조도가 도시된다.

유동층코팅건조기(100)는 도 1에 도시되는 바와 같이 일측에 건조대상물이 투입되는 투입구(111)가 형성되고 타측에 건조된 건조대상물이 배출되는 배출구(113)가 형성되며 하단에 건조대상물을 건조하기 위한 열풍이 공급되는 열풍유입구(115)가 형성되고 상단에 배기구(117)가 형성되는 유동층코팅건조기본체(100)와, 유동층코팅건조기본체(100) 내에 설치되어 투입구(111)를 통해 투입된 건조대상물을 지지함과 동시에 기능성코팅액 또는 결합액과 같은 분사액이 분사되는 분사노즐(121)이 구비되며 분사노즐(121)을 제외한 전면적에 걸쳐 송풍공(도시되지 않음)이 관통형성되는 다공판(120)을 포함하여 이루어진다.

통상적으로 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)로는 건조대상물의 건조에 사용된 열풍과 함께 분사액에 함유된 휘발성유기화합물이 열풍에 의해 휘발되어 함께 배출된다.

휘발성유기화합물이 대기중에 그대로 방출될 경우에는 심각한 환경오염이 초래될 뿐만 아니라 휘발성유기화합물에 함유된 발암물질로 인해 간강의 위협을 받을 수 있으므로, 유동층코팅건조기(100)에는 휘발성유기화합물의 방출을 감소하기 위한 설비가 필수적으로 설치되어야 한다.

휘발성유기화합물의 방출을 감소하기 위한 설비로는 활성탄과 같은 흡착제를 통해 휘발성유기화합물을 흡착하는 흡착식 설비와 촉매를 이용하여 낮은 온도에서 휘발성유기화합물을 산화시켜 제거하는 촉매식 설비를 들 수 있는데, 전자의 경우에는 시설비가 매우 비싸고 넓은 설치공간이 필요하여 실외에만 설치가능할 뿐만 아니라 사용하면 할수록 흡착효율이 떨어지고 흡착제의 정기적 교체로 인한 유지비용이 많이 들며 폐흡착제로 인해 2차적인 환경오염이 발생되는 문제점이 있고, 후자의 경우에는 전체적인 시설비가 비싸고 넓은 설치공간이 필요하여 실외에만 설치가능할 뿐만 아니라 고가의 촉매사용으로 인해 유지비용이 많이 드는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은, 유동층코팅건조기의 배기가스를 응축시켜 그 응축수에 함유된 휘발성유기화합물을 원심분리하여 별도 회수함과 동시에 스크러버를 통해 배기가스 내에 함유된 휘발성유기화합물을 최종 회수함으로써 적은 시설비와 유지비용으로 휘발성유기화합물의 회수효율을 증대시킬 수 있도록 한 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치를 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 유동층코팅건조기의 배기구를 통해 배출되는 배기가스 중에 함유된 휘발성유기화합물을 회수하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 있어서, 상기 유동층코팅건조기의 배기구에 연결되고 상기 배기구를 통해 강제유입되는 배기가스를 응축시키는 응축유닛과, 상기 응축유닛에 연결되고 상기 응축유닛을 관류하여 유입되는 배기가스 중에 함유된 오염물질을 최종 분리하여 배출하는 스크러버와, 상기 응축유닛에 연결되고 상기 배기가스의 응축에 의해 발생되는 응축수를 물과 휘발성유기화합물로 원심분리하는 원심분리기와, 상기 원심분리기에 연결되고 상기 원심분리기에 의해 분리된 휘발성유기화합물을 저장하는 회수저장조를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치를 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 응축유닛은, 상기 유동층코팅건조기의 배기구에 연결되고 그 내부에는 냉각수가 관류하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 응축기와, 상기 제 1 응축기에 연결되고 그 내부에는 냉각가스가 관류하는 판형열교환기가 구비되는 판형응축기와, 상기 판형응축기에 연결되고 내부에는 냉각수가 관류하는 제 2 열교환기가 구비되는 제 2 응축기를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 냉각수는 외부로부터 유입되어 상기 제 2 응축기의 제 2 열교환기를 관류한 후 상기 제 1 응축기의 제 1 열교환기를 관류한 다음 외부로 배출된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 응축유닛과 상기 원심분리기 사이에 구비되는 응축수저장조를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 유동층코팅건조기의 배기구와 상기 응축유닛 사이에 구비되고 상기 배기가스에 함유된 먼지와 이물질을 포집하는 집진기와, 상기 집진기와 상기 응축유닛 사이에 구비되고 상기 배기가스에 대한 강제이송력을 발생시키는 제 1 블로어를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 스크러버에 연결되고 상기 배기가스에 대한 강제이송력을 발생시키는 제 2 블로어를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 의하면, 유동층코팅건조기의 배기가스를 응축시켜 그 응축수에 함유된 휘발성유기화합물을 원심분리하여 별도 회수함으로써 적은 시설비와 유지비용으로도 유동층코팅건조기의 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 96 내지 98% 정도까지 회수할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 의하면, 유동층코팅건조기의 배기가스를 응축유닛에 의한 응축 후에 스크러버를 통해 최종 오염물질을 분리하는 경우에는 유동층코팅건조기의 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 모두 제거할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

도 1은 종래의 유동층코팅건조기의 개략구조도.
도 2는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치의 블럭구성도.
도 3은 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치의 상세구성도.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치(1)는, 유동층코팅건조기(100; 도 1 참조)의 배기구(117)를 통해 배출되는 배기가스 중에 함유된 휘발성유기화합물을 회수하여 배기가스로 인한 환경오염을 방지하는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)에 연결되고 배기구(117)를 통해 강제유입되는 배기가스를 응축시키는 응축유닛(10)과, 응축유닛(10)에 연결되고 응축유닛(10)을 관류하여 유입되는 배기가스 중에 함유된 오염물질을 최종 분리하여 배출하는 스크러버(20)와, 응축유닛(10)에 연결되고 배기가스의 응축에 의해 발생되는 응축수를 물과 휘발성유기화합물로 원심분리하는 원심분리기(30)와, 원심분리기(30)에 연결되고 원심분리기(30)에 의해 분리된 휘발성유기화합물을 저장하는 회수저장조(40)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 응축유닛(10)은 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)를 통해 강제유입되는 배기가스를 예를 들어 냉각수 또는 냉각가스와의 열교환을 통해 응축시켜 응축수를 발생시키는 역할을 하는 것으로, 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)에 연결된다.

응축유닛(10)은 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)를 통해 유입되는 고온의 배기가스를 순차적으로 냉각시켜 응축효율이 배가될 수 있도록, 제 1 응축기(11), 판형응축기(13) 및 제 2 응축기(15)가 순차적으로 직렬로 연결되는 구성을 가지는 것이 바람직하다.

제 1 응축기(11)는 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)를 통해 유입되는 고온의 배기가스를 외부로부터 제공되는 냉각수와 열교환시켜 1차적으로 냉각 및 응축시키는 수냉식응축기로, 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)에 연결되고 그 내부에는 냉각수가 관류하는 제 1 열교환기(11a)가 구비된다.

제 1 응축기(11)에 직렬로 연결되는 판형응축기(13)는 제 1 응축기(11)에 의해 1차적으로 응축된 배기가스를 외부로부터 제공되는 냉각가스와 열교환시켜 2차적으로 냉각 및 응축시키는 역할을 하는 것으로, 그 내부에는 냉각가스가 관류하는 판형열교환기(13a)가 구비된다.

판형응축기(13)에 직렬로 연결되는 제 2 응축기(15)는 판형응축기(13)에 의해 2차적으로 응축된 배기가스를 외부로부터 제공되는 냉각수와 열교환시켜 최종적으로 냉각 및 응축시키는 역할을 하는 것으로, 내부에는 냉각수가 관류하는 제 2 열교환기(15a)가 구비된다.

이 때 냉각수는 단일관로를 통해 제 1 응축기(11)와 제 2 응축기(15)에 제공됨과 동시에 순차적인 냉각에 따른 응축효율이 증대될 수 있도록 될 수 있도록, 외부로부터 유입되어 제 2 응축기(15)의 제 2 열교환기(15a)를 먼저 관류한 후 제 1 응축기(11)의 제 1 열교환기(11a)를 관류한 다음 외부로 배출되는 구성을 자지는 것이 바람직하다.

냉각수가 제 2 응축기(15)의 제 2 열교환기(15a)를 먼저 관류한 후 제 1 응축기(11)의 제 1 열교환기(11a)를 관류하는 경우에는, 제 2 응축기(15)의 제 2 열교환기(15a)에서 냉각수가 2차에 걸쳐 냉각 및 응축된 배기가스와 먼저 열교환되어 자체온도가 많이 상승되지 않음에 따라 제 1 응축기(11)의 제 1 열교환기(11a)에서도 배기가스에 대한 냉각 및 응축기능이 발휘될 수 있어 단일관로의 구성이 가능하지만, 역으로 냉각수가 제 1 응축기(11)의 제 1 열교환기(11a)를 먼저 관류한 후 제 2 응축기(15)의 제 2 열교환기(15a)를 관류하는 경우에는, 냉각수가 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)를 통해 유입되는 고온의 배기가스와 먼저 열교환되면서 자체온도가 과도하게 상승됨에 따라 제 2 응축기(15)의 제 2 열교환기(15a)에서 배기가스에 대한 냉각 및 응축기능이 발휘될 수 없어 단일관로의 구성이 불가능하다.

응축유닛(10)은 상세히 도시되지는 않았지만 제 1 응축기(11) 및 제 2 응축기(15)로 냉각수를 지속적으로 순환공급하기 위한 냉각탑과 판형응축기(13)로 냉각가스를 지속적으로 제공하기 위한 냉동기를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

전술한 응축유닛(10)에는 스크러버(20)가 연결되는데, 이 스크러버(20)는 응축유닛(10)을 관류하여 유입되는 배기가스 중에 함유된 오염물질을 건식 또는 습식으로 최종 분리하여 배출하는 것으로, 공지된 오염물질 제거용 스크러버의 구성을 가지는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 상세설명은 생략하기로 한다.

또한 전술한 응축유닛(10), 즉 제 1 응축기(11), 판형응축기(13) 및 제 2 응축기(15)에는 원심분리기(30)가 통합적으로 연결되는데, 이 원심분리기(30)는 응축유닛(10)에 의한 배기가스의 응축에 의해 발생되는 응축수를 물과 휘발성유기화합물로 원심분리하는 것으로, 고속회전에 의한 원심력을 이용하여 성분이나 비중이 다른 물질들을 분리하는 공지된 모든 형태의 원심분리기가 적용될 수 있다. 특히 원심분리기(30)는 불활성기체로 간주되는 질소분위기 하에서 응축수를 물과 휘발성유기화합물로 원심분리하는 것이 바람직하다.

전술한 원심분리기(30)에는 회수저장조(40)가 연결되는데, 이 회수저장조(40)는 원심분리기(30)에 의해 응축수로부터 분리된 휘발성유기화합물을 저장하는 것으로, 통상의 화학용 저장탱크로 형성된다. 회수저장조(40)에 저장된 휘발성유기화합물은 펌프에 의해 옥외저장조(도시되지 않음)로 강제이송된 후 재활용된다.

전술한 응축유닛(10)과 원심분리기(30) 사이에는 응축수저장조(50)가 구비되는데, 이 응축수저장조(50)는 응축유닛(10), 즉 제 1 응축기(11), 판형응축기(13) 및 제 2 응축기(15) 내에서 배기가스의 냉각 및 응축에 의해 발생되는 응축수를 원심분리기(30)로의 투입에 앞서 저장하는 것으로, 통상의 화학용 저장탱크로 형성된다.

또한 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)와 응축유닛(10) 사이에는 집진기(60)가 구비되는데, 이 집진기(60)는 유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)로부터 배출되는 배기가스의 응축에 앞서 배기가스에 함유된 먼지와 이물질을 포집하는 것으로, 통상의 필터백 집진기로 형성된다.

또한 전술한 집진기(60)와 응축유닛(10) 사이에는 배기가스에 대한 강제이송력을 발생시키는 제 1 블로어(70)이 구비되고, 전술한 스크러버(30)에도 배기가스에 대한 강제이송력을 발생시키는 제 2 블로어(80)가 연결된다.

뿐만 아니라 원심분리기(30)에는 회수저장조(40)와 함께 물저장조(90)가 병렬로 연결되는데, 이 물저장조(90)는 원심분리기(30)에 의해 응축수로부터 분리된 물을 저장하는 것으로, 통상의 수조로 형성된다. 물저장조(90) 내에 저장된 물은 스크러버(20; 습식 스크러버일 경우)로 제공될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치(1)의 전체작용을 설명하면 다음과 같다:

유동층코팅건조기(100)의 배기구(117)로는 건조대상물의 건조에 사용된 열풍과 함께 분사액에 함유된 휘발성유기화합물이 열풍에 의해 휘발되어 함께 배출되는데, 이렇게 배출되는 배기가스는 집진기(60)를 거치면서 먼지와 이물질이 제거된 후, 응축유닛(10)으로 강제이송된다.

응축유닛(10)으로 유입된 배기가스는 수냉식응축기인 제 1 응축기(11), 공랭식응축기인 판형응축기(13) 및 수냉식응축기인 제 2 응축기(13)를 순차적으로 관류하면서 냉각 및 응축된 후, 스크러버(30)로 강제이송된다.

이 때 응축유닛(10) 내에는 배기가스의 응축으로 인한 응축수가 발생되는데, 이 응축수에는 96 내지 98%에 해당하는 휘발성유기화합물이 함유된다. 이 응축수는 응축수저장조(50)에 일시 저장되었다가 원심분리기(30)로 제공되어 그 내부에서 고속회전에 의한 원심력에 의해 물과 휘발성유기화합물로 분리된다.

원심분리기(30)에 의해 분리된 휘발성유기화합물은 회수저장조(40)에 분리저장되고, 원심분리기(30)에 의해 분리된 물은 물저장조(90)에 분리저장된다.

또한 응축수에 함유되지 않은 나머지 휘발성유기화합물은 응축된 배가가스와 함께 스크러버(30)로 강제이송되어 그 내부에서 전부 분리되고, 배기가스는 최종적으로 휘발성유기화합물이 100% 회수된 상태로 대기중으로 방출된다.

따라서, 본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치(1)의 경우에는, 응축유닛(10), 스크러버(20), 원심분리기(30) 및 회수저장조(40) 등과 같은 간단한 구성부재들의 조합을 통해, 유동층코팅건조기의 배기가스를 응축시켜 그 응축수에 함유된 휘발성유기화합물을 원심분리하여 별도 회수함과 동시에 스크러버(30)를 통해 배기가스 내에 함유된 휘발성유기화합물을 최종 회수함에 따라, 적은 시설비와 유지비용으로도 유동층코팅건조기의 배기가스에 포함된 휘발성유기화합물을 모두 회수할 수 있다.

1 : 본 발명에 따른 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치
10 : 응축유닛
11 : 제 1 응축기
13 : 판형응축기
15 : 제 2 응축기
20 : 스크러버
30 : 원심분리기
40 : 회수저장조
50 : 응축수저장조
60 : 집진기
70 : 제 1 블로어
80 : 제 2 블로어
90 : 물저장조
100 : 유동층코팅건조기

Claims (6)

1. 유동층코팅건조기의 배기구를 통해 배출되는 배기가스 중에 함유된 휘발성유기화합물을 회수하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치에 있어서,
   상기 유동층코팅건조기의 배기구에 연결되고 상기 배기구를 통해 강제유입되는 배기가스를 응축시키는 응축유닛;
   상기 응축유닛에 연결되고 상기 응축유닛을 관류하여 유입되는 배기가스 중에 함유된 오염물질을 최종 분리하여 배출하는 스크러버;
   상기 응축유닛에 연결되고 상기 배기가스의 응축에 의해 발생되는 응축수를 물과 휘발성유기화합물로 원심분리하는 원심분리기;
   상기 원심분리기에 연결되고 상기 원심분리기에 의해 분리된 휘발성유기화합물을 저장하는 회수저장조;
   상기 유동층코팅건조기의 배기구와 상기 응축유닛 사이에 구비되고 상기 배기가스에 함유된 먼지와 이물질을 포집하는 집진기;
   상기 집진기와 상기 응축유닛 사이에 구비되고 상기 배기가스에 대한 강제이송력을 발생시키는 제 1 블로어; 및
   상기 스크러버에 연결되고 상기 배기가스에 대한 강제이송력을 발생시키는 제 2 블로어를 포함하여 이루어지고,
   상기 응축유닛은, 상기 유동층코팅건조기의 배기구에 연결되고 그 내부에는 냉각수가 관류하는 제 1 열교환기가 구비되는 제 1 응축기와, 상기 제 1 응축기에 연결되고 그 내부에는 냉각가스가 관류하는 판형열교환기가 구비되는 판형응축기와, 상기 판형응축기에 연결되고 내부에는 냉각수가 관류하는 제 2 열교환기가 구비되는 제 2 응축기를 포함하여 이루어지며,
   상기 냉각수는 외부로부터 유입되어 상기 제 2 응축기의 제 2 열교환기를 관류한 후 상기 제 1 응축기의 제 1 열교환기를 관류한 다음 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 응축유닛과 상기 원심분리기 사이에 구비되는 응축수저장조를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유동층코팅건조기의 휘발성유기화합물 회수장치.
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