KR101108096B1

KR101108096B1 - 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치 및 그 모쥴

Info

Publication number: KR101108096B1
Application number: KR1020100006008A
Authority: KR
Inventors: 김상국
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2012-01-31
Also published as: KR20110086332A

Abstract

본 발명은 산업현장에서 발생하는 휘발성유기물질을 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치에 의해 제거하되, 상기 연속농축장치에 구비된 모듈이 엑츄에이터에 의해 수평방향으로 이동하는 반면, 가스는 모듈의 상, 하 방향으로 이동하여 모쥴이 정지 또는 이동 시 가스가 모쥴로부터 새는 것을 방지하도록 하는 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치 및 그 모쥴에 관한 것이다.
본 발명의 연속농축장치는 상판과 하판 사이에 모쥴이 다수개 내재되는 무빙베드챔버가 구비되어지되, 상기 무빙베드챔버는 하나의 탈착모쥴챔버, 하나의 중립모쥴챔버 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버가 순차적으로 배열되는 제1모쥴라인과, 상기 제1모쥴라인과 평행하게 하나의 중립모쥴챔버, 하나의 냉각모쥴챔버 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버가 순차적으로 배열되는 제2모쥴라인으로 이루어져, 상기 각각의 모쥴챔버에는 모쥴의 내재되며, 상기 모쥴이 상판과 하판 사이에서 상기 제1모쥴라인 및 제2모쥴라인을 따라 수평방향으로 이동되어지고, 공급되는 휘발성유기화합물 가스는 상기 모쥴의 원통형 가스통로를 따라 상, 하 방향으로 이동되어지는 것을 특징으로 한다.

Description

가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치 및 그 모쥴{Continuous concentrator of volatile organic compounds with gas flow direction different from module moving direction and the module}

본 발명은 산업현장에서 발생하는 휘발성유기물질을 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치에 의해 제거하되, 상기 연속농축장치에 구비된 모듈이 엑츄에이터에 의해 수평방향으로 이동하는 반면, 가스는 모듈의 상, 하 방향으로 이동하여 모쥴이 정지 또는 이동 시 가스가 모쥴로부터 새는 것을 방지하도록 하는 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치 및 그 모쥴에 관한 것이다.

근래 산업화, 인구 집중화로 인하여 많은 오염물질이 발생되고 있으며, 이러한 산업환경, 도시환경에서 발생되는 오염물질 중에서 휘발성유기물질(VOC, Volatile Organic Compounds)는 발암성물질 등 인체에 유해한 성분이 다량 포함되어 있다.

이와 같은 휘발성유기물질은 농축장치를 이용하여 부피를 줄이고, 농축 후에는 별도로 탈착하여 태워서 무해화하는데, 이때 농축비가 낮아 탈착된 휘발성유기물질 농도가 충분히 높지 못하여 보조연료가 필요하고, 큰 규모의 시설이 요구되며 처리과정도 복잡한 문제점이 있었다.

이에 일부 휘발성유기물질의 농축장치로 회전형흡착로타가 이용되고 있다. 이러한 종래의 농축장치에 의하면, 원통형 로타에 흡착제가 들어가 있으며 흡착, 탈착, 냉각으로 구분된다. 하나의 로타가 회전함에 따라 상온에서의 흡착영역에서 흡착된 부분이 탈착영역으로 이동하면서 고온의 공기에 의하여 탈착되고, 연속적인 회전에 의하여 냉각영역에서는 상온의 공기를 통과시켜 냉각을 하고 다시 흡착영역으로 회전되는 등 연속적인 로터의 회전으로 흡착 및 탈착이 반복된다.

하지만 휘발성유기물질을 포함한 공기가 로타 흡착층을 통과시, 완전히 흡착되기 위하여는 흡착제가 충분한 두께로 설치되어 있어야 한다. 그러나 하나의 로타에 대하여 흡착, 탈착 및 냉각이 이루어지기 때문에 탈착 및 냉각구간의 영역과 구분없이 동일한 두께로 되어 있다. 흡착시 휘발성유기물질이 배출되지 않도록 흡착제량과 회전속도를 조절하여야 하며, 탈착구간에서는 흡착된 대부분의 유기성휘발물질이 탈착되어야 하기 때문에 충분한 탈착시간을 확보하기 위하여 로타의 회전속도가 느리게 동작하여야 하므로 전체 싸이클의 주기가 느려지는 문제가 있으며, 이러한 정황에 의하여 흡착로타의 크기가 전체적으로 커지게 되어 장치설치비용 및 운영비용이 증가하는 등의 문제점이 있다.

따라서 본 발명자는 상기한 종래의 흡착로타가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 국내공개특허 제10-2009-0082949호를 제안하였다. 상기 국내공개특허 제10-2009-0082949호는 흡착베드라인과 탈착-냉각베드라인으로 구성되며 각 베드라인에는 모쥴이 내제되어, 흡착베드라인 입구측에 위치된 모쥴이 포화상태에 도달하면 흡착베드에서 탈착베드로 이동하고, 탈착베드에 있던 모쥴은 냉각모드로 이동하며, 냉각모드에 있는 모쥴은 다시 흡착베드라인의 출구지점에 위치한 장소로 순차적으로 이동하고, 모쥴이 이동하는 순간에도 휘발성유기물질은 연속적으로 흡착베드라인으로 공급되고 처리되어, 모쥴이 이동하면서 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 싸이클이 짧아 장치크기가 현저하게 작게 구성되고, 유입되는 휘발성유기물질의 양에 비하여 소량의 탈착공기를 사용되어 고도 농축이 가능하였다. 그러나 상기 선공개 특허는 모쥴이 수평으로 이동하고 처리하고자 하는 휘발성 유기화합물 가스와 탈착가스, 냉각공기 역시 수평방향으로 흐르기 때문에 가스가 새지 않도록 하기 위해서는 매우 복잡한 구조가 요구되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 휘발성 유기물질 연속농축장치가 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 연속농축장치의 모쥴은 수평으로 이동하도록 하고 가스은 상기 모쥴의 상, 하 방향으로 흐르도록 함으로써, 연속농축장치의 구조가 간단해지는 것은 물론 가스가 새는 것을 효과적으로 방지하며, 모쥴이 이동하도록 하는 엑츄에이터의 개수를 감소시키고 작동회수도 감소시키도록 하는 것이다.

아울러 휘발성 유기물질의 탈착 시 고온의 공기를 더욱 용이하게 공급하도록 한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치용 모쥴은, 모쥴의 몸체는 직육면체 형상으로 되고, 상기 몸체에는 상, 하를 관통하는 원통형 가스통로가 형성되며, 상기 원통형 가스통로에 흡착제가 내재되는 것을 특징으로 한다.

상기 몸체의 상, 하단에 고무링 장착홈이 각각 형성되고, 상기 고무링 장착홈에는 고무링이 장착되며, 상기 고무링의 내측으로 원통형 가스통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 통로에 내재되는 흡착제의 상단 또는 하단에 그물망이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 통로의 내주연부에는 나사산이 형성되고, 상기 나사산에는 금속링이 결합됨으로써, 상기 그물망이 금속링에 의해 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 원통형 통로의 내측 하부에는 흡착제 지지대가 추가로 형성되어, 상기 흡착제 지지대가 흡착제 및 그물망을 지지하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치는, 상기 연속농축장치는 상판과 하판 사이에 모쥴이 다수개 내재되는 무빙베드챔버가 구비되어지되, 상기 무빙베드챔버는 하나의 탈착모쥴챔버, 하나의 중립모쥴챔버 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버가 순차적으로 배열되는 제1모쥴라인과, 상기 제1모쥴라인과 평행하게 하나의 중립모쥴챔버, 하나의 냉각모쥴챔버 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버가 순차적으로 배열되는 제2모쥴라인으로 이루어져, 상기 각각의 모쥴챔버에는 모쥴의 내재되며, 상기 모쥴이 상판과 하판 사이에서 상기 제1모쥴라인 및 제2모쥴라인을 따라 수평방향으로 이동되어지고, 공급되는 휘발성유기화합물 가스는 상기 모쥴의 원통형 가스통로를 따라 상, 하 방향으로 이동되어지는 것을 특징으로 한다.

상기 상판 및 하판의 상기 흡착모쥴챔버, 탈착모쥴챔버 및 냉각모쥴챔버에 대응되는 위치에는 상기 모쥴의 원통형 가스통로와 대응되는 휘발성유기화합물 가스 통로, 탈착가스 통로, 냉각에어 통로가 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 연속농축장치에는, 상기 제1모쥴라인에 위치되는 모쥴을 일측으로 이동시키기 위한 제1엑츄에이터가 구비되고, 상기 제1모쥴라인의 탈착모쥴챔버에 위치되는 모쥴을 제2모쥴라인으로 이동시키기 위한 제2엑츄에이터가 구비되며, 상기 제2모쥴라인에 위치되는 모쥴을 타측으로 이동시키기 위한 제3엑츄에이터가 구비되고, 상기 제2모쥴라인의 흡착모쥴챔버에 위치되는 모쥴을 제1모쥴라인으로 이동시키기 위한 제4엑츄에이터가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 연속농축장치는, 상기 제1흡착라인의 흡착모쥴챔버에 휘발성유기화합물 가스가 공급되도록 하는 송풍기가 구비되고, 상기 탈착모쥴챔버에 캐리어가스가 공급되도록 하는 탈착송풍기가 구비되며, 상기 냉각모쥴챔버에 냉각에어가 공급되도록 하는 냉각송풍기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 무빙베드챔버의 상판 상부에는 상부 헤더가 구비되어지고, 하판 하부에는 하부헤더가 구비되어지되, 상기 상부 헤더와 하부 헤더는 상기 무빙베드챔버의 흡착모쥴챔버에 대응되는 위치에 구비되어 공급되는 휘발성유기화합물 가스가 흡착모쥴챔버에 위치되는 모쥴의 원통형 가스통로를 통과하도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 헤더는 상기 제1모쥴라인의 흡착모쥴챔버에 대응되는 위치와 상기 제2모쥴라인의 흡착모쥴챔버에 대응되는 위치가 각각 구획되도록 이루어져, 상기 상부 헤더와 상기 상판의 사이가 제1공간부와 제2공간부로 구획되어짐을 특징으로한다.

본 발명에 따르면 산업현장에서 배출되는 농도가 낮고 풍량이 많은 휘발성유기화합물 가스를 효과적으로 흡착하여, 적은 량이 탈착가스를 사용하여 탈착함으로써, 탈착가스의 휘발성유기화합물의 농도가 높아 공해물질을 유용한 자원으로 전환하도록 하는 효과를 제공한다.

또한 가스흐름방향과 모쥴이동 방향을 상이하도록 하여, 종래 설계상 가스가 누출되는 문제를 효과적으로 방지하고 엑츄에이터의 작동을 최소화하여 장치의 구조를 단순화하는 효과를 제공한다.

또한 흡착영역에 속하는 모쥴군을 2열로 배열함으로써 농축비를 제고할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치의 개략적인 구조도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 모쥴의 이동순서를 나타낸 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 모쥴을 나타낸 도면.
도 4a 및 4b는 본 발명에 다른 연속농축장치 본체를 나타낸 사시도.
도 4c는 도 4a의 C-C 선의 단면도.
도 4d는 도 4a의 D-D 선의 단면도.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에서 사용되는 모쥴(100)에 대해 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 모쥴(100)은 몸체(110)가 직육면체 형상으로 되고, 상기 몸체(110)에는 상, 하를 관통하는 원통형 가스통로(120)가 형성되며, 상기 원통형 가스통로(120)에 흡착제(130)가 내재되어 이루어진다. 이때 상기 모쥴(100)의 몸체(110)에 상, 하방향으로 원통형 가스통로(120)가 형성되는 것은, 휘발성유기화합물 가스가 모쥴(100)의 상, 하 방향으로 이동되기 때문이며, 상기 내재된 흡착제(130)에 의해 휘발성유기화합물이 흡착되는 것이다.

그리고 상기 몸체(110)의 상, 하단에 고무링 장착홈(111)이 각각 형성되고, 상기 고무링 장착홈(111)에는 고무링(112)이 장착될 수 있다. 이때 상기 원통형 가스통로(120)는 상기 고무링(112)의 내측으로 형성됨이 바람직하다. 여기서 상기 고무링(112)은 그 재질을 제한하지 않은 바 고온에서 견딜 수 있는 정도면 족하며, 상기 고무링(112)은 모쥴(100)의 상부와 하부면에 단단하게 고정되고, 필요에 따라 교체할 수 있음은 물론이다.

이때 상기 고무링(112)은 후술될 연속농축장치(A)의 상판(11)과 하판(12) 사이에서 상기 모쥴(100)이 수평방향으로 이동할 때 고무링(112)에 의해 모쥴(110) 내 원통형 통로(120)가 밀폐되어 가스가 누출되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.

그리고 도 3c 및 도 3d와 같이, 상기 원통형 통로(120)에 내재되는 흡착제(130)의 상단 또는 하단에는 그물망(131)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 그물망(131)으로 인해 흡착제(130)가 모쥴(100)로 부터 이탈되는 것을 방지하는 것이다. 이때 상기 그물망(131)의 고정을 위하여, 상기 원통형 통로(120)의 내주연부에는 나사산(121)이 형성되고, 상기 나사산(121)에 금속링(140)이 결합될 수 있는 데, 상기 그물망(131)이 금속링(140)에 의해 고정되는 것이다. 이때 상기 금속링(140)의 외주연부에도 나사산이 형성되어 상기 원통형 통로(120)의 내주연부에 형성된 나사산(121)에 나사결합되는 것이다.

아울러 상기 원통형 통로(120)의 내측 하부에는 흡착제 지지대(122)가 추가로 형성되어, 상기 흡착제 지지대(122)가 흡착제(130) 및 그물망(131)을 지지하도록 할 수도 있는 바, 하측의 그물망(131) 및 흡착제(130)의 하단은 흡착제 지지대(122)에 의해 지지되고, 상측의 그물망(131) 및 흡착제(130) 상단은 금속링(140)을 체결하여 고정하도록 할 수 있다.

또한 흡착제(130)의 부피가 크다면, 상기 흡착제 지지대(122)의 하측으로 그물망(131)이 구비되도록 한 후 금속링(140)을 체결하여 그물망(131)을 고정하고, 흡착제(130)를 삽입하고 그 상부에 다시 다른 그물망(131)을 위치시킨 후 다른 금속링(140)을 체결하여 상부측 그물망(131)까지 내려오게 함으로써, 흡착제(130)를 고정시킬 수도 있다.

여기서 상기 모쥴(100)에 사용되는 흡착제(130)로는 활성탄, 펠렛형 제올라이트, 제올라이트를 담지시킨 세라믹섬유지 등 다양한 흡착소자가 사용될 수 있는 것으로 그 종류를 제한하지 않는다.

이하 상기 모쥴(100)을 이용한 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치(A)에 대해 설명한다.

본 발명의 연속농축장치(A)는 도 1에서와 같이, 연속농축장치 본체(10), 상기 본체(10)에 휘발성유기화합물 가스를 공급하기 위한 송풍기(20), 상기 본체(10)에 캐리어가스를 공급하기 위한 탈착송풍기(30), 상기 본체(10)에 냉각에어를 공급하기 위한 냉각송풍기(40) 및 상기 본체(10) 내의 모쥴을 이동시키기 위한 엑츄에이터(50a)(50b)(50c)(50d)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 연속농축장치 본체(10)에는 다수개의 모쥴(100)이 내재되는 바, 상기 내재되는 모쥴(100)은 각각 흡착, 중립, 탈착, 중립, 냉각의 역할을 하게 되는 데, 각 모쥴(100)은 위치를 이동하면서 상기 역할을 반복적으로 수행하게 된다. 이때 상기 모쥴(100)의 이동은 엑츄에이터(50a)(50b)(50c)(50d) 및 상기 엑츄에이터(50a)(50b)(50c)(50d)에 연결된 실린더(51a)(51b)(51c)(51d)에 의해 이동하게 되는 데, 그 이동거리는 위치 리미트 스위치(53a)(53b)(53c)(53d)에 의하여 제어된다. 그리고 상기 엑츄에이터(50a)(50b)(50c)(50d) 는 공압장치, 유압장치를 비롯하여 모쥴(100)의 크기에 따라 다양한 종류의 것을 선택할 수 있다. 그리고 상기 실린더(51a)(51b)(51c)(51d)에는 실린더 가이드(52a)(52b)(52c)(52d)가 설치될 수 있다.

즉, 본 발명의 연속농축장치(A)는 송풍기(20)에 의해 연속농축장치 본체(10)로 운반된 휘발성유기화합물 가스는 본체(10)에 내재된 모쥴(100)에 의하여 휘발성유기화합물이 흡착되고 휘발성유기화합물이 제거된 가스는 처리가스 배출구(13b)를 통해 외부로 배출된다. 이때 상기 흡착위치에 있는 모쥴(100) 중 가장체류시간이 긴 모쥴은 중립으로 이동되고, 다시 탈착위치로 이동된다. 이때 상기 탈착은 탈착송풍기(30)에 의하여 캐리어가스를 공급하고, 히터(31)에서 가열된 고온의 캐리어가스에 의하여 탈착위치에 있는 모쥴(100)에 내재된 흡착제(130)로 부터 휘발성유기화합물이 탈착되어 탈착가스배출구(32)를 통하여 외부로 배출되는 것이다. 이때 캐리어가스의 유량은 연속농축장치 본체(10)로 공급된 휘발성유기화합물 가스량에 비하여 훨씬 적은 풍량을 사용한다. 따라서 상기 탈착가스 배출구(13b)를 통하여 배출되는 가스 중 휘발성유기화합물의 농도는 매우 높게 되는 것이다.

이때 상기 캐리어가스로는 탈착된 휘발성유기화합물의 최대농도가 휘발성유기화합물의 최소폭발한계의 25% 이하인 경우에는 공기를 사용하고, 그 이상인 경우에는 비활성 가스인 질소를 일반적으로 사용한다. 그리고 탈착된 휘발성유기화합물의 농도가 높은 경우 응측에 의하여 유기용제로 회수하거나 연료전지를 구동하는 원료로 사용할 수 있게 된다. 그리고 상기 탈착위치의 모쥴(100)은 다시 중립위치로 이동하게 되고, 다시 중립위치에서 냉각위치로 이동하여 상기 냉각송풍기(40)를 통해 이송된 외부공기와 접촉하면 모쥴(100) 내의 흡착제(130)의 온도가 낮아지면서 흡착제(130)는 다시 흡착능이 회복되어 흡착위치의 모쥴(100)로 되는 것이다. 그리고 상기 이송된 외부공기는 다시 냉각에어 배출구(41)를 통해 외부로 배출된다.

즉, 본 발명의 휘발성유기화합물 연속농축장치(A)는 모쥴(100)의 이동에 의해 연속적으로 휘발성유기화합물 가스가 농축되어지되, 상기 모쥴(100)은 엑츄에이터(50a)(50b)(50c)(50d)에 의하여 수평으로 이동하는 반면 가스흐름 방향은 모쥴(100)의 상하로 이동하여 모쥴(100)이 정지 또는 이동시 가스가 새는 것을 매우 효과적으로 방지하도록 하는 것은 물론, 엑츄에이터의 개수를 최소로 할 수 있게 되는 것이다.

상기 본 발명의 연속농축장치 본체(10)는 휘발성유기화합물을 연속적으로 농축하는 것으로, 도 4a 내지 도 4c에서와 같이, 상판(11)과 하판(12) 사이에 앞서 설명된 모쥴(100)이 다수개 내재되는 무빙베드챔버(B)가 구비된다. 이하 본 발명에서의 챔버란 모쥴(100)이 위치될 수 있는 공간부를 의미하는 것으로 정의한다.

여기서 상기 무빙베드챔버(B)는 하나의 탈착모쥴챔버(2), 하나의 중립모쥴챔버(4) 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버(1)가 순차적으로 배열되어 이루어지는 제1모쥴라인(1a)과, 상기 제1모쥴라인(1a)과 평행하게 하나의 중립모쥴챔버(4'), 하나의 냉각모쥴챔버(3) 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버(1')가 순차적으로 배열되어 이루어는 제2모쥴라인(1b)로 이루어지며, 상기 각각의 챔버(1)(1')(2)(3)(4)(4')에는 모쥴(100)의 내재된다. 이때 상기 흡착모쥴챔버(1)(1')는 그 개수를 제한하지 않으며, 공급되는 휘발성유기화합물 가스의 풍량 또는 농도에 따라 조절하여 사용하도록 한다.

이때 각 모쥴(100)의 이동은 엑츄에이터(50a)(50b)(50c)(50d)에 의해 이루어지는 데, 상기 제1모쥴라인(1a)에 위치되는 모쥴(100)을 일측으로 이동시키기 위한 제1엑츄에이터(50a)가 구비되고, 상기 제1모쥴라인(1a)의 탈착모쥴챔버(2)에 위치되는 모쥴(100)을 제2모쥴라인(1b)으로 이동시키기 위한 제2엑츄에이터(50b)가 구비되며, 상기 제2모쥴라인(1b)에 위치되는 모쥴(100)을 타측으로 이동시키기 위한 제3엑츄에이터(50c)가 구비되고, 상기 제2모쥴라인(1b)의 흡착모쥴챔버(1')에 위치되는 모쥴(100)을 제1모쥴라인(1a)으로 이동시키기 위한 제4엑츄에이터(50d)가 구비되는 것이다.

즉, 상기 송풍기(20)를 통해 휘발성유기화합물 가스가 본체(10) 내로 유입되면, 상기 본체(10) 내의 흡착모쥴챔버(1) 위치에 있는 모쥴(100)에 의해 휘발성유기화합물이 흡착되고, 상기 흡착모쥴챔버(1)의 위치에 있는 모쥴(100)이 엑츄에이터(50a)에 의해 중립모쥴챔버(4)로 이동하고, 다시 탈착모쥴챔버(2)로 이동하여 탈착송풍기(30)에 의해 캐리어가스가 공급되어 휘발성유기화합물이 탈착되고, 다시 중립모쥴챔버(4') 및 냉각모쥴챔버(3)로 차례로 이동하여 냉각에어를 공급하는 냉각송풍기(40)에 의해 냉각되어 흡착능을 회복하는 것이다.

본 발명의 모쥴(100)의 이동순서를 도 2a 내지 도 2d를 참고하여 설명하면,도 2a와 같이 흡착모쥴챔버(1)에 10개의 모쥴(100-1)(100-2)(100-3)(100-4)(100-5)(100-10)(100-11)(100-12)(100-13)(100-14)이 내재되고, 중립모쥴챔버(4)에는 2개의 모쥴(100-7)(100-9)이 내재되며, 탈착모쥴챔버(2)에 1개의 모쥴(100-8), 냉각모쥴챔버(3)에 1개의 모쥴(100-6)이 내재되어 있다. 여기서 도면에서는 총 14개의모쥴(100)이 내재된 것으로 도시하였지만, 설계사양에 따라 모쥴(100)의 개수를 달리할 수 있음은 물론이다. 이동이 시작되면, 도 2b와 같이, 연속농축장치 본체(10) 좌, 우측에 위치한 상기 엑츄에이터(50a)(50c)와 연결된 실린더(51a)(51c)가 빠지게 되어 모쥴(100-8)(100-1)이 움직일 수 있는 상태가 되고, 도 2c와 같이 상, 하측에 위치한 상기 엑츄에이터(50b)(50d)와 연결된 실린더(51b)(51d)가 작동하여 모쥴(100-1)(100-8)을 밀어 넣은 후 빠져 제위치로 돌아오게 된다.

그리고 마지막으로 도 2d와 같이 다시 실린더(51a)(51c)가 제위치로 돌아와 모쥴(100-8)(100-1)을 미는 상태로 되면 모쥴(100)의 이동이 종료되어, 결과적으로 모쥴은 시계방향으로 1칸씩 이동을 하게 되는 것이다. 그리고 모쥴(100)은 계속적으로 이동하면서 휘발성유기화합물을 흡착하는 것이다.

따라서 상기 도 2a의 제2모쥴라인(1b)의 흡착모쥴챔버(1)에 위치된 모쥴(100-5)은 재생되어 흡착능이 회복된 모쥴이며 제1모쥴라인(1a)의 흡착모쥴챔버(1)에 위치된 모쥴(100-10)은 이동하면서 계속 휘발성유기화합물을 흡착하였으므로 흡착능이 가장 적은 모쥴인 것이며, 상기 흡착능이 가장 적은 모쥴(100-10)은 중립모쥴챔버(4)로 이동한 후 탈착모쥴챔버(2)로 이동하여 고온의 캐리어가스에 의하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착한 후 다시 중립모쥴챔버(4)로 이동하고, 다시 냉각모쥴챔버(3)로 이동한 후 냉각되어 흡착능을 회복한 뒤 흡착모쥴챔버(1)로 이동하여 흡착을 시작하는 것이다.

여기서 중립모쥴챔버(4)는 탈착 전, 후로 하여 탈착시 고온의 캐리어가스에 의하여 전달된 열이 흡착모쥴챔버(1) 또는 냉각모쥴챔버(2)에 있는 모쥴로 전달되는 것을 일부 차단하기 위하여 존재하는 것이다.

한편, 상기 연속농축장치 본체(10)를 구성함에 있어서, 도 4a 내지 도 4d와 같이, 상기 상판(11) 및 하판(12)은 동일한 구조로 되어 있는 바, 상기 상판(11) 및 하판(12)의 상기 흡착모쥴챔버(1), 탈착모쥴챔버(2) 및 냉각모쥴챔버(3)에 대응되는 위치, 더욱 명확하게는 챔버(1)(2)(3) 내의 모쥴(100)의 원통형 가스통로(120)와 정확하게 일치하는 위치에는 휘발성유기화합물 가스 통로(11a)(12a), 탈착가스 통로(11b)(12b), 냉각에어 통로(11c)(12c)가 원형으로 각각 천공되어 있다. 상기 각 통로들은 공급되는 가스들이 상판(11)과 하판(12)에 구애받지 않고 가스들이 모쥴(100)의 내부를 통과할 수 있도록 하기 위함이다. 이때 중립모쥴챔버(4)(4')에서는 가스의 흐름이 없으므로 별도의 통로를 마련하지 않는다. 또한 상기 본체(10)는 상판(11)과 하판(12)의 각 테두리부를 연결하는 측벽이 별도로 마련될 수 있음은 당연하다.

아울러, 상기 상판(11)의 상부 및 하판(12)의 하부에는 각각 상부헤더(13)와 하부헤더(14)가 구비된다. 상기 상부헤더(13)와 하부헤더(14)는 공급되는 휘발성유기화합물 가스가 흡착모쥴챔버(1) 내에 위치하는 모쥴(100)만을 통과하도록 하기 위한 공간부를 마련한기 위한 것이므로, 상기 상부 헤더(13)와 하부 헤더(14)는 상기 무빙베드챔버(B)의 흡착모쥴챔버(1)에 대응되는 위치에만 구비된다.

또한 상기 상부 헤더(13)는 상기 제1모쥴라인(1a)의 흡착모쥴챔버(1)에 대응되는 위치와 상기 제2모쥴라인(1b)의 흡착모쥴챔버(1')에 대응되는 위치가 각각 구획되도록, 즉 제1모쥴라인용 상부 헤더(13)와 제2모쥴라인용 상부 헤더(13)로 각각 구비시키거나, 별도의 칸막이가 설치되어 제1공간부(S1)와 제2공간부(S2)로 구획되도록 한다. 이에 반해 하부 헤더(14)는 별도의 구획없이 일체로 이루어지도록 한다.

상기와 같이 상부 헤더(13)와 하부 헤더(14)를 구성하는 것은, 휘발성유기화합물 가스의 효과적인 흡착을 위한 것으로, 상기 제1모쥴라인(1a) 측 상부 헤더(13)의 휘발성유기화합물 가스 공급구(13a)를 통해 휘발성유기화합물 가스가 송풍기(20)에 의해 공급되면, 상기 공급된 휘발성유기화합물 가스가 제1모쥴라인(1a)의 흡착모쥴챔버(1)에 위치한 모쥴(100)을 상부에서 하부측으로 통과하게 된다. 그리고 하부측으로 통과한 가스가 하부 헤더(14)에는 별도의 칸막이 없이 트여 있으므로 하부 헤더(14)를 돌아 제2모쥴라인(1b) 측으로 이동하여 제2모쥴라인(1b)의 흡착모쥴챔버(1')에 위치한 모쥴(100)을 하부에서 상부로 통과하며 잔류한 휘발성유기화합물이 모쥴(100)에 내재된 흡착제(130)에 의하여 흡착 제거된 후, 청정한 가스는 제2공간부(S2)를 통과하여 상부 헤더(13)의 상기 제2모쥴라인(1b) 측에 형성된 휘발성유기화합물 처리가스 배출구(13b)로 배출된다.

이때 상기 제1모쥴라인(1a) 측의 상부 헤더(13) 내측, 즉 제1공간부(S1)에는 다공판(13c)이 설치될 수 있는 바, 상기 다공판(13c)은 상기 제1공간부(S1)로 공급된 가스가 균일하게 분산되어 다수의 모쥴(100)에 들어가도록 하기 위함이다.

따라서 본 발명의 연속농축장치(A)에 내재된 상기 모쥴(100)은 상판(11)과 하판(12) 사이에서 상기 제1모쥴라인(1a) 및 제2모쥴라인(1b)을 따라 수평방향으로 이동되어지고, 공급되는 휘발성유기화합물 가스는 상기 모쥴(100)의 원통형 가스통로(120)를 따라 상, 하 방향으로 이동되어짐으로써, 엑츄에이터의 작동을 최소화하여 장치의 구조를 단순화하고 농축비를 제고할 수 있으며, 설계상 가스가 누출되는 문제를 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

특히 본 발명에서 가스의 누출을 방지하도록 하는 것은 모쥴(100)에 구비된 고무링(112)인 바, 상판(11)과 하판(12)과 사이에 위치하는 모쥴(100)의 이동 중에 가스가 새지 않도록 하는 것은 연속농축기에서 휘발성유기화합물 제거효율을 높이는 중요한 요인 중 하나이다.

즉, 휘발성유기화합물 가스공급구(13a)를 통하여 휘발성유기화합물 가스가 연속농축장치 본체(10)에 들어오면, 휘발성유기화합물이 모쥴(100) 내의 흡착제(130)에 흡착되어 제거되는 데, 휘발성유기화합물 가스가 흡착모쥴챔버(1)에 있는 모쥴(100) 내 원통형 가스통로(120)만을 통하여 흐르도록 하고 다른 쪽으로 가지 못하게 하는 역할을 고무링(112)이 하는 것이다. 상기 고무링(112)은 모쥴(100)의 상, 하부면에 끼워져 있어 가스가 상판(11)에 천공된 통로(11a)을 통과하여 모쥴(100)의 원통형 가스통로(120)로 가스가 흘러가는 과정에서 상기 상판(11) 및 하판(12)과 모쥴(100)의 상, 하부면 사이에서 가스가 새지 않도록 하는 씰링재 역할을 하는 것이다.

이때 모쥴(100)의 상부면과 상판(11)의 사이 그리고 모쥴(100)의 하부면과 하판(12)의 사이 간에는 유격이 작으므로 고무링(112)이 압착되어 찌그러진 상태로 설치되지만, 상기 상판(11)과 하판(12) 표면을 매끄럽게 가공하면 모쥴(100)이 움직이는데 지장을 초래하지 않으면서 가스가 새는 것을 방지하게 되는 것이다.

따라서 본 발명은 가스흐름과 모쥴(100)의 이동방향을 상이하게 하는 것은 물론, 모쥴(100)의 상, 하부면에 고무링(112)를 구비함으로써, 가스의 누출을 손쉽게 방지하는 것이다.

한편, 별도로 도면을 도시하거나 설명하지는 않았지만 상기 엑츄에이터의 구동은 PLC(Programmable Controller)에 의하여 제어되고 작동되도록 구성될 수 있으며, 탈착과정 및 냉각과정은 각각 1개의 모쥴을 대상으로 이루어짐을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 탈착과정 및 냉각과정 시에 다수의 모쥴에 대하여 이루어질 수도 있는 것으로, 본 발명의 범위를 상기한 예에 의하여 한정하여서는 아니된다.

10: 연속농축장치 본체 11: 상판 12: 하판
13: 상부 헤더 14: 하부헤더
20: 송풍기 30: 탈착송풍기 40: 냉각송풍기
50a, 50b, 50c, 50d: 엑츄에이터
100: 모쥴 110: 몸체 112: 고무링
120: 가스통로 130: 흡착제 140: 금속링

Claims

가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치용 모쥴(100)에 있어서,
상기 모쥴(100)의 몸체(110)는 직육면체 형상으로 되고, 그 중앙에는 상기 몸체(110)의 상, 하를 관통하는 원통형 가스통로(120)가 형성되며, 상기 원통형 가스통로(120)에 흡착제(130)가 내재되며,
상기 몸체(110)의 상, 하단에 고무링 장착홈(111)이 각각 형성되고, 상기 고무링 장착홈(111)에는 고무링(112)이 장착되며, 상기 고무링(112)의 내측으로 원통형 가스통로(120)가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치용 모쥴.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 원통형 통로(120)에 내재되는 흡착제(130)의 상단 또는 하단에 그물망(131)이 구비되는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치용 모쥴.
제 3항에 있어서,
상기 원통형 통로(120)의 내주연부에는 나사산(121)이 형성되고, 상기 나사산(121)에는 금속링(140)이 결합됨으로써, 상기 그물망(131)이 금속링(140)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치용 모쥴.
제 4항에 있어서,
상기 원통형 통로(120)의 내측 하부에는 흡착제 지지대(122)가 추가로 형성되어, 상기 흡착제 지지대(122)가 흡착제(130) 및 그물망(131)을 지지하는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치용 모쥴.
가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치(A)에 있어서,
상기 연속농축장치(A)는 상판(11)과 하판(12) 사이에 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 모쥴(100)이 다수개 내재되는 무빙베드챔버(B)가 구비되어지되,
상기 무빙베드챔버(B)는 하나의 탈착모쥴챔버(2), 하나의 중립모쥴챔버(4) 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버(1)가 순차적으로 배열되는 제1모쥴라인(1a)과, 상기 제1모쥴라인(1a)과 평행하게 하나의 중립모쥴챔버(4'), 하나의 냉각모쥴챔버(3) 및 하나 이상의 흡착모쥴챔버(1')가 순차적으로 배열되는 제2모쥴라인(1b)으로 이루어져, 상기 각각의 모쥴챔버(1)(1')(2)(3)(4)(4')에는 모쥴(100)의 내재되며,
상기 모쥴(100)이 상판(11)과 하판(12) 사이에서 상기 제1모쥴라인(1a) 및 제2모쥴라인(1b)을 따라 수평방향으로 이동되어지고, 공급되는 휘발성유기화합물 가스는 상기 모쥴(100)의 원통형 가스통로(120)를 따라 상, 하 방향으로 이동되어지는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치.
제 6항에 있어서,
상기 상판(11) 및 하판(12)의 상기 흡착모쥴챔버(1)(1'), 탈착모쥴챔버(2) 및 냉각모쥴챔버(3)에 대응되는 위치에는 상기 모쥴(100)의 원통형 가스통로(120)와 대응되는 휘발성유기화합물 가스 통로(11a)(12a), 탈착가스 통로(11b)(12b), 냉각에어 통로(11c)(12c)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치.
제 6항에 있어서,
상기 연속농축장치(A)에는
상기 제1모쥴라인(1a)에 위치되는 모쥴(100)을 일측으로 이동시키기 위한 제1엑츄에이터(50a)가 구비되고, 상기 제1모쥴라인(1a)의 탈착모쥴챔버(2)에 위치되는 모쥴(100)을 제2모쥴라인(1b)으로 이동시키기 위한 제2엑츄에이터(50b)가 구비되며, 상기 제2모쥴라인(1b)에 위치되는 모쥴(100)을 타측으로 이동시키기 위한 제3엑츄에이터(50c)가 구비되고, 상기 제2모쥴라인(1b)의 흡착모쥴챔버(1')에 위치되는 모쥴(100)을 제1모쥴라인(1a)으로 이동시키기 위한 제4엑츄에이터(50d)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치.
제 7항에 있어서,
상기 연속농축장치(A)는,
상기 제1흡착라인(1a)의 흡착모쥴챔버(1)에 휘발성유기화합물 가스가 공급되도록 하는 송풍기(20)가 구비되고,
상기 탈착모쥴챔버(2)에 캐리어가스가 공급되도록 하는 탈착송풍기(30)가 구비되며,
상기 냉각모쥴챔버(3)에 냉각에어가 공급되도록 하는 냉각송풍기(40)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치.
제 7항에 있어서,
상기 무빙베드챔버(B)의 상판(11) 상부에는 상부 헤더(13)가 구비되어지고, 하판(12) 하부에는 하부 헤더(14)가 구비되어지되,
상기 상부 헤더(13)와 하부 헤더(14)는 상기 무빙베드챔버(B)의 흡착모쥴챔버(1)(1')에 대응되는 위치에 구비되어 공급되는 휘발성유기화합물 가스가 흡착모쥴챔버(1)(1')에 위치되는 모쥴(100)의 원통형 가스통로(120)를 통과하도록 하는 것을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치.
제 10항에 있어서,
상기 상부 헤더(13)는 상기 제1모쥴라인(1a)의 흡착모쥴챔버(1)에 대응되는 위치와 상기 제2모쥴라인(1b)의 흡착모쥴챔버(1')에 대응되는 위치가 각각 구획되도록 이루어져, 상기 상부 헤더(13)와 상기 상판(11)의 사이가 제1공간부(S1)와 제2공간부(S2)로 구획되어짐을 특징으로 하는 가스흐름 방향과 모쥴이동 방향이 상이한 무빙베드식 휘발성유기화합물 연속농축장치.