KR101314466B1 - 기액접촉 반응장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유해가스와 세정수 및 약품을 반응시키기 위한 기액접촉 반응장치에 관한 것으로, 유해가스가 유출입되는 통공 형태의 몸체와, 상기 몸체의 전단부와 후단부에 각각 결합되는 데미스터와, 상기 몸체의 전단부에 설치되어 세정수 또는 약품을 공급하는 파이프 및 상기 파이프에 결합되는 분사노즐을 포함하되, 상기 몸체가 후단으로 갈수록 테이퍼지게 구성되어 기액 접촉 밀도를 극대화할 수 있는 기액접촉 반응장치를 제공한다.

Description

기액접촉 반응장치{REACTOR FOR CONTACT GAS AND LIQUID}

본 발명은 기액접촉 반응장치에 관한 것으로, 특히, 유해가스와 세정수의 접촉 밀도를 높여 세정수의 소모를 최소화할 수 있는 기액접촉 반응장치에 관한 것이다.

최근 산업발전에 따른 부산물로 각종 오염물질이 공기 중으로 배출되고 있으며, 이로 인해 다양한 형태의 대기오염이 야기되고 있다. 이와 같이 대기오염을 유발하는 오염물질은 주로 폐기물 처리, 도장 등이 이루어지는 각종 산업시설이나 농가, 축가, 양식장 등과 같은 다양한 생산 활동 현장에서 VOCs(Volatile Organic Compounds; 휘발성 유기화합물), 악취, 세균 등의 형태로 나타나고 있다.

이에 종래부터 대기오염물질의 제거를 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔는데, 대표적인 대기오염물질 제거 기술로는 열소각법, 흡착법, 촉매 소각법 등이 잘 알려져 있다. 그러나 열소각법은 부하 변동이 크고, 농도와 유량이 낮을 경우 비경제적이며, 산화질소와 다이옥신과 같은 각종 유해가스를 발생시키는 문제점이 있다. 또한, 흡착법은 오염물질에 케톤, 알데히드, 에스테르가 포함되어 있을 경우 흡착력이 낮을 뿐 아니라 분진의 오염에 의해 흡착 효율이 저하되는 문제점이 있다. 아울러, 촉매 소각법은 과다한 초기 투자비, 유지비로 인해 비교적 적은 유량의 중저온 휘발성 유기화합물의 제거에 적합하지 않고, 폭발 위험성이 있는 공정에 적용하기 어려운 단점도 있다.

한편, 최근에는 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 세정법이 개발되어 사용되고 있다. 구체적으로, 세정법은 각종 오염물질을 물에 용해시켜 배출하는 방식으로 제거하고자 하는 오염물질의 종류나 특성에 따라 약품이 첨가되기도 한다.

그러나 지금까지 개발된 세정장치의 대부분은 장방형 반응조 상단에 설치된 다수의 분사노즐을 이용하여 유해가스에 세정수를 분사하는 방식이어서 세정수의 소모량이 많은 문제점이 있었다. 즉, 유해가스를 세정수에 용해시켜 효과적으로 제거하기 위해서는 유해가스와 세정수의 접촉율이 높아야 하는데, 상술한 바와 같이 단순한 형태의 반응조에서 기액 접촉 횟수를 증가시키기 위해서는 세정수를 다량 분사해야 하며, 이로 인해 세정수의 소모량이 증가할 수 밖에 없는 것이다. 뿐만 아니라, 이처럼 세정수의 양이 증가하면 각종 약품이 포함된 폐수의 양도 증가하게 되어 2차 오염수에 대한 처리 문제도 발생하게 된다. 참고적으로, 본 발명의 배경이 되는 기술은 등록특허 제10-0456911호(2004.11.10. 공고), 등록실용신안 제20-0346814호(2004.04.06. 공고) 등에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 유해가스와 세정수의 접촉 밀도를 극대화하여 처리 효율을 향상시키고 세정수의 소모를 최소화할 수 있는 기액접촉 반응장치를 제공하는 데 목적이 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,

본 발명은 유해가스가 유출입되는 통공 형태의 몸체와, 상기 몸체의 전단부와 후단부에 각각 결합되는 데미스터와, 상기 몸체의 전단부에 설치되어 세정수 또는 약품을 공급하는 파이프 및 상기 파이프에 결합되는 분사노즐을 포함하되, 상기 몸체는 후단으로 갈수록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 기액접촉 반응장치를 제공한다.

이 경우, 상기 몸체의 후단에는 미디어층이 충진되는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 미디어층은 데미스터 또는 다공성 수지로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 몸체의 후단은 타공되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 분사노즐은 상기 몸체의 내주면에 길이 방향을 따라 설치되어 상기 몸체의 중심축 방향으로 상기 세정수 또는 상기 약품을 분사할 수 있다.

또한, 상기 파이프는 격벽에 의해 이중으로 구획되어 일측으로는 상기 세정수가 공급되고, 타측으로는 상기 약품이 공급될 수 있다.

본 발명에 따르면, 유해가스가 통과하는 몸체의 폭을 후단으로 갈수록 좁아지게 구성함으로써 유해가스와 세정수의 접촉 밀도를 극대화하여 유해가스의 용해율을 높일 수 있을 뿐 아니라 불필요한 세정수의 소모도 방지할 수 있다.

또한, 테이퍼진 몸체 내부에 데미스터 망 또는 다공성 수지로 이루어지는 미디어층을 충진함으로써 유해가스와 세정수의 접촉율을 보다 향상시켜 유해가스 처리 효율을 증진할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 내부 구조도,
도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 사시도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 내부 구조도,
도 7은 본 발명에 따른 기액접촉 반응장치를 구성하는 파이프의 단면도.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 사시도, 도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 내부 구조도, 도 4는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 사시도, 도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 기액접촉 반응장치의 내부 구조도, 도 7은 본 발명에 따른 기액접촉 반응장치를 구성하는 파이프의 단면도이다.

도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 기액접촉 반응장치(100)는 유해가스와 세정수를 반응시켜 유해가스 내에 존재하는 오염물질을 제거하기 위한 것으로 몸체(110)와, 데미스터(120)와, 파이프(130) 및 분사노즐(140)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 몸체(110)는 유해가스의 유출입을 위한 구성으로 양단부가 개구되고, 내부가 빈 통공 형태로 이루어진다.

이 경우, 본 발명에서는 상기 몸체(110)가 후단으로 갈수록 테이퍼진 것을 기술적 특징으로 한다. 즉, 상기 몸체(110)의 단면적이 전단부에서 후단부로 갈수록 작아지게 구성함으로써 유해가스와 세정수의 접촉율을 극대화한 것이다.

구체적으로, 상술한 바와 같이 구성하면 상기 몸체(110)의 후단 부피가 전단 부피보다 작기 때문에 유해가스가 후단으로 이송될수록 세정수와의 접촉 횟수가 현저히 증가하게 되고, 이로 인해 적은 양의 세정수로도 많은 유해물질을 제거할 수 있어 처리 효율을 향상시킬 수 있는 것이다. 이와 관련하여 상기 몸체(110)의 형태는 전단부에서 후단부로 갈수록 점차 좁아지는 형태라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 다각 기둥 형태나 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같은 끝이 절단된 원추형 등 다양한 형태로 변형 가능하다.

그러나 상술한 바와 같이 유해가스와 세정수의 접촉 밀도를 증대시키기 위해 상기 몸체(110)의 후단을 너무 좁게 구성하면 수압이 높아져 상기 몸체(110)에 무리한 힘이 가해지거나 처리수가 원활히 배출되지 않을 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 몸체(110)의 후단에 타공(111)을 형성하여 적절한 수압을 유지하고, 처리수의 배출이 원활히 이루어지도록 하였다. 이 경우, 상기 타공(111)의 형성 위치는 상기 몸체(110)에 가해지는 수압과 배출수의 양, 유해가스 처리 효율 등을 고려하여 대략 상기 몸체(110)의 후단 1/3 지점까지로 제한되는 것이 바람직하나, 이는 필요에 따라 적절히 조절가능한 것으로 이해되어야 한다.

한편, 상기 몸체(110)의 소재로는 내식성이 우수한 스테인리스스틸(Stainless Steel)을 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 유해가스는 통상 산성을 나타내므로 이러한 유해가스가 상기 몸체(110) 내부를 지속적으로 통과하는 과정에서 부식이 발생할 가능성이 크기 때문이다.

다음으로, 상기 데미스터(120)는 상기 몸체(110) 내부에 분사되는 세정수나 약품의 비산을 방지하기 위한 구성으로 메쉬 망 형태로 이루어져 상기 몸체(110)의 전단과 후단 개구부에 각각 설치된다.

계속하여, 상기 파이프(130)는 상기 분사노즐(140)에 세정수 또는 약품을 공급하기 위한 구성으로 상기 몸체(110)의 전단부 일측에 관통 설치된다.

이 경우, 본 발명에서 상기 파이프(130)는 도 7에 도시된 바와 같이 격벽(131)에 의해 제 1 공급부(130a)와 제 2 공급부(130b)로 구획될 수 있다. 이처럼 상기 파이프(130)를 이중 구조로 구성하면 상기 제 1 공급부(130a)로는 세정수를 공급하고, 상기 제 2 공급부(130b)로는 약품을 공급하여 세정수와 약품을 동시에 공급할 수 있는 장점이 있다.

마지막으로, 상기 분사노즐(140)은 상기 파이프(130)를 통해 공급되는 세정수나 약품을 상기 몸체(110) 내부에 분사하여 유해가스와 반응시키기 위한 구성으로 상기 파이프(130)에 적절한 수로 설치된다. 이 경우, 상기 분사노즐(140)의 방향은 유해가스의 흐름 방향과 일치시키는 것이 바람직하며, 보다 상세하게는 상기 분사노즐(140)이 세정수 분사용일 경우에는 상기 파이프(130)의 전방과 후방을 향하도록 하고, 약품 분사용일 경우에는 후방을 향하도록 한다.

한편, 본 발명에서 상기 분사노즐(140)은 상기 몸체(110)의 내주면에 길이 방향을 따라 설치되는 것도 가능하다. 예컨대, 상기 몸체(110)가 다각기둥 형태일 경우 상기 몸체(110)의 내측 모서리 부분에 상기 분사노즐(140)을 각각 설치할 수 있으며, 이 경우 상기 분사노즐(140)의 방향은 세정수와 약품이 유해가스에 전체적으로 충분히 분사될 수 있도록 상기 몸체(110)의 중심축 방향을 향하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 구성되는 상기 기액접촉 반응장치(100)는 미디어층(150)을 더 포함할 수 있다.

상기 미디어층(150)은 유해가스와 세정수 및 약품의 접촉율을 더욱 극대화하기 위한 구성으로 상기 몸체(110)의 후단에 충진된다. 구체적으로, 상술한 바와 같이 상기 몸체(110) 후단에 상기 미디어층(150)을 충진하면 유해가스가 상기 몸체(110)의 후단으로 이송되면서 압축되어 입자 사이의 간격이 좁아진 상태로 상기 미디어층(150)을 통과하게 되고, 이러한 과정에서 유해가스의 오염물질이 상기 미디어층(150)과 충돌하여 비산됨으로써 세정수 및 약품과의 접촉 빈도가 보다 높아지게 된다. 본 발명에서 상기 미디어층(150)으로는 도 2 및 도 5에 도시된 데미스터 망(151)이나 도 3 및 도 6에 도시된 펠렛(pellet) 또는 그래뉼(granule) 형태의 다공성 수지(152)를 이용할 수 있다.

이상으로 본 발명에 따른 기액접촉 반응장치의 구성에 대해 도면을 참고하여 구체적으로 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 작용에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 상기 기액접촉 반응장치(100)를 반응기(도면 미도시) 후단에 설치한다. 이 경우, 상기 기액접촉 반응장치(100)와 상기 반응기 사이의 틈새로 유해가스가 누출되지 않도록 상기 기액접촉 반응장치(100)의 전단부는 상기 반응기의 후단부 내측으로 인입되는 것이 바람직하다. 이와 같이 설치하면 상기 기액접촉 반응장치(100)의 전단 하부가 상기 반응기 바닥에 존재하는 세정수에 잠기게 되어 유해가스의 누출을 방지할 수 있다.

이후, 상기 반응기를 가동시키면 유해가스가 상기 반응기로 유입되어 처리된 후 상기 데미스터(120)를 통해 상기 기액접촉 반응장치(100) 내부로 진입하게 된다. 이 경우, 유해가스는 상기 데미스터(120)를 통과하는 순간부터 상기 분사노즐(140)에서 분사되는 세정액과 반응하기 시작하고, 상기 파이프(130)를 지나면서 약품과도 반응하게 된다.

계속하여, 유해가스가 상기 몸체(110)의 후단으로 이송되면 상기 몸체(110)의 부피가 점차 작아져 오염물질 입자 사이의 간격도 좁아지고, 이에 따라 세정수 및 약품과의 충돌 횟수가 증가하게 된다. 이와 동시에 유해가스는 상기 미디어층(150)에 충돌하여 비산하게 되며, 이를 통해 세정수 및 약품과의 접촉 밀도는 더욱 높아지게 된다.

마지막으로, 상술한 바와 같이 서로 충분하게 반응된 유해가스, 세정수 및 약품은 상기 몸체(110) 후단의 데미스터(120)와 상기 타공(111)을 통해 배출된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 기액 접촉 밀도를 최대화하여 반응 효율을 극대화할 수 있으며, 이를 통해 세정수나 약품의 소모량도 낮출 수 있어 경제적으로나 환경적으로 매우 유용하게 활용 가능할 것으로 기대된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 기액접촉 반응장치 110 : 몸체
111 : 타공 120 : 데미스터
130 : 파이프 130a : 제 1 공급부
130b : 제 2 공급부 131 : 격벽
140 : 분사노즐 150 : 미디어층
151 : 데미스터 망 151 : 다공성 수지

Claims (6)

1. 유해가스가 유출입되는 통공 구조로 이루어지되, 후단으로 갈수록 테이퍼진 형태를 갖는 몸체와;
   상기 몸체의 전단부와 후단부에 각각 결합되는 데미스터와;
   상기 몸체의 전단부에 설치되어 세정수 또는 약품을 공급하는 파이프; 및
   상기 파이프에 결합되는 분사노즐;을 포함하되,
   상기 파이프는 격벽에 의해 이중으로 구획되어 일측으로는 상기 세정수가 공급되고, 타측으로는 상기 약품이 공급되는 것을 특징으로 하는 기액접촉 반응장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 몸체의 후단에는 미디어층이 충진되는 것을 특징으로 하는 기액접촉 반응장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 미디어층은 데미스터 또는 다공성 수지인 것을 특징으로 하는 기액접촉 반응장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 몸체의 후단은 타공된 것을 특징으로 하는 기액접촉 반응장치.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 분사노즐은 상기 몸체의 내주면에 길이 방향을 따라 설치되어 상기 몸체의 중심축 방향으로 상기 세정수 또는 상기 약품을 분사하는 것을 특징으로 하는 기액접촉 반응장치.
6. 삭제

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