KR101407497B1 - 유증기 재사용 설비 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유증기 재사용 설비 시스템에 관한 것으로서, 유증기 발생량을 제어하는 유증기 제어장치와, 유증기를 응축 액화하는 응축 냉각장치와, 분리막 모듈을 통해 유증기 성분과 청정 공기로 분리하는 멤브레인 장치를 포함하는 회수 시스템을 구비함으로써, 회수 설비에 대한 회수 효율을 향상시켜 유증기에 대한 대기 유출 방지를 더욱 향상시킬 수 있으며, 특히 상기 유증기 제어장치를 통해 상기 응축 냉각장치로 공급되는 유증기의 공급량을 줄여 상기 응축 냉각장치의 압축기 용량을 축소함으로써, 설비의 소형화를 통해 경제적 효과를 도모할 수 있는 유증기 재사용 설비 시스템에 관한 것이다.

Description

유증기 재사용 설비 시스템{EQUIPMENT FOR REUSING VOLATILE ORGANIC COMPOUND}

본 발명은 유증기 재사용 설비 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유류 저장탱크 내의 유증기 발생을 제어하고, 발생된 유증기를 공기와 분리하여 유류 저장탱크 내부로 회수 가능토록 한 유증기 재사용 설비 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 휘발성유기화합물(VOCs, Volatile Organic Componds)(이하, '유증기')은 증기압이 높아 대기중에 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상의 유기화합물을 통칭하는 것으로 벤젠이나 포름알데히드, 톨루엔, 자일렌, 에틸렌, 스틸렌, 아세트알데히드 등이 이에 속한다.

상기와 같은 유증기는 호흡기 흡입을 통해 신경계에 장해를 일으키는 발암물질로 백혈병, 중추신경 장애, 염색체 이상 등을 유발시키는가 하면, 장기간 노출시 오존층 파괴와, 지구온난화, 그리고 유증기의 연쇄반응에 의하여 광화학 산화물이 생성되어 광화학 스모그 등을 일으켜 눈의 자극, 가시거리 저하, 동식물 및 농작물에 피해를 줄뿐만 아니라 대기중의 SO₂를 산화시켜 산성비의 원인이 되는 황산의 생성을 촉진하게 된다.

또한, 유증기 중 많은 물질이 낮은 농도에서도 냄새가 감지되며 거의 대부분 자극적이고 불쾌한 냄새를 함유하고 있어 생활환경에 막대한 영향을 미치게 된다.

상기 유증기는 대부분 인간의 산업 활동에 의해 인위적으로 많이 발생되고, 주로 석유화학 및 정유공장, 자동차 배기가스, 페인트나 접착제 등의 건축자재, 주유소의 저장탱크, 세탁소 등 그 발생원도 다양하다.

이에 따른 대책으로 1999년 10월 개정된 대기환경보전법시행령에 근거하여 대기환경규제지역을 확대하고 대기환경 규제지역으로 지정된 지역 안의 석유정제 및 석유화학제품 정제 시설이나 저장 및 출하시설, 주유소, 세탁시설 등은 배출억제 및 방지시설을 반드시 설치해야 한다고 규정하고 있다.

이러한 유해요소는 대기로 배출되기 이전에 제어되어야 하는데, 현재까지의 처리기술은 크게 파괴기술과 회수기술로 분류되며, 이러한 회수기술을 이용한 회수장치가 개발되어 있다.

그런데, 종래의 회수장치들은 성능 및 회수 효율이 낮아(85% 이하) 주유소 현장에서 적용을 기피하는 실정이며, 특히 냉각 응축하여 회수하는 회수장치인 경우 통상 분당 800ℓ를 처리 시에 사용되는 압축기의 동력이 일반 주유소에서 사용하는 기존의 동력 설비를 보완하여 설치 또는 별도의 변압기(380V, 3상)와 같은 동력 설비를 신설해야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제0596073호(2006.06.26)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 유증기의 외부 유출을 제어하여 회수 설비에 대한 회수 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 회수 설비의 소형화를 통해 경제적 효과를 도모할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 유증기 재사용 설비 시스템은, 유류 저장탱크; 상기 유류 저장탱크에서 발생되는 유증기를 회수하여 그 발생량을 제어하는 유증기 제어장치; 상기 유증기 제어장치에서 공급되는 유증기를 응축 액화하는 응축 냉각장치; 및, 상기 응축 냉각장치에서 공급되는 유증기를 농축하는 분리막 모듈을 통해 유증기 성분과 청정 공기로 분리하는 멤브레인 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 유증기 제어장치는, 상기 유류 저장탱크로부터 유증기를 회수하여 일시 저장하는 유증기 제어탱크와, 상기 유류 저장탱크 내의 유증기를 대기 중으로 방출하기 위한 유증기 배출관에 연결되어 상기 유증기 제어탱크로 유증기 일부를 회수하는 유증기 회수관과, 상기 유증기 제어탱크로부터 상기 응축 냉각장치로 유증기를 공급하는 유증기 공급관과, 상기 유증기 회수관과, 상기 유증기 공급관에 설치되어 두 연결 관로를 자동으로 개폐하는 제어 밸브를 포함하되, 상기 응축 냉각장치로 공급되는 유증기의 공급량을 상기 제어 밸브에서 설정 유량에 맞게 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

특히 상기 유증기 공급량의 설정 유량은 분당 200ℓ이하로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유증기 배출관과, 상기 유증기 회수관의 연결 부위에는 유증기 제어탱크로 유증기를 회수하거나 유증기 배출관을 통해 유증기를 배출하도록 유증기의 흐름 방향을 선택 제어하는 유증기 회수 밸브가 설치된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 유증기 재사용 설비 시스템에 의하면, 유증기 발생량을 제어하는 유증기 제어장치와, 유증기를 응축 액화하는 응축 냉각장치와, 분리막 모듈을 통해 유증기 성분과 청정 공기로 분리하는 멤브레인 장치를 포함하는 회수 시스템을 구비함으로써, 회수 설비에 대한 회수 효율을 향상시켜 유증기에 대한 대기 유출 방지를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

특히 상기 유증기 제어장치를 통해 상기 응축 냉각장치로 공급되는 유증기의 공급량을 일정하게 줄여 상기 응축 냉각장치의 압축기 용량을 축소함으로써, 설비의 소형화를 통해 경제적 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유증기 재사용 설비 시스템을 나타내는 구성을 나타내는 구성도이다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 유증기 재사용 설비 시스템은, 탱크로리(미도시)로부터 유류를 공급받아 저장하는 유류 저장탱크(T)와, 상기 유류 저장탱크(T)에서 발생되는 유증기 발생량을 제어하는 유증기 제어장치(100)와, 유증기를 응축 액화하는 응축 냉각장치(200)와, 분리막 모듈(310)을 통해 유증기 성분과 청정 공기로 분리하는 멤브레인 장치(300)를 포함한다.

상기 유류 저장탱크(T)에는 유증기를 회수하여 일시 저장하는 유증기 제어탱크(110)로부터 액화된 유증기를 공급받는 유류 공급관(120)이 연결되어 있는 한편, 상기 유류 저장탱크(T) 내의 유증기를 대기 중으로 방출하기 위한 유증기 배출관(130)이 연결되어 있다.

그리고, 상기 유증기 배출관(130)에는 상기 유증기 제어탱크(110)로 유증기를 일부 회수하기 위한 유증기 회수관(140)이 연결되어 있으며, 상기 유증기 배출관(130)과 상기 유증기 회수관(140)의 연결 부위에는 유증기 제어탱크(110)로 유증기를 회수하거나 유증기 배출관(130)을 통해 유증기를 배출하도록 유증기의 흐름 방향을 선택 제어하는 유증기 회수 밸브(150)가 설치된다.

여기서, 상기 유증기 제어장치(100)는 외부로 배출 도중에 상기 유증기 제어탱크(110)로 회수된 유증기 회수량을 제어하여 다음 장치인 응축 냉각장치(200)로 공급되는 유증기 공급량을 조절하게 된다.

즉, 상기 유증기 제어장치(100)는, 상기 탱크로리의 유류를 유류 저장탱크(T)로 주입하여 하역할 때 발생하는 유증기 일부를 유류 공급과 동시에 회수하고, 상기 유증기 제어탱크(110) 내에서 상기 회수된 유증기 발생량을 선택 제어하여 응축 냉각장치(200)로 일정하게 공급하게 된다.

이때, 상기 유증기 제어장치(100)는 상기 응축 냉각장치(200)로 공급하는 유증기 공급량을 통상의 냉각 설비에서 처리하는 유증기 량과 비교하여 축소하는바, 예컨대 상기 응축 냉각장치(200)에 대한 유증기 공급량을 분당 200ℓ이하로 처리할 수 있도록 제어하게 된다.

물론, 상기 유증기 회수관(140)과, 상기 유증기 제어탱크(110)로부터 상기 응축 냉각장치(200)로 유증기를 공급하는 유증기 공급관(160)에는 유증기가 상기와 같은 설정 유량에 도달할 수 있도록 그 연결 관로를 자동으로 개폐하는 제어 밸브(170)가 구성되어 있다.

따라서, 상기 유증기 제어장치(100)를 통해 상기 응축 냉각장치(200)로 공급되는 유증기의 공급량을 축소된 설정 유량에 맞게 유지할 수 있게 됨에 따라, 상기 응축 냉각장치(200)에 구비된 압축기(210)의 용량도 축소할 수 있게 된다.

이때, 상기 유증기 공급량이 분당 200ℓ를 초과하게 될 경우에는 상기 압축기(210)의 용량을 종래의 설정 유량에 맞게 확대해야 하므로 회수 설비의 대형화를 초래하는 문제점이 있어 바람직하지 않다.

즉, 상기 압축기(210)의 용량은 상기 응축 냉각장치(200)로 공급되는 유증기의 공급량에 따라 변동이 가능하다. 다만, 상기 압축기(210)의 변동 가능한 용량 범위는 한정되어 있어 유증기의 변동 용량에 비해 선택의 폭이 작다.

따라서, 상기와 같이 응축 냉각장치(200)로 이송되는 유증기의 공급량 변동 폭보다 압축기(210) 용량의 변동 폭이 더 증가함에 따라 유증기 재사용 설비 시스템의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

상기 응축 냉각장치(200)는 냉매를 압축하는 압축기(210)와, 상기 압축기(210)에서 압축된 냉매를 응축 액화하는 응축기(220) 및 상기 응축기(220)에서 응축된 냉매를 기화시켜 유증기를 냉각 응축하는 액화기(230)로 구성된다.

여기서, 상기 액화기(230)는 냉매가 순환되어 열교환을 일으키는 냉매 순환관(231)과, 상기 냉매 순환관(231)에 설치되어 전열 면적을 증대시켜 열교환 효율을 상승시키는 냉각핀(미도시) 등을 포함하게 된다.

또한, 상기 액화기(230)에는 상기 응축기(220)에서 응축된 냉매가 유입되는 냉매 유입구(233) 및 유증기가 열교환 후 냉매를 피드백하는 냉매 배출구(234)가 구비된다. 아울러, 유증기가 유입되는 유증기 유입구(235) 및 응축되고 남은 일부 가스가 후술하는 멤브레인 장치(300)로 배출되는 유증기 배출구(236)가 구비된다.

한편, 상기 응축 냉각장치(200)에는 리시버 탱크(receiver tank), 필터 드라이어(filter dryer), 솔레노이드 밸브 및 어큐물레이터(acumulator) 등이 구비될 수 있으며, 이와 같은 구성은 일반적인 냉각 시스템에 적용되는 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 구성된 응축 냉각장치(200)에 따르면, 상기 액화기(230)에서 냉각 응축되어 액화된 유증기는 유류 저장탱크(T)로 피드백되어 재사용이 가능하게 되고, 액화되지 못하고 잔류하는 저농도의 유증기는 다음 장치인 멤브레인 장치(300)로 이송된다.

이와 같이 구성된 상기 응축 냉각장치(200)는 유류 하역 작업 시에 유류 저장탱크(T)에서 발생하는 유증기를 응축 냉각하는 반면, 자동차 주유 시 또는 비 주유 시간에 소량 발생하는 유증기는 응축 냉각하지 않고 상기 멤브레인 장치(300)로 바로 이송할 수도 있다.

따라서, 유증기 재사용 설비 시스템의 가동 시간을 유류 하역 작업시로 한정하여 유지 관리비를 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 멤브레인 장치(300)는, 상기 응축 냉각장치(200)에서 액화되지 않고 잔류한 유증기를 농축하되, 분리막 모듈(310)을 이용하여 농축하게 된다.

상기 분리막 모듈(310)은 흡입 압축된 유증기를 농축한 후 유류 저장탱크(T)로 회수하게 되며, 유증기의 분리 및 회수를 위해 분리막을 사용하게 된다.

상기 휘발성 유기화합물인 유증기를 분리하기 위한 분리막은 일반적으로 다공성 지지체 위에 폴리실록산계 고분자가 코팅된 복합막 형태가 가장 널리 사용되고 있는데, 상기 다공성 지지체는 기체의 투과에는 저항을 주지 않고 분리막의 기계적인 강도를 높이기 위해서 사용된다.

특히, 폴리실록산계 고분자 분리막의 경우 공기에 비해 유증기의 투과속도가 매우 크기 때문에 공기에 섞여 있는 유증기를 효과적으로 분리할 수 있게 된다.

위와 같이 고압으로 압축되어 분리막 모듈(310)로 제공되는 유증기는, 상기 분리막 모듈(310)의 분리막을 선택적으로 통과하여 농축된 후 유류 저장탱크(T)로 이송되는바, 이때 유증기의 일부는 공기로 분리되어 공기 배출관(320)을 통해 대기로 방출된다.

이때, 상기 공기 배출관(320)을 통해 대기로 방출되는 공기는 친환경 청정 공기로서, 대기 오염을 악화시키지는 않는다.

상기 분리막 모듈(310)을 통해 회수되는 농축된 유증기는, 상기 유류 저장탱크(T) 내에서 액화 회수됨에 따라 그 농도가 순차적으로 감소하게 되어 분리막 모듈(310)의 부하를 줄일 수 있게 될 뿐만 아니라, 유증기의 외부 유출이 발생하지 않으므로 환경 오염을 줄일 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 유증기 재사용 설비 시스템에는 다수의 펌프가 구비되는바, 유증기 제어장치(100)로부터 응축 냉각장치(200)로 유증기를 펌핑하는 유증기 공급펌프(180)와, 유증기를 압축하여 멤브레인 장치(300)로 유증기를 펌핑하는 압축 펌프(240)와, 상기 멤브레인 장치(300)로부터 농축 액화된 유증기를 유류 저장탱크(T)로 펌핑하는 진공 펌프(330)가 구비된다.

따라서, 본 발명에 따른 유증기 재사용 설비 시스템은, 서로 다른 기능을 가지며 상호 보완 가능한 각각의 유증기 제어장치(100), 응축 냉각장치(200) 및, 멤브레인 장치(300)를 이용함으로써, 회수 효율을 95% 이상 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 회수 설비의 소형화를 도모할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 유증기 제어장치 110 : 유증기 제어탱크
120 : 유류 공급관 130 : 유증기 배출관
140 : 유증기 회수관 150 : 회수 밸브
160 : 유증기 공급관 170 : 제어 밸브
180 : 유증기 공급펌프 200 : 응축 냉각장치
210 : 압축기 220 : 응축기
230 : 액화기 231 : 냉매 순환관
233 : 냉매 유입구 234 : 냉매 배출구
235 : 유증기 유입구 236 : 유증기 배출구
240 : 압축 펌프 300 : 멤브레인 장치
310 : 분리막 모듈 320 : 공기 배출관
330 : 진공 펌프

Claims (4)

1. 유류 저장탱크;
   상기 유류 저장탱크에서 발생되는 유증기를 회수하여 그 발생량을 제어하는 유증기 제어장치;
   상기 유증기 제어장치에서 공급되는 유증기를 응축 액화하는 응축 냉각장치;
   상기 응축 냉각장치에서 공급되는 유증기를 농축하는 분리막 모듈을 통해 유증기 성분과 청정 공기로 분리하는 멤브레인 장치를 포함하되,
   상기 유증기 제어장치는,
   상기 유류 저장탱크로부터 유증기를 회수하여 일시 저장하는 유증기 제어탱크와,
   상기 유류 저장탱크 내의 유증기를 대기 중으로 방출하기 위한 유증기 배출관에 연결되어 상기 유증기 제어탱크로 유증기 일부를 회수하는 유증기 회수관과,
   상기 유증기 제어탱크로부터 상기 응축 냉각장치로 유증기를 공급하는 유증기 공급관과,
   상기 유증기 회수관과, 상기 유증기 공급관에 설치되어 두 연결 관로를 자동으로 개폐하는 제어 밸브를 포함하되,
   상기 응축 냉각장치로 공급되는 유증기의 공급량을 상기 제어 밸브에서 설정 유량에 맞게 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 유증기 재사용 설비 시스템.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 유증기 공급량의 설정 유량은 분당 200ℓ이하로 이루어진 것을 특징으로 하는 유증기 재사용 설비 시스템.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 유증기 배출관과, 상기 유증기 회수관의 연결 부위에는 유증기 제어탱크로 유증기를 회수하거나 유증기 배출관을 통해 유증기를 배출하도록 유증기의 흐름 방향을 선택 제어하는 유증기 회수 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 유증기 재사용 설비 시스템.
   
   
   
   
   

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