KR101443903B1 - Toluene burn and decomposition apparatus - Google Patents

Toluene burn and decomposition apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR101443903B1
KR101443903B1 KR1020130078189A KR20130078189A KR101443903B1 KR 101443903 B1 KR101443903 B1 KR 101443903B1 KR 1020130078189 A KR1020130078189 A KR 1020130078189A KR 20130078189 A KR20130078189 A KR 20130078189A KR 101443903 B1 KR101443903 B1 KR 101443903B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
toluene
combustion
gas
decomposition
discharge tube
Prior art date
Application number
KR1020130078189A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이주열
박병현
임윤희
하태영
Original Assignee
주식회사 애니텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 애니텍 filed Critical 주식회사 애니텍
Priority to KR1020130078189A priority Critical patent/KR101443903B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101443903B1 publication Critical patent/KR101443903B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor

Abstract

The present invention relates to a toluene combustion and decomposition apparatus comprising a toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent to adsorb by inhaling toluene gas generated during a coating process and various coating processes in order to process the toluene more efficiently. The toluene combustion and decomposition apparatus is configured to burn the toluene by heating the toluene filled in the toluene adsorption tower at a preset temperature to desorb the adsorbed toluene and to let the desorbed toluene pass through a discharge tube generating a plasma by using microwaves, and configured to remove remaining toluene by passing a toluene decomposition catalyst filling tower in order to decompose and remove the toluene remaining after passing through the discharge tube.

Description

톨루엔 연소 및 분해장치{Toluene burn and decomposition apparatus}[0001] Toluene burn and decomposition apparatus [

본 발명은 톨루엔을 보다 효율적으로 처리하기 위하여 도장 공정 및 각종 코팅 공정 중에 발생하는 톨루엔 가스를 흡입하여 흡착하기 위한 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑을 구비하고, 톨루엔 흡착탑에 충진된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 흡착된 톨루엔을 탈착시켜 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마를 발생하는 방전관을 통과시켜 연소시키며, 방전관을 통과한 후 잔존하는 톨루엔을 분해 제거하기 위하여 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 제거하도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치에 관한 것이다.The present invention relates to a toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent for adsorbing and adsorbing toluene gas generated during a coating process and various coating processes in order to more efficiently treat toluene, and the toluene adsorbed on the toluene adsorption tower is heated A toluene combustion catalyst which is configured to desorb the adsorbed toluene and pass through a discharge tube that generates plasma using a microwave to pass therethrough and to remove the remaining toluene after passing through a discharge tube through a toluene decomposition catalyst packing tower; And a decomposition apparatus.

산업시설 내의 공기오염물질은 근로자들의 생산력 저하 및 발암 가능성을 유발하고 환경적으로 악취문제와 대기오염문제를 불러일으키고 있다. Air pollutants in industrial facilities cause workers to lose productivity and carcinogenic potential, and environmental pollution problems and air pollution problems are causing problems.

산업시설 내의 공기오염물질은 입자상과 기체상으로 존재하고 있으며, 입자상의 오염물질은 제거기술의 발달로 매년 줄어드는 추세에 있지만 가스 성분상의 오염물질은 증가하는 추세에 있다.Air pollutants in industrial facilities exist in particulate and gaseous phase, and particulate pollutants are decreasing year by year due to the development of removal technology, but pollutants on gas components are increasing.

이러한 공기오염물질 중에서 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound: VOC)은 발암 가능성, 대류권 오존형성, 광화학 스모그 형성, 그리고 폭발성 등을 가지고 있어서 여러 측면에서 인체와 우리의 환경에 위해성을 지닌 화합물질이다.Among these air pollutants, Volatile Organic Compound (VOC) is a harmful substance in many respects to humans and our environment because it has carcinogenic potential, tropospheric ozone formation, photochemical smog formation, and explosion.

환경부 자료에 의하면 우리나라의 인위적인 VOC 발생의 약 43%는 도장산업과 관련이 있고 약 13%정도는 인쇄와 관련이 있다. According to the Ministry of Environment data, about 43% of artificial VOC generation in Korea is related to paint industry and about 13% is related to printing.

도장산업과 관련된 VOC 발생 중 건축용이나 자동차용 및 전자제품의 도장 공정에서 발생하는 VOC는 전체 인위적 VOC 배출의 약 20% 및 10%나 될 정도로 아주 많은 양이 배출되고 있다.VOCs related to the painting industry VOCs generated during the coating process for architectural, automobile and electronic products are very large, about 20% and 10% of total anthropogenic VOC emissions.

그럼에도 불구하고 이러한 도장 산업에서 발생되는 VOC는 불특정 배출물(Fugitive Emission) 형태로 발생되기 때문에 적절한 방지대책을 세우기가 용이하지 않다. 이러한 도장이나 인쇄시설 및 관련제품들을 생산하는 업종에 종사하는 작업자와 대기환경에서의 악영향을 최소화하기 위해서 적절한 제거기술을 개발해야 한다.Nevertheless, since VOCs generated in the coating industry are generated in the form of unspecified emissions (fugitive emissions), it is not easy to take appropriate preventive measures. Workers in industries that produce such coatings, printing facilities and related products should develop appropriate removal techniques to minimize adverse effects in the air environment.

페인트 및 도장 공정에서 발생하는 주요 VOC 물질 중 약 70%는 톨루엔(Toluene)으로 조사되고 있다. Approximately 70% of the main VOC materials in paint and coating processes are being investigated as toluene.

마이크로웨이브(microwave)를 이용한 악취 및 유해가스(VOCs 포함) 처리기술은 아직 연구단계에 있으며, 실증화되어 사업화 단계에 이르지 못하고 있는 실정이다.Techniques for treating odorous and harmful gases (including VOCs) using microwave are still in the research stage, and they have not been commercialized yet.

미국의 Ian M. Kennedy의 연구팀은 마이크로웨이브를 이용한 Steam Plasma를 발생하여 VOCs 성분 중에 TCE의 처리 효율을 측정하여 AWMA의 저널에 그 결과를 발표하였다. Ian M. Kennedy and colleagues from the United States produced steam-plasma using microwave to measure the treatment efficiency of TCE among the VOCs and published the results in the AWMA journal.

Baillin 등은 마이크로웨이브를 이용한 산소 플라즈마(plasma)를 발생시켜 유기화학물질의 분해 효율을 측정 실험하여 발표하였으며, Hertzler 등도 진공상태 하에서 마이크로웨이브를 이용한 산소 플라즈마를 발생하여 염소계 화합물의 처리효율 등을 측정하였다. Baillin et al. Have reported experiments on the decomposition efficiency of organic chemicals by generating oxygen plasma using microwaves. Hertzler et al. Also generated oxygen plasma using microwaves under vacuum to measure chlorine compound treatment efficiency Respectively.

최근의 일본의 연구자들도 마이크로웨이브를 이용한 VOCs처리 연구를 활발하게 수행 중에 있으며, 특히 Suzuki 등은 마이크로웨이브를 이용한 산소 플라즈마를 이용하여 금속 클로라이드의 산화 연구를 수행하였으며, 금속의 산화효율 등이 이론적인 평형 값과 매우 일치하여 그 처리 효율이 매우 높음을 측정 발표하였다.Recently, Japanese researchers are actively conducting research on VOCs processing using microwaves. In particular, Suzuki et al. Studied the oxidation of metal chlorides by using oxygen plasma using microwave. And it was found that the treatment efficiency was very high.

즉, 마이크로웨이브를 이용한 산소 플라즈마의 경우에 가스 중에 포함된 악취 및 VOCs의 처리뿐만 아니라 중금속 성분 등도 처리할 수 있다는 매우 중요한 결과를 보여주었다. That is, in the case of oxygen plasma using microwave, it is very important that not only the treatment of odor and VOCs contained in the gas but also the heavy metal component can be processed.

Shimizu 등도 마이크로웨이브를 이용한 아르곤 플라즈마를 이용하여 Trichlorofluoroethane의 처리 효율을 측정하였으며, 그 결과 순수 아르곤 플라즈마에 미량의 산소 주입 시에 매우 높은 처리 효율을 측정하였다.Shimizu et al. Also measured the efficiency of trichlorofluoroethane treatment using argon plasma using microwave. As a result, very high treatment efficiency was measured at the time of injecting a small amount of oxygen into pure argon plasma.

특히, 그의 연구 결과에서 마이크로웨이브의 발생장치를 DC의 경우보다도 매우 저렴한 AC 마이크로웨이브 발생장치를 이용하였을 경우에 그 처리 효율이 더 높은 것으로 측정되었으나 그 이유는 판명되지 못했다. In particular, the results of his research have shown that the efficiency of microwave generation is higher when an AC microwave generator is used, which is much cheaper than that of DC, but the reason has not been proven.

그러나 중요한 결과는 DC의 마이크로웨이브의 경우 그 장치 값이 매우 고가인 반면 에 가정에서 흔히 사용되는 AC를 이용한 발생장치는 그 가격이 매우 저렴하고 쉽게 구할 수 있기 때문에 AC type을 이용하여 더 높은 처리 효율을 얻은 결과는 매우 고무적이라고 하겠다.However, the important result is that, in the case of DC microwave, the value of the device is very expensive. However, because the AC generation device which is commonly used in home is very cheap and easily obtainable, The result is very encouraging.

따라서 환경 분야에는 유해한 성분을 분해하여 처리하거나 다른 물질과 반응하도록 하여 무해화 하는 방법으로 가스상 오염물질을 처리하는데 응용하고 있다. 이러한 플라즈마 기술은 매우 많은 장점을 지니고 있음에도 불구하고 기술개발단계에서 전력의 과다 소모, 대규모 장치 개발의 필요, 다른 기술과 경쟁할 수 있는 경제성의 확보 등 여러 가지 문제점이 있어 앞으로도 많은 연구가 필요하다.Therefore, it is applied in the environmental field to treat gaseous pollutants by decomposing harmful components or reacting them with other substances to detoxify them. Although these plasma technologies have many advantages, there are many problems such as excessive power consumption in the stage of technology development, necessity of large-scale device development, securing economical efficiency to compete with other technologies, and so much research is needed in the future.

상기와 같이 국외적으로 다수의 마이크로웨이브를 이용한 유해가스 처리 연구가 활발하게 진행 중에 있으나, 현장에 적용할 수 있는 상용화된 연구는 아직도 매우 미비하다고 할 수 있다. As described above, research on the treatment of noxious gas using a plurality of microwaves outside the country has been actively conducted, but commercialized researches applicable to the field are still insufficient.

본 발명이 해결하려는 과제는 페인트, 도장 공정 및 각종 코팅공정에서 발생되는 VOCs 물질 중 약 70%를 차지하는 톨루엔 가스를 효율적으로 처리하기 위하여 공기중의 톨루엔을 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑으로 흡입하여 흡착하고, 이를 가열하여 탈착시켜 높은 농도(10,000ppm 이상)로 만든 후, 이를 이온화된 상태로 존재하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 연소시켜 효율적으로 제거하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is that toluene in air is sucked into a toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent in order to efficiently treat toluene gas, which accounts for about 70% of VOCs substances generated in paint, painting process and various coating processes, , Which is heated and desorbed to a high concentration (10,000 ppm or more), and then it is burned by microwave plasma present in an ionized state to efficiently remove it.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 플라즈마 방전관을 통과하면서 연소 분해된 후, 기체 중에 잔존하는 톨루엔을 최대한 분해 제거하기 위하여 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 톨루엔을 분해 처리하기 위한 톨루엔 연소 및 분해장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a toluene combustion and decomposition apparatus for decomposing toluene by passing through a packing tower of a toluene decomposition catalyst for decomposing and removing toluene remaining in gas after burning decomposition while passing through a plasma discharge tube .

본 발명 과제의 해결 수단은 톨루엔을 보다 효율적으로 처리하기 위하여 도장 공정 및 각종 코팅 공정 중에 발생하는 톨루엔 가스를 흡입하여 흡착하는 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑을 구비하고, 톨루엔 흡착탑에 충진된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 흡착된 톨루엔을 탈착시켜 고농도로 만든 후, 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마를 발생하는 방전관 및/또는 챔버로 주입하여 연소시키며, 방전관 및/또는 챔버에서 연소 분해된 후, 기체 중에 잔존하는 톨루엔을 분해 제거하기 위하여 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 제거하도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치를 제공하는데 있다. The present invention provides a toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent for adsorbing and adsorbing toluene gas generated during a painting process and various coating processes to more efficiently process toluene, and is characterized in that toluene filled in a toluene adsorption tower is set After the toluene adsorbed by heating is heated to a high concentration, it is injected into a discharge tube and / or a chamber for generating plasma by using microwave, and is burned and decomposed in a discharge tube and / or a chamber. The present invention provides a toluene combustion and decomposition apparatus configured to remove toluene by passing it through a packing tower of a toluene decomposition catalyst to decompose and remove toluene.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 톨루엔을 흡착제(제올라이트, 활성탄 등)가 충진된 톨루엔 흡착탑에서 톨루엔을 흡입 팬으로 흡입하여 흡착시킨 후, 상기 흡착제에 흡착된 톨루엔을 150~200℃의 온도범위에서 가열하여 탈착시켜 고농도(약 10,000ppm 이상)의 톨루엔 가스로 만든 후, 이를 파이프 또는 호스 등으로 마이크로웨이브 플라즈마 방전관 및/또는 챔버로 이송 공급하여 방전관에 생성된 플라즈마를 이용하여 연소하며, 연소 시 주입한 톨루엔 가스에 의하여 플라즈마 불꽃이 증폭되면서 연소하도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치를 구현하는데 있다. Another object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the present invention by providing a toluene adsorption tower in which toluene is adsorbed by a suction fan in a toluene adsorption tower filled with an adsorbent (zeolite, activated carbon, etc.) and then adsorbing toluene adsorbed on the adsorbent, (Not less than about 10,000 ppm) of toluene gas, which is then transferred to a microwave plasma discharge tube and / or a chamber by a pipe or a hose to be burned using the plasma generated in the discharge tube, And to implement a toluene combustion and decomposition apparatus configured to combust while the plasma flame is amplified by the injected toluene gas.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 플라즈마 방전관을 통과하면서 연소 분해된 후, 기체 중에 잔존하는 톨루엔의 완전 분해 처리를 위하여 톨루엔 분해촉매제가 충진된 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 잔존하는 톨루엔을 최대한 제거할 수 있도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치를 구현하는데 있다. A further object of the present invention is to provide a method for completely decomposing toluene remaining in a gas after passing through a plasma discharge tube and passing the toluene decomposition catalyst filled through a catalyst packed with a toluene decomposition catalyst, And to provide a toluene combustion and decomposition apparatus configured to remove the toluene.

본 발명은 페인트, 도장 공정 및 각종 코팅공정에서 발생되는 VOCs 물질 중 약 70%를 차지하는 톨루엔 가스를 효율적으로 처리하기 위하여 공기중의 톨루엔을 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑으로 흡입하여 흡착하고, 이를 가열하여 탈착시켜 높은 농도로 만든 후, 이온화된 상태로 존재하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 톨루엔을 효율적으로 연소시켜 제거할 수 있는 유리한 효과가 있다.In order to efficiently treat toluene gas, which accounts for about 70% of VOCs generated in paints, painting processes and various coating processes, toluene in air is sucked and adsorbed in a toluene adsorption tower filled with toluene adsorbent, And then the toluene is efficiently burned and removed by using a microwave plasma present in an ionized state.

본 발명의 또 다른 효과는 플라즈마 방전관을 통과하면서 연소 분해된 후, 잔존하는 톨루엔을 최대한 분해 처리하기 위하여 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 톨루엔을 제거함으로써 보다 완전하게 분해 처리할 수 있는 유리한 효과가 있다.Another advantage of the present invention is that it is possible to decompose more thoroughly by removing toluene through a toluene decomposing catalyst filling tower to decompose the remaining toluene to a maximum extent after burning decomposition while passing through a plasma discharge tube .

본 발명의 또 다른 효과는 페인트, 도장 공정 및 각종 코팅공정에서 발생되는 톨루엔 물질을 플라즈마 발생장치를 이용하여 분해 제거하는 장치를 구성하되, 장치를 소형화하고, 제작비용을 크게 절감할 수 있도록 하는데 있다. Another effect of the present invention is to provide an apparatus for decomposing and removing toluene material generated in a paint, a coating process, and various coating processes by using a plasma generator, .

본 발명의 또 다른 효과는 방전관, 챔버 및 슬롯 등에 다수의 톨루엔 가스주입구를 설치하여 완전 연소를 이루면서 보다 많은 용량의 톨루엔을 짧은 시간 내에 연소 분해할 수 있는 장치를 제공하는데 있다.Another effect of the present invention is to provide a device capable of burning and decomposing toluene in a short time while providing a plurality of toluene gas injection ports in a discharge tube, a chamber, and a slot to complete combustion.

도 1은 본 발명에 따른 톨루엔 연소 및 분해장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 톨루엔 연소분해장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 톨루엔을 효율적으로 연소시키기 위한 챔버의 구조이다.
도 4는 3-스토브에서 마이크로웨이브 조정하는 원리를 도시한 것이다.
도 5는 도 1의 설계 도면에 따라 실험용으로 제작된 플라즈마를 이용한 톨루엔 연소 및 분해장치이다.
도 6은 도 4의 장치를 이용하여 흡착반응기에서 공급되는 톨루엔이 함께 연소하여 화염이 증폭된 플라즈마를 촬영한 것이다.
1 shows a toluene combustion and decomposition apparatus according to the present invention.
FIG. 2 illustrates a toluene combustion decomposition apparatus using a microwave plasma according to the present invention.
FIG. 3 shows the structure of a chamber for efficiently burning toluene according to the present invention.
Fig. 4 shows the principle of microwave adjustment in a 3-stove.
FIG. 5 shows a toluene combustion and decomposition apparatus using a plasma produced for an experiment according to the design drawing of FIG.
FIG. 6 is a photograph of plasma in which flame is amplified by combustion of toluene supplied from an adsorption reactor using the apparatus of FIG.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 톨루엔을 보다 효율적으로 처리하기 위하여 도장 공정 및 각종 코팅 공정 중에 발생하는 톨루엔 가스를 흡입하여 흡착하기 위한 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑을 구비하고, 톨루엔 흡착탑에 충진된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 흡착된 톨루엔을 탈착시켜 고농도로 만든 후, 이를 마이크로웨이브를 이용하여 생성시킨 플라즈마 방전관 및/또는 챔버로 주입 연소시키며, 방전관 및/또는 챔버에서 연소 분해된 기체에 잔존하는 톨루엔을 분해 제거하기 위하여 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 분해 처리하도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치를 제공하는데 있다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.The present invention relates to a toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent for adsorbing and adsorbing toluene gas generated during a coating process and various coating processes in order to more efficiently treat toluene, and the toluene adsorbed on the toluene adsorption tower is heated The adsorbed toluene is desorbed to a high concentration and then injected into a plasma discharge tube and / or a chamber produced using a microwave. In order to decompose and remove toluene remaining in the combustion decomposed gas in the discharge tube and / And a toluene decomposition catalyst filled in a column to decompose the toluene. A specific embodiment according to the present invention will be described.

<실시 예><Examples>

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다. 도 1은 본 발명에 따른 톨루엔 연소 및 분해장치를 도시한 것이며, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 톨루엔 연소분해장치를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 톨루엔 연소 및 분해장치를 도시한 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 illustrates a toluene combustion and decomposition apparatus according to the present invention, and FIG. 2 illustrates a toluene combustion decomposition apparatus using microwave plasma according to the present invention. 1 shows a toluene combustion and decomposition apparatus according to the present invention.

본 발명은 도장 공정 및 각종 코팅 공정에서 발생되는 VOCs 물질 중 약 70%를 차지하는 톨루엔 가스를 효율적이면서 신속하고 완전하게 처리하기 위하여 먼저 공기 중에 존재하는 톨루엔 가스를 흡입하여 흡착하기 위한 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑이 고정 설치된다.In order to efficiently, quickly, and completely treat toluene gas, which accounts for about 70% of the VOCs generated in the coating process and various coating processes, a toluene adsorbent for sucking and adsorbing toluene gas present in the air is first filled The toluene adsorption tower is fixedly installed.

톨루엔 흡착탑을 설치하는 이유는 공기 중의 톨루엔 가스를 신속하고 효율적으로 연소 분해 제거하면서 농축된 톨루엔 가스를 플라즈마 방전관 및/또는 챔버 속으로 주입할 경우에 화염을 증폭시키면서 효율적으로 연소 분해가 가능하다.  The reason for installing the toluene adsorption tower is that the toluene gas in the air is rapidly and efficiently decomposed and removed, and when the concentrated toluene gas is injected into the plasma discharge tube and / or the chamber, the combustion decomposition can be efficiently performed while amplifying the flame.

톨루엔 흡착탑에 충진되는 흡착제는 제올라이트 또는 활성탄 등을 포함하는 표면적이 매우 넓은 물질(미세 구멍이 많이 형성된 물질)을 알갱이 형태로 제조하여 톨루엔을 신속하게 흡착할 수 있도록 구성되어 있다. The adsorbent to be packed in the toluene adsorption tower is made to be capable of rapidly adsorbing toluene by preparing granular materials having a very large surface area including zeolite or activated carbon (material having many fine holes).

톨루엔 흡착탑의 전단 또는 후단에는 공기중의 톨루엔을 톨루엔 흡착탑으로 흡입하기 위한 흡입 팬 또는 송풍 팬을 설치하는 것이 바람직하다.It is preferable to provide a suction fan or a blowing fan for sucking the toluene in the air into the toluene adsorption tower at the front end or the rear end of the toluene adsorption tower.

또한, 톨루엔 흡착탑에는 흡착제에 흡착된 톨루엔을 설정된 온도(150~200℃)로 가열한 후 탈착하기 위하여 톨루엔 흡착탑을 가열하기 위한 가열장치를 고정 설치하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that a heating apparatus for heating the toluene adsorption tower is fixedly installed in the toluene adsorption tower in order to desorb the desorbed toluene after heating the adsorbed toluene to a predetermined temperature (150 to 200 ° C).

즉, 본 발명은 톨루엔 흡착탑에 충진된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 흡착된 톨루엔을 탈착시키는 수단을 포함한다.That is, the present invention includes a means for desorbing the adsorbed toluene by heating the toluene filled in the toluene adsorption tower to a predetermined temperature.

톨루엔 흡착탑으로 흡입되는 톨루엔의 농도는 약 50~100ppm 이며, 흡착제에 흡착된 톨루엔을 탈착하여 배관을 통해서 플라즈마 방전관 및/또는 챔버로 배출할 경우에는 약10,000 ppm 이상으로 방전관에 생성된 플라즈마 화염을 증폭시키면서 연소 분해가 가능하여 많은 량의 톨루엔을 신속하게 처리할 수 있다. The concentration of toluene sucked into the toluene adsorption tower is about 50 to 100 ppm. When the adsorbed toluene is desorbed and discharged to the plasma discharge tube and / or the chamber through the pipe, the plasma flame generated in the discharge tube is amplified to about 10,000 ppm or more It is possible to rapidly decompose a large amount of toluene.

가열장치의 외부 또는 내부 일측에는 전기 히터 또는 보일러 형태 등 통상의 가열 수단을 고정 설치하여 설정된 량 이상으로 흡착제에 흡착된 톨루엔이 탈착될 수 있도록 가열할 수 있으며, 본 발명에 따른 가열장치는 설정된 온도(150~200℃)로 가열할 수 있으면 족하다. A conventional heating means such as an electric heater or a boiler type may be fixedly installed on the outside or inside of the heating device so that the toluene adsorbed on the adsorbent can be desorbed at a predetermined amount or more. (150 to 200 ° C).

톨루엔 흡착탑은 탈착된 톨루엔을 플라즈마가 생성되는 플라즈마 방전관 또는 플라즈마 방전관 상부에 설치된 챔버로 주입하기 위한 톨루엔 가스 주입을 위한 배관이 설치되어 있다. The toluene adsorption tower is provided with a pipe for injecting toluene gas for injecting the desorbed toluene into a plasma discharge tube where plasma is generated or a chamber provided above the plasma discharge tube.

본 발명에 따른 플라즈마 방전관은 1,000 ℃ 정도의 온도로 저온 플라즈마에 해당하며, 물질이 이온화된 상태로 존재하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 톨루엔을 연소 분해하여 제거효율을 크게 향상시킬 수 있도록 구성되어 있다.The plasma discharge tube according to the present invention corresponds to a low-temperature plasma at a temperature of about 1,000 ° C., and is configured to burn down and decompose toluene using microwave plasma in which the material is in an ionized state, thereby greatly improving the removal efficiency.

일반적으로, 도장 공정 및 각종 코팅 공정에서 발생되는 VOCs 물질 중 약 70%는 톨루엔으로 이와 같은 톨루엔 가스를 처리하기 위해 마이크로웨이브 플라즈마를 이용해 연소 분해함과 동시에 가연성 기체인 톨루엔 가스를 이용하여 플라즈마 불꽃을 증폭시켜 화염을 열에너지로 이용하도록 구성할 수도 있다. In general, about 70% of the VOCs generated in the coating process and various coating processes are decomposed by using microwave plasma to treat toluene gas with toluene, and at the same time, a flammable gas, toluene gas, And the flame is amplified and used as thermal energy.

휘발성 유기화합물(VOCs)은 매우 안전한 상태로 이를 연소시켜 분해하기 위해서는 950 ℃ 이상의 고온이 필요하다.Volatile organic compounds (VOCs) are highly safe and require high temperatures above 950 ° C to burn and decompose them.

플라즈마의 경우 통상 10,000℃ 이상으로 높은 에너지를 필요로 하나 본 발명에서는 1,000℃ 정도의 저온 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하였으며, 1,000 ℃ 정도의 온도에서 물질이 이온화된 상태로 존재하기 때문에 톨루엔을 포함한 VOCs를 연소 분해시켜 높은 제거효율을 확보할 수 있다.In the present invention, a low-temperature microwave plasma at a temperature of about 1,000 ° C. is used. Since the material exists in an ionized state at a temperature of about 1,000 ° C., the VOCs containing toluene are burned The high removal efficiency can be ensured by decomposition.

또한, 마이크로웨이브 플라즈마 방전관(도2의 39)을 이용하여 플라즈마를 발생시켜 톨루엔을 연소 분해시킬 경우에 고농도로 많은 량의 톨루엔을 단시간에 연소시켜 처리할 수 있다.Further, when a plasma is generated by using a microwave plasma discharge tube (39 in Fig. 2) to decompose toluene by combustion, a large amount of toluene can be burned and treated in a short time at a high concentration.

마이크로웨이브 플라즈마 방전관(도2의 39) 상부에는 톨루엔 가스를 효율적으로 처리할 수 있도록 다수의 톨루엔 가스 주입구가 설계 제작된 챔버가 위치한다.On the upper part of the microwave plasma discharge tube (39 in FIG. 2), a chamber in which a plurality of toluene gas injection openings are designed and manufactured is disposed so as to efficiently treat toluene gas.

본 발명은 톨루엔 분해와 동시에 톨루엔 가스를 연료로 이용함으로써 플라즈마의 화염을 증폭시키면서 연소를 이룰 수 있고, 다수의 톨루엔 가스주입구를 챔버 및 슬롯 하부 등에 설치하여 톨루엔의 대용량 처리가 가능하도록 구성되어 있다.The present invention is capable of performing combustion while amplifying a flame of a plasma by using toluene gas as fuel at the same time as decomposing toluene, and is capable of processing a large amount of toluene by installing a plurality of toluene gas injection ports in a chamber, a slot or the like.

플라즈마 발생원리는 아르곤 가스 주입구(도2의 42)로 주입되는 아르곤 입력가스(Swirl gas=Ar gas)를 이용하여 마그네트론(도2의 33)에서 발생한 마이크로웨이브를 이용하여 방전관에서 플라즈마를 생성한 후, 연소 대상인 톨루엔 가스를 상기 톨루엔 흡착탑으로부터 공급받아서 반응관 또는 챔버(도2의 39) 속으로 주입하여 연소 분해를 이룰 수 있도록 구성되어 있다.The principle of the plasma generation is such that a plasma is generated in a discharge tube using a microwave generated in a magnetron (33 in FIG. 2) by using an argon input gas (Swirl gas = Ar gas) injected into an argon gas inlet , The toluene gas to be combusted is supplied from the toluene adsorption tower and injected into the reaction tube or chamber (39 in FIG. 2) to perform the combustion decomposition.

아르곤 가스 주입구(도2의 42)로 주입되는 아르곤 입력가스가 마이크로웨이브가 제공하는 에너지를 공급받아서 여기되어 생성된 플라즈마와 하단부에 설치된 톨루엔 가스주입구(도2의 43)로 톨루엔을 유입시킴으로써 플라즈마 불꽃이 챔버의 중앙에 설치되는 슬롯(도 2의 38)의 하부 입구까지 유지된다. The argon gas injected into the argon gas inlet (42 in FIG. 2) is supplied with the energy provided by the microwave, excited, and the generated plasma. Toluene is introduced into the toluene gas inlet (43 in FIG. 2) To the lower inlet of the slot (38 in FIG. 2) installed in the center of the chamber.

플라즈마 방전관(도2의 34)은 도 2에 도시된 바와 같이 아르곤 가스주입구(도2의 42) 상부와 슬롯(도2의 38) 하부사이에 원통형으로 형성되어 있으며, 도파관(도2의 36)을 통해서 전송되는 마이크로웨이브, 아르곤 가스 및 점화봉(도2의 41)에 의하여 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 구성되어 있다. The plasma discharge tube (34 in FIG. 2) is formed in a cylindrical shape between the upper portion of the argon gas inlet (42 in FIG. 2) and the lower portion of the slot (38 in FIG. 2) And is configured to generate plasma by microwave, argon gas, and ignition rod (41 in FIG.

방전관으로 주입되는 아르곤 가스는 톨루엔 가스의 연소효율을 증가시키기 위하여 주입시 와류를 형성하면서 상승하도록 아르곤 가스주입구가 접선 방향으로 경사지게 형성되어 있다. The argon gas injected into the discharge tube is formed so that the argon gas inlet is inclined in the tangential direction so as to increase while forming a vortex at the time of injection to increase the combustion efficiency of the toluene gas.

챔버(도2의 39) 아랫부분까지 키워진 화염이 8방향으로 주입되는 연료물질인 톨루엔과 혼합되어 연소함으로써 챔버 길이의 두 배 이상 화염이 증폭되며, 이는 도 4에서와 같은 실험을 통해서 확인할 수 있었다.Flame is mixed with toluene, which is a fuel material injected in eight directions, to a lower portion of the chamber (39 in FIG. 2), so that the flame is amplified twice as long as the chamber length, .

톨루엔 가스 주입구(도3 참조)는 4방향 이상, 챔버 길이에 따라 톨루엔 가스 주입구 개수의 조정이 가능하다. The number of toluene gas injection ports can be adjusted according to the length of the chamber and the length of the toluene gas inlet (see FIG. 3) in four or more directions.

도 3는 본 발명에 따른 톨루엔을 효율적으로 연소시키기 위한 챔버의 구조이며, 이는 하나의 실시 예에 불과하며, 다양한 형상과 크기로 변형 구성할 수 있다.FIG. 3 is a view illustrating a structure of a chamber for efficiently burning toluene according to the present invention, which is merely an embodiment, and can be modified into various shapes and sizes.

도 3에서와 같이 톨루엔을 효율적으로 연소시키기 위하여 챔버의 각각의 측면과 슬롯의 하부에 톨루엔을 주입하기 위한 톨루엔 가스주입구가 형성되어 흡착반응기에서 탈착된 톨루엔 가스를 주입할 수 있도록 구성되어 있다. As shown in FIG. 3, in order to efficiently burn toluene, a toluene gas inlet for injecting toluene is formed at each side of the chamber and at a lower portion of the slot to inject the desorbed toluene gas in the adsorption reactor.

또한, 슬롯(도2의 18)은 긴 원통형으로 제작되어 측면에는 완전연소를 유도하기 위하여 상하로 길게 형성된 다수의 구멍이 형성되며, 상기 챔버 측면에 형성된 톨루엔 가스주입구로 주입된 톨루엔이 하부에서 올라오는 플라즈마와 함께 연소하여 화염 증폭을 이룰 수 있도록 구성되어 있다. In addition, the slot (18 in FIG. 2) is formed in a long cylindrical shape, and a plurality of long holes are formed in the side surface to induce complete combustion, and toluene injected into the toluene gas injection port formed on the side of the chamber rises from the bottom It is constructed so that the flame can be amplified by burning together with the coming plasma.

보다 구체적으로, 상용전원으로부터 고압트랜스포터(도2의 32)를 이용하여 320V를 33,000V 전압으로 변환시킨다. 본 발명의 실시 예로 사용한 1Kw 마그네트론(도2의 33)을 이용하여 변압된 33,000V의 전기에너지를 2.45GHz의 마이크로웨이브(파장에너지)로 변환한다. More specifically, a high voltage transformer (32 in FIG. 2) is used to convert 320V to a 33,000V voltage from a commercial power source. The electric energy of 33,000 V transformed by using the 1 Kw magnetron (33 in FIG. 2) used as an embodiment of the present invention is converted into a microwave (wavelength energy) of 2.45 GHz.

마그네트론(도2의 33)에서 생성된 마이크로웨이브(파장에너지)의 손실을 최소화하면서 플라즈마를 발생하기 위하여 방전관(석영관)으로 전송하기 위하여 웨이브가이드 런처(도2의 34, Waveguide Launcher), 3-스토브 튜너(도2의 35, 3-stub tuner), 슬라이딩 샷(shot)이 설치되어 있다. A waveguide launcher 34 (waveguide launcher 34 in Fig. 2), a waveguide launcher 34 (in Fig. 2), and a waveguide launcher 34 (in Fig. 2) A stove tuner (35, 3-stub tuner in Fig. 2), and a sliding shot are installed.

웨이브가이드 런처(Waveguide Launcher)는 마그네트론 파장을 한 방향으로 일정하게 보내주는 역할을 한다.The Waveguide Launcher sends the magnetron wavelength uniformly in one direction.

전송손실을 최소화하여 전송된 마이크로웨이브는 방전관(석영관)으로 전송되며, 아르곤 가스주입구(도2의 42)로 아르곤 입력가스가 주입되는 상태에서 점화봉(Ignitor)을 이용하여 초기점화를 시켜줌으로써 전송된 마이크로웨이브가 점화되어 열에너지로 변환되어 아르곤 가스를 여기시켜 플라즈마를 발생시킨다. The transmitted microwaves are transmitted to the discharge tube (quartz tube) with minimal transmission loss. The microwaves are initially ignited using an igniter while the argon gas is injected into the argon gas inlet (42 in FIG. 2) The transmitted microwave is ignited and converted into thermal energy to excite argon gas to generate plasma.

3-스토브(도 2의 35, 3-Stub)는 일정한 간격으로 떨어진 위치에서 길이를 가변할 수 있는 스토브를 웨이브가이드 속에 삽입하여 각각의 길이를 가변함으로써 부하임피던스와 매칭(Matching)시켜 마이크로웨이브의 전송 손실을 최소화하여 효율적으로 최대의 에너지를 방전관에 전송하도록 구성되어 있다. In the 3-stove (35, 3-stub of FIG. 2), a stove capable of varying the length at a predetermined distance from each other is inserted into the waveguide to vary the length of the waveguide so as to match with the load impedance. The transmission loss is minimized and the maximum energy is efficiently transmitted to the discharge tube.

스토브 각각의 간격은 효율적인 전송을 위하여 도파관내 파장의 λ/4 로 조절 설정하며, 도 4에 구체적으로 도시되어 있다. λ는 관내파장의 한 주기에 해당한다. The spacing of each stove is set to &lt; RTI ID = 0.0 &gt; lambda / 4 &lt; / RTI &gt; of the wavelength in the waveguide for efficient transmission and is specifically illustrated in FIG. λ corresponds to one period of the in-pipe wavelength.

챔버로 공급하는 연료물질인 톨루엔 가스가 접선방향으로 와류(소용돌이)를 형성하면서 상승하고, 챔버 및 공급 노즐의 개수를 조정함으로써 최대 350lpm(liter per minute)의 톨루엔을 수용할 수 있다.The toluene gas, which is the fuel material supplied to the chamber, rises while forming a vortex in the tangential direction, and can accommodate up to 350 liter per minute of toluene by adjusting the number of chambers and supply nozzles.

노즐을 다수 개로 형성하는 이유는 하나의 노즐로 많은 량의 톨루엔을 공급할 수 없을 뿐만 아니라, 하나의 노즐로 너무 많은 량을 공급할 경우에 완전 연소시킬 수 없는 문제점이 있다. 즉, 노즐을 다수 개로 형성하는 이유는 톨루엔을 완전 연소시키면서 처리용량을 극대화하기 위한 구성이다.The reason for forming a plurality of nozzles is that not only a large amount of toluene can be supplied to one nozzle but also a problem that the nozzle can not be completely burned when too much amount is supplied to one nozzle. That is, the reason for forming a plurality of nozzles is to maximize processing capacity while completely burning toluene.

앞서 기술한 톨루엔 가스의 연소효율을 증가시키기 위하여 이르곤 가스 주입시 와류를 형성하도록 아르곤 가스주입구가 접선 방향으로 형성되고, 방전관에서 형성된 플라즈마가 와류가 형성되어 회전하면서 슬롯으로 상승하며, 슬롯으로 와류를 형성하여 상승하는 플라즈마의 와류 형성 방향에 맞추어서 톨루엔 가스주입구가 접선방향으로 경사지게 형성되어 톨루엔의 연소 효율 및 연소량을 높일 수 있다. In order to increase the combustion efficiency of the toluene gas described above, an argon gas injection port is formed in a tangential direction to form a vortex when the irrigation gas is injected, a plasma formed in the discharge tube forms a vortex and rises to the slot while rotating, And the toluene gas inlet is formed to be inclined in the tangential direction according to the vortex forming direction of the rising plasma so that the combustion efficiency and the combustion amount of toluene can be increased.

아르곤 가스는 플라즈마 발생이 가능한 다른 가스로 대체 사용할 수 있다. Argon gas can be used as a substitute for other gases that can generate plasma.

톨루엔 가스주입구는 도 2에서와 같이 방전관 하부 또는 상부에 설치할 수 있으며, 보다 구체적으로 아르곤 가스 주입구하부(도2의 43), 슬롯 하부 및 챔버 측면(도2의 37) 등에 다수 설치할 수 있다.As shown in FIG. 2, the toluene gas inlet may be installed at a lower portion or an upper portion of the discharge tube, and more specifically, a plurality of portions may be provided under the argon gas inlet (43 in FIG. 2), the lower portion of the slot, and the chamber side (37 in FIG. 2).

톨루엔 가스만으로 연료가스를 사용할 경우에는 붉은 불꽃을 발생하나, 플라즈마를 이용하여 톨루엔을 연소 분해할 경우에는 푸른빛이 나는 흰색의 플라즈마로 나타남을 볼 수 있다. 이는 완전연소 또는 완전연소에 가깝다는 의미이다. When the fuel gas is used only with the toluene gas, a red flame is generated. However, when the toluene is decomposed by the plasma using the plasma, the plasma appears as a bluish white plasma. This means that it is close to complete combustion or complete combustion.

본 발명에 따른 실험에서는 가정용 전자레인지에 사용하는 출력 1Kw급의 마그네트론을 적용하였으며, 본 발명에 따른 마이크로웨이브 플라즈마 및 화염 증폭 챔버의 크기와 용량에 따라 변형 적용할 수 있다. In the experiment according to the present invention, a magnetron having an output of 1 Kw for use in a domestic microwave oven is applied, and a modification can be applied according to the size and capacity of the microwave plasma and the flame amplification chamber according to the present invention.

3-스토브(3-stub)는 부하로부터 일정한 거리만큼 떨어진 위치에 길이를 가변 할 수 있도록 일정간격으로 도파관에 삽입하여 각각의 길이를 가변함으로서 부하임피던스와 매칭(matching)시켜 최대 마이크로웨이브 에너지를 방전관에 전송하는 방법을 사용하였다. The 3-stub is inserted into the waveguide at regular intervals so as to be variable in length at a certain distance from the load, and the length of the 3-stub is varied to match the load impedance, To the mobile station.

도파관(Waveguide)은 속이 빈 도체로 구성되며, 마이크로웨이브를 챔버까지 저 손실로 전송해주는 역할을 한다.A waveguide consists of hollow conductors and serves to transfer microwaves to the chamber at low losses.

내부 중앙에 슬롯(도2의 38)이 설치된 챔버(도2의 39)는 플라즈마 화염 증폭을 위한 장치로 챔버(도2의 39) 내부의 슬롯(도2의 38)을 통과하면서 와류형성을 위해 4 방향의 슬롯에 상하로 길게 형성된 구멍과 접하는 부분으로 톨루엔 가스의 유입을 위한 8개의 접선방향을 가진 톨루엔 가스주입구(탭 각도=20°내지 30°)를 형성하여 톨루엔 가스 처리용량을 최대한 크게 설계 제작되었다.A chamber (39 in FIG. 2) in which a slot (38 in FIG. 2) is provided in the center of the interior is a device for plasma flame amplification, which passes through a slot (38 in FIG. 2) A toluene gas inlet (tap angle = 20 ° to 30 °) having eight tangential directions for introducing toluene gas was formed at a portion in contact with the vertically elongated hole in the four-directional slot to maximize the toluene gas treatment capacity .

와류를 형성시켜 회전하면서 연소시킬 경우에 플라즈마와 톨루엔 가스 접촉하는 시간 또는 이동거리를 증가시켜 완전 연소를 유도할 수 있다. When a vortex is formed and the plasma is burned while being rotated, the time or distance of contact between the plasma and the toluene gas can be increased to induce complete combustion.

또한, 와류를 형성하는 이유는 화염이 상부로 소용돌이(일예로 토네이도)를 일으키며 빨려 올라가도록 구성하므로 톨루엔 연소효율을 크게 증가시킬 수 있다. In addition, the reason for forming the vortex is that the flame is swirled upwards (for example, a tornado), so that the efficiency of toluene combustion can be greatly increased.

상기 탭 각도(20°내지 30°)는 상승하는 플라즈마의 와류 형성 방향에 맞추어서 톨루엔 가스주입구가 형성된 각도이며, 이 각도 역시 변형할 수 있다. The tap angle (20 ° to 30 °) is the angle at which the toluene gas inlet is formed in accordance with the vortex formation direction of the rising plasma, and this angle can also be changed.

본 발명을 위하여 실험한 사이즈는 아래와 같으며, 이는 하나의 실시 예에 지나지 않으며, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 크기, 형상 및 처리용량을 본 발명을 이용하여 변형이 가능하다. The sizes tested for the present invention are as follows, which is only one example, and those skilled in the art can modify the size, shape, and processing capacity using the present invention.

챔버 사이즈 : 135H × 140W mmChamber size: 135H × 140W mm

톨루엔 가스 주입구 사이즈 : 70H × 3W mm, 접선방향Toluene gas inlet size: 70H x 3W mm, tangential direction

가스 공급 노즐 : 1/4~3/4 inch tab, 35°Gas supply nozzle: 1/4 to 3/4 inch tab, 35 °

또한, 점화봉(도2의 41)은 플라즈마를 발생시킬 때 초기 전자를 공급하는 역할을 하며, 플라즈마를 발생하기 위한 방전관은 열팽창 계수가 적고 고온에서 내구성이 우수한 특성을 가지는 석영관을 사용하였다. 그리고 마그네트론이 장시간 동작함에 의하여 발생하는 열을 냉각시켜 주기 위한 냉각팬(도2의 31)이 장착되어 있다.In addition, the ignition rods (41 in FIG. 2) used to supply the initial electrons when generating the plasma, and the discharge tubes for generating the plasma used quartz tubes having the characteristics of having low thermal expansion coefficient and high durability at high temperature. And a cooling fan (31 in FIG. 2) for cooling the heat generated by the magnetron for a long time.

톨루엔 흡착을 위한 톨루엔 흡착탑은 다수 개를 설치하여 도장 공정 및 각종 코팅 공정에서 발생되는 인체에 유해한 가스인 톨루엔을 흡입하여 흡착 제거하고, 흡착된 량이 설정치 이상되면 톨루엔 흡착탑을 설정된 온도로 가열하여 톨루엔을 흡착제로부터 탈착하여 방전관 및/또는 챔버로 이송 공급하도록 구성할 수도 있다. A number of toluene adsorption towers for toluene adsorption were installed to adsorb and remove toluene, which is harmful to the human body, which is generated in the coating process and various coating processes. When the adsorbed amount exceeds the set value, the toluene adsorption tower is heated to the set temperature, And may be configured to be desorbed from the adsorbent and conveyed and supplied to the discharge tube and / or the chamber.

톨루엔 흡착을 위한 흡착반응기는 흡착과 탈착을 반복 수행할 수 있도록 구성되고, 탈착 시에만 챔버로 탈리된 톨루엔 가스를 이송 공급하도록 배관 일측에 가스 공급을 제어하는 밸브를 부착 설치할 수 있다. The adsorption reactor for adsorbing toluene is configured to repeatedly perform adsorption and desorption, and a valve for controlling gas supply may be provided on one side of the pipe to transfer and supply the toluene gas desorbed to the chamber only at the time of desorption.

또한, 본 발명에 따른 장치를 설계할 때, 가스의 이송을 제어하기 위한 밸브는 필요에 의하여 배관 일측에 설치할 수 있다. Further, when designing the apparatus according to the present invention, a valve for controlling the transfer of the gas may be provided at one side of the pipe as required.

또한, 본 발명은 챔버에서 연소되고 남은 잔존하는 톨루엔을 제거하기 위하여 톨루엔 분해촉매제가 충진된 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과하도록 구성되어 있다(도1 참조).In addition, the present invention is configured to pass through a toluene decomposition catalyst packed column filled with a toluene decomposition catalyst to remove residual toluene remaining in the chamber (see FIG. 1).

톨루엔 분해촉매제 충진탑에 충진되는 톨루엔 분해촉매제는 효율이 우수한 로듐(Rh), Pt(백금) 또는 팔라듐(Pd) 등의 금속물질을 제올라이트 또는 활성탄 등의 표면적인 넓은 담체를 알갱이 형태로 제조하여 상기 금속물질이 용해되어 있는 용액에 담그어 담지시킨후 꺼내어 건조 및 소성시켜 제조한다. Toluene decomposition catalyst The toluene decomposition catalyst packed in the packing tower can be produced by preparing a metal material such as rhodium (Rh), Pt (platinum), or palladium (Pd) having excellent efficiency in the form of granules having a large surface area such as zeolite or activated carbon, Immersed in a solution in which a metal material is dissolved, and then taken out, followed by drying and firing.

담체에 담지되는 로듐(Rh), Pt(백금) 또는 팔라듐(Pd)의 량은 경제성과 효율을 고려하여 0.1wt% 내지 5 wt%로 하는 것이 바람직하다.The amount of rhodium (Rh), Pt (platinum), or palladium (Pd) carried on the carrier is preferably 0.1 wt% to 5 wt% in consideration of economy and efficiency.

톨루엔 분해촉매제 충진탑의 외부 또는 내부 일측에는 150℃ 내지 350℃ 정도로 가열할 수 있는 가열장치가 고정 설치되어 있으며, 150℃ 내지 350℃사이에서 설정된 온도로 가열 유지할 수 있도록 구성되어 있다. A toluene decomposing catalyst is installed on the outside or inside of the filling tower so that a heating device capable of heating at about 150 to 350 ° C is fixedly installed and can be heated and maintained at a set temperature between 150 ° C and 350 ° C.

상기와 같이 제조된 톨루엔 분해촉매제는 톨루엔 분해촉매제 충진탑에 충진하고, 가열장치로 설정된 온도로 가열한 상태에서 상기 챔버 상부에 설치된 기체 흡입구를 통해서 플라즈마 챔버에서 연소된 후 주입되는 기체 중에 잔존하는 톨루엔을 분해 처리하도록 구성되어 있다. The toluene decomposition catalyst prepared as described above was packed in a toluene decomposing catalyst filling tower. The toluene decomposing catalyst thus prepared was burnt in a plasma chamber through a gas inlet provided at an upper portion of the chamber while being heated to a temperature set by a heating device, As shown in Fig.

본 발명은 톨루엔을 보다 효율적으로 처리하기 위하여 도장 공정 및 각종 코팅 공정 중에 발생하는 톨루엔 가스를 흡입하여 흡착하기 위한 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑을 구비하고, 톨루엔 흡착탑에 충진된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 흡착된 톨루엔을 탈착시켜 마이크로웨이브를 이용하여 플라즈마를 발생하는 방전관을 통과시켜 연소시키며, 방전관을 통과한 후 잔존하는 톨루엔을 분해 제거하기 위하여 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 통과시켜 제거하도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치를 제공하여 톨루엔 가스를 신속하게 많은 량을 연소 분해하여 처리할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 매우 높다.The present invention relates to a toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent for adsorbing and adsorbing toluene gas generated during a coating process and various coating processes in order to more efficiently process toluene, and the toluene adsorbed on the toluene adsorption tower is heated A toluene combustion catalyst which is configured to desorb the adsorbed toluene and pass through a discharge tube that generates plasma using a microwave to pass through a discharge tube and to pass through a toluene decomposition catalyst packing tower to decompose and remove residual toluene, A decomposition apparatus is provided so that a large amount of toluene gas can be rapidly decomposed by the combustion, so that the possibility of industrial use is very high.

11 ; 톨루엔 흡입구 12 ; 톨루엔 흡착탑
13 ; 톨루엔 흡착제 14 ; 흡입 팬
15 ; 배관 16 ; 마이크로웨이브 생성장치
17 ; 방전관 18 ; 챔버
19 ;불꽃 20 ; 기체 흡입구
21 ; 배관 22 ; 흡입 팬
23 ; 톨루엔 분해촉매제 충진탑 24 ; 톨루엔 분해촉매제
31 ; 냉각 팬 32 ; 트랜스포머
33 ; 마그네트론 34 ; 마이크로웨이브 런처
35 ; 3-스토브 36 ; 도파관
37 ; 톨루엔 가스주입구 38 ; 슬롯
39 ; 챔버 40 ; 슬라이딩 샷
41 ; 점화봉 42 ; 아르곤 가스 주입구
43 ; 톨루엔 가스주입구 44 ; 방전관(석영관)
11; Toluene inlet 12; Toluene adsorption tower
13; Toluene adsorbent 14; Suction fan
15; Piping 16; Microwave generating device
17; A discharge tube 18; chamber
19; Flame 20; Gas inlet
21; Piping 22; Suction fan
23; A toluene cracking catalyst filling tower 24; Toluene decomposition catalyst
31; A cooling fan 32; Transformer
33; Magnetron 34; Microwave launcher
35; 3-stove 36; wave-guide
37; Toluene gas inlet 38; slot
39; Chamber 40; Sliding shot
41; Ignition rod 42; Argon gas inlet
43; A toluene gas inlet 44; Discharge tube (quartz tube)

Claims (13)

톨루엔 연소 및 분해장치에 있어서,
도장 공정 및 각종 코팅 공정 중에 발생하여 공기중에 존재하는 톨루엔 가스를 흡입하여 흡착하기 위한 톨루엔 흡착제가 충진된 톨루엔 흡착탑;
톨루엔 흡착탑에 충진된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 흡착된 톨루엔을 탈착시키는 수단;
톨루엔 흡착탑과 배관으로 연결되며 탈착된 톨루엔을 흡입하여 플라즈마를 발생하는 플라즈마 방전관으로 주입하기 위한 흡입팬;
톨루엔 흡착탑과 배관으로 연결되며 상기 흡입 팬에 의하여 주입되는 톨루엔을 연소 분해하기 위한 플라즈마 방전관 및 챔버; 및
상기 방전관과 챔버를 통과하면서 연소 분해된 후 잔존하는 톨루엔을 분해 제거하기 위하여 방전관과 챔버를 통과한 기체를 흡입하여 톨루엔을 분해 제거하는 톨루엔 분해촉매제 충진탑을 더 구비한 톨루엔 연소 및 분해장치.
In the toluene combustion and decomposition apparatus,
A toluene adsorption tower filled with a toluene adsorbent for adsorbing and adsorbing toluene gas present in the air during the coating process and various coating processes;
A means for desorbing the adsorbed toluene by heating the toluene filled in the toluene adsorption tower to a predetermined temperature;
A suction fan connected to the toluene adsorption tower through a pipe and injecting the desorbed toluene into a plasma discharge tube for generating a plasma;
A plasma discharge tube and a chamber connected to the toluene adsorption tower by piping for burning and decomposing toluene injected by the suction fan; And
And a toluene decomposition catalyst filling tower for decomposing and removing toluene by sucking the gas passing through the discharge tube and the chamber to decompose and remove residual toluene after combustion and decomposition while passing through the discharge tube and the chamber.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 톨루엔 연소 및 분해장치는 톨루엔 흡착탑에 충진되는 충진물을 표면적이 넓은 제올라이트 또는 활성탄을 사용하여 알갱이 형태로 제조됨을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method according to claim 1,
Wherein the toluene combustion and decomposition apparatus is produced in the form of granules by using zeolite or activated carbon having a large surface area as a filler to be filled in a toluene adsorption tower.
청구항 1에 있어서,
상기 톨루엔 연소 및 분해장치는 초기 점화를 위하여 방전관 내부 일측에 점화봉이 설치됨을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method according to claim 1,
Wherein the toluene combustion and decomposition apparatus is provided with an ignition rod on one side of the inside of the discharge tube for initial ignition.
청구항 1에 있어서,
상기 톨루엔 연소 및 분해장치는 톨루엔 가스를 최대한 연소 분해 용량을 증가시키기 위하여 챔버의 측면 일측, 슬롯의 하부 및 방전관 하부 중 하나 이상의 장소를 선택하여 다수의 톨루엔 가스주입구를 형성함을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method according to claim 1,
Wherein the toluene combustion and decomposition apparatus comprises a plurality of toluene gas inlet ports formed by selecting at least one of a side surface of the chamber, a lower portion of the slot, and a lower portion of the discharge tube to increase the combustion decomposition capacity of the toluene gas as much as possible. And a decomposition device.
청구항 1 및 청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 톨루엔 연소 및 분해장치는 마그네트론에서 생성된 마이크로웨이브를 플라즈마를 생성하는 방전관으로 전송 시 전송 손실을 최소화하기 위하여 웨이브가이드 런처와 3-스토브 튜너가 더 설치됨을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method according to any one of claims 1 and 3 to 5,
Wherein the toluene combustion and decomposition apparatus further comprises a wave guide launcher and a 3-stove tuner to minimize transmission loss when the microwave generated in the magnetron is transmitted to a discharge tube for generating plasma.
청구항 6에 있어서,
상기 톨루엔 연소 및 분해장치는 플라즈마 방전관에서 발생한 플라즈마와 톨루엔 가스가 혼합되어 연소될 때 연소효율을 높이기 위하여 아르곤 가스 주입 시 와류를 형성하도록 아르곤 가스주입구를 접선 방향으로 경사지게 형성함을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method of claim 6,
Wherein the argon gas inlet is inclined in a tangential direction so as to form a vortex when the argon gas is injected in order to increase the combustion efficiency when the plasma and the toluene gas generated in the plasma discharge tube are mixed and combusted, And a decomposition device.
청구항 6에 있어서,
상기 톨루엔 연소 및 분해장치는 챔버와 슬롯 하부에 형성되는 톨루엔 가스주입구를 아르곤 가스 주입시 형성되는 와류의 방향에 맞추어서 와류를 형성할 수 있도록 톨루엔 가스주입구를 접선 방향으로 경사지게 형성함을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method of claim 6,
Wherein the toluene gas inlet and the toluene gas inlet are inclined in a tangential direction so that a vortex can be formed by aligning the toluene gas inlet formed in the chamber and the bottom of the slot with the vortex direction formed when the argon gas is injected. Combustion and decomposition apparatus.
삭제delete 청구항 6에 있어서,
상기 슬롯은 원통형으로 제작되어 측면에 완전연소로 유도하기 위하여 상하로 길게 다수의 구멍이 형성되고, 챔버 측면에 형성된 다수의 톨루엔 가스주입구로 주입된 톨루엔 가스가 다수의 구멍으로 주입되도록 구성된 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method of claim 6,
The slot is formed in a cylindrical shape, and a plurality of holes are formed in the upper and lower sides to induce complete combustion on the side surface. Toluene combustion, in which the toluene gas injected into the plurality of toluene gas injection holes formed on the side of the chamber is injected into a plurality of holes, Decomposition device.
청구항 1에 있어서,
상기 톨루엔 분해촉매제 충진탑에 충진되는 톨루엔 분해촉매제는 로듐, 백금 및 팔라듐 중 하나를 선택한 금속물질을 제올라이트 또는 활성탄을 포함하는 표면적인 넓은 담체로 알갱이 형태로 제조하여 상기 금속물질이 용해되어 있는 용액에 담그어 금속물질을 담지시킨후 꺼내어 건조 및 소성시켜 제조함을 특징으로 하는 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method according to claim 1,
The toluene decomposition catalyst packed in the toluene decomposition catalyst packing tower may be prepared by preparing a metal material selected from one of rhodium, platinum and palladium in the form of granules with a large surface area containing zeolite or activated carbon, And then drying and firing the toluene combustion product.
청구항 11에 있어서,
상기 톨루엔 분해촉매제 충진탑은 150℃ 내지 350℃ 사이에서 설정된 온도로 가열한 상태에서 기체를 통과시켜 잔존하는 톨루엔을 분해 처리할 수 있도록 가열장치를 더 구비한 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method of claim 11,
Wherein the toluene decomposing catalyst filling tower further comprises a heating device for passing decomposing treatment of residual toluene through a gas while being heated to a predetermined temperature between 150 ° C and 350 ° C.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 톨루엔 흡착탑은 흡착제에 흡착된 톨루엔을 설정된 온도로 가열하여 탈착하기 위하여 톨루엔 흡착제를 가열하기 위한 가열장치가 더 설치된 톨루엔 연소 및 분해장치.
The method according to claim 1 or 3,
Wherein the toluene adsorption tower further comprises a heating device for heating the toluene adsorbent to desorb and desorb the toluene adsorbed on the adsorbent by a predetermined temperature.
KR1020130078189A 2013-07-04 2013-07-04 Toluene burn and decomposition apparatus KR101443903B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130078189A KR101443903B1 (en) 2013-07-04 2013-07-04 Toluene burn and decomposition apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130078189A KR101443903B1 (en) 2013-07-04 2013-07-04 Toluene burn and decomposition apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101443903B1 true KR101443903B1 (en) 2014-09-30

Family

ID=51761000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130078189A KR101443903B1 (en) 2013-07-04 2013-07-04 Toluene burn and decomposition apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101443903B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102506669B1 (en) * 2022-08-26 2023-03-06 주식회사 용호기계기술 Plasma gas treatment device used in vapor recovery system
KR102506656B1 (en) * 2022-08-26 2023-03-07 주식회사 용호기계기술 Vapor recovery system with plasma gas treatment device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001149754A (en) * 1999-11-30 2001-06-05 Japan Organo Co Ltd Method and device for treating waste gas containing volatile organic material
KR100394994B1 (en) * 2000-01-13 2003-08-19 홍용철 Plasma torch using of microwave
KR200363694Y1 (en) * 2004-06-29 2004-10-06 임현길 Microwave generator for magnetron
KR100699699B1 (en) * 2006-03-16 2007-03-26 엄환섭 Elimination apparatus and method of chemical and biological warfare agents by high-temperature, large-volume microwave plasma burner

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001149754A (en) * 1999-11-30 2001-06-05 Japan Organo Co Ltd Method and device for treating waste gas containing volatile organic material
KR100394994B1 (en) * 2000-01-13 2003-08-19 홍용철 Plasma torch using of microwave
KR200363694Y1 (en) * 2004-06-29 2004-10-06 임현길 Microwave generator for magnetron
KR100699699B1 (en) * 2006-03-16 2007-03-26 엄환섭 Elimination apparatus and method of chemical and biological warfare agents by high-temperature, large-volume microwave plasma burner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102506669B1 (en) * 2022-08-26 2023-03-06 주식회사 용호기계기술 Plasma gas treatment device used in vapor recovery system
KR102506656B1 (en) * 2022-08-26 2023-03-07 주식회사 용호기계기술 Vapor recovery system with plasma gas treatment device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101312776B (en) High energy dissociation for mercury control systems
Czernichowski Gliding arc: applications to engineering and environment control
JP4109334B2 (en) How to remove harmful substances from a gas stream
WO1996001394A1 (en) An electrode arrangement for use in a combustion chamber
Mizeraczyk et al. Studies of atmospheric-pressure microwave plasmas used for gas processing
JP2012517581A (en) Exhaust gas treatment method
US6878349B2 (en) Pollution control device
Hong et al. Simulated experiment for elimination of chemical and biological warfare agents by making use of microwave plasma torch
KR101468923B1 (en) Toluene burn decomposition apparatus using microwave plasma and Toluene burn decomposition apparatus with function of flame amplication using Toluene
KR100579760B1 (en) An adsorptim-detachment device using microwave
KR101443903B1 (en) Toluene burn and decomposition apparatus
KR101791478B1 (en) Treating system of waste gas
Rutberg Some plasma environmental technologies developed in Russia
CN103127810A (en) Inhomogeneous field strength plasma waste gas processing apparatus and processing system thereof
Ahmadi et al. Investigation of Variation Power and Additive Gas Effect on the $\hbox {SF} _ {6} $ Destruction Using Atmospheric Microwave Plasma Torch
KR101580235B1 (en) Toluen combustion decomposition system for removing toluen
KR101285868B1 (en) Exhaust gas combustion device
RU2077936C1 (en) Method of detoxification of exhaust gas from polycyclic aromatic hydrocarbons
KR20230164276A (en) Plasma thermal Oxidation System
JP2005177650A (en) Inflammable volatile organic compounds gas treatment device, inflammable volatile organic compounds gas treatment system, and inflammable volatile organic compounds gas treatment method
KR102540661B1 (en) Cyclone Plasma Thermal Oxidation System for Malodorous Gas Treatment
KR102506656B1 (en) Vapor recovery system with plasma gas treatment device
KR102506669B1 (en) Plasma gas treatment device used in vapor recovery system
CN212584971U (en) A purifier for VOC waste gas
Yoon et al. Development of a novel Volumetric Matrix Dump Combustor for VOC reduction

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180831

Year of fee payment: 5