KR101561857B1 - 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치 및 방법 - Google Patents

휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산업상 발생하는 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 이동 가능한 탈착장치 및 발전기를 사용하여 휘발성유기화합물이 흡착 및 농축된 흡착제를 본 발명 탈착장치를 이용하여 탈착하고, 탈착된 휘발성유기화합물을 연료로 이용하는 탈착장치와 연계된 발전기로 공급하여 에너지를 생산한다. 본 발명은 발전기에서 연소 시 발생하는 배기가스를 탈착장치의 온도 제어용 또는 캐리어 가스로 활용함으로써 에너지 소비를 저감 할 수 있다.

Description

휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치 및 방법{Movable apparatus for power switching of energy through volatile organic compounds combustion and method using the same}
본 발명은 휘발성유기화합물의 전력 전환에 관한 것으로, 특히 탈착장치 및 발전기를 포함하는 이동식 전력 전환 장치를 이용하여 산업상 발생하는 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제로부터 고농도의 휘발성유기화합물을 탈착하여 전력생산을 위한 연료로 사용하기 위한 전력 전환 장치 및 방법에 관한 것이다.
휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)은 중금속과 함께 특정 대기유해물질에 속하는 물질이다. 휘발성유기화합물은 대형 및 중소 공단 기업체에서 발생하는 과정에서 배출되는 물질로, 대기중에서 미세먼지 또는 질소산화물 등과 결합하여 오존을 생성하여 스모그의 원인이 되는 대표적 대기오염물질이다. HAPs(Hazardous Air Pollutants)라 하며 미국에서는 189개의 물질을, 국내에서는 가장 많이 사용되는 휘발성유기화합물은 톨루엔을 포함하여 48개 물질을 선정하여 규제하고 있다.
휘발성유기화합물의 처리 방법으로는 연소법(직접열산화법, 재생축열산화법, 재생촉매산화법, 무화염열산화법), 생물학적 처리법(생물여과법, 활성오니법), 흡착법 등이 대규모 공정에 활발하게 적용되고 있으며, 특히 연소법이 많이 보급되어 있다. 이러한 방법들은 휘발성유기화합물이 일정한 농도로 연속하여 발생되는 경우에 유리하지만 단속적이거나 소규모, 간헐적인 발생원에 대해서는 경제적인 면에서나 기술적인 면에서 적용이 어렵다.
한편 중소규모 산업체의 휘발성유기화합물 배출 특성은 풍량 100m3/min내지 300m3/min이고 주요 휘발성유기화합물은 톨루엔, 이소프로필알콜, 메틸에틸케톤 등이며, 100 ppm 내지 300 ppm의 휘발성유기화합물의 처리시스템의 운전시간은 4 시간/일 내지 10 시간/일이다. 현재 중소규모 산업체에서 발생하는 휘발성유기화합물을 처리하는 기술은 주로 활성탄을 이용하여 휘발성유기화합물을 포집하고, 휘발성유기화합물이 흡착된 활성탄을 재생업체에서 재생하는 것이다. 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제는 900℃ 이상의 고온에서 휘발성유기화합물을 탈착하고, 스팀으로 재생(re-activation)하여 다시 재활용한다. 그러나 이는 재생과정 중에 약 15% 내지 30%의 흡착제 손실이 발생하며, 또한 재생 시 발생한 휘발성유기화합물은 일부만 에너지로 사용되고 있다.
대부분의 중소규모 산업체는 휘발성유기화합물의 배출기준을 초과한 상태에서도 경제적인 이유로 흡착제를 교체하지 않고 운전하는 일이 빈번하여 실질적인 휘발성유기화합물의 포집 효과가 미미한 편이다.
미국 Climate technologies Corp.은 흡착장치 및 탈착장치를 구비하고 송풍으로 흡착제를 각 장치로 주입하고 동시에 구동하여 포집된 휘발성유기화합물을 축열연소 및 산화처리장치 뿐만 아니라 엔진, 제너레이터 및 연료전지에 연료로 사용 가능한 휘발성유기화합물의 처리시스템을 구축하였다. (A technical paper: Using Volatile Organic Compound Emissions from Industrial Painting P rocesseass a Source of Fuel Cell Energy, Mark R. Wherrett et al.) 하지만 이는 활성탄의 마모방지를 위해 휘발성유기화합물의 흡착제를 제조과정이 복잡하며 고비용인 구형 활성탄을 사용한다.
대한민국 등록특허 제 0623498호는 휘발성유기화합물처리 장치에 관한 것으로, 휘발성유기화합물을 흡착하는 조립활성탄을 사용한 농축장치와, 흡착 농축공정 및 산화공정을 연속공정이 아닌 회분식 분리공정으로 나누어 처리하는 휘발성유기화합물의 흡착 농축 및 산화에 의해 에너지화하는 장치 및 방법을 개시한다. 하지만 이는 탈착을 위한 고온의 공기를 위해 열교환기가 필요하므로 에너지가 소비된다.
따라서 효율적인 휘발성유기화합물 처리를 위해 경제적이고 에너지 소모가 적은 휘발성유기화합물 처리에 관한 기술개발이 요구된다.
(0001) 대한민국 등록특허 0623498
A technical paper: Using Volatile Organic Compound Emissions from Industrial Painting P rocesseass a Source of Fuel Cell Energy, Mark R. Wherrett et al.
본 발명은, 전술한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 중소규모의 산업체에서 휘발성유기화합물 포집에 사용된 흡착제를 별도의 재생장치로 운송하지 않고 현장에서 휘발성유기화합물을 탈착하여 흡착제를 재생하고, 고농도의 휘발성유기화합물 수득하여 이를 에너지로 사용하여 전력을 생산하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은 산업현장에서 배출되는 휘발성유기화합물의 전력 전환을 위해 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제를 탈착장치 및 발전기를 포함하는 이동식 전력전환장치를 이용하여 탈착하고 고농도화된 휘발성유기화합물을 연료로 사용하는 발전기를 사용하여 전력을 생산함에 따라 에너지 효율을 극대화할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로, 상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치; 상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물을 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인; 상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급된 휘발성유기화합물을 연료로 사용하는 발전기; 및 상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고, 상기 탈착장치는 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및 상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고, 상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며, 상기 발전기에 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체는 풍량 최소 20 m3/min 내지 최대 1,200 m3/min이고, 휘발성유기화합물의 최대농도 25,000ppm 내지 50,000ppm을 유지하는 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로, 상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치; 상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인; 상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 연료로 사용하는 발전기; 및 상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고, 상기 탈착장치는 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및 상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고, 상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며, 상기 온도제어용 배기가스의 온도는 350℃ 내지 400℃인 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 흡착제는 활성탄, 실리카겔, 제올라이트 또는 알루미나 중에서 선택되는 하나 이상인, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로, 상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치; 상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인; 상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 연료로 사용하는 발전기; 및 상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고, 상기 탈착장치는 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및 상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고, 상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며, 상기 발전기는 보조 연소용 버너를 추가로 더 포함하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 탈착장치에 공급되는 흡착제는 최소 10 kg/min 내지 최대 600 kg/min의 양이 연속적으로 공급되는 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 발전기에 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체는 풍량 최소 20 m3/min 내지 최대 1,200 m3/min이고, 휘발성유기화합물의 최대농도 25,000ppm 내지 50,000ppm을 유지하는 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 발전기는 압축기 및 연소기를 포함하는 엔진 또는 제너레이터인 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 제공한다.
본 발명은 또한, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 이용한 휘발성유기화합물의 전력 전환 방법으로, 상기 방법은 이동수단에 장착된 회전식 탈착장치 및 발전기를 휘발성유기화합물 흡착탑의 위치로 이동하는 단계; 상기 흡착탑 내부의 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제를 상기 탈착장치에 공급하여 휘발성유기화합물을 탈착하는 단계; 상기 탈착된 휘발성유기화합물을 발전기의 연료로 공급하여 전력을 생산하는 단계; 상기 발전기에서 배출되는 배기가스를 상기 회전식 탈착기의 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제 공급부위에 흡착제 캐리어용 가스로 소정의 양만큼 공급하여 상기 흡착제를 탈착기 내부로 불어 넣는 단계; 상기 발전기에서 배출되는 배기가스를 회전식 탈착기를 둘러싼 외통부 내부에 탈착기 온도 제어용 가스로 소정의 양만큼 공급하여 탈착장치를 가열하고 흡착제로부터 휘발성유기화합물을 탈착하는 단계를 포함하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 이용한 휘발성유기화합물의 전력 전환 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 방법은 탈착장치 및 발전기를 이동수단에 운반 및 장착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 이용한 휘발성유기화합물의 전력 전환 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 방법은 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제가 위치하는 한 현장에서 상기 흡착제의 탈착 및 휘발성유기화합물을 연료로 한 발전 종료 후, 상기 현장 외 흡착된 흡착제가 위치하는 다른 위치로 이동하여 상기 흡착제의 탈착 및 휘발성유기화합물을 연료로 한 발전으로 전력 전환하는 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 이용한 휘발성유기화합물의 전력 전환 방법을 제공한다.
본 발명의 휘발성유기화합물을 탈착장치 및 발전기를 포함하는 이동식 전력 전환 장치는 소규모 또는 간헐적으로 휘발성유기화합물이 배출되는 어느 곳이라도 적용이 가능하며, 산업체에서 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제의 이동을 방지할 수 있어 이러한 흡착제의 운송시 발생할 수 있는 대기오염위험을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 휘발성유기화합물을 탈착장치 및 발전기를 포함하는 이동식 전력 전환 장치는 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제로부터 휘발성유기화합물을 탈착하고 고농도화하며 이를 탈착장치와 연계된 발전기의 연료로 사용하여 전력을 생산하고, 또한 발전기에서 배출되는 고온의 배기가스를 재활용하는 방법을 이용함으로써 휘발성유기화합물 처리에 필요한 에너지를 저감할 수 있다.
도 1은 기존의 휘발성유기화합물 에너지 전환 장치의 모식도이다.
도 2은 본 발명의 한 구현예에 따른 탈착장치 및 발전기를 포함하는 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 도식화 한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 탈착장치 및 발전기를 포함하는 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치의 구동을 도식화 한 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이동식 탈착장치와 발전기가 연계된 휘발성유기화합물의 전력 전환 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
한 양태에서 본 발명은 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로, 상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치; 상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물을 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인; 상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급된 휘발성유기화합물을 연료로 사용하는 발전기; 및 상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고, 상기 탈착장치는, 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및 상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고,상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고, 상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며, 상기 발전기에 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체는 풍량 최소 20 m3/min 내지 최대 1,200 m3/min이고, 휘발성유기화합물의 최대농도 25,000ppm 내지 50,000ppm을 유지하는 것을 특징으로 하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치에 관한 것이다.
본 발명의 휘발성유기화합물이란 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되는 액체 또는 기체상 유기화합물의 총칭이며, VOCs(Volatile Organic Compounds)라고도 한다. 대기오염물질이며 발암성을 지닌 독성 화학물질이고, 대기 중에서 질소산화물과 공존하면 햇빛의 작용으로 광화학반응을 일으켜 오존 및 팬(PAN: eroxyacetyl nitrate) 등 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학스모그를 유발하는 물질을 통틀어 일컫는 말이다. 또한 지구온난화의 원인물질이며 악취를 일으키기도 한다. 벤젠, 자일렌, 아세틸렌, 클로로포름, 휘발유 등을 비롯하여 산업체에서 사용되는 용매 등이 포함된다. 본 발명에서는 대형 또는 중소형 공단의 기업에서 발생하는 휘발성유기화합물을 농축 포집하여 에너지 생산에 사용한다.
본 발명의 흡착제란 기체나 용액의 분자들이 고체 표면에 달라붙는 현상을 흡착(adsorption)이라 하는데, 이때 흡착을 받아들이는 고체물질로, 본 발명의 흡착제는 특히 휘발성유기화합물을 흡착 및 농축하는 것이다. 휘발성유기화합물의 흡착제로 사용가능한 것으로 알려진 소재로는 활성탄, 실리카겔, 알루미나 또는 제올라이트 등과 같은 다공성 무기입자 등이 있다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 흡착제는 실리카겔, 활성탄, 제올라이트 또는 알루미나 중 선택되는 하나 이상이나, 이로 제한하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 장치에 사용되는 흡착제의 형상은 어느 것으로 제한되지 않는다.
본 발명의 탈착장치는 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제로부터 휘발성유기화합물을 탈착하여 휘발성유기화합물을 고농도화 하고, 흡착제를 재생하는 장치이다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 탈착장치는 회전식 탈착기로 상기 탈착기 및 상기 탈착기를 길이 방향으로 둘러싸는 가열용 외통을 포함하며, 각도의 조절이 가능하다. 상기 가열용 외통은 상기 탈착기로 공급된 흡착제를 가열할 수 있으며, 본 발명의 한 구현예에서는 발전기에서 배출되는 고온의 배기가스를 활용하여 가열용 가스로 이용하여 흡착제를 재생한다.
본 발명의 발전기는 휘발성유기화합물을 포함하는 기체를 연료로 이용하여 전력을 생산하는 장치이다. 휘발성유기화합물의 특성에 맞게 조절하여 사용할 수 있으며, 본 발명의 한 구현예에서 상기 발전기는 엔진 또는 제너레이터이며, 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물의 농도가 적을 때 보조 연소용 버너를 추가로 더 포함하여 연소할 수 있다.
도 1은 기존의 휘발성유기화합물의 전력 전환 장치를 도식화 한 것이다. 상기 장치는 유동상식 흡착탑(10)에서 구형의 활성탄을 이용하여 휘발성유기화합물을 흡착하고, 또한 이동상식 탈착장치(30)에 가열기(104)로 열을 가하여 휘발성유기화합물을 탈착 및 고농도화 하는 시스템이다. 휘발성유기화합물을 포함하고 있는 가스를 주입구(101)에서 흡수탑으로 주입하면 흡수탑 내부에서 구형의 활성탄이 휘발성유기화합물을 흡착한다. 휘발성유기화합물이 흡착된 활성탄(120)은 탈착장치로 향하게 되는데, 이는 송풍기(102)로 캐리어 가스를 공급함으로써(21) 이루어진다. 탈착장치(30)에 도달한 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제는 가열되어 휘발성유기화합물이 탈착되고, 또한 송풍기로 캐리어가스를 공급함으로써 재생된 구형의 활성탄(110)은 다시 흡착탑으로(22) 이동하게 된다.
탈착장치에 농축된 휘발성유기화합물에는 폭발 방지를 위해 스팀이나 질소를 사용한 캐리어 가스를 공급하고, 직접 전력 생산 또는 H2/CO 등으로 리포밍하여 연료전지의 연료로 사용한다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 이동식 탈착장치와 발전기가 연계된 휘발성유기화합물의 전력 전환 장치에 관한 것이다. 본 발명의 휘발성유기화합물이 농축 및 흡착된 흡착제는 흡착제 수거함(20)으로 수거되고 상기 수거된 흡착제는 흡착제 주입라인(210)을 통해 탈착장치(30)에 일정량의 흡착제를 연속적으로 주입한다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 탈착장치에 공급되는 흡착제는 최소 10 kg/min 내지 최대 600 kg/min의 양이 연속적으로 공급된다.
상기 탈착장치(30)로 주입된 흡착제에 고온의 열을 가하여 휘발성유기화합물을 탈착을 통해 고농도화 시킨다. 본 발명에서는 탈착시에 하술하는 발전기에서 발생하는 고온의 배기가스를 활용하여 탈착장치(30)에 포함된 가열용 외통(31)으로 공급하여 가열하며, 한 구현예에서 상기 외통은 가열용 가스 외부 배출라인(311)을 포함한다. 재생된 흡착제는 탈착장치 하부의 재생된 흡착제 배출라인(320)을 통해 배출되어 휘발성유기화합물 흡착에 재활용 할 수 있으며, 탈착된 휘발성유기화합물이 포함된 기체는 탈착장치로부터 휘발성유기화합물 배출라인(310)을 통해 발전기(40)로 공급되어 연료로 사용된다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 발전기에 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체의 농도는 풍량 최소 20 m3/min 내지 최대 1,200 m3/min이고, 휘발성유기화합물의 농도는 25,000ppm 내지 50,000ppm을 유지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 탈착된 휘발성유기화합물은 1000kcal/m3 내지 2000kcal/m3 으로 농축된 기체가 발전기에 공급되며, 상기 발전기는 가스 압축기 및 연소기를 포함하는 엔진 또는 제너레이터이다.
상기 발전기(40)로 공급된 휘발성유기화합물은 연소되고, 발생하는 연소기체는 배기가스 공급라인(410)을 통해 배기되는데 상기 배기가스는 탈착 장치의 흡착제 재생을 위한 탈착기 온도제어용 가스 공급라인(412) 및 탈착장치 내부의 흡착제의 이동을 위한 캐리어용 가스 공급라인(413)로 공급하여 활용된다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 발전기는 배기가스 외부 배출라인을 더 포함하고, 상기 예열용 배기가스의 온도는 약 400℃로 탈착장치의 흡착제 가열용 외통으로 공급되고 상기 회전식 탈착기를 약 300℃ 까지 가열한다. 이는 배기가스를 활용하여 탈착장치에서 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착시 필요한 열을 공급하는 것으로, 별도의 가열기 또는 고온의 스팀이 필요 없다. 또한 흡착제를 탈착장치 내부로 균일하게 공급하기위한 캐리어가스의 용도로 사용되며, 이는 별도의 캐리어 가스를 필요로 하지 않는다. 상기 배기가스의 탈착기의 가열 또는 캐리어 가스로의 재활용은 비용 및 에너지 소비를 절감하므로 본 발명의 휘발성유기화합물의 에너지 전환 장치는 우수한 효율성을 나타낸다.
본 발명의 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치는 이동수단을 이용하여 탈착장치 및 발전기의 이동이 가능하다. 상기 이동수단은 탈착장치 및 발전기의 운반이 가능한 것 예를 들면 트럭 등 어느 하나로 한정하지 않는다. 도 3을 참조하면 본 발명의 이동식 전력 전환 장치의 탈착장치(30) 및 발전기(40)를 이동수단(50)을 이용하여 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제가 위치하는 곳, 예를 들면 휘발성유기화합물의 처리 시스템을 구비하지 못한 소규모 공단(100)등으로 이동한다. 상기 공단에서 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제를 흡착제 수거함(20)에 수거해 두면 본 발명의 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 공단의 현장으로 이동시켜 현장에서 전력 전환을 한다. 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제는 흡착제 수거함(20)으로 부터 흡착제 주입라인(210)을 통하여 이동수단에 장착되어 있는 탈착장치로(30) 공급된다.
상기 탈착장치(30)로 주입된 흡착제에 고온의 열을 가하여 휘발성유기화합물을 탈착을 통해 고농도화 시킨다. 상기 탈착을 위해 본 발명에서는 탈착시에 하술하는 발전기에서 발생하는 고온의 배기가스를 활용하여 탈착장치(30)에 포함된 가열용 외통으로 공급하여 가열하며, 재생된 흡착제는 탈착장치의 재생된 흡착제 배출라인(320)을 통해 배출되어 휘발성유기화합물 흡착에 재활용 할 수 있으며, 탈착된 휘발성유기화합물은 탈착장치로부터 발전기(40)로 공급되어 연료로 사용된다. 또한 발전기에서 생산한 전력은 예를 들면 해당 현장에서 사용(41)할 수 있으나 이로 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치는 한 현장에서 탈착 및 발전과정이 끝나면 다른 지역 또는 공단으로 이동(200)하여 상술한 탈착 및 발전과정을 거친다.
소규모 공단의 경우 공단에서 발생하는 휘발성유기화합물을 처리하기 위해 휘발성유기화합물 흡착제를 이용한 흡착 시스템을 구비하고 있으나, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제를 탈착 및 연소 시스템이 있는 처리시스템으로 이송하여 최종 처리해야한다. 이는 상기 소규모 공단의 탈착 시스템의 설비 또는 이동하는데 필요한 추가적인 경제적 및 공간적 소비를 요구한다. 본 발명의 이동식 전력 전환 장치는 예를 들면 소규모 공단으로 직접 이동하여 상기 공단의 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제를 수거하여 탈착함으로써, 공단의 탈착장치를 설비하거나 또는 이송하는데 필요한 경제적 및 공간적 소비를 절감할 수 있다. 또한 지역적으로 산업체들의 흡착제를 수거하여 상술한 일련의 절차에 따라 휘발성유기화합물을 연료로한 전력 전환이 가능하며 휘발성유기화합물이 탈착되어 재생된 흡착제는 탈착장치에서 배출되어 본래의 사용되는 위치에서 바로 재활용가능하다.
또 다른 측면에서 본 발명은 상술한 본 발명의 장치를 이용한 방법에 관한 것이다. 따라서 한 양태에서 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 이용한 휘발성유기화합물의 전력 전환 방법으로, 상기 방법은 이동수단에 장착된 회전식 탈착장치 및 발전기를 휘발성유기화합물 흡착탑의 위치로 이동하는 단계; 상기 흡착탑 내부의 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제를 상기 탈착장치에 공급하여 휘발성유기화합물을 탈착하는 단계; 상기 탈착된 휘발성유기화합물을 발전기의 연료로 공급하여 전력을 생산하는 단계; 상기 발전기에서 배출되는 배기가스를 상기 회전식 탈착기의 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제 공급부위에 흡착제 캐리어용 가스로 소정의 양만큼 공급하여 상기 흡착제를 탈착기 내부로 불어 넣는 단계; 상기 발전기에서 배출되는 배기가스를 회전식 탈착기를 둘러싼 외통부 내부에 탈착기 온도 제어용 가스로 소정의 양만큼 공급하여 탈착장치를 가열하고 흡착제로부터 휘발성유기화합물을 탈착하는 단계를 포함하는, 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치를 이용한 휘발성유기화합물의 전력 전환 방법이다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 탈착장치 및 발전기를 포함하는 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치는 흡착제, 배기가스 및 전력에 대하여 주입 또는 배출 가능한 파이프 및 전선 등을 더 포함한다.
본 발명의 상기 방법은 탈착장치 및 발전기를 이동수단에 운반 및 장착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 이동수단은 탈착장치 및 발전기의 운반이 가능한 것으로 예를 들면 트럭 등이 있으며 어느 하나로 한정하지 않는다. 또한 본 발명의 상기 방법은 휘발성유기화합물이 흡착된 흡착제가 위치하는 한 현장에서 상기 흡착제의 탈착 및 휘발성유기화합물을 연료로 한 발전 종료 후, 상기 현장 외 흡착된 흡착제가 위치하는 다른 위치로 이동하여 상기 흡착제의 탈착 및 휘발성유기화합물을 연료로 한 발전으로 전력 전환하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
10. 흡착탑
20. 흡착제 수거함
21. 휘발성유기화합물이 흡착된 활성탄 흐름
22. 재생된 활성탄 흐름
30. 탈착장치
31. 가열용 외통
32. 회전식 탈착기
40. 발전기
41. 전력 재공급
100. 산업현장
101. 가스 주입구
102. 송풍기
103. 캐리어가스 주입구
104. 가열기
110. 휘발성유기화합물이 흡착된 활성탄
120. 재생된 활성탄
200. 전력 전환 장치의 이동
210. 흡착제 주입라인
310. 휘발성유기화합물 배출라인
311. 가열용 가스 외부 배출라인
320. 재생된 활성탄 배출라인
410. 배기가스 배출라인
411. 외부 배기가스 배출라인
412. 가열용 배기가스 공급라인
413. 캐리어 가스용 배기가스 공급라인

Claims (10)

  1. 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로,
    상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치;
    상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인;
    상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 연료로 사용하는 발전기; 및
    상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고,
    상기 탈착장치는 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및
    상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고,
    상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고,
    상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고,
    상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며,
    상기 발전기에 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체는 풍량 최소 20 m3/min 내지 최대 1,200 m3/min이고, 휘발성유기화합물의 농도는 25,000ppm 내지 50,000ppm을 유지하는 것을 특징으로 하는,
    휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치.
  2. 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로,
    상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치;
    상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인;
    상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 연료로 사용하는 발전기; 및
    상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고,
    상기 탈착장치는 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및
    상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고,
    상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고,
    상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고,
    상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며,
    상기 온도제어용 배기가스의 온도는 350℃ 내지 400℃인 것을 특징으로 하는,
    휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착제는 활성탄, 실리카겔, 제올라이트 또는 알루미나 중에서 선택되는 하나 이상인,
    휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치.
  4. 휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치로,
    상기 장치는 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제에서 휘발성유기화합물을 탈착하는 탈착장치;
    상기 탈착장치에서 탈착된 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 발전기로 공급하는 휘발성유기화합물 배출라인;
    상기 휘발성유기화합물 배출라인으로부터 공급되는 휘발성유기화합물이 포함된 기체를 연료로 사용하는 발전기; 및
    상기 탈착장치와 발전기의 이동수단을 포함하고,
    상기 탈착장치는 상기 휘발성유기화합물을 흡착한 흡착제를 공급받아 휘발성유기화합물이 탈착된 흡착제를 배출하는 회전식 탈착기; 및
    상기 회전식 탈착기의 외부를 길이방향으로 둘러싸는 가열용 외통부를 포함하고,
    상기 발전기는 온도제어용 가스 공급라인 및 캐리어가스 공급라인을 포함하고,
    상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 일부를 캐리어가스 공급라인을 통해 상기 회전식 탈착기로 흡착제와 함께 공급하고,
    상기 발전기에서 배출되는 배기가스의 나머지를 온도제어용 배기가스 공급라인을 통해 상기 외통부 내부로 공급하며,
    상기 발전기는 보조 연소용 버너를 추가로 더 포함하는,
    휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈착장치에 공급되는 흡착제는 최소 10 kg/min 내지 최대 600 kg/min의 양이 연속적으로 공급되는 것을 특징으로 하는,
    휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기는 압축기 및 연소기를 포함하는 엔진 또는 제너레이터인 것을 특징으로 하는,
    휘발성유기화합물의 이동식 전력 전환 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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