KR101580235B1 - Toluen combustion decomposition system for removing toluen - Google Patents

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Abstract

톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템이 개시된다. 본 톨루엔 연소분해 시스템은, 외부로부터 상기 톨루엔을 공급받아 상기 톨루엔이 흡착 또는 탈착되도록 하는 반응기; 상기 반응기로부터 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 플라즈마를 발생시키는 마이크로웨이브 플라즈마 발생장치; 상기 반응기로부터 상기 탈착된 톨루엔을 공급받고, 상기 플라즈마 반응장치에 의해 상기 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 챔버; 상기 챔버에서 미분해된 톨루엔을 공급받아 촉매에 의해 상기 미분해된 톨루엔이 분해되도록 하는 촉매반응기; 및 상기 반응기, 상기 플라즈마 장치, 상기 챔버 및 상기 촉매반응기를 제어하는 제어부;를 포함하한다. 이에 의해, 도장 산업시설 등에서 발생되는 톨루엔을 플라즈마 및 촉매를 이용해 연소분해함으로써 제거되도록 하는 톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템을 제공할 수 있게 된다. A toluene combustion decomposition system for toluene removal is disclosed. The present toluene combustion decomposition system comprises: a reactor which receives the toluene from the outside to cause the toluene to be adsorbed or desorbed; A microwave plasma generator for generating a plasma for burning and decomposing toluene desorbed from the reactor; A chamber for receiving the desorbed toluene from the reactor and for combusting and decomposing the desorbed toluene by the plasma reactor; A catalytic reactor for receiving undissolved toluene in the chamber and decomposing the undissolved toluene by a catalyst; And a controller for controlling the reactor, the plasma apparatus, the chamber, and the catalytic reactor. Accordingly, it is possible to provide a toluene combustion decomposition system for removing toluene, which is produced by burning and decomposing toluene generated in a paint industrial facility using a plasma and a catalyst.

Description

톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템{Toluen combustion decomposition system for removing toluen}[0001] The present invention relates to a toluene combustion decomposition system for removing toluene,

본 발명은 톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 도장 산업에서 발생되는 톨루엔을 제거할 수 있는 톨루엔 연소분해 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a toluene combustion decomposition system for removing toluene, and more particularly, to a toluene combustion decomposition system capable of removing toluene generated in a painting industry.

산업시설 내의 대기오염물질은 근로자들의 생산력 저하 및 발암 가능성을 높이고 환경적으로 대기오염을 발생시킨다. Air pollutants in industrial facilities reduce the productivity of workers and increase the likelihood of carcinogenesis and cause environmental pollution.

특히 도장산업과 관련된 산업시설 내의 대기오염물질인 대기 중에 포함된 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound : VOC)은 발암 가능성, 대류권 오존형성, 광화학 스모그 형성, 폭발성 등을 가지고 있어 여러 측면에서 인체와 환경에 해로운 것은 당연하다. Especially, Volatile Organic Compound (VOC) contained in the air, which is air pollutant in industrial facilities related to the painting industry, has the possibility of carcinogenesis, tropospheric ozone formation, photochemical smog formation and explosion, It is natural to be harmful.

하지만 이러한 도장산업에서 발생되는 VOC는 불특정 배출물 형태로 발생되기 때문에 VOC를 제거하기 위한 대책이 용이하지 않다는 문제가 있으며, 페인트 및 도장 공정에서 발생하는 주요 VOC 물질 중 대부분은 톨루엔(Toluene)으로 확인되고 있다.However, since the VOCs generated in the coating industry are generated in the form of unspecified emissions, there is a problem that it is not easy to take measures to remove VOC. Most of the main VOC materials generated in the paint and painting process are identified as toluene have.

따라서 도장이나 인쇄시설 및 관련제품들을 생산하는 업종에 종사하는 작업자와 대기환경에서의 약영향을 최소화하기 위해서 적절한 제거기술을 개발해야 한다는 필요가 있다. Therefore, there is a need to develop appropriate abatement techniques to minimize exposure to workers and atmospheric environments in industries that produce coatings, printing facilities and related products.

이를 위해 마이크로웨이브(microwave)의 발생장치를 통해 발생되는 플라즈마(plasma)를 이용한 톨루엔을 제거하기 위한 연구가 개발 중에 있으나, 산업 협장에 적용할 수 있는 상용화된 연구는 아직도 미비하다는 문제가 있었다. For this purpose, researches for removing toluene using plasma generated through a microwave generating device are under development, but there is still a problem in that commercialized researches that can be applied to industrial agriculture are still insufficient.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 도장 산업시설 등에서 발생되는 톨루엔을 플라즈마를 이용해 연소분해함으로써 제거되도록 하는 톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a toluene combustion decomposition system for removing toluene, which removes toluene generated in a paint industrial facility by burning decomposition using plasma.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템은, 외부로부터 상기 톨루엔을 공급받아 상기 톨루엔이 흡착 또는 탈착되도록 하는 반응기; 상기 반응기로부터 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 플라즈마를 발생시키는 마이크로웨이브 플라즈마 발생장치; 상기 반응기로부터 상기 탈착된 톨루엔을 공급받고, 상기 플라즈마 반응장치에 의해 상기 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 챔버; 상기 챔버에서 미분해된 톨루엔을 공급받아 촉매에 의해 상기 미분해된 톨루엔이 분해되도록 하는 촉매반응기; 및 상기 반응기, 상기 플라즈마 장치, 상기 챔버 및 상기 촉매반응기를 제어하는 제어부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a toluene combustion decomposition system for removing toluene, comprising: a reactor for receiving toluene from the outside to allow the toluene to be adsorbed or desorbed; A microwave plasma generator for generating a plasma for burning and decomposing toluene desorbed from the reactor; A chamber for receiving the desorbed toluene from the reactor and for combusting and decomposing the desorbed toluene by the plasma reactor; A catalytic reactor for receiving undissolved toluene in the chamber and decomposing the undissolved toluene by a catalyst; And a control unit for controlling the reactor, the plasma apparatus, the chamber, and the catalytic reactor.

그리고, 상기 반응기에 흡착된 톨루엔의 농도를 감지하기 위한 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 센서에 의해 감지된 상기 반응기에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 미만이면 상기 반응기가 상기 톨루엔을 추가로 흡착하도록 하고, 상기 센서에 의해 감지된 상기 반응기에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 내지 50ppm에 도달되면 상기 반응기가 가열되도록 하여 상기 흡착된 톨루엔이 상기 반응기로부터 탈착되도록 하며, 상기 탈착된 톨루엔이 상기 챔버로 이동될 수 있도록 한다. And a sensor for detecting the concentration of toluene adsorbed in the reactor, wherein the controller detects that the concentration of toluene adsorbed in the reactor detected by the sensor is less than 10 ppm, And when the concentration of toluene adsorbed in the reactor detected by the sensor reaches 10 ppm to 50 ppm, the reactor is heated so that the adsorbed toluene is desorbed from the reactor, and the desorbed toluene is desorbed from the reactor So that it can be moved to the chamber.

또한, 상기 챔버에서 상기 탈착된 톨루엔이 연소되는 과정에서 발생되는 그을음(soot)이 상기 촉매반응기로 이동되는 것을 방지하기 위해 상기 촉매반응기 전단에 마련되는 백필터 장치;를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a bag filter device disposed upstream of the catalytic reactor to prevent soot generated during the combustion of the desorbed toluene from moving into the catalytic reactor in the chamber.

그리고, 상기 챔버는, 상기 탈착된 톨루엔이 연소분해되는 과정에서 발생되는 연소열이 외부 장치에서 재활용될 수 있도록 하는 열회수부를 포함하고, 상기 탈착된 톨루엔이 와류를 형성할 수 있도록 상기 탈착된 톨루엔을 복수의 방향에서 공급받을 수 있다. The chamber may further include a heat recovery unit for allowing the heat of combustion generated in the course of combustion and decomposition of the desorbed toluene to be recycled in an external apparatus. The desorbed toluene may be recovered from a plurality of desorbed toluene Lt; / RTI > direction.

또한, 상기 촉매반응기는, 상기 미분해된 톨루엔이 분해되도록 하는 촉매를 포함하고, 상기 촉매는 담체에 복수의 금속물질이 담지된 복합촉매가 아닌 단일의 금속물질이 담지된 단일촉매일 수 있다. Also, the catalytic reactor may include a catalyst for decomposing the undissolved toluene, and the catalyst may be a single catalyst carrying a single metal material rather than a composite catalyst having a plurality of metal materials carried on a carrier.

이에 의해, 도장 산업시설 등에서 발생되는 톨루엔을 플라즈마 및 촉매를 이용해 연소분해함으로써 제거되도록 하는 톨루엔 제거를 위한 톨루엔 연소분해 시스템을 제공할 수 있게 된다. Accordingly, it is possible to provide a toluene combustion decomposition system for removing toluene, which is produced by burning and decomposing toluene generated in a paint industrial facility using a plasma and a catalyst.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 톨루엔 연소분해 시스템의 구성을 설명하기 위해 제공되는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 톨루엔 연소분해 시스템의 구성을 설명하기 위해 제공되는 블럭도, 그리고
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매에 의해 톨루엔이 제거되는 정도를 설명하기 위해 설명되는 그래프이다. 1 is a view for explaining a configuration of a toluene combustion decomposition system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram for explaining a configuration of a toluene combustion decomposition system according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a graph illustrating the extent to which toluene is removed by a catalyst according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 톨루엔 연소분해 시스템의 구성을 설명하기 위해 제공되는 도면, 그리고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 톨루엔 연소분해 시스템의 구성을 설명하기 위해 제공되는 블럭도이다. FIG. 1 is a view for explaining a configuration of a toluene combustion decomposition system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a toluene combustion decomposition system according to an embodiment of the present invention FIG.

본 실시예에 따른 톨루엔 연소분해 시스템은 자동차의 도장, 인쇄물 제작 등과 같이 도장관련 산업시설에서 발생되는 톨루엔을 연소분해하여 제거하기 위한 것으로, 이를 위해 톨루엔 연소분해 시스템은, 제어부(10), 반응기(100), 센서(200), 플라즈마 발생장치(300), 챔버(400), 백필터 장치(500) 및 촉매반응기(600)로 구성된다. The toluene combustion decomposition system according to the present embodiment is for decomposing and removing toluene generated in a painting-related industrial facility such as automobile painting and printing production. To this end, the toluene combustion decomposition system includes a control unit 10, a reactor A plasma generator 300, a chamber 400, a bag filter device 500, and a catalytic reactor 600.

제어부(10)는 반응기(100), 센서(200), 플라즈마 발생장치(300), 챔버(400), 백필터 장치(500) 및 촉매반응기(600)를 제어하여 톨루엔이 기설정된 경로로 이동되면서 연소분해되어 대기로 청정공기가 배출될 수 있도록 하기 위해 마련된다. The controller 10 controls the reactor 100, the sensor 200, the plasma generator 300, the chamber 400, the bag filter 500, and the catalytic reactor 600 to move the toluene to a predetermined path So that clean air can be discharged to the atmosphere.

제어부(10)는 센서(200)로부터 측정된 정보를 수신하여 반응기(100)가 톨루엔을 흡착하도록 하거나 탈착되도록 한다.The controller 10 receives the measured information from the sensor 200 and allows the reactor 100 to adsorb or desorb toluene.

구체적으로 제어부(10)는 센서(200)에 의해 감지된 반응기(100)에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 미만인 경우에는 반응기(100)가 톨루엔을 지속적으로 흡착하도록 한다. Specifically, when the concentration of toluene adsorbed in the reactor 100 sensed by the sensor 200 is less than 10 ppm, the controller 10 causes the reactor 100 to continuously adsorb toluene.

그리고 제어부(10)는 센서(200)에 의해 감지된 반응기(100)에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 내지 50ppm에 도달되면 반응기(100)가 가열될 수 있도록 하여 흡착된 톨루엔이 반응기(100)로부터 탈착되도록 한다. When the concentration of toluene adsorbed in the reactor 100 sensed by the sensor 200 reaches 10 ppm to 50 ppm, the controller 10 can heat the adsorbed toluene from the reactor 100 To be detached.

그리고 제어부(100)는 반응기(100)로부터 톨루엔이 탈착되면 탈착된 톨루엔이 챔버(400)로 이동될 수 있도록 함과 동시에 톨루엔이 연소분해될 수 있도록 하기 위해 플라즈마 발생장치(300)로부터 플라즈마가 발생될 수 있도록 한다. When the toluene is desorbed from the reactor 100, the control unit 100 allows the desorbed toluene to be transferred to the chamber 400, and plasma is generated from the plasma generator 300 so that toluene can be decomposed by combustion .

또한 제어부(10)는 챔버(400)에서 플라즈마에 의해 톨루엔이 연소분해되는 과정에서 발생되는 그을음(soot)은 백필터 장치(500)에서 필터링될 수 있도록 하며, 챔버(400)에서 일부 미연소된 톨루엔이 촉매반응기(600)로 이동되도록 한다. The control unit 10 allows the soot generated in the process of burning and decomposing toluene by the plasma in the chamber 400 to be filtered by the bag filter device 500 and the unburned Thereby allowing toluene to be transferred to the catalytic reactor 600.

한편, 반응기(100)는 도장 공정이나 각종 코팅 공정에서 발생되는 톨루엔을 흡착하거나 탈착하기 위해 마련되고, 이를 위해 도장 시설의 후단에 위치되어 도장 시설에서 발생된 톨루엔을 공급받게 된다. Meanwhile, the reactor 100 is provided for adsorbing or desorbing toluene generated in the coating process or various coating processes. For this purpose, the reactor 100 is located at the rear end of the coating facility and receives toluene generated from the coating facility.

그리고, 반응기(100)는 톨루엔이 일정한 농도에 도달될 때까지 톨루엔을 흡착할 수 있도록 하기 위해 내부에 제올라이트 또는 활성탄 등의 흡착제를 포함하게 된다. In addition, the reactor 100 includes an adsorbent such as zeolite or activated carbon in order to allow toluene to be adsorbed until toluene reaches a certain concentration.

또한, 반응기(100)는 이상에서 설명한 바와 같이 센서(200)와 연결되어 반응기(100)에서 흡착된 톨루엔의 농도가 기설정된 농도를 초과하게 되면 흡착된 톨루엔의 탈착을 위해 가열되게 되는데, 본 발명에서는 톨루엔의 탈착을 위해 반응기(100)가 가열되는 온도는 150℃ 내지 200℃로 상정하였다. 물론 이상의 온도는 예시적 사항에 불과하며, 반응기(100) 내부에 마련되는 흡착제의 종류나 톨루엔의 농도에 따라 변경가능함은 물론이다. As described above, the reactor 100 is connected to the sensor 200, and when the concentration of toluene adsorbed in the reactor 100 exceeds a preset concentration, the reactor 100 is heated to desorb the adsorbed toluene. The temperature at which the reactor 100 is heated for the desorption of toluene is assumed to be 150 to 200 ° C. Needless to say, the above temperatures are merely exemplary and can be changed depending on the type of adsorbent or the concentration of toluene provided in the reactor 100.

그리고, 반응기(100)는 대용량의 톨루엔을 흡착 및 탈착하기 위해 복수 개로 마련될 수 있다. The reactor 100 may be provided with a plurality of reactors for adsorbing and desorbing a large amount of toluene.

한편, 센서(200)는 반응기(100)의 후단에 위치되어 반응기(100)에 흡착된 톨루엔이 농도를 감지하기 위해 마련된다. The sensor 200 is disposed at the rear end of the reactor 100 to detect the concentration of toluene adsorbed in the reactor 100.

그리고 센서(200)는 감지된 톨루엔의 농도를 제어부로 전송하여 제어부에 의해 반응기(100)가 톨루엔을 흡착 또는 탈착될 수 있도록 한다. The sensor 200 transmits the detected concentration of toluene to the controller so that the reactor 100 can adsorb or desorb the toluene.

또한, 본 실시예는 센서(200)에 의해서 반응기(100)에서의 톨루엔 흡착 및 탈착이 자동으로 이루어질 수 있게 됨에 따라 톨루엔 연소분해 장치의 자동운전이 가능해질 수 있게 된다. In this embodiment, the toluene adsorption and desorption in the reactor 100 can be automatically performed by the sensor 200, so that the automatic operation of the toluene combustion decomposition apparatus becomes possible.

한편, 플라즈마 발생장치(300)는 반응기(100)로부토 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 플라즈마를 발생시키기 위해 마련된다. Meanwhile, the plasma generator 300 is provided to generate a plasma for burning and decomposing the toluene desorbed in the reactor 100.

본 실시예에 따른 플라즈마 발생장치(300)는 고압트랜스포터와 마그네트론을 이용하게 되는데, 고압트랜스포터를 통해 고압의 전압으로 변압된 전기에너지는 마그네트론에 의해 마이크로웨이브로 변환되게 된다. The plasma generator 300 according to the present embodiment uses a high voltage transformer and a magnetron. The electric energy transformed to a high voltage through the high voltage transformer is converted into a microwave by the magnetron.

변환된 마이크로웨이브는 플라즈마 발생장치(300)와 연결된 챔버 방향으로 전달되게 되는데, 전달된 마이크로웨이브가 점화봉에 의해 초기점화되면 열에너지로 변환되게 된다. The converted microwave is transmitted in the direction of the chamber connected to the plasma generator 300. When the microwave is initially ignited by the ignition rod, it is converted into heat energy.

그리고, 마이크로웨이브가 초기점화되는 과정에서 플라즈마 발생을 위한 가스가 주입되게 되는데, 열에너지로 변환된 마이크로웨이브가 플라즈마 발생을 위한 가스를 여기시킴으로써 플라즈마가 발생되게 된다. During the initial ignition of the microwave, a gas for plasma generation is injected. A microwave converted into heat energy excites a gas for plasma generation, thereby generating a plasma.

이렇게 발생된 플라즈마는 챔버(400)로 공급되게 되어 톨루엔을 연소분해할 수 있게 된다. The generated plasma is supplied to the chamber 400, so that the toluene can be decomposed by combustion.

한편, 챔버(400)는 일단은 반응기(100)를 통해 톨루엔을 공급받게 되고, 타단은 플라즈마 발생장치(300)와 연결되어 플라즈마를 공급받게 된다. Meanwhile, the chamber 400 is supplied with toluene through the reactor 100 at one end and connected to the plasma generator 300 at the other end thereof to receive the plasma.

그리고 챔버(400)에서는 공급받은 톨루엔과 플라즈마가 반응하면서 톨루엔이 연소분해되게 된다. In the chamber 400, the supplied toluene reacts with the plasma, and the toluene is decomposed by the combustion.

또한, 챔버(400)는, 톨루엔이 연소분해되는 과정에서 발생되는 연소열이 외부 장치에서 재활용될 수 있도록 하는 열회수부(410)를 포함하며, 톨루엔이 챔버(400) 내부로 유입될 때 와류가 형성될 수 있도록 톨루엔을 복수의 방향에서 공급받는다. In addition, the chamber 400 includes a heat recovery unit 410 that allows the heat of combustion generated in the process of combustion decomposition of toluene to be recycled in an external apparatus. When the toluene is introduced into the chamber 400, Toluene is fed in multiple directions so that the

챔버(400)가 톨루엔을 복수의 방향에서 공급받는 것은 톨루엔의 와류 형성을 위한 목적은 물론, 한 방향에서 다량의 톨루엔을 공급받는 것보다 다량의 톨루엔을 복수의 방향에서 분배되어 공급받는 경우에 플라즈마와의 접촉면적이 넓어져 완전 연소를 가능하도록 하기 위해서이다. The fact that the chamber 400 is fed with toluene in a plurality of directions is not limited to the purpose of forming a vortex of toluene but also to a case where a larger amount of toluene is supplied in a plurality of directions than in a case where a large amount of toluene is supplied in one direction, So that complete combustion can be achieved.

열회수부(410)는 챔버(400)에서 발생된 연소열이 재활용될 수 있도록 하기 위해 마련되는 것으로, 연소열을 흡수하기 위한 유체를 공급받는 한편 연소열을 흡수한 유체가 활용될 수 있도록 외부 장치로 배출될 수 있도록 한다. The heat recovery unit 410 is provided to allow the combustion heat generated in the chamber 400 to be recycled and is discharged to an external apparatus so that the fluid absorbing the combustion heat and the fluid absorbing the combustion heat can be utilized. .

열회수부(410)에서 회수된 열은 반응기(100)에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 내지 50ppm에 도달되어 톨루엔의 탈착을 위해 반응기(100)가 가열되는 과정에 이용될 수도 있고, 챔버(400) 내부의 온도를 높여 플라즈마와 톨루엔의 반응율을 더 증대시키기 위해 사용될 수도 있음은 물론, 다른 외부장치에 공급되어 다양하게 사용될 수도 있을 것이다. The heat recovered in the heat recovery unit 410 may be used in the process of heating the reactor 100 for desorbing toluene to reach the concentration of toluene adsorbed in the reactor 100 from 10 ppm to 50 ppm, May be used to increase the internal temperature to further increase the reaction rate of plasma and toluene, or may be supplied to other external devices and used variously.

이하에서는 플라즈마 발생장치(300)와 챔버(400)에서 이루어지는 톨루엔의 연소분해 과정에 대해 보다 자세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the combustion decomposition process of toluene in the plasma generator 300 and the chamber 400 will be described in more detail.

플라즈마 발생장치(300)에는 전압을 고압으로 변환시키기 위한 고압트랜스포터, 변압된 전기에너지를 파장에너지(마이크로웨이브)로 변환하기 위한 마그네트론, 파장에너지(마이크로웨이브)를 전송하기 위한 웨이브가이드 런처, 마이크로웨이브의 전송 손실을 최소화하기 위한 3-스토브 튜너를 포함하게 된다.The plasma generator 300 includes a high-voltage transformer for converting a voltage to a high voltage, a magnetron for converting a transformed electric energy into a wavelength energy (microwave), a wave guide launcher for transmitting a wavelength energy (microwave) And a 3-stove tuner to minimize the transmission loss of the wave.

그리고 플라즈마 발생장치(300)의 일단에는 슬롯이 형성되게 되는데, 슬롯의 상부에는 챔버(400)가 삽입되게 되고, 하부에는 플라즈마 발생을 위한 가스 주입구, 점화봉 및 도파관이 위치되게 된다. A slot is formed at one end of the plasma generator 300. A chamber 400 is inserted into the upper part of the slot, and a gas inlet, a sparking rod, and a waveguide for generating plasma are located below the slot.

플라즈마 발생을 위한 가스 주입구로 가스가 주입되고, 점화봉이 점화되어 토파관을 통해 전송된 마이크로웨이브가 초기점화 되게 되면, 마이크로웨이브는 열에너지로 변환되면서 플라즈마 발생을 위한 가스를 여기시키면서 플라즈마가 발생되게 된다. When the gas is injected into the gas inlet for plasma generation and the ignition rods are ignited and the microwave transmitted through the top pipe is initially ignited, the microwave is converted into heat energy and plasma is generated while exciting the gas for plasma generation .

이상에서 발생된 플라즈마는 이온화된 상태로 1,000℃ 정도의 온도를 가지는 데, 점화봉에 의해 챔버(400)의 아랫부분까지 키워진 화염이 챔버(400)로 공급되는 톨루엔과 혼합되면서 톨루엔이 연소분해되게 된다. The plasma thus generated is ionized and has a temperature of about 1,000 ° C. The flame raised to the lower portion of the chamber 400 by the ignition rod is mixed with the toluene supplied to the chamber 400 to decompose the toluene do.

도면에는 미도시되었으나 슬롯의 내부는 일부가 관통되도록 형성되어, 슬롯의 상부까지 증폭된 화염이 톨루엔과 반응하게 되며, 톨루엔이 공급되기 위한 챔버(400)의 복수 개의 관으로 톨루엔이 공급될 때 와류가 형성됨으로써 톨루엔이 연소율이 증대될 수 있게 된다. The flame amplified to the upper part of the slot reacts with toluene. When the toluene is supplied to the plurality of tubes of the chamber 400 for supplying toluene, The combustion rate of toluene can be increased.

한편, 백필터 장치(500)는, 챔버(400) 내부에서 톨루엔이 연소되는 과정에서 생성되는 그을음(soot)이 후단에 위치된 촉매반응기(600)로 이동되는 것을 방지하기 위해 마련된다. The bag filter device 500 is provided to prevent soot generated in the process of burning toluene in the chamber 400 from being transferred to the catalytic reactor 600 positioned at the rear end.

구체적으로, 챔버(400)에서 분해되지 않은 톨루엔은 챔버(400)의 후단에 위치된 촉매반응기(600)로 이동되어 촉매에 의해 제거되지만, 챔버(400) 내부에서 발생된 그을음(soot)도 미분해된 톨루엔과 함께 촉매반응기(600)로 이동되게 된다. 이 과정에서 그을음이 촉매반응기(600)에 마련된 촉매(610)의 기공을 막게 되는데, 촉매(610)의 기공이 막히면 톨루엔의 분해효율이 저하되게 된다. Specifically, the undisolved toluene in the chamber 400 is transferred to the catalyst reactor 600 located at the rear end of the chamber 400 and removed by the catalyst. However, the soot generated in the chamber 400 is also removed by the differential And then is transferred to the catalytic reactor 600 together with the dissolved toluene. In this process, the soot blocks the pores of the catalyst 610 provided in the catalytic reactor 600. If the pores of the catalyst 610 are clogged, the decomposition efficiency of toluene is lowered.

백필터 장치(500)는 그을음이 촉매반응기(600)로 이동되어 촉매의 기공을 막는 것을 방지하기 위해 챔버(400)와 촉매반응기(600) 사이에 위치되어 그을음을 제거할 수 있도록 한다. The bag filter device 500 is positioned between the chamber 400 and the catalytic reactor 600 to remove soot to prevent soot from moving into the catalytic reactor 600 and blocking the pores of the catalyst.

그리고 백필터 장치(500)는 고온용으로 마련되게 된다. The bag filter device 500 is provided for high temperature.

한편, 촉매반응기(600)는 이상에서 설명한 바와 같이, 챔버(400)에서 미분해된 톨루엔을 공급받아 제거될 수 있도록 하기 위해 마련된다. Meanwhile, as described above, the catalytic reactor 600 is provided to allow the undissolved toluene to be supplied and removed from the chamber 400.

이를 위해 촉매반응기(600)는 미분해된 톨루엔이 분해되도록 하는 촉매(610)를 포함한다. To this end, the catalytic reactor 600 comprises a catalyst 610 that causes the undissolved toluene to decompose.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매(610)에 의해 톨루엔이 제거되는 정도를 설명하기 위해 설명되는 그래프이다. 3 is a graph illustrating the degree of removal of toluene by the catalyst 610 according to an embodiment of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 촉매반응기(600)는 미분핸된 톨루엔이 분해되어 제거되도록 하는 촉매(610)를 포함하게 되는데, 본 실시예에 따른 촉매(610)는 담체에 금속물질이 담지된 촉매이고, 복수의 금속물질이 아닌 단일의 금속물질이 담지된 단일촉매이다. As described above, the catalytic reactor 600 includes a catalyst 610 for decomposing and removing fine-grained toluene. The catalyst 610 according to this embodiment is a catalyst in which a metal material is supported on a carrier, And is a single catalyst carrying a single metal material rather than a plurality of metal materials.

본 실시예에서 단일의 금속물질은 팔라듐(Pd)을 의미한다. The single metal material in this embodiment means palladium (Pd).

본 실시예에서는 복수의금속물질이 담지된 복수 금속담지 촉매에 대한 톨루엔의 전환율을 알아보기 위해 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)를 담지한 촉매와 팔라듐(Pd)과 은(Ag)을 담지한 촉매, 그리고 팔라듐(Pd) 1wt% 만 담지한 촉매를 이용하였다. In this embodiment, in order to investigate the conversion ratio of toluene to a plurality of metal-supported catalysts carrying a plurality of metal materials, a catalyst carrying palladium (Pd) and copper (Cu), palladium (Pd), and silver Catalyst, and a catalyst containing only 1 wt% of palladium (Pd) were used.

도시된 바와 같이 구리(Cu)와 은(Ag)을 함께 담지한 촉매보다 팔라듐(Pd)만 담지하여 활성화시킨 촉매가 톨루엔의 전환율이 높았으며, 250℃에서는 98%의 전환율을, 300℃에서는 100%에 가까운 전환율을 보이고 있다. As shown in the figure, the conversion of toluene was higher than that of the catalyst in which palladium (Pd) alone was supported on a catalyst supported with copper (Cu) and silver (Ag) % Conversion rate.

따라서 본 실시예에 따른 촉매는 담체에 담지되는 금속물질은 1Wt% 내지 3wt%의 팔라듐(Pd)만 담지된 단일촉매로 상정하였다. 물론, 이는 설명의 편의를 위한 예시적 사항에 불과하며, 팔라듐(Pd) 이외의 로듐(Rh), 백금(Pt)으로 대체될 수도 있음은 물론이다. Therefore, the catalyst according to the present embodiment is assumed to be a single catalyst in which palladium (Pd) is supported on a carrier in an amount of 1 wt% to 3 wt%. Of course, this is merely an example for convenience of explanation, and it goes without saying that rhodium (Rh) and platinum (Pt) other than palladium (Pd) may be substituted.

이상에서는 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

10 : 제어부 100 : 반응기
200 : 센서 300 : 플라즈마 발생장치
400 : 챔버 410 : 열회수부
500 :백필터 장치 600 :촉매반응기
610 : 촉매10: control unit 100: reactor
200: Sensor 300: Plasma generator
400: chamber 410: heat recovery unit
500: bag filter device 600: catalytic reactor
610: catalyst

Claims (5)

톨루엔을 연소분해하여 제거하기 위한 톨루엔 연소분해 시스템에 있어서,
외부로부터 상기 톨루엔을 공급받아 상기 톨루엔이 흡착 또는 탈착되도록 하는 반응기; 상기 반응기로부터 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 플라즈마를 발생시키는 마이크로웨이브 플라즈마 발생장치; 상기 반응기로부터 상기 탈착된 톨루엔을 공급받고, 상기 플라즈마 반응장치에 의해 상기 탈착된 톨루엔이 연소분해되도록 하는 챔버; 상기 챔버에서 미분해된 톨루엔을 공급받아 촉매에 의해 상기 미분해된 톨루엔이 분해되도록 하는 촉매반응기; 상기 반응기, 상기 플라즈마 장치, 상기 챔버 및 상기 촉매반응기를 제어하는 제어부; 및, 상기 반응기에 흡착된 톨루엔의 농도를 감지하기 위한 센서;를 더 포함하되,
상기 제어부는, 상기 센서에 의해 감지된 상기 반응기에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 미만이면 상기 반응기가 상기 톨루엔을 추가로 흡착하도록 하고, 상기 센서에 의해 감지된 상기 반응기에 흡착된 톨루엔의 농도가 10ppm 내지 50ppm에 도달되면 상기 반응기가 가열되도록 하여 상기 흡착된 톨루엔이 상기 반응기로부터 탈착되도록 하며, 상기 탈착된 톨루엔이 상기 챔버로 이동되도록 하고,
상기 촉매반응기는, 상기 미분해된 톨루엔이 분해되도록 하는 촉매를 포함하고, 상기 촉매는 담체에 팔라듐(Pd) 1wt% 내지 3wt%만 담지된 단일촉매이며,
상기 플라즈마 발생장치의 일단에는 슬롯이 마련되고,
상기 슬롯의 상부에는 상기 챔버가 삽입되고, 상기 슬롯의 하부에는 상기 플라즈마의 발생을 위한 가스 주입구, 점화봉 및 도파관이 마련되며,
상기 챔버는,
상기 탈착된 톨루엔과 상기 플라즈마 간의 접촉면적을 확장시켜 완전 연소가 가능하고 상기 탈착된 톨루엔이 와류를 형성하도록 상기 탈착된 톨루엔을 복수의 방향에서 공급받으며,
상기 톨루엔이 공급되는 복수의 방향은, 서로 90도의 각도를 가지고,
상기 톨루엔이 공급되는 각각의 방향은, 상기 점화봉의 중심축을 기준으로 한 좌측 또는 우측 중 어느 하나로 상호 일치하는 것을 특징으로 하는 톨루엔 연소분해 시스템. A toluene combustion decomposition system for decomposing and removing toluene by combustion,
A reactor for supplying the toluene from the outside to cause the toluene to be adsorbed or desorbed; A microwave plasma generator for generating a plasma for burning and decomposing toluene desorbed from the reactor; A chamber for receiving the desorbed toluene from the reactor and for combusting and decomposing the desorbed toluene by the plasma reactor; A catalytic reactor for receiving undissolved toluene in the chamber and decomposing the undissolved toluene by a catalyst; A controller for controlling the reactor, the plasma apparatus, the chamber, and the catalytic reactor; And a sensor for sensing the concentration of toluene adsorbed on the reactor,
Wherein the control unit causes the reactor to further adsorb the toluene when the concentration of toluene adsorbed in the reactor is less than 10 ppm and the concentration of toluene adsorbed in the reactor detected by the sensor is less than 10 ppm To 50 ppm, the reactor is heated so that the adsorbed toluene is desorbed from the reactor, the desorbed toluene is moved to the chamber,
The catalyst reactor includes a catalyst for decomposing the undissolved toluene, and the catalyst is a single catalyst in which only 1 wt% to 3 wt% of palladium (Pd) is supported on the carrier,
Wherein one end of the plasma generator is provided with a slot,
The chamber is inserted into an upper portion of the slot, and a gas injection port, an ignition rod, and a wave guide for generating the plasma are provided in a lower portion of the slot,
The chamber may comprise:
The desorbed toluene is supplied in a plurality of directions so that the contact area between the desorbed toluene and the plasma is expanded to complete combustion and the desorbed toluene forms a vortex,
The plurality of directions in which the toluene is supplied have an angle of 90 degrees with each other,
Wherein the respective directions of supplying the toluene coincide with each other on either the left side or the right side with respect to the center axis of the ignition rod. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 챔버에서 상기 탈착된 톨루엔이 연소되는 과정에서 발생되는 그을음(soot)이 상기 촉매반응기로 이동되는 것을 방지하기 위해 상기 촉매반응기 전단에 마련되는 백필터 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 톨루엔 연소분해 시스템. The method according to claim 1,
Further comprising a bag filter device disposed upstream of the catalytic reactor to prevent soot generated during combustion of the desorbed toluene from moving into the catalytic reactor in the chamber. Decomposition system. 제 1항에 있어서,
상기 챔버는,
상기 탈착된 톨루엔이 연소분해되는 과정에서 발생되는 연소열이 외부 장치에서 재활용될 수 있도록 하는 열회수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 톨루엔 연소분해 시스템. The method according to claim 1,
The chamber may comprise:
And a heat recovery unit for recycling the combustion heat generated during the combustion decomposition of the desorbed toluene in an external apparatus. 삭제delete
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