KR101603802B1 - 가스 스트림으로부터 ｐａｈ를 흡수하는 장치 및 방법 - Google Patents

가스 스트림으로부터 ｐａｈ를 흡수하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

다환방향족탄화수소(PAH) 등의 하나 이상의 탄화수소 오염 물질을 함유하는 폐기 가스 스트림을 처리하는 시스템, 방법 및 장치가 개시된다. 상기 시스템, 방법 및 장치는 재순환 장치를 갖는 열처리 챔버를 포함할 수 있고, 상기 재순환 장치는 푸드 오일 솔벤트의 공급부와, 상기 솔벤트를 폐기 가스 스트림과 혼합하는 혼합 장치를 포함한다. 상기 시스템, 방법 및 장치는 푸드 오일 함유 솔벤트 내에서 가스 스트림으로부터 탄화수소 오염 물질을 용해한다.

Description

가스 스트림으로부터 ＰＡＨ를 흡수하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ABSORBING PAH FROM GAS STREAMS}
본 발명은 가스 스트림에 비말 동반된 오염 물질의 제거에 관한 것이다.
여러 상이한 타입의 제조 플랜트들은 배출 가스의 스트림에 비말 동반된 다환방향족탄화수소(PAH; polycyclic aromatic hydrocarbons) 등의 오염 물질이 있는 배출 가스를 생성한다. 제조 플랜트들로부터의 배출 가스의 스트림은 탄화수소, 예컨대 오일, 석유 유분, 벤젠 및 솔벤트를 함유할 수 있다. PAH, 예컨대 소비된 보호 분위기 가스, 코크스로 가스 및 다양한 정제 폐기물 스트림을 함유하는 제조 플랜트로부터의 배출 가스 스트림의 예가 많이 있다.
배출 가스 스트림에 그러한 오염 물질이 존재하면 배출 가스 스트림을 어떻게 취급하거나 활용할지를 결정할 때에 고려할 문제가 생긴다. 그러한 오염 물질은 주변 대기로 배출 가스를 배기할 것을 고려하는 상황에서 환경 문제를 일으킨다. 많은 장소에서, 대기로의 오염 물질의 방출이 조절되고, 과도한 방출이 엄격하게 금지될 수 있어, 열적 또는 촉매 산화 장치 등의 고가의 후처리 장비의 추가를 필요로 한다. 또한, 몇몇 상황에서, 배출 가스는 제조 플랜트에서 배출 가스를 연료로서 재사용하기 위하여 또는 다른 목적을 위해 회수 및 재순환하도록 고려될 수 있다. 그러나, 배출 가스 내의 오염 물질로 인해, 회수된 배출 가스의 연료 가치는 낮을 수 있다. 따라서, 배출 가스를 대기로 방출하기 전에 또는 배출 가스를 연료나 공정 원료로서 재사용하기 전에 오염 물질을 배출 가스로부터 제거하는 것이 필요할 수 있다.
큰 액적 형태의 액상으로 배출 스트림에 비말 동반된 오염 물질은 배플 분리기, 사이클론, 데미스터(demister), 전기 분리기 또는 유사한 장치를 사용함으로써 배출 스트림으로부터 분리될 수 있다. 이들 장치는 0.5 ㎛만큼 작은 미립자를 분리할 수 있다. 그러나, 기상 또는 심지어는 초미세 액적 상태로 배출 스트림에 비말 동반된 오염 물질을 분리하는 것은 어렵다는 것이 입증되었다. 가스 스트림으로부터 기상의 오염 물질을 제거하는 데에는 활성탄이 사용될 수 있다. 그러나, 대량의 오염 물질을 함유할 수 있는 대량의 배출 가스(예컨대, 강 어닐링 플랜트의 배출 가스)를 취급할 때에, 활성탄을 포함하는 필터의 사용은 실행할 수 없다. 첫째로, 활성탄을 포함하는 필터는 매우 고가이다. 또한, 수 킬로그램의 오염 물질이 대형 탄소 필터라도 막히게 하여 사용에 부적절하게 되게 할 수 있어, 필터의 빈번한 교체가 필요하고 소비된 필터 내용물의 제거가 문제가 된다.
전술한 제약 및 문제를 경감하기 위하여, 본 발명자들은 후술하는 바와 같이 가스 재순환을 위한 방법 및 시스템을 고안하였다.
본 발명은 가스 스트림으로부터 탄화수소를 제거하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 또한 가스 재순환 장치를 이용하여 오염 물질 함유 가스 스트림으로부터 오염 물질 탄화수소를 스크러빙할 뿐만 아니라 가스 재순환 장치에서 구성요소용 윤활유를 제공하는 방법 및 장치를 더 제공한다.
본 발명은 유리하게는 폐기 가스 스트림으로부터의 분해 부산물로 오염된 사용된 스크러빙용 솔벤트를 재순환함으로써, 폐기 솔벤트로서 솔벤트의 제거 전에 솔벤트의 사용을 증가시킨다.
본 발명은 유리하게는 사용된 가스 스트림에 존재하는 탄화수소가 용해 또는 비말 동반될 수 있는 솔벤트와, 경제적으로 정제될 수 있는 솔벤트를 제공한다.
본 발명은 유리하게는 푸드 오일을 포함하는 솔벤트에 사용된 가스 스트림에 존재하는 탄화수소를 용해 또는 비말 동반시킴으로써 폐기 가스 스트림을 처리하는 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 유리하게는 소비된 보호 분위기 가스 및 야금 가스, 예컨대 코크스로 또는 발생로 가스에 적용될 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 이해 및 많은 부수적 이점은 특히 첨부 도면과 함께 고려하면 이하의 상세한 설명을 참조하여 쉽게 명백할 것이다.
본 발명에 따르면, 가스 스트림으로부터 탄화수소를 제거하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다. 또한, 가스 재순환 장치를 이용하여 오염 물질 함유 가스 스트림으로부터 오염 물질 탄화수소를 스트러빙할 뿐만 아니라 가스 재순환 장치에서 구성요소용 윤활유를 제공하는 방법 및 장치를 더 제공한다.
도 1은 보호 기상 분위기를 활용하는 열처리로와, 이 열처리로와 함께 사용하기 위한 분위기 재순환 장치의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 분위기 재순환 장치의 실시예의 개략도.
도 3은 실온에서 2개의 상이한 압축기 윤활유(즉, 합성 물질 10W와 합성 물질 30W)와 3개의 새로운 스크러빙용 오일(Mel-Fry™, 정제된 대두유, 순수 대두유)에서 탄화수소 오염 물질의 용해도 한계값을 보여주는 그래프.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 이하의 설명에서, 실질적으로 동일한 기능과 구조를 갖는 구성 요소는 동일한 참조 번호로 지시하고, 필요할 때에만 반복적인 설명을 할 거이다.
본 발명은 가스로부터 기상 또는 에어로졸의 탄화수소, 특히 PAH를 회수 또는 제거하는 것을 필요로 하는 임의의 공정에 관한 것이다. 제조 플랜트에서 발생하는 기상의 배출 스트림은 탄화수소, 예컨대 오일, 석유 유분, 벤젠 및 솔벤트를 함유할 수 있다. PAH를 함유하는 스트림의 예로는 소비된 보호 분위기 가스, 코크스로 가스 및 다양한 정제 폐기물 스트림이 있다. 공지된 촉매 후연소 방법을 실행할 수 없는 경우에, 폐기 가스로부터 PAH 등의 탄화수소를 제거하는 새로운 방법이 필요하다.
도 1은 본 발명이 통합되어 유리하게 사용될 수 있는 시스템의 실시예를 도시하고 있다. 도 1에 있어서, 열처리로(10)에는 개별적으로 또는 일치하여 사용되는 2개의 소스로부터 보호 분위기 가스가 공급되고, 열처리로는 신선한 보호 분위기 가스를 저장하는 신선한 가스 공급 탱크(14)와 재순환된 보호 분위기 가스를 저장하는 재순환된 가스 공급 탱크(16)를 포함한다. 신선한 가스 공급 탱크(14)로부터 열처리로(10)를 향한 가스 유동은 밸브(15)를 이용하여 조절되고, 재순환된 가스 공급 탱크(16)로부터 열처리로를 향한 가스 유동은 밸브(17)를 이용하여 조절된다. 별법으로서, 재순환은 본 명세서에 참조로서 각각 합체되는 미국 출원 제11/407,058호와 제11/749,521호에서처럼 구성될 수 있다. 열처리로(10)는 또한 연료 공급부(20)로부터 공급된 연료의 연소에 의한 열이 공급되거나, 이와 달리 전기적으로 가열될 수 있다.
사용되거나 폐기된 보호 분위기는 출구(22)를 통해 열처리로(10)로부터 배출되고, 배관(24)을 따라 배기 배관(28)으로 향할 수 있으며, 임의의 필요한 환경 클리닝이 수행된 후에 사용된 보호 분위기는 배기 배관에서 주위 대기로 배기되고, 및/또는 배관(26)을 따라 재순환 장치(30)로 지향될 수 있다. 배관(24)을 따라 배압 밸브(25)가 마련되고 배관(26)을 따라 구동 밸브(27)가 마련되어 출구(22)를 통해 열처리로(10)에서 배출되는 사용된 보호 분위기의 유동을 제어한다.
재순환 장치(30)는 배관(26)으로부터 사용된 보호 분위기를 수신한다. 재순환 장치(30)는 사용된 보호 분위기로부터, 출구(32)를 통해 방출되어 재순환된 가스 공급 탱크(16)로 복귀되는 정제된 분위기 가스 스트림과, 출구(34)를 통해 방출되어 방출을 위해 배기 배관(28)으로 지향되는 불순한 가스 스트림을 발생시킨다.
도 2는 본 발명에 따른 재순환 장치(30)의 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예에서, 배관(26)으로부터 수신된 사용된 보호 분위기는 압축기(60, 90)를 이용하는 2개의 압축 단계를 통과하는데, 이 시간 동안에 사용된 보호 분위기의 가스 스트림 내의 오염 물질은 상세히 후술하는 바와 같이 솔벤트를 이용하여 가스 스트림으로부터 제거되어, 스크러빙된(scrubbed) 가스 스트림을 생성한다. 이어서, 스크러빙된 가스 스트림은 스크러빙된 가스 스트림을 하나 이상의 압력 순환 흡착(PSA) 장치를 포함하는 유닛과 같은 가스 분리기(120)의 가스 스트림 입구(122)로 지향시킴으로써 더 세척될 수 있다. 가스 분리기(120)는 출구(124)를 통해 정제된 분위기 가스 스트림과 출구(126)를 통해 불순한 가스 스트림을 생성한다. 정제된 분위기 가스 스트림은 출구(124)를 통해 방출되어 압력 변동을 최소화하도록 버퍼 탱크(128)로 지향될 수 있고, 다음에 가스 분리기(120)에 일정한 배압 조건을 강제하도록 사용될 수 있는 배압 조절 밸브(129)로 급송될 수 있다. 마지막으로, 정제된 분위기 가스 스트림은 출구(32)를 통해 재순환 장치(30)로부터 방출되어 정제된 분위기 가스 스트림을 재순환된 가스 공급 탱크(16)(도 1 참조)로 급송함으로써 재순환된다.
전술한 바와 같이, 배관(26)으로부터 수신된 사용된 보호 분위기는 2개의 압축 단계를 통과하고, 이 시간 동안에 사용된 보호 분위기의 가스 스트림 내의 오염 물질이 솔벤트를 이용하여 가스 스트림으로부터 제거되어 스크러빙된 가스 스트림을 생성한다. 이 제거 공정은 다수의 상이한 구성을 이용하여 달성될 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 실시예는 2개의 압축 단계를 보여주고 있지만, 이와 달리, 본 발명은 하나의 압축 단계를 갖는 구성, 또는 2개보다 많은 압축 단계를 갖는 구성으로 통합될 수 있다. 스크러빙 작업은 압축 단계 전, 압축 단계들 사이에, 또는 압축 단계 후에 수행될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배관(26)으로부터 수신된 사용된 보호 분위기는 필요에 따라 가스 스트림을 원하는 흡입 온도로 냉각하기 위하여 마련될 수 있는 열 교환기(또는 냉각기)(40)를 통해 급송될 수 있다. 이어서, 냉각된 가스 스트림은 하류측의 제1단 압축기(60)의 흡입에 의해 유발되는 압력 변동을 최소화함으로써 맥동 완충용 완충 장치로서 작용하고, 오염 물질 스크러버(scrubber)로서 작용하는 제1 챔버(50)의 가스 스트림 입구(52)로 급송된다. 제1 챔버(56)는 솔벤트 입구(56)와 솔벤트 출구(58)를 포함한다. 솔벤트는 제1 챔버(50)의 솔벤트 입구(56) 내에 주입되는데, 여기서 솔벤트는 가스 스트림 입구(52)에서 진입하고 가스 스트림 출구(54)에서 배출되게 제1 챔버(50)를 통해 이동하는 가스 스트림의 유동과 혼합된다. 제1 챔버(50)를 통해 이동하는 가스 스트림 내의 오염 물질은 솔벤트와 가스 스트림 간의 접촉으로 인해 본 발명의 솔벤트(그 특성은 상세히 후술함)에 의해 포획되고/되거나 솔벤트 내에 용해된다. 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 제1 챔버(50)의 바닥에 모이고 솔벤트 출구(58)를 통해 제1 챔버(50)에서 배출된다. 이어서, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트로부터 오염 물질을 제거하도록 스트리핑 장치(130)에 연결된 배관(131)으로 펌프(59)를 사용하여 펌핑될 수 있고, 세척된 솔벤트는 후술하는 바와 같이 재순환되거나 방출된다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 솔벤트 입구(56)로부터의 신선한 솔벤트의 유동은 입구(52)로부터 진입하는 가스 유동과 대향 또는 반대이다. 제거 작업은 80℃ 미만인 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에서, 제거 작업은 50℃와 솔벤트/용질 혼합물이 더 이상 펌프를 이용하여 취급될 수 없는 하한 사이의 온도에서 행한다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 제1 챔버(50)에는 내측 질량 전달 요부, 예컨대 무작위 패킹, 구조적 패킹, 섬유, 샷(shot), 과립 또는 질량 전달을 촉진시키는 다른 매체가 제공될 수 있다.
이어서, 제1 챔버(50)에서 배출되는 가스 스트림은 제1단 압축기(60)의 가스 스트림 입구(62)로 급송된다. 제1단 압축기(60)는 솔벤트 입구(66)와 솔벤트 출구(68)를 포함한다. 솔벤트는 제1단 압축기(60)의 솔벤트 입구(66) 내에 주입되고, 여기서 솔벤트는 가스 스트림 입구(62)에서 진입하고 가스 스트림 출구(64)에서 배출되게 제1단 압축기(60)를 통해 이동하는 가스 스트림의 유동과 혼합된다. 제1단 압축기(60) 내로 주입된 솔벤트는 또한 상세히 후술하는 바와 같이 제1단 압축기(60)용 윤활유로서 작용한다. 제1단 압축기(60)를 통해 이동하는 가스 스트림 내의 오염 물질은 솔벤트와의 접촉으로 인해 본 발명의 솔벤트에 의해 포획되고/되거나 솔벤트 내에 용해되고, 이어서 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트 출구(68)를 통해 제1단 압축기(60)에서 배출된다. 다음에, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트로부터 오염 물질을 제거하도록 펌프(69)를 이용하여 스트리핑 장치(130)로 또는 다시 제1 챔버(50)로 펌핑될 수 있다. 임의의 지점에서 원치않는 오염 물질로 오염된 솔벤트는 소비된 솔벤트를 함유하는 보다 낮은 압력의 챔버들 중 임의의 하나로 재순환될 수 있고, 이에 따라 스트리핑 장치(130)로의 전달을 위해 겨우 한 스트림에서 농축될 수 있다.
제1단 압축기(60)에서 배출되는 가스 스트림은 필요에 따라 열 교환기(또는 냉각기)(70)를 통해 급송될 수 있다. 이어서, 가스 스트림은 하류측의 제2단 압축기(90)의 흡입에 의해 유발되는 압력 변동을 최소화함으로써 맥동 완충용 완충 장치로서 작용하고, 오염 물질 스크러버로서 작용하는 제2 챔버(80)의 가스 스트림 입구(82)로 급송된다. 버퍼 용기와 열 교환기의 조립체의 구성의 예시적인 형태는 본 명세서에 참조로서 각각 합체되는 미국 특허 제11/407,058호, 제11/749,521호 및 제11/780,945호 중 어느 하나에 기술되어 있다. 제2 챔버(80)는 제1 챔버(50)와 매우 동일한 방식으로 구성될 수 있고, 이에 따라 솔벤트 입구(86), 솔벤트 출구(88), 가스 스트림 입구(82) 및 가스 스트림 출구(84)를 포함한다. 제2 챔버(80)를 통해 이동하는 가스 스트림 내의 오염 물질은 솔벤트와 접촉으로 인해 본 발명의 솔벤트에 의해 포획되고/되거나 솔벤트 내에 용해된 다음, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 제2 챔버(80)의 바닥에 모이고 솔벤트 출구(88)를 통해 배출된다. 이어서, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트로부터 오염 물질을 제거하도록 스트리핑 장치(130)로 펌프(89)를 사용하여 펌핑될 수 있고, 세척된 솔벤트는 재순환되거나 방출된다.
다음에, 제2 챔버(80)에서 배출되는 가스 스트림은 제2단 압축기(90)의 가스 스트림 입구(92)로 급송된다. 제2단 압축기(90)는 솔벤트 입구(96)와 솔벤트 출구(98)를 포함한다. 솔벤트는 제2단 압축기(90)의 솔벤트 입구(96) 내에 주입되고, 여기서 솔벤트는 가스 스트림 입구(92)에서 진입하여 가스 스트림 출구(94)에서 배출되게 제2단 압축기(90)를 통해 이동하는 가스 스트림의 유동과 혼합된다. 제2단 압축기(90) 내로 주입된 솔벤트는 또한 제2단 압축기(90)용 윤활유로서 작용한다. 제2단 압축기(90)를 통해 이동하는 가스 스트림 내의 오염 물질은 솔벤트와의 접촉으로 인해 본 발명의 솔벤트에 의해 포획되고/되거나 솔벤트 내에 용해되고, 이어서 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트 출구(98)를 통해 제2단 압축기(90)에서 배출된다. 다음에, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트로부터 오염 물질을 제거하도록 펌프(99)를 이용하여 스트리핑 장치(130)로 펌핑될 수 있고, 세척된 솔벤트는 재순환되거나 방출된다. 전술한 바와 같이, 용해된 묽은 불순물을 함유하는 소비된 솔벤트는 별법으로서 저압의 임의의 용기, 예컨대 용기(50)로 급송될 수 있다.
제2단 압축기(90)에서 배출되는 가스 스트림은 필요에 따라 열 교환기(또는 냉각기)를 통해 급송될 수 있다. 이어서, 가스 스트림은 맥동 완충용 완충 장치로서 작용하고, 오염 물질 스크러버로서 작용하는 제3 챔버(110)의 가스 스트림 입구(112)로 급송된다. 제3 챔버(110)는 제1 챔버(50) 및 제2 챔버(80)와 매우 동일한 방식으로 구성되고, 이에 따라 솔벤트 입구(116), 솔벤트 출구(118), 가스 스트림 입구(112) 및 가스 스트림 출구(114)를 포함한다. 제3 챔버(110)를 통해 이동하는 가스 스트림 내의 오염 물질은 솔벤트와의 접촉으로 인해 본 발명의 솔벤트에 의해 포획되고/되거나 솔벤트 내에 용해되고, 이어서 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 제3 챔버(110)의 바닥에 모이고 솔벤트 출구(118)를 통해 배출된다. 다음에, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 솔벤트로부터 오염 물질을 제거하기 위해 펌프(119)를 이용하여 스트리핑 장치(130)로 펌핑될 수 있고, 세척된 솔벤트는 재순환되거나 방출된다.
이어서, 제3 챔버(110)에서 배출되는 가스 스트림은 그러한 장치가 스크러빙된 가스 스트림을 더 세척하도록 사용된다면, 가스 분리기(120)의 가스 스트림 입구(112)로 급송된다.
전술한 바와 같이, 오염 물질을 함유하는 솔벤트는 다양한 방출 지점, 즉 솔벤트 출구(58, 68, 88, 98 및 118)에 수집될 수 있고, 이어서 솔벤트로부터 오염 물질을 제거하기 위해, 그리고 재순환 또는 방출을 위해 스트리핑 장치(130)에 연결된 배관(131)으로 펌핑된다. 별법으로서, 원하거나 필요에 따라, 각각의 개별적인 방출 지점에 그 자신의 스트리핑 장치가 마련될 수 있고, 또는 다양한 군을 이룬 방출 지점에 그들 자신의 스트리핑 장치가 마련될 수 있다.
스트리핑 장치(130)는 배관(131)에 연결된 솔벤트 입구(132)와, 솔벤트 출구(134)를 갖는다. 스트리핑 장치(130)는 오염 물질을 함유하는 솔벤트 내의 기상 형태의 오염 물질을 분리시키고, 오염 물질을 함유하는 솔벤트에서 분리된 기상 오염 물질은 처리 또는 다른 용도를 위해 가스 출구(135)로부터 방출될 수 있다. 솔벤트 출구(134)를 통해 방출되는 세척된 솔벤트는 밸브(137)에 의해 제어되는 배관(136)을 통해 처리되고/되거나, 배관(138)을 통해 재사용될 수 있다. 오염 물질의 제거는 상승된 온도에서 동작함으로써 도움이 된다. 일실시예에 있어서, 스트리핑 작업은 70℃ 이상에서 수행된다. 다른 실시예에서, 스트리핑 작업은 80℃에서 수행되지만 솔벤트나 오염 물질의 인화점 미만에서 수행된다.
오염 물질의 제거는 오염 물질 증기를 묽게 하도록 제2 재료 스트림을 제공함으로써 도움을 받을 수 있다. 이 제2 재료 스트림은, 지점(34)에서 재순환 장치로부터의 공기, 불활성 가스, 폐기 가스이거나 스팀일 수 있다. 제2 재료 스트림(여기서, 스트리핑 스트림이라 함)은 오염된 솔벤트의 유동의 반대 방향으로 또는 그 유동에 대항하여 제공되는 것이 바람직하다. 이 스트리핑 스트림은 대기 온도 이상의 온도로 가열되는 것이 바람직하다. 이러한 가열은 임의의 수단에 의해 행해질 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 스트리핑 매체는 가열된 압축기 방출 스트림(28, 48, 68) 중 하나 이상에 의해 가열된다.
배관(138)을 통해 재순환되는 세척된 솔벤트는 배관(140)을 따라 펌프(139)를 이용하여 펌핑되고, 배관(138, 140)을 따르는 세척된 솔벤트의 유동은 밸브(142)를 이용하여 제어된다. 이어서, 솔벤트는 배관(144)을 따라 전달되어 각각의 다양한 주입 지점, 즉 솔벤트 입구(56, 66, 86, 96 및 116)에 기여한다. 배관(140)으로부터의 세척된 솔벤트의 유동에는 배관(152)을 통해 신선한 솔벤트 공급부(150)로부터 신선한 솔벤트가 보충되고 밸브(154)를 이용하여 제어될 수 있다. 솔벤트 출구(134)로부터 방출되는 세척된 솔벤트는 재주입 전에 냉각될 수 있다. 일실시예에 있어서, 이 냉각은 이 목적을 위해 제공된 하나 이상의 열 교환기에서 입구(132)를 향해 유동하는 오염된 솔벤트와의 열 교환에 의해 달성된다.
도 2에 도시된 실시예에 포함된 솔벤트 주입 지점과 방출 지점은 그러한 지점들의 일예에 불과하다는 것을 유념해야 한다. 필요에 따라, 추가의 또는 보다 적은 주입 지점, 그리고 추가의 또는 보다 적은 방출 지점이 제공될 수 있다. 예컨대, 배관(26)에서 입구(122)까지의 가스 스트림 유동 경로를 따른 상류 지점에 있는 구성요소들은 가스 스트림에 있는 오염 물질에 의해 훨씬 더 막히기 쉽게 되고, 이에 따라 입구(122)에 가까운 하류 지점에 비해 배관(26)에 가까운 그러한 상류 지점에서는 더 많은 수의 주입 지점 및/또는 방출 지점이 요망될 수 있다. 또한, 주입 지점 및 방출 지점은 유동 경로를 따른 임의의 지점에 마련될 수 있는데, 예컨대 솔벤트와 가스 스트림을 혼합하도록 구성된 혼합 장치에서, 그리고 심지어는 배관 자체를 따르는 지점에서 하나 이상의 냉각기(40, 70 및/또는 100)와 함께 도시되지 않은 추가의 구성요소(예컨대, 추가의 버퍼 탱크 등)에 마련될 수 있다. 또한, 구성요소 또는 지점에는 주입 지점이 마련되고 방출 지점은 마련되지 않을 수 있고, 그 반대도 가능하다.
도 2의 실시예는 챔버(50, 80, 110) 및 압축기(60, 90)와 같이 가스 스트림으로부터 오염 물질을 제거하도록 사용되는 다수의 혼합 장치를 포함한다. 본 발명에 따르면, 재순환 장치(30)는 오일 등의 스크러빙용 솔벤트와 열처리로(10)부터의 오염된 가스 스트림이 접촉하게 되는 하나 이상의 혼합 장치를 포함해야 한다. 혼합 장치는, 오일 분무기 등의 스프레이 분무기와, 솔벤트와 가스 스트림이 패킹된 베드 또는 빈 용기 위에서 유동하는 장치와, 솔벤트가 압축기 밸브 위에서 유동하는 장치와, 가스 스트림을 솔벤트 위에서 유동시키는 카운터용 장치와, 및/또는 블로워 압축기(blower compressor)에서처럼 솔벤트를 가스 스트림에 주입하는 장치 중 어떤 것일 수 있다. 이들 방법 및 솔벤트와 가스 간의 접촉 표면적을 증가시키는 임의의 다른 방법이 유익하다는 것을 알 것이다.
압축기(60, 90)에서처럼 압축기와 함께 오일 등의 솔벤트가 공급되는 구성에 있어서, 오일은 초기 단계의 소스 가스 압축을 윤활, 세척 및 추가의 스크러빙을 위해 사용된다. 세척 및 추가의 스크러빙은 공기 압축기의 흡입 밸브 위에 오일을 적하시킴으로써 또는 블로워 또는 스크류 압축기의 입구로의 주입에 의해 달성된다. 일단 오일이 가스 압축기 내로 진입하면 윤활유의 역할을 담당한다.
배관(144)을 통해 솔벤트 주입 지점으로 제공되는 스크러빙용 솔벤트는 [예컨대, 신선한 공급 소스(150)로부터의] 신선한 오일 또는 [스크러빙 장치(130) 또는 다른 재순환된 오일 소스로부터의] 재순환된 오일일 수 있다. 오일은 배관(136) 또는 몇몇의 다른 지점에서 방출된 오일을 샘플링하여 측정할 때에 용해된 PAH 수준이 허용 가능한 포화 수준 미만이면 재순환 및 재이용될 수 있다. 오일의 재순환은 오일이 예정된 포화도에 도달할 때까지 계속된다. 오일이 예정된 포화도에 근접할 때에, 재순환되는 오일에 소스(150)로부터 신선한 오일이 보충될 수 있고, 폐기 오일은 배관(136)을 통해 배출될 수 있다. 배관(136)으로부터의 오일 샘플 수집은 오일 포화도를 결정하도록 폐기 오일을 분석하게 한다. 이 정보는 적절한 가스 스트림 클리닝을 유지하기 위해 오일 교체의 필요성을 결정하도록 사용될 수 있다.
본 발명은 유리하게는 압축 전에 예컨대 전술한 제1 챔버(50)를 사용하여 사용되거나 소비된 분위기 가스로부터 기화된 분해 부산물을 제거하기 위한 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 유리하게는 공정 폐기물로서 제거하기 전에 예컨대 전술한 스크리핑 장치(130)를 사용하여 새로운 솔벤트의 사용을 증가시키는 폐기 가스 스트림으로부터 분해 부산물로 오염된 사용된 스크러빙용 솔벤트를 재순환시키는 장치를 제공한다.
공지된 촉매 후연소 방법이 사용된 분위기 가스 스트림을 세척하기 위해 실행할 수 없는 방식인 경우에, 폐기 가스로부터 큰 탄화수소를 제거하는 방법이 필요하다. 본 발명은 폐기 가스 스트림에서 다환방향족탄화수소(PAH)의 농도를 감소시키는 신규한 솔벤트를 사용한다. 이 방법은 가스 스트림으로부터 PAH를 스크러빙할 뿐만 아니라 폐 시스템에서 구성요소에 윤활을 제공하는 2개의 공정을 이용한다.
본 발명은 유리하게는 사용된 가스 스트림에 있는 다량의 탄화수소가 용해 또는 비말 동반될 수 있는 솔벤트와, 경제적으로 허용 가능한 비용으로 정제 및/또는 재순환될 수 있는 솔벤트를 제공한다. 본 발명의 솔벤트는 푸드 오일(food oil) 등의 오일과, 과일, 씨앗 또는 콩류 등의 식물로부터 유도된 오일을 포함한다. 예컨대, 본 발명은 오염 물질의 폐기 가스 스트림을 스크러빙하고, 다수의 가스 압축단에서 압축기를 윤활하기 위한 푸드 오일의 사용을 제공한다.
오일 등의 상이한 솔벤트들은 오염된 가스 스트림에서 발견되는 대표적인 PAH에 대해 상이한 용해도를 갖는다는 것이 판명되었다. 또한, 특정한 오일은 가스 스트림에 또한 존재할 수 있는 파라핀 및 올레핀과 가변적인 혼화도를 가질 수 있다. 도 3은 실온에서 2개의 상이한 압축기 윤활유(즉, 합성 물질 10W와 합성 물질 30W)와 3개의 새로운 스크러빙용 오일(Mel-Fry™, 정제된 대두유, 순수 대두유)에서 일반적인 탄화수소 오염 물질의 용해도 한계값을 보여준다.
나프탈렌과 같이 용융점이 낮은 오염 물질은 보다 높은 용해도 한계값을 갖는 실온의 윤활율에서 높은 용해도 한계값을 갖는다. 또한, 이 예에서, 점성이 낮은 윤활유는 유리하게는 더 많은 비율의 오염 물질을 용해시킨다. 상이한 가스 스트림은 상이한 오염 물질을 운반할 수 있기 때문에, 모든 경우에 대해 바람직한 윤활유를 인식할 수 없다. 그러나, 선택된 윤활유가 관심 온도에서 해당 오염 물질을 용해하는 데에 적절한 능력을 갖는 것을 보장하도록 용해도 한계값을 확립하는 것이 유리하다. 도 3에 예시한 모든 오염 물질은 1g/10mL의 농도 수준에서 100℃에서 양쪽 윤활유에 완벽하게 용해된다. 따라서, 본 발명에 따른 압축 시스템 내에서 국부적인 막힘 방지는 윤활유와 오염 물질 유동의 상대적 양, 윤활유와 오염 물질 혼합물의 온도, 오염 물질의 국부적 농도 및 윤활유의 화학적 조성에 의해 영향을 받을 수 있다.
아래의 표 1은 (이하의 중량에 의한 조성을 기초로 하여) 대표적인 여러가지의 PAH의 용해도를 열거하고 있다. 종래의 오일 및 새로운 오일에서 나프탈렌(42%), 플루오렌(32%), 안트라센(9%), 페난텐(9%), 플루오란텐(5%) 및 피렌(3%). 이 혼합물 및 제2의 상이한 대표적인 혼합물이 도 3에 포함된다.
오일 종류 g/L
나프탈렌 30W 7.75
합성 물질 30W 7.75
나프탈렌 10W 17.5
합성 물질 10W 42.5
카놀라(정제됨-R) 65.0
올리브유(R) 67.5
Mel-Fry™(R) 67.5
옥수수(순수-P) 67.5
참깨(P) 70.0
홍화(P) 72.5
카놀라(P) 77.5
대두유(R) 77.5
대두유(P) 77.5
AMSOIL Sliplock™을 갖는 Mel-Fry™ 65.0
AMSOIL Sliplock™을 갖는 대두유(R) 65.0
AMSOIL Sliplock™을 갖는 대두유(P) 65.0
D-리모넨 70.0
바이오-에어 AC 30 50.0
내마모성 첨가제, 예컨대 AMSOIL Sliplock™의 추가는 본 발명의 오일이 갖고 있는 용해도에 있어서의 이점을 크게 감소시키지 않는다는 것이 또한 판명되었다. 용해도 향상과 같은 작용을 수행하는 다른 첨가제, 예컨대 건조제(즉, NaOH), 산화 방지제와 살생물제(즉, BHT-부틸레이티드 히드록시 톨루엔), 소포제(즉 실리콘) 및 청정제와 분산제(즉, d-리모넨)가 또한 포함될 수 있다. 금속 이온을 불활성화시킴으로써 유체를 안정화하는 데에 사용되는 금속 불활성제(metal deactivator)는 PAH를 용해시키는 새로운 오일의 능력을 감소시킨다는 것이 판명되었다.
또한, 새로운 오일에서 자연적으로 낮은 수준의 금속 이온은 금속 격리(metal sequestration)의 필요성을 감소시킨다. 세정성이 뛰어난 본 발명의 오일들 중 몇몇, 예컨대 d-리모넨(d-limonene) 또는 세정성이 뛰어난 다른 분자가 본 발명의 오일에 추가되어 가스 재순환 장비로부터 퇴적물의 클리닝을 향상시킬 수 있는 것이 가능하다. 새로운 오일은 개선된 부식 방지, 극단의 압력 내구성을 유지하고, 광범위한 온도 범위에 걸쳐서 유동점과 점성에 있어서의 중요한 변화를 덜 받는다. 다양한 첨가제의 이하의 효과를 보이는 것으로 판명되었다.
˙인산아연 - 개선된 윤활을 위해 합성 물질 및 나프탈렌 오일(0.1 내지 0.2 용적%)에 사용된다. 또한, PAH 및 다른 큰 탄화수소를 흡수하는 푸드 오일의 능력에서 합성 오일 오염 물질의 효과를 시험하도록 사용된다.
˙d-리모넨 - 예컨대, 오렌지필 탈지제는 PAH 뿐만 아니라 다양한 그리스의 용해를 매우 빠르게 한다. PAH를 용해하는 능력은 대부분의 푸드 오일과 유사하다. 이 오일은 점성이 매우 낮고 휘발성이다.
새로운 오일은 PAH를 포화 상태로 용해하고, 임의의 추가적인 PAH를 석출물로서 남겨 둔다. PAH가 고온 하에서 용해될 때에서, 오일 용해도는 증가된다. 과포화된 오일을 대기 온도로 복귀시키면 PAH가 석출하게 된다. 오일보다 무거운 석출물은 동종의 질량체에 수집된다. 과포화된 오일이 계속 혼합되면, 석출물은 현탁액에 유지된다. 냉각된 오일과 PAH 혼합물에서 높은 용적의 석출물은 고도의 점성의 겔을 형성한다. 본 발명에서 솔벤트로서 사용될 수 있는 몇몇 오일의 점성이 아래의 표 2에 기술되어 있다.
오일 PAH 포화도(%) 30℃에서의 점성(cSt) 100℃에서의 점성(cSt)

Mel-Fry

 0 77.1 24.1
50 52.2 23.4
100 51.9 23.3
350 55.2 23.2

합성 물질 10W

 0 73.15 23.4
25 66.1 22.9
100 51.1 21.8
300 85.0 23.0
정제된 대두유는 부분적으로 수소화된 대두유이다. 고도로 정제된 대두유는 보다 큰 정도로 수소화된 정제된 대두유이다. 본 명세서에서, "소스 가스"는 금속 처리 또는 다른 공정으로부터 배출되는 폐기 또는 사용된 가스 스트림을 말하는데, 여기서 다른 공정은 통상적으로 대기로 배기되거나 도 1의 열처리로(10)에서 배출되는 스트림(22)과 같이 불순한 형태로 사용된다. "생성물 가스"는 재순환 공정에서 정제되는 정제된 가스(수소 또는 다른 가스, 예컨대 헬륨이나 아르곤)을 말한다. "새로운 스크러빙용 오일"및 "새로운 윤활용 오일"은 본 발명에서 가스 정제에 사용되는 동일한 재료를 말한다.
도 2에 도시된 구조에 관하여 전술한 바와 같이, 솔벤트 오일은 가스 스트림 스크러버 및 가스 압축기 윤활유로서 사용된다. 이 작동 방법은 표준 광유에 대하여 약 1.82배 많은 PAH를 회수한다. 폐기 가스 스크러버 및 윤활유로서 작용하는 외에, 오일은 압축기와 광유 및 PAH의 밸브를 세척한다.
본 발명의 장치 및 방법에 사용되는 솔벤트는 바람직하게는 오일이다. 오일은 합성 오일, 석유로부터 유도되는 오일과 같은 광유, 및/또는 식물로부터 자연적으로 발생하는 오일, 또는 상기 오일들의 혼합물(예컨대, 장치의 스트리핑 부분에 사용되는 솔벤트)일 수 있다.
합성 오일은 가지(branching)가 없거나 어느 정도의 가지(탄화수소 체인의 탄소 원자의 1% 미만이 2보다 많은 다른 탄소 원자에 결합된 가지 탄소 원자인 경우)가 있는 직선형의 탄화수소 체인을 갖는 재료를 포함하고, 여기서 %는 체인에서 탄소 원자의 총개수와 체인에 존재하는 가지 탄소 원자의 개수를 기초로 한다. 합성 오일은 탄화수소 체인을 따라 또는 탄화수소 체인의 가지에서 불포화를 가질 수 있다. 합성 오일은 별모양 가지의 오일 및 덴드리머(dendrimer)를 포함할 수 있다.
합성 오일은 12 내지 50개의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 바람직하게는, 합성 오일은 16 내지 30개의 탄소 원자를 함유한다. 보다 바람직한 실시예에 있어서, 합성 오일은 직선형이고 16 내지 30개의 탄소 원자로 된 가지가 없는 탄소 체인을 갖는 재료이다.
바람직하게는, 합성 오일은 포화되고, 임의의 올레핀계 또는 아세틸렌계 결합을 포함하지 않는다. 바람직한 합성 오일은 화학식 C16H2n+2-C30H2n+2로 나타낸다. 훨씬 더 바람직하게는, 합성 오일은 방향족 치환을 함유하지 않는다. 예컨대, 합성 오일은 방향족 탄화수소 또는 탄화수소 그룹을 함유하지 않는다. 본 발명의 솔벤트로서 사용될 수 있는 시판중인 대표적인 합성 오일은 Fuchs Lubricant사의 신쉴드 컴파운드 32(Synshield Compound 32)를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 솔벤트는 광유일 수 있다. 광유는 원유와 같은 석유 소스로부터 유도된 탄화수소 재료이다. 본 발명의 솔벤트로서 사용될 수 있는 광유는, 예컨대 원유 혼합물 등의 석유 혼합물의 성분이 상대적인 비등점, 멤브레인 투과율에 따라 분리되는 하나 이상의 증류 공정에 의해 또는 다른 화학적 수단에 의해 통상적으로 정제된다. 본 발명의 광유 솔벤트는 바람직하게는 원치않는 헤테로 원자 함유 재료를 제거하도록 탈황 등의 하나 이상의 정제 공정을 받는 광유이다.
바람직하게는, 본 발명의 솔벤트는 식물로부터 유도되는 오일, 예컨대 푸드 오일 등의 오일이다. 푸드 오일은 지방산 등의 하나 이상의 치환기를 가질 수 있다. 포화 푸드 오일의 예는 지방산, 예컨대 부티르산, 헥산산, 카프릴산, 데칸산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산 및 베헨산이 있다. 치환기는 지주 또는 가지 위치에서 탄화수소 체인에 존재할 수 있다. 푸드 오일은 식 R(B)x로 이루어질 수 있는데, 여기서 R은 탄소 원자와 수소 원자로 이루어진 유닛의 체인인 선형 또는 가지형 지방족기이고, B는 하나 이상의 헤테로 원자 함유기이다. 바람직한 푸드 오일은 식 - COOH의 하나 이상의 지방산기 및/또는 식 - COOR1의 지방산기의 에스터를 갖는 오일을 포함한다. 지방산 에스터기의 R1 기는 1 내지 24개의 탄소 원자, 바람직하게는 4 내지 18개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬기일 수 있다. 에스터 유닛의 알킬기는 또한 하나 이상의 헤테로 원자기로 치환되고/되거나 탄소 결합 사이에 불포화 결합을 가질 수 있다. R1 기는 바람직하게는 선형의 또는 가지가 없는 탄화수소 체인이다. 가장 바람직하게는 R1 기는 수소 원자이다.
바람직하게는, 탄화수소 체인의 종착점에 배치되는 탄화수소 체인 당 하나의 지방산기가 존재한다. 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 추가의 지방산기가 제2 종착점에서 치환될 수 있거나, 탄화수소 체인의 지주를 따라 하나 이상의 위치에서 치환될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 수소화를 받은 푸드 오일이 솔벤트로서 사용될 수 있다. 수소화는 불포화 정도를 제거하거나 감소하기 위하여 촉매의 존재하에서 오일을 수소로 처리하는 것을 포함한다.
탄화수소 체인 및/또는 임의의 알킬 에스터 체인에 존재하는 불포화의 양 및 정도는 다양할 수 있다. 불포화 정도는 요오드가 등의 분석에 의해 측정될 수 있다. 본 발명의 몇몇 양태에 있어서, 300 미만, 200 미만 또는 50 내지 150의 요오드가를 갖는 푸드 오일이 사용될 수 있다.
솔벤트는 또한 탄화수소 체인의 불포화 정도를 측정하는 데에 사용될 수 있는 검화가(saponification)에 의해 설명될 수 있다. 푸드 오일 솔벤트의 검화가에 대한 제한은 없다. 500 미만, 400 미만, 300 미만 또는 200 미만의 검화가를 갖는 푸드 오일이 또한 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 자연적으로 발생하는 푸드 오일의 검화가는 50 내지 250이다. 톨유(tall oil)의 경우에, ASTM D5768-02(2006)(톨유 지방산의 요오드가의 결정을 위한 표준 시험 방법)이라는 방법이 요오드가를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 천연 및 합성 건성유와 그 지방산의 경우에, ASTM D 1959라는 방법이 요오드가를 결정하는 데에 사용될 수 있다.
탄화수소 체인에서 또는 탄화수소 체인을 치환하는 에스터기의 일부로서 불포화기를 포함하는 푸드 오일은 비선형 구조를 가질 수 있다. 그러한 비선형 구조는 적어도 부분적으로 불포화기 둘레의 시스형 및/또는 트랜스형 배향을 갖는 올레핀기의 존재 때문일 수 있다. 실시예에서, 본 발명의 푸드 오일은 완전히 포화되고 체인의 단하나의 위치에 또는 체인을 따른 말단 위치에 헤테로 원자 함유기를 갖는 푸드 오일을 포함한다. 본 발명의 관련 실시예에 있어서, 탄화수소 체인과 오일의 에스터 치환기의 임의의 탄화수소기 양자는 포화되고, 선형이며 가지가 없다.
대부분 자연적으로 발생하는 오일의 특성은 짝수의 탄소 원자가 탄화수소 체인에 생긴다는 것이다. 화학적으로 변경되고/되거나 실질적으로 동일한 양의 짝수 및 홀수의 탄화수소 체인을 갖는 비천연적 소스로부터 유도되는 푸드 오일이 본 발명의 솔벤트로서 사용될 수 있다. 일실시예에 있어서, 푸드 오일은 이하의 화학식, 즉 가지가 없고 분자의 말단에 배치되는 단일의 헤테로 원자 함유기를 갖는 CH3(CH2)nCOOH를 갖는다. 본 발명의 다른 양태에 있어서, 푸드 오일은 솔벤트에 존재하는 오일의 총중량을 기초로 하여 전술한 화학식에 대응하는 성분의 적어도 95 중량% 또는 100 중량%를 함유한다.
다른 실시예에 있어서, 푸드 오일은 오메가 불포화 지방산일 수 있다. 오메가 지방산은 탄화수소 체인을 따라 하나 이상의 불포화기를 갖는다. 그러한 불포화는 알케닐(alkenyl) 불포화를 포함할 수 있지만, 알키닐(alkynyl) 불포화가 또한 발생할 수 있다. 오메가 푸드 오일 등의 불포화 푸드 오일은 탄화수소 체인을 따른 다양한 위치에서 불포화를 가질 수 있다. 예컨대, 오메가 3-, 오메가 6- 및 오메가 9- 지방산 오일이 본 발명의 솔벤트로서 사용될 수 있다. 오메가 3-지방산 오일은 탄화수소 체인을 따른 3개의 위치에서 불포화, 예컨대 알파 리놀렌산, 스테아리돈산(stearidonic acid), 에이코사펜타에논산(eicosapentaenoic acid) 및 도코사헥사에논산(docosahexaenoic acid)으로서의 산을 포함한다. 오메가 6-지방산은 6개의 위치에 불포화기를 갖고, 리놀릭산, 감마 리놀렌산, 디호모 감마 리놀렌산 및 아키돈산(archidonic acid) 등의 화합물을 포함한다. 오메가 9-지방산은 또한, 예컨대 올레산(oleic acid)과 에루스산(erucic acid)이 사용될 수 있다.
푸드 오일의 혼합물이 본 발명의 솔벤트로서 사용될 수 있다. 예컨대, 자연적으로 발생하는 푸드 오일은 상이한 탄소 개수, 치환기 및 물리적 특성을 갖는 광범위한 오일을 함유할 수 있다. 예컨대, 정제된 대두유는 적어도 10개의 상이한 지방산을 함유한다. 표 3은 상이한 탄소 개수의 지방산에 관하여 그 조성의 관점에서 대두유를 기술하고 있다.
지방산 탄소 원자의 개수 % 조성
팔미트산 16 10.14
마르가르산 17 0.11
스테아린산 18 4.20
올레산 18 24.31
리놀릭산 18 51.47
리놀렌산 18 8.31
아라키드산 20 0.35
가돌레산 20 0.19
베헨산 22 0.37
리그노세르산 24 0.12
기타 0.17
전술한 대두유의 조성은 상이한 식물로부터 유도된 오일을 포함하도록 변경될 수 있고/있거나 상기 오일은 대두유에 사용된 것과 상이한 공정을 이용하여 처리 및/또는 정제될 수 있다. 따라서, 상기 표에서 동일한 지방산의 몇몇은 상이한 오일에 또는 대두유로부터 유도 또는 정제된 상이한 오일에 존재할 수 있지만, 유사한 성능 특성을 얻을 수 있다. 예컨대, 솔벤트는 상기 표에 기술된 지방산들 중 어느 하나 이상을, 예컨대 0.01 내지 75 중량%, 0.1 내지 50 중량% 또는 10 내지 40 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 여기서 범위는 주어진 모든 값이고, 기술된 값들 사이의 하위 범위 및 값들은 여기에 포함되는 것이 명백하다.
푸드 오일 솔벤트는 12 내지 24개의 탄소 원자의 탄소 체인을 갖는 [예컨대, 화학식 CH3(CH2)nCOOH(여기서 n은 10 내지 22)] 포화 지방산과, 하나 이상의 오메가 3 지방산, 하나 이상의 오메가 6 지방산 및 하나 이상의 오메가 9 지방산의 혼합물을 포함하는 푸드 오일 화합물을 포함할 수 있다. 솔벤트는 솔벤트의 오일의 총중량을 기초로 하여 천연 푸드 오일(예컨대, 식물로부터 추출된 오일)의 최대 100 중량%일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 솔벤트는 합성 오일 또는 광유 등의 하나 이상의 추가 오일과 푸드 오일의 혼합물이다. 합성 오일 및 광유 중 한쪽 또는 양쪽과의 혼합물로서 사용될 때에, 천연 푸드 오일은 오일의 총중량을 기초로 하여 과반의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 있어서, 푸드 오일 솔벤트는 높은 비등점을 갖는다. 예컨대, 본 발명의 솔벤트는 0.05 mm Hg에서 250℃ 이상, 0.05 mm Hg에서 300℃ 초과, 0.05 mm Hg에서 350℃ 초과인 비등점을 가질 수 있고/있거나, 솔벤트는 0.05 mm Hg에서 400℃ 초과의 비등점을 갖는 푸드 오일일 수 있다.
추가의 실시예에 있어서, 푸드 오일은 실온 미만의 용융점, 예컨대 15 내지 25℃의 용융점을 갖는다. 실시예에서, 오일은 25℃ 미만, 20℃ 미만, 15℃ 미만, 10℃ 미만, 5℃ 미만 또는 0℃ 미만의 용융점을 가질 수 있다. 본 발명에서는 -5℃ 미만, -10℃ 미만 또는 -20℃ 미만의 용융점을 갖는 푸드 오일을 또한 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 푸드 오일 솔벤트는 20℃ 미만, 10℃ 미만, 0℃ 미만, -10℃ 미만, -20℃ 미만 또는 -30℃ 미만의 유동점을 가질 수 있다. 유동점은 ASTM D97에 따라 측정된다.
푸드 오일은 겔화제, 응고제 또는 푸드 오일의 용융점을 증가시키는 임의의 첨가제 중 어떤 것도 포함하지 않는 것이 바람직하다. 푸드 오일 솔벤트의 용융점 또는 유동점을 증가시키는 항산화제 등의 첨가제는 제외되거나, 용융점 또는 유동점의 온도를 0.5℃ 이하만큼 증가시키는 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 항산화제 TBHQ(tert-butylhydroquinone)는 푸드 오일로부터 배제되는 것이 바람직하다. 디메틸폴리실록산(dimethylpolysiloxane)을 포함하는 소포(anti-foaming) 첨가제 등의 다른 첨가제는 마찬가지로 푸드 오일 솔벤트에서 배제되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 푸드 오일 솔벤트는 대두유로부터 추출된 건조 천연유로 이루어진다.
본 발명에서 솔벤트로서 사용될 수 있는 대표적인 시판 중인 푸드 오일은 Ventura Foods에서 입수 가능한 Mel-Fry(예컨대, 제품 번호 16502), American Health and Nutrition에서 입수 가능한 것과 같은 카놀라유 및 ScienceLab.com에서 SLS3322로서 입수 가능한 것(예컨대, CAS #8001-22-7)과 같은 대두유를 포함한다.
푸드 오일은 탄화수소 원자를 치환하는 하나 이상의 헤테로 원자 함유기의 대표적인 산가를 갖는다. 예컨대, 푸드 오일이 하나 이상의 지방산을 함유하면, 오일의 산 개수는 유리 지방산의 양 또는 유리산의 양으로서 측정 또는 계산될 수 있다. 실시예들에서, 유리 지방산의 양은 1%, 0.1% 또는 0.05%를 초과하지 않는다.
본 명세서에 도시 및 설명된 모범적인 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예 및/또는 더 상세한 실시예를 나타내며, 어떠한 방식으로든 여기에 청구범위의 범위를 제한하려는 의도는 없다는 것을 유념해야 한다. 본 발명의 다수의 수정 및 변경이 상기 교시의 관점에서 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 범위 내에서, 본 발명은 본 명세서에서 특정하게 설명된 것과 달리 실행될 수도 있다.

Claims (21)

  1. 열처리 챔버에서 방출되는 폐기 가스 스트림을 재순환하는 시스템으로서,
    상기 폐기 가스 스트림을 수신하도록 구성된 재순환 장치를 포함하고, 상기 재순환 장치는,
    솔벤트의 공급부와,
    상기 솔벤트를 수신하고 솔벤트와 폐기 가스 스트림을 혼합하여 상기 솔벤트 내에서 폐기 가스 스트림의 오염 물질을 용해하도록 구성된 혼합 장치를 포함하며,
    상기 솔벤트는 푸드 오일이며,
    상기 혼합 장치는 솔벤트 및 폐기 가스 스트림을 혼합하는 압축기이고, 상기 솔벤트는 압축기를 위한 윤활유로서 작용하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 푸드 오일은 포화 지방산 오일, 오메가 3-지방산, 오메가 6-지방산 및 오메가 9-지방산으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 푸드 오일은 포화 지방산 오일, 오메가 3-지방산, 오메가 6-지방산 및 오메가 9-지방산의 혼합물을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 푸드 오일은 하나 이상의 불포화 지방산을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 푸드 오일은 부티르산, 헥산산, 카프릴산, 데칸산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 알파 리놀렌산, 스테아리돈산(stearidonic acid); 에이코사펜타에논산(eicosapentaenoic acid); 도코사헥사에논산(docosahexaenoic acid), 리놀릭산, 감마 리놀렌산, 디호모 감마 리놀렌산, 아키돈산(archidonic acid), 올레산 및 에루스산으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 지방산을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 푸드 오일은 대두유, 정제된 대두유, 카놀라유 및 평지씨유(rapeseed oil)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나인 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  7. 열처리 챔버에서 방출되는 폐기 가스 스트림을 재순환하는 시스템으로서,
    상기 폐기 가스 스트림을 수신하도록 구성된 재순환 장치를 포함하고, 상기 재순환 장치는,
    솔벤트와 폐기 가스 스트림을 혼합하고 솔벤트 내에서 폐기 가스 스트림의 오염 물질을 용해하여 사용된 솔벤트를 형성하는 혼합 장치와,
    상기 사용된 솔벤트를 수신하고 이 사용된 솔벤트로부터 오염 물질의 전부 또는 일부를 제거하여 세척된 솔벤트를 형성하는 스트리핑 장치(stripping device)와,
    상기 혼합 장치에서 재사용하도록 상기 세척된 솔벤트를 혼합 장치로 운반 및 주입하도록 구성된 배관을 포함하고,
    상기 혼합 장치는 솔벤트 및 폐기 가스 스트림을 혼합하는 압축기이고, 상기 솔벤트는 압축기를 위한 윤활유인 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 혼합 장치는 압축기 또는 스프레이 분무기인 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 혼합 장치는 폐기 가스 스트림의 유동 통과에 대해 반대 방향으로 솔벤트가 유동 통과하는 장치인 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  10. 제7항에 있어서, 복수 개의 혼합 장치를 더 포함하고, 상기 혼합 장치는 폐기 가스 스트림을 수신 및 압축하도록 구성된 가스 통로를 따라 직렬로 연결된 복수 개의 압축기를 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 신선한 솔벤트를 혼합 장치로 주입하도록 구성된 신선한 솔벤트 공급부를 더 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  12. 제7항에 있어서, 상기 솔벤트는 푸드 오일이고, 상기 푸드 오일은 포화 지방산 오일, 오메가 3-지방산, 오메가 6-지방산 및 오메가 9-지방산으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  13. 제7항에 있어서, 상기 솔벤트는 푸드 오일이고, 상기 푸드 오일은 포화 지방산 오일, 오메가 3-지방산, 오메가 6-지방산 및 오메가 9-지방산의 혼합물을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  14. 제7항에 있어서, 상기 솔벤트는 푸드 오일이고, 상기 푸드 오일은 대두유, 정제된 대두유, 카놀라유 및 평지씨유로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나인 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  15. 열처리 챔버에서 방출되는 폐기 가스 스트림을 재순환하는 방법으로서,
    상기 열처리 챔버에서 방출되는 폐기 가스 스트림을 수신하는 것과,
    솔벤트를 폐기 가스 스트림과 혼합하여 솔벤트 내에서 폐기 가스 스트림의 오염 물질을 용해 또는 포획하는 것을 포함하고,
    상기 솔벤트는 천연 푸드 오일이며,
    상기 혼합 장치는 솔벤트 및 폐기 가스 스트림을 혼합하는 압축기이고, 상기 솔벤트는 압축기를 위한 윤활유로서 작용하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 푸드 오일은 포화 지방산 오일, 오메가 3-지방산, 오메가 6-지방산 및 오메가 9-지방산으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  17. 제12항에 있어서, 상기 푸드 오일은 포화 지방산 오일, 오메가 3-지방산, 오메가 6-지방산 및 오메가 9-지방산의 혼합물을 포함하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  18. 제12항에 있어서, 상기 푸드 오일은 대두유, 정제된 대두유, 카놀라유 및 평지씨유로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나인 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 시스템.
  19. 열처리 챔버에서 방출되는 폐기 가스 스트림을 재순환하는 방법으로서,
    열처리 챔버에서 방출되는 폐기 가스 스트림을 수신하는 것과,
    솔벤트와 폐기 가스 스트림을 혼합하고 솔벤트 내에서 폐기 가스 스트림의 오염 물질을 용해하여 사용된 솔벤트를 형성하는 것과,
    상기 사용된 솔벤트로부터 오염 물질의 전부 또는 일부를 제거하여 세척된 솔벤트를 형성하는 것과,
    상기 세척된 솔벤트와 폐기 가스 스트림을 혼합함으로써 세척된 솔벤트를 재사용하는 것
    을 포함하고,
    상기 솔벤트는 푸드 오일이며, 상기 혼합 장치는 솔벤트 및 폐기 가스 스트림을 혼합하는 압축기이고, 상기 솔벤트는 압축기를 위한 윤활유로서 작용하는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 혼합은 50℃ 이하의 솔벤트 온도에서 수행되는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 제거는 80℃ 이상의 사용된 솔벤트 온도에서 수행되는 것인 폐기 가스 스트림의 재순환 방법.
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