KR101707598B1

KR101707598B1 - 활성탄 재생장치

Info

Publication number: KR101707598B1
Application number: KR1020150133188A
Authority: KR
Inventors: 송영준; 추교탁
Original assignee: 강원대학교산학협력단; 성일망간 주식회사
Priority date: 2015-09-21
Filing date: 2015-09-21
Publication date: 2017-02-16
Also published as: WO2017052117A1

Abstract

본 발명은 용매추출공정의 폐액에 함유되어 있는 잔류용매 추출제 제거용으로 사용되는 활성탄을 재활용하기 위한 활성탄 재생장치에 관한 것으로서, 특히 일측에 활성탄이 공급되는 호퍼가 구비되고, 타측에 활성탄이 배출되는 배출구가 구비된 이송관과, 상기 이송관 내부에 회전가능하게 설치되는 이송스크류와, 상기 이송스크류를 회전시켜 활성탄을 배출구쪽으로 이송시키는 모터로 이루어진 이송부와; 상기 이송관 외측면을 둘러싸도록 설치되어 활성탄에 흡착되어 있는 잔류용매를 가열하여 기화시키는 전기로와; 상기 호퍼의 상부에 설치되어 흡입력을 발생시킴으로써 전기로에 의해 기화된 가스를 흡입하는 후드;를 포함하여 구성되어, 활성탄이 흡착하고 있던 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매를 효율적으로 제거할 수 있고, 이때 전기로에 가해지는 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

활성탄 재생장치{Charcoal Regeneration Apparatus}

본 발명은 활성탄 재생장치에 관한 것으로서, 특히 용매추출공정의 폐액에 함유되어 있는 잔류 유기용매 추출 제거용으로 사용된 활성탄에서 용매를 제거할 수 있는 활성탄 재생장치에 관한 것이다.

일반적으로, 활성탄은 탄소로 구성된 무정형의 다공성 물질로 비표면적과 흡착능력이 크기 때문에 다양한 목적을 위해 흡착제로서 사용되고 있고, 정제, 유해물질 제거, 탈색, 추출 분리 등 화학공업 분야에서 이용될 뿐만 아니라, 상수처리, 폐수처리, 배기가스 흡착 및 용제회수 등에 이용되고 있어 그 수요가 지속적으로 증가되고 있는 추세이다.

특히 건전지와 같은 곳에도 활성탄이 사용되고 있는데, 다 쓴 건전지를 폐기할 경우에는 환경을 위하여 건전지 내부에 포함되어 있던 각종 폐기물을 먼저 처리해야 하는데, 이때 건전지 내부에 있던 활성탄은 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 다양한 유기용매를 흡착하고 있다.

따라서, 폐건전지의 처리와 활성탄의 재활용을 위해서는 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매를 제거해야 하는데, 아직까지는 적절한 장치가 제시되고 있지 않다.

출원번호:10-2013-0033240 (공개번호:10-2014-0118046, 발명명칭:활성탄 재생장치)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 활성탄이 흡착하고 있는 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매를 효율적으로 제거하여 활성탄을 재활용할 수 있도록 하는 활성탄 재생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 활성탄 재생장치는 용매추출공정의 폐액에 함유되어 있는 잔류용매 추출제 제거용으로 사용되는 활성탄을 재활용하기 위한 것으로서; 일측에 활성탄이 공급되는 호퍼가 구비되고, 타측에 활성탄이 배출되는 배출구가 구비된 이송관과, 상기 이송관 내부에 회전가능하게 설치되는 이송스크류와, 상기 이송스크류를 회전시켜 활성탄을 배출구쪽으로 이송시키는 모터로 이루어진 이송부와; 상기 이송관 외측면을 둘러싸도록 설치되어 활성탄에 흡착되어 있는 잔류용매를 가열하여 기화시키는 전기로와; 상기 호퍼의 상부에 설치되어 흡입력을 발생시킴으로써 전기로에 의해 기화된 가스를 흡입하는 후드;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 전기로는 상기 이송관의 외측면을 둘러싸고 발열을 하는 전열선과; 상기 전열선과 이송관의 외측면을 둘러싸는 단열재와; 상기 단열재를 내부에 수용하는 케이싱;을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 전열선은 상기 단열재의 중간 부분에 설치되어, 전열선을 중심으로 양측에 위치한 단열재는 상기 이송관의 외측면에 직접 접촉된다.

또한, 상기 이송관에는 배출구 쪽으로 안내되는 활성탄에 산소가 접하는 것을 차단하기 위하여 질소를 주입하는 질소주입구가 구비된다.

또한, 상기 배출구에는 활성탄을 회수하는 회수통이 설치되되, 상기 회수통은 밀폐되어 외부의 공기가 차단된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 활성탄 재생장치는 활성탄이 흡착하고 있던 유기용매가 전기로에 의해 가열되어 가스화되고, 이 고온의 가스가 호퍼쪽으로 이동하면서 후속하는 활성탄을 가열하므로, 전기로에 가해지는 부하를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 전열선을 전원을 공급하여 500℃ 정도로 가열하면 활성탄이 흡착하고 있던 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매를 효율적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

또한, 전열선을 단열재 내측면의 전면적에 걸쳐 설치하지 않고 단열재의 중간 부분에만 설치하기 때문에 전열선을 거쳐 배출구 쪽으로 가는 활성탄은 배출구까지 이송되는 동안 냉각이 되어 회수통에 모일 때는 공기와 접하더라도 산화될 가능성이 낮아지는 이점이 있다.

또한, 질소주입구를 통하여 이송관 내부로 공급되는 질소가스에 의하여 활성탄이 공기와 접하여 산화되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 활성탄 재생장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 활성탄 재생장치의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 활성탄 재생장치에서 유기용매가 기화된 후 그 기체가 유동하는 방향을 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 활성탄 재생장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 활성탄 재생장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 활성탄 재생장치의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 활성탄 재생장치에서 유기용매가 기화된 후 그 기체가 유동하는 방향을 보인 도이다.

본 발명에 의한 활성탄 재생장치는 용매추출공정의 폐액에 함유되어 있는 잔류용매 추출제 제거용으로 사용되는 활성탄을 재활용하기 위한 것이다. 특히 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같이 500℃ 이하의 끓는점을 갖는 유기용매를 흡착하고 있는 활성탄에서 상기한 것과 같은 용매들을 제거하여 재생하는데 사용된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 활성탄 재생장치는 이송부(100)와, 상기 이송부(100)를 가열하는 전기로(200)와, 가스를 흡입하는 후드(300)와, 활성탄(C)을 회수하는 회수통(400)을 포함하여 구성된다.

상기 이송부(100)는 이송관(110)과, 상기 이송관(110) 내부에 설치되는 이송스크류(120)와, 상기 이송스크류(120)를 회전시키는 모터(130)로 구성된다.

상기 이송관(110)은 수평방향으로 길게 설치되고 내부에 빈 공간이 형성된다. 이러한 이송관(110)은 일측에 호퍼(111)가 구비되고 타측에 배출구(112)가 구비된다.

상기 호퍼(111)는 이송관(110)의 일측 끝부분에 구비되는 것으로서, 상측에 설치된 진동피더(500)로부터 잔류 유기용매를 흡착하고 있는 활성탄(C)을 제공받는다. 이러한 호퍼(111)는 이송관(110)의 내부 공간과 연통되어 호퍼(111)를 통해 공급된 활성탄(C)은 이송관(110) 내부로 공급된다.

상기 배출구(112)는 상기 호퍼(111)의 반대쪽 끝부분에 설치되는 것으로서 잔류 유기용매가 제거된 활성탄(C)을 이송관(110) 외부로 배출시킨다.

한편, 상기 이송관(110)에는 질소주입구(113)가 구비된다.

상기 질소주입구(113)는 상기 배출구(112)가 설치된 쪽에 설치되어 배출구(112) 쪽으로 안내되는 활성탄(C)에 공기가 접하는 것을 차단하기 위하여 질소를 주입할 때 사용한다. 전기로(200)에서 가열되어 나온 활성탄(C)은 고온의 상태가 유지되기 때문에 공기와 접했을 때 산화되어 손실될 위험이 있다. 바로 이러한 위험, 즉 공기와 고온의 활성탄(C)이 접촉되어 활성탄(C)이 손실되는 것을 방지하기 위하여 활성탄(C) 주위를 질소로 충진한다.

상기 이송스크류(120)는 상기 이송관(110) 내부에 회전가능하게 설치되는 것으로서, 샤프트(121)와, 상기 샤프트(121)의 외측면에 설치된 이송날개(122)로 구성된다.

상기 샤프트(121)는 상기 이송관(110)의 길이방향을 따라 이송관(110) 내부 중앙에 수평방향으로 길게 설치되고, 양단이 베어링 등을 이용하여 이송관(110) 내부에 회전가능하게 설치된다.

상기 이송날개(122)는 상기 샤프트(121)의 외측면에 나선형태로 설치되어 샤프트(121)가 회전할 때 이송날개(122)가 함께 회전하면서 활성탄(C)을 배출구(112) 쪽으로 밀어낸다.

상기 모터(130)는 모터축이 상기 이송스크류(120)의 샤프트(121)와 동력적으로 연결되어 모터축의 회전력이 그대로 이송스크류(120)에 전달된다. 따라서, 상기 모터(130)에 전원이 공급되어 모터축이 회전하면 이송스크류(120)가 회전되어 활성탄(C)이 배출구(112) 쪽으로 이송된다.

상기 전기로(200)는 상기 이송관(110)의 외측면을 둘러싸도록 설치되는 것으로서, 전기로(200)에서 발생된 열에 의하여 활성탄(C)에 흡착되어 있는 잔류 유기용매가 가열되어 기화된다.

이와 같은 전기로(200)는 전열선(210)과, 단열재(220) 및 케이싱(230)을 포함하여 구성된다.

상기 전열선(210)은 상기 이송관(110)의 외측면을 둘러싸는 것으로서, 전원이 공급되었을 때 발열을 함으로써 상기 이송관(110) 내부를 가열하여 활성탄(C)에 흡착되어 있는 잔류용매를 가열하여 기화시킨다. 이러한 전열선(210)은 이송관(110)의 외측면 전체를 둘러싸는 것은 아니고, 이송관(110)의 중간 일부분만 둘러쌈으로써 활성탄(C)이 이송관(110) 내부를 유동하다가 전열선(210)이 감겨 있는 곳에서만 고온의 열로 가열될 수 있도록 한다.

그리고, D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매를 가열하여 기화시키기 위해서는 전열선(210)에 의한 발열을 500℃ 내외로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 앞서 기재한 것처럼 상기와 같은 유기용매들은 그 끓는점이 500℃ 이하이기 때문이다. 필요이상으로 고온으로 가열할 경우에는 많은 에너지가 소비되어 비용이 많이 들기 때문에 효율적이지 못하다.

상기 단열재(220)는 상기 전열선(210)과 이송관(110)의 외측면을 둘러싼다. 따라서, 전열선(210)에서 발생된 열은 외부로 새어 나가지 않고 그대로 이송관(110) 내부로 전달되어 활성탄(C)을 가열하게 된다.

한편, 상기 단열재(220) 내측면에 전열선(210)이 설치될 때 상기 전열선(210)은 단열재(220)의 중간 부분에 설치된다. 즉 단열재(220)의 내측면 전체에 걸쳐서 설치되는 것이 아니고, 단열재(220)의 중간 부분에만 설치되는 것이다. 따라서, 전열선(210)을 중심으로 양측에 위치한 단열재(220)는 상기 이송관(110)의 외측면에 직접 접촉하게 된다.

상기 케이싱(230)은 상기 단열재(220)와 전열선(210)을 내부에 수용한다.

상기 후드(300)는 상기 호퍼(111)의 상부에 설치되어 흡입력을 발생시킴으로써 전기로(200)에 의해 기화된 가스를 흡입한다.

상기 이송스크류(120)의 회전에 의하여 이송관(110) 내부에서 움직이는 활성탄(C)은 전기로(200)의 전열선(210)이 설치된 부분에서 고온의 열에 의해 가열된다. 이렇게 고온의 열에 의하여 가열이 되면 활성탄(C)에 흡착되어 있던 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매는 기화되어 가스화된다.

이렇게 기화되어 생성된 가스는 상기 후드(300)의 흡입력에 의해 호퍼(111) 쪽으로 이동하게 되고 결국 후드(300)를 통하여 외부로 배출된다. 이러한 노선으로 이동하는 가스는 상기 이송관(110) 내부에 있는 동안 고온의 상태를 유지하기 때문에 이송스크류(120)에 의해 전열선(210) 쪽으로 이동하는 활성탄(C)을 가열하게 된다. 즉 전열선(210)의 일측 끝부분과 호퍼(111) 사이의 공간은 일종의 예비가열 구간이 되어 전열선(210)에 의해 가열되기 전에 고온의 가스가 활성탄(C)을 미리 예열시킨다. 이렇게 하면 활성탄(C)을 가열하기 위하여 전열선(210)에 가해지는 부하가 줄어드는 이점이 있다.

상기 회수통(400)은 상기 배출구(112)에 설치되어 배출구(112)를 통해 나오는 활성탄(C)을 회수한다.

이러한 회수통(400)은 밀폐되어 외부의 공기가 유입되는 것을 차단한다. 즉, 회수통(400)은 배출구(112)와 연결되는 부분만 연통될 수 있도록 하고, 그 외 나머지 부분은 외부와 격리시킨다. 이렇게 하는 이유는 회수통(400)에 회수되는 활성탄(C)은 아직까지 고온이기 때문에 공기와 접했을 때 산화될 가능성이 있기 때문이다.

그리고, 회수통(400)의 일측면에는 회수된 활성탄(C)을 빼내기 위한 도어(410)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 활성탄 재생장치의 작동 과정에 대하여 간단히 설명하도록 한다.

진동피더(500)를 통하여 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매를 흡착하고 있는 활성탄(C)이 호퍼(111)로 공급되고, 호퍼(111)로 공급된 활성탄(C)은 이송관(110) 내부로 유입된다.

모터(130)에 전원이 공급되어 모터축이 회전하면 이송스크류(120)가 회전하면서 이송날개(122)에 의해 활성탄(C)이 배출구(112) 쪽을 향하여 이송된다.

상기 배출구(112) 쪽으로 이송되던 활성탄(C)은 전열선(210)이 설치된 부분에 이르러 고온의 열로 가열된다. 이렇게 고온의 열로 가열이 되면 활성탄(C)이 흡착하고 있던 D2EPHA, PC88A, Kerosene 등과 같은 유기용매는 기화되어 기체가 된다.

한편, 상기와 같은 작동이 되는 동안에 후드(300)도 동작을 하고 있어서 흡입력을 발생시키고 있는데, 이때 이 후드(300)의 흡입력에 의하여 기화된 기체가 후드(300)에 흡입된다. 즉 전열선(210)에 의해 가열됨으로써 생성된 기체는 이송관(110) 내부를 유동하여 호퍼(111)를 거친 후 후드(300)로 빠져나가는데, 이렇게 빠져나가는 고온의 기체에 의하여 후속하는 활성탄(C)이 예비 가열된다. 전열선(210)의 일측 끝단에서부터 호퍼(111)까지의 구간이 일종의 예비가열구간이 되는 것이다.

그리고, 전열선(210)에 의해 가열됨으로써 유기용매가 제거된 활성탄(C)은 계속 배출구(112) 쪽으로 이송된다. 이러한 이송과정에서 활성탄(C)은 냉각이 된다. 즉 전열선(210)의 타측 끝부분부터 배출구(112)까지의 구간은 일종의 서냉구간이 되는 것이다. 이 서냉구간을 거치면서 냉각된 활성탄(C)은 아무리 냉각이 되었다 하더라도 상당히 높은 온도를 유지하고 있기 때문에 혹시라도 공기와 접했을 때 산화가 될 가능성이 있다.

이러한 활성탄(C)의 산화가능성을 제거하기 위하여 상황에 따라 질소주입구(113)를 통하여 질소가스를 주입함으로써 활성탄(C)이 공기와 접하는 것을 막는다.

질소가스에 의하여 공기와의 접촉이 차단된 활성탄(C)은 배출구(112)를 통하여 회수통(400)에 모인다.

100: 이송부 110: 이송관
111: 호퍼 112: 배출구
113: 질소주입구 120: 이송스크류
121: 샤프트 122: 이송날개
130: 모터 200: 전기로
210: 전열선 220: 단열재
230: 케이싱 300: 후드
400: 회수통 410: 도어
500: 진동피더 C: 활성탄

Claims

용매추출공정의 폐액에 함유되어 있는 잔류용매 추출제 제거용으로 사용되는 활성탄을 재활용하기 위한 것으로서,
일측에 활성탄(C)이 공급되는 호퍼(111)가 구비되고, 타측에 활성탄(C)이 배출되는 배출구(112)가 구비된 이송관(110)과, 상기 이송관(110) 내부에 회전가능하게 설치되는 이송스크류(120)와, 상기 이송스크류(120)를 회전시켜 활성탄(C)을 배출구(112)쪽으로 이송시키는 모터(130)로 이루어진 이송부(100)와; 상기 이송관(110)의 외측면을 둘러싸고 발열을 하여 활성탄(C)에 흡착되어 있는 잔류용매를 가열하여 기화시키는 전열선(210)과, 상기 전열선(210)과 이송관(110)의 외측면을 둘러싸는 단열재(220)와, 상기 단열재(220)를 내부에 수용하는 케이싱(230)으로 이루어진 전기로(200)와; 상기 전기로(200)에 의해 기화된 가스를 흡입하는 후드(300);를 포함하여 구성되되,
상기 후드(300)는 호퍼(111)의 상부에 설치되어 가스를 흡입하고,
상기 전열선(210)은 상기 단열재(220)의 중간 부분에 설치되어 전열선(210)을 중심으로 양측에 위치한 단열재(220)는 상기 이송관(110)의 외측면에 직접 접촉되는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 이송관(110)에는 배출구(112) 쪽으로 안내되는 활성탄(C)에 산소가 접하는 것을 차단하기 위하여 질소를 주입하는 질소주입구(113)가 구비된 것을 특징으로 하는 활성탄 재생장치.
청구항 1에 있어서,
상기 배출구(112)에는 활성탄(C)을 회수하는 회수통(400)이 설치되되,
상기 회수통(400)은 밀폐되어 외부의 공기가 차단되는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생장치.