KR101843563B1 - Flue gas Enrichment Separation System and its operating method for abatement of nondegradable hazardous gas by vent concept - Google Patents
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Abstract
본 발명은 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템 및 및 이의 운전방법 에 관한 것으로, 보다 상세하게는 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 상기 과불화화합물 선택성 흡착제가 충진된 복수의 흡착탑 중 어느 한 흡착탑으로 도입시켜 불활성가스를 배출시키면서 과불화화합물을 흡착시키는 흡착단계; 상기 흡착단계를 거친 상기 흡착탑의 공극에 존재하는 불활성가스를 감압을 통하여 배출하는 벤트단계; 상기 벤트단계가 완료된 상기 흡착탑의 압력을 병류감압하면서 얻어진 상기 불활성가스를 세정단계에 있는 흡착탑에 세정가스로 공급하는 퍼지공급 단계; 상기 퍼지공급 단계가 완료된 상기 흡착탑을 진공까지 향류감압하면서 흡착된 상기 과불화화합물가스를 탈착하는 탈착단계; 상기 탈착단계가 완료된 상기 흡착탑으로 퍼지공급 단계에서 얻어지는 상기 불활성가스를 이용하여 흡착된 상기 과불화화합물가스를 추가로 탈착하는 세정단계; 및 상기 흡착단계에서 분리된 불활성가스를 공급받아 상기 흡착탑을 가압하는 가압단계;를 포함하며, 상기 벤트단계에서 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템의 운전방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an exhaust gas concentration and separation system for incombustible noxious harmful gas incineration, and more particularly, to an apparatus for concentrating and separating an inert gas containing a perfluorinated compound from a plurality of adsorption towers filled with the perfluorocompound selective adsorbent An adsorption step of adsorbing the perfluorinated compound while introducing the adsorbent into one of the adsorption columns to discharge an inert gas; A venting step of discharging an inert gas present in a gap of the adsorption tower through the adsorption step through a reduced pressure; A purge supplying step of supplying the inert gas obtained while reducing the pressure of the adsorption tower in which the venting step is completed to the adsorption tower in the cleaning step as a cleaning gas; A desorption step of desorbing the adsorbed perfluorocompound gas while countercurrently depressurizing the adsorption tower in which the purge supplying step is completed to a vacuum; A cleaning step of further desorbing the adsorbed perfluorinated compound gas using the inert gas obtained in the purge supplying step to the adsorption tower in which the desorption step is completed; And a pressurization step of supplying the inert gas separated from the adsorption step and pressurizing the adsorption tower, wherein the inert gas discharged from the vent step is supplied to the wet scrubber of the scrubber connected to the downstream end of the concentrate separation system And more particularly, to a method of operating a flue gas concentration and separation system for incinerating hazardous gases.
Description
본 발명은 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템 및 및 이의 운전방법 에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 및 디스플레이 제조공정에 사용되고 배출되는 난분해성 처리가스(PFCs 계열 (CF4, C2F6, C2F4, SF6) 및 NF3) 및 화학공정에서 배출되는 여타 다양한 난분해성 유해가스를 소각시키기 위한 시스템에 구비되는 배가스 농축분리 시스템 및 이의 운전방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체 및 디스플레이 제조공정에서 많이 사용되는 PFCs 가스는 지구온난화를 유발하는 온실가스로서 온난화지수가 CO2대비 수천 내지 수만 배에 달하여 적절한 처리설비를 거쳐 대기 중으로 방출해야 한다.PFCs gas, which is widely used in semiconductor and display manufacturing processes, is a greenhouse gas that causes global warming. The warming index has to be several thousand to tens of thousands times higher than that of CO 2 and must be released into the atmosphere through appropriate treatment facilities.
일반적으로, 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 상에 박막을 형성하거나 또는 식각을 위해 사용되는 다양한 종류의 반응가스는 폭발성, 맹독성, 질식성으로 그대로 대기 중에 방출할 경우 인체에 유해할 뿐만 아니라 지구 온난화 및 환경 오염을 유발시키게 된다. 이에 따라, 반도체 설비의 배기 라인에는 난분해성 유해가스를 안전하게 분해 제거한 후 대기 중으로 배출시키기 위한 가스정화장치인 스크러버가 설치된다. 이들 난분해성 유해가스는 공정 내 음압을 유지하기 위해 사용되는 진공펌프의 작동유체인 질소(N2)와 함께 수백 내지 수천 ppm 이하의 농도로 희석된 후 스크러버로 유입되게 된다. 이하에서는 난분해성 유해가스를 불활성 가스로 희석된 상태를 폐가스라고 정의하도록 한다.Generally, various types of reactive gases used for forming a thin film on a wafer or for etching in a semiconductor manufacturing process are explosive, toxic, and suffocating and released into the atmosphere as they are, which is not only harmful to the human body but also causes global warming and environmental pollution . Accordingly, the exhaust line of the semiconductor facility is provided with a scrubber, which is a gas purifying device for safely decomposing and removing the refractory noxious gas and discharging it to the atmosphere. These refractory noxious gases are diluted to a concentration of several hundreds to several thousands ppm or less together with nitrogen (N 2 ), a working oil of a vacuum pump used to maintain a negative pressure in the process, and then introduced into the scrubber. Hereinafter, a state in which a refractory noxious gas is diluted with an inert gas is defined as a waste gas.
난분해성인 PFCs, SF6, NF3, CF4의 경우 1600℃, SF6는 1200℃, NF3는 800℃ 이상의 온도에서 열분해 된다고 알려져 있다. PFCs, SF6, NF3는 불소와 결합된 형태로 분해 처리 후 불소(F2) 및 불산(HF)의 형태로 배출되게 되는데 이들 역시 맹독성 폭발성의 가스로서 후 처리가 반드시 필요하며 일반적으로 물을 이용하여 세정 반응시킨 후 배출한다. 이러한 스크러버에 의한 폐가스의 처리방법으로는 현재 연소소각법, 촉매분해법, 열 프라즈마소각법, 전기분해법 등이 존재한다. 또한 이들 물질을 격막(membrane)으로 분리하는 격막 분리법, 및 가스의 비등점 차이를 이용하여 분리시키는 서브 제로 냉각분리법을 포함한다. 그러나, 분해법에서는, 완전한 분해가 곤란하고, 가스를 분해해서 배출하기 때문에 재활용하기 위해 회수할 수 없다는 단점이있다. 격막 분리법에서는, 배출가스 중의 질소가 분리될 수 있기는 하지만, 분자 크기가 비슷한 CF4 와 NF3 등의 사이에서의 분리가 곤란하다. 상기 방법에서는, 장치의 전체 크기가 증가되어 설치비용 및 운전비용이 증가하게 된다. 게다가, CF4 와 NF3 사이의 비등점 차이는 단지 1℃에 불과하기 때문에, 분리가 곤란하다는 제한 사항이 존재한다.Recalcitrant of PFCs, SF 6, NF 3, CF 4 For 1600 ℃, SF 6 are 1200 ℃, NF 3 are known to be thermally decomposed at a temperature above 800 ℃. PFCs, SF 6 , and NF 3 are combined with fluorine and are discharged in the form of fluorine (F 2 ) and hydrofluoric acid (HF) after decomposition treatment. These are also toxic explosive gases that require post- And then discharged. As a treatment method of the waste gas by the scrubber, there are currently a combustion incineration method, a catalytic decomposition method, a thermal plasma incineration method, and an electrolysis method. Separation of these materials into membranes, and sub-zero cooling separation to separate by boiling point difference of gas. However, in the decomposition method, complete decomposition is difficult, and since gas is decomposed and discharged, there is a disadvantage that it can not be recovered for recycling. In the diaphragm separation method, although nitrogen in the exhaust gas can be separated, separation between CF 4 and NF 3 having a similar molecular size is difficult. In the above method, the total size of the apparatus is increased, which increases installation cost and operation cost. Furthermore, since the boiling point difference between CF 4 and NF 3 is only 1 ° C, there is a limitation that separation is difficult.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 한국 에너지기술연구원의 대한민국 등록특허 제1494623호에서는 난분해성 유해가스의 소각처리를 위한 연소 장치 및 그 연소장치를 이용한 소각방법 및 그 연소장치를 갖는 소각시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 폐가스를 소각시키기 위한 스크러버 시스템에 구비되는 연소장치에 있어서, 일단에 연료 유입부와, 폐가스유입부와, 산화제 유입부가 형성되고, 타단에폐가스가 소각된 배출가스가 배출되는 배출구가 형성된 연소기 몸체; 및 상기 연소기 몸체 내부에 구비되고, 세라믹 다공체로 구성되며 내부에 화염이 형성되어 상기 폐가스가 소각되는 세라믹 다공체 연소기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스의 소각처리를 위한 연소 장치를 제시하였다.In order to solve these problems, Korean Patent Registration No. 1494623 of Korea Energy Technology Research Institute (KOKAI) discloses a combustion device for incinerating harmful gas, a method for incineration using the combustion device, and an incineration system having the combustion device. More particularly, the present invention relates to a combustion apparatus provided in a scrubber system for incineration of waste gas, comprising a fuel inlet portion, a waste gas inlet portion, and an oxidant inlet portion formed at one end thereof, A combustion chamber; And a ceramic porous body combustor provided in the combustor body and formed of a ceramic porous body and having a flame formed therein so that the waste gas is incinerated, and a burning apparatus for incinerating a refractory toxic gas .
일본공개특허공보 제2002-035527호에서는 제조 공정으로부터 생기는 CF4, NF3를 포함한 PFC 가스를 함유하는 배가스를 흡착 장치로 일단 흡착한 후, 질소를 퍼지 가스로서 탈리시키는 구성이 개시되어 있다. 이것에 의해서 CF4, NF3가 농축된 이탈 가스를 얻고 이 이탈 가스를 크로마토 분리 장치에 공급해, 질소를 캐리어 가스로서 크로마토 분리하며 이것에 의해서, PFC 가스 중의 CF4, NF3를 분리할 수 있고 특히 흡착 장치에서 일단 농축하고 있기 때문에 크로마토 분리를 효과적으로 수행할 수 있으며 크로마토 분리해 얻은 CF4, NF3를 따로 농축함으로써, 고농도의 이들 가스를 얻어 제조 공정을 개시하고 있다. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-035527 discloses a configuration in which an exhaust gas containing PFC gas containing CF 4 and NF 3 generated from a manufacturing process is temporarily adsorbed by an adsorption device, and then nitrogen is desorbed as purge gas. As a result, a leaving gas rich in CF 4 and NF 3 is obtained, and this leaving gas is supplied to a chromatographic separation apparatus, and nitrogen is separated as a carrier gas to separate CF 4 and NF 3 in the PFC gas In particular, since it is once concentrated in an adsorption apparatus, it is possible to effectively perform chromatographic separation and concentrate CF 4 and NF 3 obtained by chromatographic separation, thereby obtaining a high concentration of these gases.
일본공개특허공보 제2009-062295호에서는 반도체 또는 액정 제조 프로세스로 사용후의 퍼플루오로 카본 가스의 재이용을 가능하게 하는 퍼플루오로 카본 가스의 정제 방법으로 퍼플루오로 카본 가스에 대해서 불순분으로서 질소 가스를 함유하는 처리 대상 가스로부터, 상기 불순분인 질소 가스를 제올라이트 4 A에 흡착시킴으로써, 퍼플루오로 카본 가스를 분리 정제함으로써, 불순분인 질소를 효과적으로 흡착 제거해, 99.999％이상의 고순도의 퍼플루오로 카본 가스를 분리 정제하며 이것에 의해, 예를 들면 반도체 또는 액정 제조 프로세스 등으로부터 배출된 퍼플루오로 카본 가스의 고순도화에 의한 유효한 재이용 가능한 기술을 개시하고 있다. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2009-062295 discloses a method for purifying perfluorocarbon gas which enables reutilization of perfluorocarbon gas after use in a semiconductor or liquid crystal manufacturing process. In the method for purifying perfluorocarbon gas, nitrogen gas The impurity nitrogen is effectively adsorbed and removed by separating and purifying the perfluorocarbon gas by adsorbing the impurity nitrogen gas from the gas to be treated containing the impurity in the zeolite 4 A to obtain a high purity perfluorocarbon having a purity of 99.999% Thereby separating and purifying the gas, thereby disclosing an effective reusable technique by purifying the perfluorocarbon gas discharged from, for example, a semiconductor or a liquid crystal manufacturing process.
일본공개특허공보 제2000-334249호에서는 희석제 가스와 불소계 화학 약품을 포함한 가스 흐름을 압축해, 상기 압축 가스흐름을, 투과흐름의 플럭스를 증가시켜 또 불소계 화학 약품의 투과에 비해 희석제 가스의 투과에 대한 막의 선택성을 증대시키는데 충분한 온도까지 가열해, 상기 가스 흐름을 선택성 투과막에 접촉시켜 희석제 가스의 풍부한 제2 투과흐름과 불소계 약품의 풍부한 불투과물을 얻고, 보다 투과 선택성의 1 또는 2 이상의 추가막에 상기 불투과물을 접촉시켜(e) 상기 제 2 투과흐름을(a)에 재활용해 당초의 가스 흐름과 혼합 압축해, 정제된 희석제 가스를 배기해, 추가로 부화한 불소계 약품흐름을 흡착 시스템에 통과해, 추가로 탈착해 불소계 화학 약품이 보다 부화한 흐름을 제품흐름으로 하는, 불소계 화학 약품을 분리 회수하는 방법을 개시하고 있다. Japanese Laid-Open Patent Application No. 2000-334249 discloses a method of compressing a gas stream containing a diluent gas and a fluorochemical to increase the flux of the permeate stream and to reduce the permeation of the diluent gas compared to the permeation of the fluorine- Heated to a temperature sufficient to increase the selectivity of the membrane to contact the gas stream with the selective permeable membrane to obtain a rich second permeate stream of the diluent gas and a rich opacifier of the fluorinated agent and to provide one or more additions of permeation selectivity (E) the second permeate stream is recycled to (a) to mix with the original gas stream, and the purified diluent gas is exhausted to adsorb the further enriched fluorinated chemical stream A system for separating and recovering fluorochemicals, which passes through the system and is further desorbed to make the flow of the fluorochemical more enriched with the product stream It discloses.
그러나 과불화화합물의 안정적인 처리를 위한 스크러버 소각방법을 이용한 분해법에 적용하기 위한 과불화화합물의 분리 농축을 위한 기술은 제시된 바가 없다.However, no technique has been proposed for the separation and concentration of perfluorinated compounds for the decomposition method using the scrubber incineration method for stable treatment of perfluorinated compounds.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 난분해성 유해가스의 소각 처리를 위한 배가스 농축 분리 시스템에 있어서, 불활성 배가스에 포함된 과불화화합물을 분리 농축하여 후단에 연계된 소각처리를 위한 스크러버 연소기의 소각 효율을 향상시키기 위한 배가스 농축 분리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas concentration and separation system for incinerating harmful gases, And an object thereof is to provide a flue gas concentration and separation system for improving the incineration efficiency of a scrubber combustor for treatment.
본 발명은 후단에 연계된 과불화화합물을 소각처리하기 위한 연소시스템의 부하 조절에 문제점이 있는 종래 압력변동흡착 공정에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 복수의 압력변동흡착장치를 통해 과불화화합물을 포함하는 불활성가스 내에서 과불화화합물에 대한 흡착 선택성을 향상시키고 후단 연소시스템의 부하조절이 용이하게 하기 위한 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 농축 분리 시스템 및 그 운전방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems and disadvantages in the conventional pressure swing adsorption process which has a problem in controlling the load of a combustion system for burning a perfluorinated compound associated with the downstream end, A system for concentrating and separating an inert gas containing a perfluorinated compound to improve adsorption selectivity to a perfluorinated compound in an inert gas containing an perfluorinated compound through an adsorption device and to easily control the load of the downstream combustion system, A method is provided.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 다수의 흡착탑으로 이루어진 압력변동흡착장치에 있어, 과불화화합물을 농축 분리하기 위하여 각 흡착탑에 여러 가지 흡착제를 순차적으로 충진하고, 이를 이용한 압력변동흡착 공정의 과불화화합물의 농축 분리 방법이 사용됨으로써, 분리된 과불화화합물의 불활성가스내의 함량을 높여 후단 소각 스크러버 시스템의 연소장치에서 효율적으로 과불화화합물을 소각 제거할 수 있는 농축 분리 시스템을 구축하기 위한 압력변동흡착장치가 제공됨에 있다.Another object of the present invention is to provide a pressure swing adsorption apparatus comprising a plurality of adsorption columns, in which various adsorbents are sequentially charged in each adsorption tower to concentrate and separate the perfluorinated compounds, The concentration of the separated perfluorinated compound in the inert gas can be increased so as to remove the perfluorinated compounds efficiently in the combustion apparatus of the post-incineration scrubber system. The pressure swing adsorption Device is provided.
또한, 에너지 이용 효율을 증가시키고 고온의 화염을 형성시키기 위한 목적으로 열 교환기와 같은 추가 장치를 사용하지 않고 세라믹다공체 내부에서 연소가 이루어지도록 함으로써 다공체 자체의 전도 및 복사 열전달에 의해 열 재순환이 발생하게 되고 궁극적으로 초과 엔탈피의 고온 연소를 용이하게 달성할 수 있는 난분해성 유해가스의 소각처리를 위한 과불화화합물을 포함한 불활성가스를 분리 농축하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, for the purpose of increasing energy utilization efficiency and forming a high-temperature flame, combustion is performed inside the ceramic porous body without using an additional device such as a heat exchanger, whereby heat recirculation occurs due to conduction and radiation heat transfer of the porous body itself And which can ultimately achieve high-temperature combustion of excess enthalpy, for decomposing the inert gas containing the perfluorinated compound for the incineration treatment of the refractory noxious gas.
그리고, 난분해성 유해가스를 소각 처리하는데 있어서, 불활성 가스(주로 N2)로 과다 희석된 폐가스를 연료 및 산화제와 혼합한 후 다공체 내부로 공급하여 소각시키게 됨으로써, 내부 열 재순환에 의해 통상적인 연소기술로는 도달할 수 없는 초고온의 화염에 의해 소각되므로 폐가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있으며 더불어 적은 양의 연료만으로도 처리가 가능하므로 에너지 이용 효율 또한 향상시킬 수 있는 과불화화합물을 포함한 불활성 가스 분리 농축 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In the incineration of the decomposable noxious gas, the waste gas which has been over-diluted with an inert gas (mainly N 2 ) is mixed with the fuel and the oxidizer, and then supplied to the inside of the porous body to be incinerated, It is possible to improve the treatment efficiency of waste gas because it is incinerated by the ultra-high temperature flame which can not be reached by the unreacted flame, and it is also possible to treat only with a small amount of fuel, And to provide the above objects.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템의 운전방법에 있어서, 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 상기 과불화화합물 선택성 흡착제가 충진된 복수의 흡착탑 중 어느 한 흡착탑으로 도입시켜 불활성가스를 배출시키면서 과불화화합물을 흡착시키는 흡착단계;상기 흡착단계를 거친 상기 흡착탑의 공극에 존재하는 불활성가스를 감압을 통하여 배출하는 벤트단계;상기 벤트단계가 완료된 상기 흡착탑의 압력을 병류감압하면서 얻어진 상기 불활성가스를 세정단계에 있는 흡착탑에 세정가스로 공급하는 퍼지공급 단계; 상기 퍼지공급 단계가 완료된 상기 흡착탑을 진공까지 향류감압하면서 흡착된 상기 과불화화합물가스를 탈착하는 탈착단계;상기 탈착단계가 완료된 상기 흡착탑으로 퍼지공급 단계에서 얻어지는 상기 불활성가스를 이용하여 흡착된 상기 과불화화합물가스를 추가로 탈착하는 세정단계; 및 상기 흡착단계에서 분리된 불활성가스를 공급받아 상기 흡착탑을 가압하는 가압단계;를 포함하며 상기 벤트단계에서 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템의 운전방법으로 달성되어 질 수 있다.The present invention relates to a method for operating a flue gas concentrator and separation system for incinerating refractory noxious gas, comprising the steps of introducing an inert gas containing a perfluorinated compound into one of a plurality of adsorption columns filled with the perfluorocompound selective adsorbent, A venting step of discharging the inert gas present in the pores of the adsorption tower through the adsorption step by depressurizing the adsorbent while adsorbing the perfluorinated compound while discharging the gas; A purge supply step of supplying the inert gas to the adsorption column in the cleaning step as a cleaning gas; A desorption step of desorbing the adsorbed perfluorocompound gas while countercurrently depressurizing the adsorption tower in which the purge supplying step has been completed to a vacuum, a desorption step of adsorbing the adsorbed perfluorocompound gas using the inert gas obtained in the purge supplying step, A cleaning step of further desorbing the chemical compound gas; And a pressurization step of pressurizing the adsorption tower by receiving the inert gas separated in the adsorption step. The inert gas discharged from the vent step is supplied to a wet scrubber of a scrubber connected to a downstream end of the concentrate separation system Which can be achieved by a method for operating an exhaust gas concentration and separation system for incinerating noxious harmful gases.
또한, 상기 과불화화합물은 조성 원소로서 C, N 및 S 중 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 과불화화합물 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.In addition, the perfluorinated compound may include one or more of perfluorinated compounds containing at least one element selected from among C, N and S as a constituent element.
또한, 상기 과불화화합물은 CF4, NF3, C2F6, C3F6, SF6 및 CHF3 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.Also, the perfluorinated compound may include one or more of CF 4 , NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , SF 6, and CHF 3 .
또한, 상기 흡착제는 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the adsorbent may be any one or two or more of the hydrophilic adsorbents.
또한, 상기 친수성 흡착제는 활성탄소, 실리카겔, 제올라이트, 활성알루미나, 상업적으로 이용가능한 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the hydrophilic adsorbent may be any one or more of activated carbon, silica gel, zeolite, activated alumina, and a commercially available hydrophilic adsorbent.
또한, 상기 흡착단계의 압력은 1기압 내지 15기압일 수 있다.The pressure of the adsorption step may be 1 to 15 atm.
또한, 상기 벤트단계에서 상기 농축된 과불화화합물의 유량변화는 평균유량값의 15%이내일 수 있다.Also, the change in the flow rate of the concentrated perfluorinated compound in the vent stage may be within 15% of the average flow rate value.
또한, 상기 탈착단계의 압력은 0.01기압 내지 1기압 미만일 수 있다.Also, the pressure of the desorption step may be 0.01 to less than 1 atm.
또한, 상기 탈착단계 및 세정단계를 거친 상기 농축된 과불화화합물을 포함하는 상기 세정가스는 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 공급될 수 있다.In addition, the cleaning gas containing the concentrated perfluorinated compound that has undergone the desorption step and the cleaning step may be supplied to the incinerator of the scrubber connected to the rear stage of the flue gas concentration separation system.
또한, 상기 스크러버의 소각장치는 세라믹다공체의 내부에 화염이 형성되어 상기 농축된 과불화화합물을 소각시키는 소각장치일 수 있다.Also, the incinerator of the scrubber may be an incinerator in which a flame is formed inside the ceramic porous body to incinerate the concentrated perfluorinated compound.
본 발명은 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템에 있어서, 과불화화합물 선택성 흡착제가 충진되어 있으며 일련의 과불화화합물 분리하여 농축하는 과정을 서로 상이하게 수행하는 병렬로 연결된 2이상의 흡착탑; 상기 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 과불화화합물을 흡착하기 위한 흡착탑으로 이송하는 유입배관; 상기 과불화화합물이 흡착된 다음의 불활성가스를 벤트하여 상기 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 습식세정 영역에 공급하는 제1공급배관; 상기 탈착이 완료된 과불화화합물은 상기 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 투입되도록 하는 제2공급배관; 및 상기 각 흡착탑에 연결된 다수의 배관을 개폐하는 밸브로 이루어진 압력조절장치;를 포함하며 상기 벤트를 통하여 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템으로 달성될 수 있다.The present invention relates to a flue gas concentrator and separation system for incinerating refractory noxious gases, comprising two or more adsorption towers filled in a perfluorinated compound-selective adsorbent and connected in parallel to carry out a process of separating and concentrating a series of perfluorinated compounds differently; An inlet pipe for transferring the inert gas containing the perfluorinated compound to the adsorption tower for adsorbing the perfluorinated compound; A first supply pipe for venting the next inert gas to which the perfluorinated compound is adsorbed and supplying the inert gas to the wet cleaning region of the scrubber connected to the rear end of the exhaust gas concentration and separation system; A second supply pipe for allowing the desorbed perfluorinated compound to be injected into an incinerator of a scrubber connected to a downstream end of the flue gas concentration and separation system; And a valve for opening and closing a plurality of pipes connected to the respective adsorption towers. The inert gas discharged through the vent is supplied to a wet scrubber of a scrubber connected to a rear end of the concentrating and separating system Can be achieved with a flue gas concentrator separation system for incinerating refractory noxious gases.
또한, 상기 과불화화합물은 조성 원소로서 C, N 및 S 중 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 과불화화합물 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.In addition, the perfluorinated compound may include one or more of perfluorinated compounds containing at least one element selected from among C, N and S as a constituent element.
또한, 상기 과불화화합물은 CF4, NF3, C2F6, C3F6, SF6 및 CHF3 중 하나 또는 2이상을 포함할 수 있다.Also, the perfluorinated compound may include one or more of CF 4 , NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , SF 6, and CHF 3 .
또한, 상기 흡착제는 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the adsorbent may be any one or two or more of the hydrophilic adsorbents.
또한, 상기 친수성 흡착제는 활성탄소, 실리카겔, 제올라이트, 활성알루미나, 상업적으로 이용가능한 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the hydrophilic adsorbent may be any one or more of activated carbon, silica gel, zeolite, activated alumina, and a commercially available hydrophilic adsorbent.
또한, 상기 흡착탑의 흡착압력은 1기압 내지 15기압일 수 있다.In addition, the adsorption pressure of the adsorption tower may be 1 to 15 atm.
또한, 상기 벤트되는 상기 농축된 과불화화합물의 유량변화는 평균유량값의 15%이내일 수 있다.Also, the flow rate change of the vented concentrated perfluorinated compound may be within 15% of the average flow rate value.
또한, 상기 흡착탑의 탈착압력은 0.01기압 내지 1기압 미만일 수 있다.The desorption pressure of the adsorption tower may be 0.01 to less than 1 atm.
또한, 상기 탈착을 거친 상기 농축된 과불화화합물을 포함하는 상기 세정가스는 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 공급될 수 있다.In addition, the cleaning gas containing the desorbed concentrated perfluorinated compound may be supplied to the incinerator of the scrubber connected to the rear stage of the flue gas concentration and separation system.
또한, 상기 스크러버의 소각장치는 세라믹다공체의 내부에 화염이 형성되어 상기 농축된 과불화화합물을 소각시키는 소각장치일 수 있다.Also, the incinerator of the scrubber may be an incinerator in which a flame is formed inside the ceramic porous body to incinerate the concentrated perfluorinated compound.
본 발명에 따른 압력변동흡착장치 및 이를 이용한 과불화화합물의 농축 분리 방법은 불활성가스에 포함된 과불화화합물에 대한 흡착 선택성을 향상시킴과 아울러 상기 불활성가스의 함량을 낮춰 후단에 연계된 소각 스크러버 시스템의 연소장치의 연소부하를 저감시키고 안정적인 운전이 가능하게 할 수 있다.The pressure swing adsorption apparatus according to the present invention and the method for concentrating and separating perfluorinated compounds using the same can improve adsorptive selectivity for a perfluorinated compound contained in an inert gas and reduce the content of the inert gas, The combustion load of the combustion apparatus of the present invention can be reduced and stable operation can be performed.
또한, 본 발명은 과불화화합물 분리 농축 공정 중 향류 감압 단계에서 최종 압력을 진공으로 유지시킴에 의해서 과불화화합물의 회수율을 향상시키고, 과불화화합물의 분리 농축을 위한 압력변동흡착장치의 크기를 줄일 수 있는 작용효과가 발휘된다.In addition, the present invention improves the recovery rate of the perfluorinated compound by maintaining the final pressure in vacuum during the countercurrent decompression step of separating the perfluorinated compound, and reduces the size of the pressure swing adsorption device for separating the perfluorinated compound So that the effect can be exerted.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 과불화화합물을 포함하는 불활성가스 분리 농축 시스템을 적용하므로써 난분해성 유해가스의 소각 처리를 위한 연소기 설계에 있어서 높은 처리 효율과 동시에 높은 에너지 이용 효율을 달성할 수 있고, 연료 사용량은 최소로 하면서도 모든 폐가스가 그것이 분해될 수 있는 고온까지 충분히 도달할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.In addition, according to one embodiment of the present invention, by employing an inert gas separation and concentration system including a perfluorinated compound, it is possible to achieve high processing efficiency and high energy utilization efficiency in the design of a combustor for incinerating incombustible harmful gas And has the effect of making all the waste gas sufficiently reach the high temperature at which it can be decomposed while minimizing the fuel consumption.
또한, 열 교환기와 같은 추가 장치를 사용하지 않고 세라믹다공체 내부에서 연소가 이루어지도록 하면 다공체 자체의 전도 및 복사 열전달에 의해 열재순환이 발생하게 되고 궁극적으로 초과 엔탈피 연소를 용이하게 달성할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, if combustion is performed inside the ceramic porous body without using an additional device such as a heat exchanger, heat recirculation occurs due to conduction and radiative heat transfer of the porous body itself, and ultimately, excess enthalpy burning can be easily achieved .
그리고, 난분해성 유해가스를 소각 처리하는데 있어서, 불활성 가스로 과다 희석된 폐가스를 농축하여 공급하므로써 내부 열 재순환에 의해 통상적인 연소기술로는 도달할 수 없는 초고온의 화염에 의해 소각되므로 폐가스의 처리 효율을 향상시킬 수 있으며 더불어 적은 양의 연료만으로도 처리가 가능하므로 에너지 이용 효율 또한 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.Further, in the incineration of the decomposable noxious gas, the waste gas which is over-diluted with the inert gas is concentrated and supplied, so that it is incinerated by the ultra-high temperature flame which can not be reached by the conventional combustion technique by the internal heat recirculation. And it is also possible to treat the fuel with only a small amount of fuel, so that the energy utilization efficiency can be improved.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the preferred embodiments set forth above, it will be readily appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, It is obvious that the present invention belongs to the appended claims.
도 1은 본 발명의 일실시의 형태의 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 처리 시스템이다.
도 2는 본 발명의 일실시의 형태의 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 흡착 시스템이다.
도 3은 본 발명의 일실시예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 흡착 시스템을 통해 농축되는 과불화화합물의 유량변화 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 흡착 시스템을 통해 농축되는 과불화화합물의 유량변화 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 3탑식 흡착 시스템의 운전 절차이다.
도 6은 본 발명의 비교예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 일반적인 3탑식 흡착 시스템의 운전 절차이다.
도 7은 본 발명의 일실시예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 상온 10bar 운전조건의 흡착 시스템이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a system for the treatment of an inert gas comprising perfluorinated compounds of one embodiment of the present invention.
2 is an adsorption system for an inert gas containing a perfluorinated compound according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a flow rate change of a perfluorinated compound concentrated through an adsorption system of an inert gas containing an perfluorinated compound, which is one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a flow rate change of a perfluorinated compound concentrated through an adsorption system of an inert gas containing a perfluorinated compound, which is a comparative example of the present invention.
FIG. 5 is a flow chart illustrating an operation procedure of a three-column adsorption system for an inert gas containing a perfluorinated compound, which is one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flow chart of a typical three-column adsorption system for an inert gas containing a perfluorinated compound, which is a comparative example of the present invention.
FIG. 7 is an adsorption system of an inert gas containing an perfluorinated compound, which is an embodiment of the present invention, under an operating condition of 10 bar at room temperature.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.
난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템의 운전방법에 있어서, 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 상기 과불화화합물 선택성 흡착제가 충진된 복수의 흡착탑 중 어느 한 흡착탑으로 도입시켜 불활성가스를 배출시키면서 과불화화합물을 흡착시키는 흡착단계; 상기 흡착단계를 거친 상기 흡착탑의 공극에 존재하는 불활성가스를 감압을 통하여 배출하는 벤트단계; 상기 벤트단계가 완료된 상기 흡착탑의 압력을 병류감압하면서 얻어진 상기 가스를 세정단계에 있는 흡착탑에 세정가스로 공급하는 퍼지공급 단계; 상기 퍼지공급 단계가 완료된 상기 흡착탑을 진공까지 향류감압하면서 흡착된 상기 과불화화합물가스를 탈착하는 탈착단계; 상기 탈착단계가 완료된 상기 흡착탑으로 퍼지공급 단계에서 얻어지는 상기 불활성가스를 이용하여 흡착된 상기 과불화화합물가스를 추가로 탈착하는 세정단계; 및 상기 흡착단계에서 분리된 불활성가스를 공급받아 상기 흡착탑을 가압하는 가압단계;를 포함하며 상기 벤트단계에서 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템의 운전방법을 제공한다. 상기 벤트단계는 과불화화합물의 평균 유량이 변화가 최소가 되도록 대기로 배출하는 하는 것을특징으로 한다. 상기 퍼지공급단계의 병류감압은 진공까지 감압할 수 있다. 상기 벤트단계에서 배출된 불활성가스는 선택적으로 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급될 수 있다.A method for operating a flue gas concentrator and separation system for incinerating harmful noxious gases, comprising: introducing an inert gas containing a perfluorinated compound into one of a plurality of adsorption columns filled with the perfluorocompound selective adsorbent to discharge an inert gas An adsorption step of adsorbing the perfluorinated compound; A venting step of discharging an inert gas present in a gap of the adsorption tower through the adsorption step through a reduced pressure; A purge supplying step of supplying the gas obtained while cocurrently depressurizing the pressure of the adsorption tower in which the venting step is completed to the adsorption tower in the cleaning step as a cleaning gas; A desorption step of desorbing the adsorbed perfluorocompound gas while countercurrently depressurizing the adsorption tower in which the purge supplying step is completed to a vacuum; A cleaning step of further desorbing the adsorbed perfluorinated compound gas using the inert gas obtained in the purge supplying step to the adsorption tower in which the desorption step is completed; And a pressurization step of pressurizing the adsorption tower by receiving the inert gas separated in the adsorption step. The inert gas discharged from the vent step is supplied to a wet scrubber of a scrubber connected to a downstream end of the concentrate separation system And a method for operating an exhaust gas concentration and separation system for incinerating harmful gases. And the vent is discharged to the atmosphere so that the average flow rate of the perfluorinated compound is minimized. The cocurrent depressurization of the purge supply step can be reduced to a vacuum. The inert gas discharged from the vent stage may be supplied to the wet scrubber of the scrubber selectively connected to the rear end of the concentrating and separating system.
또한, 상기 과불화화합물은 조성 원소로서 C, N 및 S 중 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 과불화화합물 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.In addition, the perfluorinated compound may include one or more of perfluorinated compounds containing at least one element selected from among C, N and S as a constituent element.
또한, 상기 과불화화합물은 CF4, NF3, C2F6, C3F6, SF6 및 CHF3 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.Also, the perfluorinated compound may include one or more of CF 4 , NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , SF 6, and CHF 3 .
또한, 상기 흡착제는 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the adsorbent may be any one or two or more of the hydrophilic adsorbents.
또한, 상기 친수성 흡착제는 활성탄소, 실리카겔, 제올라이트, 활성알루미나, 상업적으로 이용가능한 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the hydrophilic adsorbent may be any one or more of activated carbon, silica gel, zeolite, activated alumina, and a commercially available hydrophilic adsorbent.
또한, 상기 흡착단계의 압력은 1기압 내지 15기압일 수 있다.The pressure of the adsorption step may be 1 to 15 atm.
또한, 상기 벤트단계에서 상기 농축된 과불화화합물의 유량변화는 평균유량값의 15% 이내일 수 있다. 상기 벤트단계에서 불활성가스의 대기로 배출을 통해서 상기 농축된 과불화화합물의 유량변화는 평균유량값의 15% 이내로 할 수 있다. 바람직하게는 10% 이내일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 5% 이내로 할 수 있다. 상기 평균유량값의 보다 높으면 벤트단계의 유량의 변동성이 증가하여 공정의 안정적인 운전이 어려워 진다. Also, the change in the flow rate of the concentrated perfluorinated compound in the vent stage may be within 15% of the average flow rate value. The change in the flow rate of the concentrated perfluorinated compound through the discharge of the inert gas into the atmosphere in the vent stage can be made within 15% of the average flow rate value. , Preferably within 10%, and more preferably within 5%. If the average flow rate value is higher than the above-mentioned average flow rate value, the fluctuation of the flow rate in the vent phase increases, and stable operation of the process becomes difficult.
또한, 상기 탈착단계의 압력은 0.01기압 내지 1기압 미만일 수 있다.Also, the pressure of the desorption step may be 0.01 to less than 1 atm.
또한, 상기 탈착단계 및 세정단계를 거친 상기 농축된 과불화화합물을 포함하는 상기 세정가스는 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 공급될 수 있다.In addition, the cleaning gas containing the concentrated perfluorinated compound that has undergone the desorption step and the cleaning step may be supplied to the incinerator of the scrubber connected to the rear stage of the flue gas concentration separation system.
또한, 상기 스크러버의 소각장치는 세라믹다공체의 내부에 화염이 형성되어 상기 농축된 과불화화합물을 소각시키는 소각장치일 수 있다.Also, the incinerator of the scrubber may be an incinerator in which a flame is formed inside the ceramic porous body to incinerate the concentrated perfluorinated compound.
본 발명은 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템에 있어서, 과불화화합물 선택성 흡착제가 충진되어 있으며 일련의 과불화화합물 분리하여 농축하는 과정을 서로 상이하게 수행하는 병렬로 연결된 2 이상의 흡착탑; 상기 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 과불화화합물을 흡착하기 위한 흡착탑으로 이송하는 유입배관; 상기 과불화화합물이 흡착된 다음의 불활성가스를 벤트하여 상기 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 습식세정 영역에 공급하는 제1공급배관; 상기 탈착이 완료된 과불화화합물은 상기 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 투입되도록 하는 제2공급배관; 및 상기 각 흡착탑에 연결된 다수의 배관을 개폐하는 밸브로 이루어진 압력조절장치;를 포함하며 상기 벤트를 통하여 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 소각처리를 위한 배가스 농축분리 시스템으로 달성될 수 있다.The present invention relates to a flue gas concentrator and separation system for incinerating refractory noxious gases, comprising two or more adsorption towers filled in a perfluorinated compound-selective adsorbent and connected in parallel to carry out a process of separating and concentrating a series of perfluorinated compounds differently; An inlet pipe for transferring the inert gas containing the perfluorinated compound to the adsorption tower for adsorbing the perfluorinated compound; A first supply pipe for venting the next inert gas to which the perfluorinated compound is adsorbed and supplying the inert gas to the wet cleaning region of the scrubber connected to the rear end of the exhaust gas concentration and separation system; A second supply pipe for allowing the desorbed perfluorinated compound to be injected into an incinerator of a scrubber connected to a downstream end of the flue gas concentration and separation system; And a valve for opening and closing a plurality of pipes connected to the respective adsorption towers. The inert gas discharged through the vent is supplied to a wet scrubber of a scrubber connected to a rear end of the concentrating and separating system Can be achieved with a flue gas concentrator separation system for incinerating refractory noxious gases.
또한, 상기 과불화화합물은 조성 원소로서 C, N 및 S 중 어느 하나 이상의 원소를 포함하는 과불화화합물 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.In addition, the perfluorinated compound may include one or more of perfluorinated compounds containing at least one element selected from among C, N and S as a constituent element.
또한, 상기 과불화화합물은 CF4, NF3, C2F6, C3F6, SF6 및 CHF3 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.Also, the perfluorinated compound may include one or more of CF 4 , NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , SF 6, and CHF 3 .
또한, 상기 흡착제는 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the adsorbent may be any one or two or more of the hydrophilic adsorbents.
또한, 상기 친수성 흡착제는 활성탄소, 실리카겔, 제올라이트, 활성알루미나, 상업적으로 이용가능한 친수성 흡착제 중 어느 하나 또는 2 이상일 수 있다.In addition, the hydrophilic adsorbent may be any one or more of activated carbon, silica gel, zeolite, activated alumina, and a commercially available hydrophilic adsorbent.
또한, 상기 흡착탑의 흡착압력은 1기압 내지 15기압일 수 있다.In addition, the adsorption pressure of the adsorption tower may be 1 to 15 atm.
또한, 상기 벤트되는 상기 농축된 과불화화합물의 유량변화는 평균유량값의 15% 이내일 수 있다.Also, the flow rate change of the vented concentrated perfluorinated compound may be within 15% of the average flow rate value.
또한, 상기 흡착탑의 탈착압력은 0.01기압 내지 1기압 미만일 수 있다.The desorption pressure of the adsorption tower may be 0.01 to less than 1 atm.
또한, 상기 탈착을 거친 상기 농축된 과불화화합물을 포함하는 상기 세정가스는 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 공급될 수 있다.In addition, the cleaning gas containing the desorbed concentrated perfluorinated compound may be supplied to the incinerator of the scrubber connected to the rear stage of the flue gas concentration and separation system.
또한, 상기 스크러버의 소각장치는 세라믹다공체의 내부에 화염이 형성되어 상기 농축된 과불화화합물을 소각시키는 소각장치일 수 있다.Also, the incinerator of the scrubber may be an incinerator in which a flame is formed inside the ceramic porous body to incinerate the concentrated perfluorinated compound.
도 1은 본 발명의 일실시의 형태의 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 처리 시스템이다. 상기 시스템을 통해서 농축된 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 처리하므로 후단의 습식 세정공정에 포함된 소각설비의 안정적인 운전이 가능해 진다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a system for the treatment of an inert gas comprising perfluorinated compounds of one embodiment of the present invention. Since the inert gas containing the concentrated perfluorinated compound is treated through the system, it is possible to stably operate the incinerator included in the downstream wet scrubbing process.
도 2는 본 발명의 일실시의 형태의 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 흡착 시스템이다. 상기 흡착시스템의 구성을 통해 후단에 연계된 습식 세정시스템과의 공정 연계 및 이의 운전시 장치의 안정적인 운전이 가능하다.2 is an adsorption system for an inert gas containing a perfluorinated compound according to one embodiment of the present invention. Through the structure of the adsorption system, the process connection with the wet cleaning system connected to the downstream end and the operation of the apparatus during the operation can be stably performed.
도 3은 본 발명의 일실시예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 흡착 시스템을 통해 농축되는 과불화화합물의 유량변화 그래프이다.FIG. 3 is a graph showing a flow rate change of a perfluorinated compound concentrated through an adsorption system of an inert gas containing an perfluorinated compound, which is one embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 비교예인 과불화화합물을 포함하는 불활성가스의 흡착 시스템을 통해 농축되는 과불화화합물의 유량변화 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing a flow rate change of a perfluorinated compound concentrated through an adsorption system of an inert gas containing a perfluorinated compound, which is a comparative example of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예 이다. 도 5는 본 발명에 따른 가스 농축 장치 운전 사이클 구성도를 나타낸다. 1000ppm의 CF4가 함유된 질소를 유량 10L/min으로 활성탄이 충진된 흡착탑으로 주입하였다. 흡착 압력은 3기압이었고, 세정 탈착단계에서 최종 도달 압력은 0.1기압으로 조정하였다. Vent 단계에서는 흡착탑의 압력을 1기압까지 감압하였으며 PP 단계에서는 흡착탑의 압력을 0.3기압까지 감압하면서 세정가스를 공급하였다. PP가 종료된 후에는 0.1기압까지 향류 감압(blowdown)하였다. 향류감압이 흡착탑 3번에서 발생하는 세정공급가스(PP)로 세정을 일차 수행하고, 다시 흡착과정중에 얻어지는 고순도 질소 가스를 이용하여 탈착을 수행하였다. 세정탈착이 끝나면 고순도 질소로 축압하는 과정을 거쳤다. 이 때 진공펌프를 통하여 얻어지는 CF4가 농축된 가스의 유량 변화를 도 3에 나타내었다. 도 3에 보이듯이 유량은 최소 3.7L/min에서 최대 4.7L/min이었고 평균은 4.25L/min이었다. 흡착단계에서 배출되는 고순도 질소내의 CF4 농도는 38ppm으로 나타났으며, 농축된 CF4의 농도는 2054ppm으로 나타났다. 즉, 원료대비 2배 정도 농축되는 것으로 나타났다.5 is an embodiment of the present invention. Fig. 5 shows a configuration diagram of the operation cycle of the gas concentration apparatus according to the present invention. Nitrogen containing 1000 ppm of CF 4 was injected into the adsorption tower filled with activated carbon at a flow rate of 10 L / min. The adsorption pressure was 3 atm, and the final pressure was adjusted to 0.1 atmospheres in the desorption step. In the vent stage, the pressure of the adsorption tower was reduced to 1 atm. In the PP stage, the pressure of the adsorption tower was reduced to 0.3 atm and the purge gas was supplied. After the PP was terminated, the pressure was countercurrently blown down to 0.1 atm. The countercurrent reduced pressure was firstly rinsed with the cleaning feed gas (PP) generated in the adsorption tower No. 3, and the desorption was performed again using the high purity nitrogen gas obtained during the adsorption process. After washing and desorption, the process of accumulating with high purity nitrogen was performed. The flow rate of the CF 4 -concentrated gas obtained through the vacuum pump at this time is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the flow rate was 4.7 L / min at a minimum of 3.7 L / min and 4.25 L / min at an average. The concentration of CF 4 in the high purity nitrogen discharged from the adsorption step was 38 ppm and the concentration of CF 4 was 2054 ppm. That is, it was shown to be concentrated twice as much as the raw material.
도 6은 본 발명의 비교예이다. 일반적인 3탑식 운전방법을 도 6에 나타내었다. 같은 원료를 이용하여 도 6의 구성으로 운전하였으며, 이 때 흡착압력 및 탈착 압력은 3기압과 0.1기압으로 설정하였다. 흡착단계 후 PP스텝에서 흡착탑의 압력은 3기압에서 1.3기압까지 감압하였다. 이 때 농축된 CF4의 유량변화를 도 4에 나타내었다. 도 4에 보이는 것처럼 유량의 변화가 상당히 큰 것을 알 수 있다. 평균 유량은 4.99 L/min 였으며, 흡착단계에서 배출되는 가스 중의 CF4 농도는 46ppm이었다. 부분 농축된 CF4의 농도는 약 1550ppm으로 나타났다. 도 3과 도 4를 통해 알 수 있는 것처럼, 본 발명의 공정구성은 농축성능은 그대로 유지하면서 유량의 변화를 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다.6 is a comparative example of the present invention. A general three-tower operation method is shown in Fig. The adsorption pressure and desorption pressure were set to 3 atm and 0.1 atm, respectively. In the PP step after the adsorption step, the pressure of the adsorption tower was reduced from 3 atm to 1.3 atm. At this time, it exhibited a flow rate of the CF 4 concentration in FIG. It can be seen that the change in the flow rate is considerably large as shown in Fig. The average flow rate was 4.99 L / min, and the CF 4 concentration in the gas discharged from the adsorption step was 46 ppm. The concentration of partially concentrated CF 4 was about 1550 ppm. As can be seen from FIGS. 3 and 4, it can be seen that the process configuration of the present invention can reduce the change in flow rate while maintaining the concentration performance.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is connected to another part, it includes not only a case where it is directly connected but also a case where the other part is indirectly connected with another part in between. In addition, the inclusion of an element does not exclude other elements, but may include other elements, unless specifically stated otherwise.
1: 제조공정
2: 건식집진장치
3: 흡착장치
4: 연소기
5: 습식스크러버
100~103: 흡착탑
200: 유입배관
300: 제1배출관
400: 제2배출관
500: 진공펌프
600: 밸브
613, 616, 619: 진공밸브
614, 617, 620: 공급밸브
615, 618, 621: 제2탈착밸브
601, 605, 609: 회수밸브
602, 606, 610: 벤트밸브
603, 607, 611: 제1탈착밸브
604, 608, 612: 퍼지밸브
700: 과불화합물저장조
800: 불활성가스저장조1: Manufacturing process
2: Dry dust collector
3: Adsorption device
4: Combustor
5: Wet scrubber
100 to 103: adsorption tower
200: inlet piping
300: First discharge pipe
400: second discharge pipe
500: Vacuum pump
600: Valve
613, 616, 619: vacuum valve
614, 617, 620: supply valve
615, 618, 621: the second desorption valve
601, 605, 609:
602, 606, 610: Bent valve
603, 607, 611: first desorption valve
604, 608, 612: purge valve
700: depleted compound storage tank
800: Inert gas storage tank
Claims (20)
과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 상기 과불화화합물 선택성 흡착제가 충진된 복수의 흡착탑 중 어느 한 흡착탑으로 도입시켜 불활성가스를 배출시키면서 과불화화합물을 흡착시키는 흡착단계;
상기 흡착단계를 거친 상기 흡착탑의 공극에 존재하는 불활성가스를 감압을 통하여 배출하는 벤트단계;
상기 벤트단계가 완료된 상기 흡착탑의 압력을 병류감압하면서 얻어진 상기 불활성가스를 세정단계에 있는 흡착탑에 세정가스로 공급하는 퍼지공급 단계;
상기 퍼지공급 단계가 완료된 상기 흡착탑을 진공까지 향류감압하면서 흡착된 과불화화합물가스를 탈착하는 탈착단계;
상기 탈착단계가 완료된 상기 흡착탑으로 퍼지공급 단계에서 얻어지는 상기 불활성가스를 이용하여 흡착된 상기 과불화화합물가스를 추가로 탈착하는 세정단계; 및
상기 흡착단계에서 분리된 불활성가스를 공급받아 상기 흡착탑을 가압하는 가압단계;를 포함하며,
상기 벤트단계에서 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 처리를 위한 배가스 농축분리 시스템의 운전방법.
1. A method for operating a flue gas concentrator and separation system for treating a flammable harmful gas,
An adsorption step of adsorbing a perfluorinated compound while introducing an inert gas containing a perfluorinated compound into any one of a plurality of adsorption columns filled with the perfluorocompound selective adsorbent to discharge an inert gas;
A venting step of discharging an inert gas present in a gap of the adsorption tower through the adsorption step through a reduced pressure;
A purge supplying step of supplying the inert gas obtained while reducing the pressure of the adsorption tower in which the venting step is completed to the adsorption tower in the cleaning step as a cleaning gas;
A desorption step of desorbing the adsorbed perfluorinated compound gas while countercurrently depressurizing the adsorption tower in which the purge supplying step is completed to a vacuum;
A cleaning step of further desorbing the adsorbed perfluorinated compound gas using the inert gas obtained in the purge supplying step to the adsorption tower in which the desorption step is completed; And
And a pressurization step of supplying the inert gas separated in the adsorption step and pressurizing the adsorption tower,
Wherein the inert gas discharged from the vent stage is supplied to a wet scrubber of a scrubber connected to a downstream end of the concentrating and separating system.
The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the perfluorinated compound comprises one or more of perfluorinated compounds containing at least one element selected from the group consisting of C, N and S as a constituent element. A method of operating a concentrating and separating system.
The process according to claim 1, wherein the perfluorinated compound comprises one or more of CF 4 , NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , SF 6 and CHF 3 , A method for operating a flue gas concentrator system.
The method according to claim 1, wherein the adsorbent is any one or two or more hydrophilic adsorbents.
The method according to claim 4, wherein the hydrophilic adsorbent is one or more of activated carbon, silica gel, zeolite, activated alumina, and a commercially available hydrophilic adsorbent. .
The method according to claim 1, wherein the pressure of the adsorption step is from 1 atmosphere to 15 atmospheres.
The method of claim 1, wherein the change in the flow rate of the concentrated perfluorinated compound in the vent stage is within 15% of the average flow rate.
The method according to claim 1, wherein the pressure of the desorption step is lower than 0.01 atm to 1 atm.
2. The method according to claim 1, wherein the cleaning gas comprising the concentrated perfluorinated compound having been subjected to the desorption step and the washing step is supplied to an incinerator of a scrubber connected to a rear stage of an exhaust gas concentration and separation system A method of operating a flue gas enrichment and separation system for gas treatment.
The method according to claim 9, wherein the incinerator of the scrubber is an incinerator in which a flame is formed inside the ceramic porous body to incinerate the concentrated perfluorinated compound, thereby operating the exhaust gas concentration and separation system .
과불화화합물 선택성 흡착제가 충진되어 있으며 일련의 과불화화합물 분리하여 농축하는 과정을 서로 상이하게 수행하는 병렬로 연결된 2 이상의 흡착탑;
상기 과불화화합물을 포함하는 불활성가스를 과불화화합물을 흡착하기 위한 흡착탑으로 이송하는 유입배관;
상기 과불화화합물이 흡착된 다음의 불활성가스를 벤트하여 상기 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 습식세정 영역에 공급하는 제1공급배관;
탈착이 완료된 과불화화합물은 상기 배가스 농축분리 시스템의 후단에 연계된 스크러버의 소각장치에 투입되도록 하는 제2공급배관; 및
상기 각 흡착탑에 연결된 다수의 배관을 개폐하는 밸브로 이루어진 압력조절장치;를 포함하며,
상기 벤트를 통하여 배출된 불활성가스는 상기 농축분리 시스템 후단에 연계되는 스크러버의 습식세정장치에 공급되는 것을 특징으로 하는 난분해성 유해가스 처리를 위한 배가스 농축분리 시스템.
In a flue gas concentrator separation system for treating refractory hazardous gases,
Two or more adsorption columns connected in parallel for carrying out the processes of separating and concentrating a series of perfluorinated compounds which are packed with a perfluorinated compound selective adsorbent differently;
An inlet pipe for transferring the inert gas containing the perfluorinated compound to the adsorption tower for adsorbing the perfluorinated compound;
A first supply pipe for venting the next inert gas to which the perfluorinated compound is adsorbed and supplying the inert gas to the wet cleaning region of the scrubber connected to the rear end of the exhaust gas concentration and separation system;
A second supply pipe for allowing the desorbed perfluorinated compound to be injected into an incinerator of a scrubber connected to a downstream end of the flue gas concentration and separation system; And
And a valve for opening and closing a plurality of pipes connected to the adsorption towers,
Wherein the inert gas discharged through the vent is supplied to a wet scrubber of a scrubber connected to a downstream end of the concentrating and separating system.
12. The method of claim 11, wherein the perfluorinated compound comprises one or more of perfluorinated compounds containing at least one element selected from the group consisting of C, N and S as a constituent element. Concentrated separation system.
12. The method of claim 11, wherein the perfluorinated compound comprises at least one of CF 4 , NF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , SF 6, and CHF 3 , Flue gas concentrate separation system.
12. The exhaust gas concentration and separation system according to claim 11, wherein the adsorbent is any one or more than two hydrophilic adsorbents.
15. The system of claim 14, wherein the hydrophilic adsorbent is one or more of activated carbon, silica gel, zeolite, activated alumina, and a commercially available hydrophilic adsorbent.
12. The system according to claim 11, wherein the adsorption pressure of the adsorption tower is from 1 atmosphere to 15 atmospheres.
12. The system of claim 11, wherein the change in flow rate of the vented concentrated perfluorinated compound is within 15% of an average flow rate value.
12. The system of claim 11, wherein the desorption pressure of the adsorption column is less than 0.01 atm to less than 1 atm.
12. The method of claim 11, wherein the desorbed scrubbing gas containing the concentrated perfluorinated compound is supplied to an incinerator of a scrubber associated with a downstream end of an exhaust gas concentration and separation system. Concentrated separation system.
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