KR101936195B1 - 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치 - Google Patents

흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치 Download PDF

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박승민
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Abstract

본 기술은 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치에 관한 것이다. 본 기술의 휘발성 유기용제 회수 장치는, 배출측으로부터 배출되는 배출가스에 포함된 휘발성 유기용제를 회수하는 장치에 있어서, 흡착제를 이용하여 유기용제를 흡착 농축하는 제1 회수부; 및 상기 제1 회수부와 제1 라인을 통하여 연결되며, 저온용매를 이용한 직접 접촉 방식으로 유기용제를 응축 회수하는 제2 회수부;를 포함하되, 상기 제1 회수부는 상기 흡착된 유기용제를 탈착시키고, 상기 탈착된 유기용제를 포함하는 가스(탈착가스)는 상기 제1 회수부로부터 상기 제2 회수부로 상기 제1 라인을 통해 유입되어 액화 응축된다.

Description

흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치{APPARATUS FOR RECOVERING VOLATILE ORGANIC SOLVENT USING ADSORPTION AND CONDENSATION RECOVERY METHODS}
본 발명은 휘발성 유기용제 회수 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치에 관한 것이다.
유기용제는 시너·솔벤트 등 어떤 물질을 녹일 수 있는 액체상태의 유기화학물질이다. 휘발성이 강한 것이 특징인데, 공기 중에 유해가스의 형태로 존재하기도 한다. 독성이 강하여 피부나 호흡기를 통하여 인체에 흡수될 경우 신경·호흡기·소화기 및 각종 장기에 장해를 일으키는 유기용제 중독의 원인이 되므로 이를 제조·취급하는 사업장에서는 환풍기 같은 각종 안전시설 설치 및 보호구 착용 등이 의무화되어 있다.
유기용제를 사용하는 국내 대규모 사업장으로부터 발생하는 휘발성 유기화합물은 정부의 지속적인 규제기준 강화 및 기업의 이미지 제고를 위한 자발적 노력으로 대기 배출 방제에 상당한 성과를 거두고 있으나, 세탁업소와 같은 소규모 점오염원에서 발생되는 휘발성 유기화합물은 유기용제 사용업소의 영세한 사업규모로 인하여 강제화된 법규 적용 및 기업의 자발적인 관리가 어려운 실정으로 별다른 방지시설 없이 대기 중으로 방출되어 대기 환경에 심각한 위협을 주고 있다.
세탁에 사용되는 유기용제에는 퍼클로로에틸렌(PCE)과 석유계 용제 등이 있으며, 국내 가정용 세탁업소는 약 95% 이상이 세탁 용제로서 석유계 용제를 사용하고 있다. 석유계용제를 사용하는 세탁은 세정, 탈액을 하나의 기계에서 수행한 후 세탁물을 다른 기계로 옮겨서 건조시키는 트랜스퍼(transfer) 방법이 국내에서 널리 사용되고 있다. 이에 따라 세탁물의 이동 및 건조시에 옷감에 잔류한 용제가 대기 중으로 그대로 휘발되고 있으며, 특히 건조공정에 별도의 용제 회수시설이나 방지시설을 설치하지 않을 경우 다량의 유기용제가 대기로 방출될 수 있다.
공중위생관리법 시행규칙 제6조에 따라 처리용량 30kg 이상의 세탁기 설치시 회수건조기 설치 의무화를 통해 규제하고 있지만, 회수건조기의 품질 검증 및 안전 기준 없이 무분별하게 제품이 개발되어 폭발 및 화재사고가 많이 보고되었으며 사후관리지침의 부족으로 유지관리가 어려워 실 사용업소는 많지 않다고 알려져 있다. 또한 공장 형태의 대규모 세탁소를 제외한 일반적인 세탁소는 관리기준 이하로서 대부분 회수건조기를 보유하고 있지 않으며, 특히 주거지역과 인접하게 위치하고 있어 휘발된 유기용제는 근무자뿐만 아니라 일반인에게 직접적인 건강상의 피해를 줄 수 있고, 휘발된 유기용제는 세탁시 주기적인 보충이 필요하여 경제적인 손실을 초래한다.
종래 회수장치는 압축기, 응축기, 모세관, 증발기로 구성되는 냉동 싸이클을 이용하는 방식으로서, 밀폐공간 내부에 증발기를 배치하고 건조기측에서 발생되는 유기용제를 포함하는 공기를 증발기측(열교환기측)과 간접적으로 접촉시켜 유기용제를 응축·회수할 수 있도록 고안된 것이다. 이와 같은 유기용제 회수기의 경우 대부분 냉각코일을 이용한 간접 열교환 방식으로 열교환 효율이 좋지 않아 유기용제 회수율이 떨어지는 단점이 있으며 이에 일부 유기용제를 포함하는 공기가 대기 중으로 그대로 방출되는 문제가 있다.
본 발명의 발명자는 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 실시예는 대기로 배출되는 휘발성 유기용제의 양을 최소화함과 동시에 회수율을 높일 수 있는 휘발성 유기용제 회수 장치를 제공한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치는, 배출측으로부터 배출되는 배출가스에 포함된 휘발성 유기용제를 회수하는 장치에 있어서, 흡착제를 이용하여 유기용제를 흡착 농축하는 제1 회수부; 및 상기 제1 회수부와 제1 라인을 통하여 연결되며, 저온용매를 이용한 직접 접촉 방식으로 유기용제를 응축 회수하는 제2 회수부;를 포함하되, 상기 제1 회수부는 상기 흡착된 유기용제를 탈착시키고, 상기 탈착된 유기용제를 포함하는 가스(탈착가스)는 상기 제1 회수부로부터 상기 제2 회수부로 상기 제1 라인을 통해 유입되어 액화 응축될 수 있다.
상기 제1 회수부와 상기 제2 회수부를 연결하는 제2 라인;을 더 포함하되, 상기 제2 회수부를 거친 탈착가스는 상기 제2 라인을 통해 상기 제1 회수부로 유입될 수 있다.
상기 제1 회수부는 상기 흡착된 유기용제의 탈착을 위해 상기 배출측으로부터 배출되는 배출가스의 폐열을 열원으로 이용할 수 있다.
상기 제1 라인상에 놓여지는 진공펌프;를 더 포함하고, 상기 제1 회수부는 상기 진공펌프에 의해 그 내부를 감압 상태로 유지함으로써 상기 흡착된 유기용제를 탈착시킬 수 있다.
상기 배출측으로부터 배출되는 배출가스의 상기 제1 회수부로의 유입을 위한 유입 라인; 상기 유입 라인에 배치되는 열교환부; 및 상기 열교환부로부터 열을 공급받아 상기 제1 회수부로 고온의 외기를 유입시키는 외기 유입 라인;을 더 포함하되, 상기 제1 회수부는 상기 고온의 외기와 상기 진공펌프에 의한 감압에 의해 그 내부를 상기 흡착된 유기용제의 탈착을 위한 저온 감압 탈착 환경으로 조성할 수 있다.
입자상 물질들을 필터링하는 전처리부;를 더 포함하되, 상기 제1 회수부로 유입되는 배출가스는 상기 전처리부를 지나서 상기 제1 회수부로 유입될 수 있다.
상기 제1 회수부는, 제1 흡탈착 모듈 및 제2 흡탈착 모듈을 포함하고, 상기 제1 모듈에서 흡착과정이 수행될 때 상기 제2 모듈에서 탈착과정이 수행되며, 상기 제1 모듈에서 탈착과정이 수행될 때 상기 제2 모듈에서 흡착과정이 수행될 수 있다.
본 기술은 대기로 배출되는 휘발성 유기용제의 양을 최소화하면서 휘발성 유기용제의 회수율을 높일 수 있다.
또한 본 기술은 고순도의 유기용제를 회수할 수 있다.
또한 본 기술은 휘발성 유기용제 회수 장치를 보다 컴팩트하게 설계할 수 있다.
또한 본 기술은 배출가스의 폐열을 활용함으로써 에너지 효율적인 유기용제 회수 장치 구조를 제시한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치의 개략적인 동작을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
이하에서는, 본 발명의 가장 바람직한 실시예가 설명된다. 도면에 있어서, 두께와 간격은 설명의 편의를 위하여 표현된 것이며, 실제 물리적 두께에 비해 과장되어 도시될 수 있다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성은 생략될 수 있다. 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치(100)의 개략적인 동작을 도시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 휘발성 유기용제 회수 장치(100)(이하, 설명의 편의를 위해, '회수 장치' 또는 '유기용제 회수 장치'라 함)는 흡착 농축을 위한 부분과 응축 회수를 위한 부분을 포함한다.
배출측으로부터 배출되는 배출가스에는 휘발성 유기용제가 포함되어 있다. 또한 배출가스에는 소량의 불순물들, 입자상 물질들과 수분 등도 포함되어 있다.
배출측은 예를 들어, 페인트 같은 도료의 제조배합, 전자제품/금속제품/기계류 세척, 인쇄, 드라이클리닝, 또는 세탁물 건조기일 수 있다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 배출측이 세탁물 건조기인 경우를 가정하나 이에 한정되지 않는다.
배출가스가 회수 장치(100)로 유입되면, 흡착 농축 과정과 응축 회수 과정을 통해 배출가스 내에 포함된 휘발성 유기용제가 회수된다. 이후 깨끗해진 공기(클린 에어, Clean air)가 밖으로 내보내어진다.
흡착 농축 과정은 배출가스 내에 함유된 유기용제를 흡착제를 이용한 흡착 방식으로 회수하는 과정이다.
응축 회수 과정은 배출가스 내에 함유된 유기용제를 저온용매를 이용한 직접 접촉 방식으로 응축 회수하는 과정이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 흡착 농축 과정으로부터 응축 회수 과정으로 가스(탈착가스)가 유입되면서, 응축 회수 과정이 수행되게 된다. 이를 위해, 흡착제에 흡착된 유기용제를 탈착하는 탈착 과정이 수반된다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 응축 회수 과정으로부터 흡착 농축 과정으로 탈착가스가 재유입되면서, 흡착 농축 과정이 재차 수행되게 된다.
크게 보면, 흡착 농축 과정과 응축 회수 과정을 포함하되, 탈착 과정을 통해 흡착 농축 과정에서 응축 회수 과정으로 이어지며, 응축 회수 과정을 거친 후 흡착 농축 과정이 재차 수행될 수 있는 구조이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 대기로 배출되는 휘발성 유기용제의 양을 최소화함과 동시에 회수율을 높일 수 있는 바, 이하 도 2 내지 도 5를 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치(100)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치(200)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치(100)는 크게, 제1 회수부(120)와 제2 회수부(140)를 포함한다.
제1 회수부(120)는 흡착제(미도시)를 이용하여 유입되는 배출가스(Exhaust Gas)에 함유된 유기용제를 흡착 농축한다.
흡착제(미도시)는 활성탄 등일 수 있다.
제1 회수부를 지난 배출가스는 클린 에어 상태로 대기로 배출된다.
그리고, 흡착 후 흡착제에 흡착된 유기용제는 탈착 과정을 이용하여 탈착된다. 탈착 과정은 제1 회수부(120)에서 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 회수부에서 저온 감압 방식으로 탈착 과정이 이루어질 수 있다.
탈착 과정을 통해 탈착된 유기용제를 포함하는 가스(탈착가스)는 제2 회수부(140)로 유입된다.
제2 회수부(140)는 저온용매를 이용한 직접 접촉 방식으로, 탈착가스에 함유된 유기용제를 응축 회수한다.
저온용매는 물, 에틸렌글리콜 등을 포함할 수 있다.
제2 회수부에 의한 응축 회수 과정은 유기용제를 저온 용매와 직접 열교환 방식으로 접촉시킴으로써 탈착가스에 포함된 유기용제를 고효율로 액화 회수할 수 있다.
또한, 배출가스 내에 포함되는 수분 등의 기타 불순물들이 저온 용매와 혼합되어 유기용매와 분리됨으로써 순도 높은 유기용제를 회수할 수 있다.
제2 회수부를 지난 탈착가스는 대기로 배출될 수 있다.
제1 회수부와 제2 회수부를 통한 두 단계의 회수 과정은 대기로 배출되는 유기용제의 양을 최소화할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 제2 회수부로 유입된 탈착가스는 유기용제가 응축 회수된 이후, 대기로 배출되지 않고, 잔류 유기용제를 더욱 제거하기 위해 제1 회수부로 유입될 수 있다.
즉, 탈착가스 내에 함유된 유기용제는 응축 회수 방식뿐만 아니라 흡착 농축 방식에 의해서도 회수될 수 있다. 이로써 유기용제의 회수율을 높일 수 있다.
도 3에 도시된 실시예는 제2 회수부를 거친 탈착가스가 외부로 배출되지 않고, 제1 회수부로(예를 들어, 제1 회수부에 연결된 외기 유입 라인으로) 유입된다는 점을 제외하고는 도 2에 관한 동일한 설명이 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 회수부(120)와 제2 회수부(140)는 제1 라인(L1)또는 제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)을 통해 연결될 수 있다.
구체적으로, 도 2에 도시된 실시예에서는 제1 회수부(120)와 제2 회수부(140)가 제1 라인(L1)을 통해 연결된다. 도 3에 도시된 실시예에서는 제1 회수부(120)와 제2 회수부(140)가 제1 및 제2 라인들(L1, L2)을 통해 연결된다.
제1 라인(L1)과 제2 라인(L2)은 탈착가스가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다. 라인들은 탈착가스의 이동경로가 된다.
더욱 구체적으로, 제1 라인(L1)은 제1 회수부(120)로부터 제2 회수부(140)로 흐르는 탈착가스의 이동경로를 형성한다. 제2 라인(L2)은 제2 회수부(140)로부터 제1 회수부(120)로 흐르는 탈착가스의 이동경로를 형성한다.
이를 위해, 제1 라인(L1)은 제1 회수부로부터 제2 회수부로 연장한다. 도 2에서 제1 회수부는 두 개의 흡탈착 모듈들(122 및 124)로 이루어져 있으므로, 두 개의 흡탈착 모듈들로부터 각각 뻗어져나오는 제1 라인의 두 개의 라인들은 하나의 라인으로 합류된 이후 제2 회수부로 연장할 수 있다. 합류지점이 도면에서 N2로 표시된다.
제1 라인(L1)에는 펌프(P)가 배치될 수 있다.
펌프(P)는 제1 라인의 두 개의 라인들이 합류된 이후의 지점에서 제1 라인에 배치될 수 있다.
펌프(P)는 진공펌프일 수 있다.
진공펌프(P)는 제1 회수부 그 내부를 후술하는 바와 같이 탈착을 위한 감압 환경(일례로, 진공 환경)으로 조성함과 동시에 탈착가스를 제1 회수부로부터 제2 회수부로 이송하는 역할을 할 수 있다.
제2 라인(L2)은 제2 회수부로부터 제1 회수부로 연장한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 라인은 제2 회수부로부터 뻗어져나와 후술하는 외기 유입 라인(La)으로 연결될 수 있다.
전체적으로 보면, 제1 회수부(120)에 의한 흡착 농축 과정이 흡착 회수 영역(AR)에서 이루어지고, 그리고, 흡착된 유기용제의 탈착 과정이 흡착 회수 영역(AR)에서 이루어진 후, 제2 회수부(140)에 의한 응축 회수 과정이 응축 회수 영역(CR)에서 이루어진다. 그리고 나서, 유기용제의 회수율을 높이기 위한 또 한번의 회수 과정이 흡착 회수 영역(AR)에서 수행될 수 있다.
제1 회수부는 흡·탈착탑일 수 있고, 제2 회수부는 응축탑일 수 있다.
계속하여, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회수 장치(100, 200)는 배출측(도 1 참조)으로부터 배출되는 배출가스의 유입을 위한 유입 라인(Li)을 더 포함할 수 있다.
또한, 회수 장치(100, 200)는 입자상 물질들을 필터링하는 전처리부(110)를 더 포함할 수 있다. 전처리부(110)는 유입 라인(Li)상에 배치될 수 있다.
따라서, 배출측으로부터 배출된 배출가스는 전처리부(110)를 지나서 제1 회수부(120)로 유입됨으로써, 배출가스에 함유된 입자상 물질들이 미리 필터링될 수 있다. 이러한 전처리부(110)는 보다 순도 높은 유기용제를 회수할 수 있도록 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 제1 회수부는 두 개의 흡탈착 모듈들(122 및 124)로 이루어져 있으므로, 유입 라인(Li)은 두 개의 라인들로 분기된 이후 각각 흡탈착 모듈들로 연장할 수 있다. 분기지점이 도면에서 N1로 표시된다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 회수 장치(100, 200)는 유기용제 회수를 마친 가스의 외부 배출을 위한 배출 라인(Lo)을 더 포함할 수 있다.
마찬가지로, 제1 회수부가 두 개의 흡탈착 모듈들(122 및 124)을 포함하므로, 배출 라인(Lo)은 두 개의 흡탈착 모듈들로부터 각각 뻗어져나오는 배출 라인의 두 개의 라인들이 하나의 라인으로 합류된 이후 외부로 연장할 수 있다.
또한, 회수 장치(100)는 유인팬(130)을 더 포함할 수 있다. 유인팬(130)은 배출 라인(Lo)상에 배치될 수 있다.
따라서, 흡착 농축 과정을 지난 배출가스 및/또는 응축 회수 과정을 거친 후 흡착 농축 과정을 지난 탈착가스는 유인팬(130)에 의해 유인되어 대기로 배출될 수 있다.
또한, 배출 라인(Lo)에는 유기용제 검출센서(S)가 더욱 배치될 수 있다. 유기용제 검출센서(S)는 배출 라인(Lo)을 통해 외부로 배출되는 가스 내에 함유된 유기용제를 검출하고, 그 결과를 사용자가 확인할 수 있도록 함으로써, 유기용제 회수 장치에 의한 회수율 모니터링이 가능하도록 할 수 있다.
계속하여, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회수 장치(100, 200)는 유기용제 회수 라인(Lr)을 더 포함할 수 있다.
유기용제 회수 라인(Lr)은 제2 회수부(140)에 연결된다. 유기용제 회수 라인(Lr)은 제2 회수부(140)로부터 외부로 연장된다. 유기용제 회수 라인(Lr)은 제2 회수부(140)에서 액화된 유기용제를 외부로 배출시킨다.
유기용제 회수 라인(Lr)은 액체가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 회수 장치(100, 200)는 외기 유입 라인(La)을 더 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 외기 유입 라인(La)은 제1 회수부(120)에 연결될 수 있다. 외기 유입 라인(La)은 제1 회수부(120)로부터 외부로 연장되며, 외기 유입 라인(La)은 외기(Ambient Air)를 수집하여 제1 회수부(120)로 유입시킨다.
도 3에 도시된 외기 유입 라인(La)은 제1 회수부(120)와 제2 라인(L2)에 연결될 수 있다. 외기 유입 라인(La)은 제1 회수부(120)로부터 외부로 연장되어 제2 라인(L2)에 연결될 수 있다. 외기 유입 라인(La)은 제2 회수부를 거친 응축 후 잔여가스를 수집하여 제1 회수부(120)로 유입시킬 수 있다.
외기 유입 라인(La)은 기체가 흐를 수 있는 배관 형태로 구성될 수 있다.
요컨대, 배출측으로부터 배출된 배출가스는 유입 라인(Li)를 통해 제1 회수부(120)로 유입되고, 제1 회수부에서 유기용제가 회수된 클린 에어 상태로 배출 라인(Lo)을 통해 대기로 배출된다.
이어서, 제1 회수부(120)에서 흡착된 유기용제는 탈착되고, 탈착가스의 형태로 제1 라인(L1)을 통해 제2 회수부(140)로 유입됨으로써, 액화 회수될 수 있다. 이때, 제2 회수부(140)에 의해 회수된 유기용제(VOCs)는 유기용제 회수 라인(Lr)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
제2 회수부(140)를 지난 탈착가스는 도 2에 도시된 바와 같이, 배출 라인(Lo)을 통해 대기로 방출될 수 있다.
또는 제2 회수부(140)를 지난 탈착가스는 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 라인(L2)을 통해 흡착 회수 스테이지로 유입될 수 있다. 이 경우, 흡착 회수 스테이지로 들어선 탈착가스는 일부의 유기용제가 회수된 이후 배출 라인(Lo)을 통해 대기로 방출될 수 있다. 마치, 탈착가스에 대해서는 응축 회수 스테이지에서 1차 회수가 이루어지고, 이어지는 흡착 회수 스테이지에서 2차 회수가 이루어지는 방식이다.
이와 같이 배출가스는 흡착 스테이지에서 한번 유기용제 흡착이 이루어지고, 흡착된 유기용제는 탈착가스의 형태로 농축되어 응축 회수 스테이지에서 유기용제 회수가 이루어지며, 회수되지 못한 잔류 유기용제는 흡착 스테이지에서 다시 한번 흡착되어, 그 결과, 유기용제의 양이 최소화된 클린 에어 상태로 대기로 방출될 수 있다.
상술한 과정에서는, 흡착된 유기용제의 탈착을 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 외기 유입라인(La)을 통해 제1 회수부(120) 내부로 외기가 유입될 수 있고, 제1 회수부(120) 내부는 저온 감압 환경과 같은 탈착 환경으로 조성될 수 있다.
또는 도 3에 도시된 바와 같이, 흡착된 유기용제의 탈착을 위해, 외기 유입라인(La) 및 외기 유입라인(La)으로 이어지는 제2 라인(L2)을 통해 제1 회수부(120) 내부로 탈착가스가 유입될 수 있고, 제1 회수부(120) 내부는 저온 감압 환경과 같은 탈착 환경으로 조성될 수 있다.
한편, 상기에서는 제1 회수부가 두 개의 흡탈착 모듈들을 포함하며 두 개의 흡탈착 모듈들은 동일한 동작을 수행하는 것으로 가정하였으나, 서로 다른 동작을 번갈아 수행할 수도 있다. 예를 들면, 제1 흡탈착 모듈(122)이 흡착 과정을 수행할 때, 제2 흡탈착 모듈(124)이 탈착 과정을 수행할 수 있다. 물론 그 반대일 수도 있다. 이하 도 4를 참조하여 보다 상세히 살펴본다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치(300)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유기용제 회수 장치(300)는 제3 흡탈착모듈(126)을 더 포함할 수 있다.
제3 흡탈착모듈을 더 포함함에 따라 유입 라인(Li)이 3개의 라인들로 분기된 이후 각각 3개의 흡탈착모듈들로 연결되고, 제1 라인(L1)의 3개의 라인들이 각각 3개의 흡탈착모듈들로부터 뻗어져나와 하나의 라인으로 합류된 이후 제2 회수부로 연결된다는 점을 제외하고는 도 2에서 상술한 내용이 동일하게 적용될 수 있는 바, 이하에서는 차이점을 중심으로 살펴보기로 한다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 3개의 흡탈착모듈인 경우를 가정하나 본 발명이 개수에 한정되지 않는다.
제1 회수부(120)는 제1 흡탈착 모듈(122), 제2 흡탈착 모듈(124) 및 제3 흡탈착 모듈(126)을 포함할 수 있다.
이때, 이들 중 일부 흡탈착 모듈이 흡착 과정을 수행할 때, 나머지 흡탈착 모듈은 탈착 과정을 수행할 수 있다. 반대로 일부 흡탈착 모듈이 탈착 과정을 수행할 때, 나머지 흡탈착 모듈은 흡착 과정을 수행할 수 있다.
다양한 조합이 존재할 수 있지만, 이하에서는 제2 모듈(124)이 먼저 흡착 과정을 수행하고, 제1 및 제3 모듈들(122 및 126)이 탈착 과정을 수행하는 경우를 가정한다.
배출가스는 전처리부(110)를 지나 제1 회수부(120)의 제2 모듈(124)로 유입된다. 그래서 배출가스에 함유된 유기용제는 제2 모듈에 구비된 흡착제에 흡착되고, 깨끗해진 공기가 배출 라인(Lo)을 통해 대기로 배출된다.
이때, 전처리부(110)를 지난 배출가스가 유입 라인(Li)을 통해 제2 모듈(124)로만 유입될 수 있도록 분기점(N1)에는 밸브가 배치될 수 있다. 일례로, 밸브는 전처리부에서 제1 모듈에 이르는 경로를 폐쇄 및 전처리부에서 제3 모듈에 이르는 경로를 폐쇄하되, 전처리부에서 제2 모듈에 이르는 경로만을 개방할 수 있다.
동일한 방식으로, 제1 회수부(120)를 지난 배출가스가 배출 라인(Lo)를 통해 대기로 배출될 수 있도록, 배출 라인(Lo)에 배치된 밸브가 또한 관여할 수 있다. 일례로, 밸브는 제1 모듈에서 유인팬에 이르는 경로를 폐쇄 및 제3 모듈에서 유인팬에 이르는 경로를 폐쇄하되, 제2 모듈에서 유인팬에 이르는 경로만을 개방할 수 있다.
이와 동시에, 제1 및 제3 흡탈착모듈(122 및 126)에서는 탈착 과정이 수행된다. 외기 유입 라인(La)을 통해 제1 및 제3 모듈들로 외기가 유입되고, 펌프(P) 등에 의해 제1 및 제3 모듈들 내부가 감압 상태가 조성됨으로써, 제1 및 제3 모듈들에서 흡착제에 흡착된 유기용제가 탈착된다.
이때, 제1 및 제3 모듈들에서만 감압 상태가 조성되도록 제1 라인의 3개의 라인들의 합류점(N2)에는 밸브가 배치될 수 있다. 일례로, 밸브는 제1 모듈에서 펌프에 이르는 경로를 개방 및 제3 모듈에서 펌프에 이르는 경로를 개방하되, 제2 모듈에서 펌프에 이르는 경로를 폐쇄할 수 있다.
동일한 방식으로, 외기 유입 라인(La)에 배치된 밸브가 또한 관여할 수 있다. 일례로, 밸브는 외부로부터 제1 모듈로 이르는 경로를 개방 및 외부로부터 제3 모듈에 이르는 경로를 개방하되, 외부로부터 제2 모듈에 이르는 경로를 폐쇄할 수 있다.
그래서, 제1 및 제3 모듈로부터 탈착된 유기용제를 포함한 탈착가스는 제1 라인을 따라 제2 회수부(140)로 유입되고, 액화 회수될 수 있다.
위 동작들이 지속됨에 따라, 제2 모듈에 구비된 흡착제에 많은 양의 유기용제가 흡착되면, 위 과정들과는 반대의 동작이 수행될 수 있다. 즉, 제2 모듈에서는 외기 유입 라인과 제1 라인을 따르는 흐름에 의해 탈착 과정이 수행되고, 제1 및 제3 모듈들에서는 유입 라인을 따르는 흐름에 의해 흡착 과정이 수행될 수 있다. 이어서, 제1 및 제3 모듈들에서 많은 양의 유기용제가 흡착되면, 다시 반대로, 제2 모듈에서 흡착 과정이 수행되고, 제1 및 제3 모듈들에서는 탈착 과정이 수행될 수 있다.
이러한 모듈들간 흡착 과정과 탈착 과정이 번갈아 일어날 수 있도록, 모듈들은 그 내부에 흡착제의 파과점을 확인할 수 있는 센싱부를 포함할 수도 있다. 흡착이 지속될 경우, 흡착제가 파과되어 유기용제 흡착 효율이 저하되는 시점, 즉 배출가스 내 유기용제의 배출이 시작되는 경우, 흡착 과정에서 탈착 과정으로의 전환이 일어나도록 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 휘발성 유기용제 회수 장치(400)의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 5에서는 제1 회수부의 흡탈착 모듈이 하나만이 도시되었으나, 모듈이 흡착 과정을 수행하고, 이후 흡착된 유기용제를 탈착하여 응축 회수 스테이지로 유입시키는 탈착 과정을 수행한다는 점에서는 상술한 바와 같다.
이와 같이 흡탈착 모듈을 하나만 구성할 경우, 회수 장치를 보다 컴팩트하게 구성할 수 있는 장점을 갖는다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회수 장치(400)는 열교환부(150)를 더 포함할 수 있다.
열교환부(150)는 예를 들어 라디에이터일 수 있다. 다양한 방식의 열교환 방식이 적용될 수 있으며 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예에 따르면 열교환부(150)는 유입 라인(Li)에 배치될 수 있다.
그리고, 외기 유입 라인(La)은 열교환부(150)로부터 배출되는 열을 제1 회수부(120)로 유입시킬 수 있다. 즉, 배출측으로부터 배출되는 배출가스의 폐열을 제1 회수부 내부의 탈착 환경 조성을 위한 열원으로 활용할 수 있다.
요컨대, 제1 회수부(120)는, 열교환부(150)로부터 열을 공급받아 외기 유입 라인(La)을 통해 유입되는 고온의 외기와, 진공펌프(P)에 의해 이루어지는 감압에 의해, 그 내부를 탈착을 위한 환경(저온 감압 탈착 환경)을 조성할 수 있다.
예를 들어, 탈착을 위한 저온 환경은 제1 회수부의 내부가 60~90℃의 온도를 유지하는 것일 수 있다. 일례로, 대략 75℃일 수 있다.
그리고 탈착을 위한 감압 환경은 제1 회수부의 내부가 50~300torr의 압력을 유지하는 것일 수 있다. 일례로, 대략 100torr일 수 있다.
이와 같이 형성된 제1 회수부 내부의 저온 감압 탈착 환경에 의해 탈착 과정이 수행되고, 탈착된 유기용제를 포함하는 탈착가스는 제1 라인을 따라 응축 회수 스테이지로 넘어가 액화 회수된다.
또한, 도 5에 도시된 실시예에 상술한 제2 라인(L2, 도 3 참조)이 도입되면, 제2 회수부를 거친 회수 후 잔여가스가 제2 라인을 따라 외기 유입 라인을 통해 제1 회수부로 유입될 수 있으며, 이때, 회수 후 잔여가스는 열교환부로부터 열을 공급받아 고온의 상태로 제1 회수부로 유입될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 회수부에서 흡착된 유기용제의 탈착을 위한 반응 환경을 배출가스의 폐열을 이용함으로써 보다 에너지 효율적인 장점을 갖는다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 대기로 배출되는 유기용제의 양을 최소화하면서 휘발성 유기용제의 회수율을 높일 수 있고, 고순도의 유기용제를 회수할 수 있는 장점을 갖는다. 그리고, 보다 컴팩트한 유기용제 회수 장치의 설계를 가능하게 한다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예들에 따라 구체적으로 기록되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100, 200, 300, 400 : 휘발성 유기용제 회수 장치
110 : 전처리부
120 : 제1 회수부
130 : 유인팬
140 : 제2 회수부
150 : 열교환부
AR : 흡착 회수 영역
CR : 응축 회수 영역
Li : 유입 라인
Lo : 배출 라인
La : 외기 유입 라인
L1 : 제1 라인
L2 : 제2 라인

Claims (7)

  1. 배출측으로부터 배출되는 배출가스에 포함된 휘발성 유기용제를 회수하는 장치에 있어서,
    흡착제를 이용하여 유기용제를 흡착 농축하는 제1 회수부; 및
    상기 제1 회수부와 제1 라인을 통하여 연결되며, 저온용매를 이용한 직접 접촉 방식으로 유기용제를 응축 회수하는 제2 회수부;를 포함하되,
    상기 제1 회수부는 상기 흡착된 유기용제를 탈착시키고,
    상기 탈착된 유기용제를 포함하는 가스(탈착가스)는 상기 제1 회수부로부터 상기 제2 회수부로 상기 제1 라인을 통해 유입되어 액화 응축되며,
    상기 제1 라인상에 놓여지는 진공펌프;를 더 포함하고,
    상기 제1 회수부는 상기 진공펌프에 의해 그 내부를 감압 상태로 유지함으로써 상기 흡착된 유기용제를 탈착시키며,
    상기 배출측으로부터 배출되는 배출가스의 상기 제1 회수부로의 유입을 위한 유입 라인;
    상기 유입 라인상에 배치되는 열교환부; 및
    상기 열교환부로부터 열을 공급받아 상기 제1 회수부로 고온의 외기를 유입시키는 외기 유입 라인;을 더 포함하되,
    상기 제1 회수부는 상기 고온의 외기와 상기 진공펌프에 의한 감압에 의해 그 내부를 상기 흡착된 유기용제의 탈착을 위한 저온 감압 탈착 환경으로 조성하며,
    상기 유입 라인상에 배치되어 입자상 물질들을 필터링하는 전처리부;를 더 포함하되,
    상기 배출측으로부터 배출되는 배출가스는 상기 열교환부 및 상기 전처리부를 순차로 지나서 상기 제1 회수부로 유입되는, 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회수부와 상기 제2 회수부를 연결하는 제2 라인;을 더 포함하되,
    상기 제2 회수부를 거친 탈착가스는 상기 제2 라인을 통해 상기 제1 회수부로 유입되는, 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회수부는 상기 흡착된 유기용제의 탈착을 위해 상기 배출측으로부터 배출되는 배출가스의 폐열을 열원으로 이용하는, 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회수부는, 제1 흡탈착 모듈 및 제2 흡탈착 모듈을 포함하고,
    상기 제1 흡탈착 모듈에서 흡착과정이 수행될 때 상기 제2 흡탈착 모듈에서 탈착과정이 수행되며, 상기 제1 흡탈착 모듈에서 탈착과정이 수행될 때 상기 제2 흡탈착 모듈에서 흡착과정이 수행되는, 흡착 농축과 응축 회수 방식을 이용한 휘발성 유기용제 회수 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009178711A (ja) 2008-01-29 2009-08-13 Korea Inst Of Energy Research ムービングベッド式揮発性有機物質連続濃縮システム及び連続濃縮方法

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