KR102107291B1 - 폐가스 처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐가스 처리시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 배출된 폐가스에 대하여 차례로 연소 처리, 흡착 처리 및 수 처리를 수행하여 폐가스에 포함된 유해물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 수 처리시 열교환기를 통해 냉각된 냉각수를 노즐을 통해 폐가스에 분산시킴으로써 폐가스에 포함된 유해물질의 제거뿐만 아니라 외부로 배출되는 폐가스의 온도를 외부 공기와 유사한 온도로 낮출 수 있고, 열 교환 면적을 최대로 하며 열 경계층을 완화할 수 있는 열교환기 구조를 가져 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며, 반도체 폐가스를 효율적으로 제거할 수 있는 흡착제가 사용되어 흡착 처리 효율을 향상시킬 수 있는 폐가스 처리시스템에 대한 것이다.

Description

폐가스 처리시스템{System for treating waste gas}
본 발명은 폐가스 처리시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 배출된 폐가스에 대하여 차례로 연소 처리, 흡착 처리 및 수 처리를 수행하여 폐가스에 포함된 유해물질을 효과적으로 제거할 수 있으며, 수 처리시 열교환기를 통해 냉각된 냉각수를 노즐을 통해 폐가스에 분산시킴으로써 폐가스에 포함된 유해물질의 제거뿐만 아니라 외부로 배출되는 폐가스의 온도를 외부 공기와 유사한 온도로 낮출 수 있고, 열 교환 면적을 최대로 하며 열 경계층을 완화할 수 있는 열교환기 구조를 가져 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며, 반도체 폐가스를 효율적으로 제거할 수 있는 흡착제가 사용되어 흡착 처리 효율을 향상시킬 수 있는 폐가스 처리시스템에 대한 것이다.
반도체 제조공정에서는 다양한 반도체 가스가 사용되는데, 상기 반도체 가스는 유독성분을 포함하고 있어 사용 후 반도체 가스(이하, '폐가스'라 함)를 대기로 배출할 경우 환경을 오염시키게 된다. 따라서, 반도체를 제조하는 설비의 배기 라인에는 하기의 특허문헌처럼 폐가스를 정화하여 대기로 배출하기 위한 폐가스 처리장치가 설치되게 된다.
<특허문헌>
공개특허공보 제10-1997-0023777호(1997. 05. 30. 공개) "반도체 제조설비의 폐가스 처리장치"
상기 폐가스 처리장치는 폐가스를 연소시키는 방법, 폐가스를 수 처리하는 방법 및 폐가스를 흡착처리하는 방법 등을 이용하여 폐가스에서 독성 물질을 제거하나, 폐가스에 포함된 독성 물질의 제거 효율이 떨어지고, 처리 후 고온의 폐가스가 외부로 배출되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 배출된 폐가스에 대하여 차례로 연소 처리, 흡착 처리 및 수 처리를 수행하여 폐가스에 포함된 유해물질을 효과적으로 제거할 수 있는 폐가스 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수 처리시 열교환기를 통해 냉각된 냉각수를 노즐을 통해 폐가스에 분산시킴으로써 폐가스에 포함된 유해물질의 제거뿐만 아니라 외부로 배출되는 폐가스의 온도를 외부 공기와 유사한 온도로 낮출 수 있는 폐가스 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열 교환 면적을 최대로 하며 열 경계층을 완화할 수 있는 열교환기 구조를 가져, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 폐가스 처리시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템은 폐가스를 연소처리하는 열처리부와, 상기 열처리부에서 배출된 폐가스를 흡착처리하는 가스흡착부와, 상기 가스흡착부에서 배출된 폐가스에 냉각수를 공급하여 수처리하는 수처리부와, 상기 수처리부에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부를 포함하며, 상기 수처리부는 외형을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되어 냉각수를 폐가스에 분사하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 냉각수공급부는 상기 수처리부에서 폐가스와 반응한 후 배출되는 물을 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에 저장된 물이 열교환기를 통과하여 냉각된 후 상기 노즐에 공급되도록 하는 순환펌프와, 상기 저장탱크에 저장된 물로부터 열을 회수해 상기 노즐에 냉각수가 공급되도록 하는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 열교환기는 내부에 유입된 순환수와 공정냉각수 사이의 열교환을 통해 상기 순환수를 냉각하는 제1열교환모듈과, 열전소자를 이용하여 상기 제1열교환모듈에서 배출된 순환수를 냉각하는 제2열교환모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 제1열교환모듈은 내부에 유입된 순환수를 냉각하여 배출하는 순환수이동부와, 상기 순환수이동부의 상측과 하측에 형성되어 공정냉각수의 유출입을 통해 상기 순환수이동부 내에 유입된 순환수를 냉각시키는 공정수이동부를 포함하며, 상기 순환수이동부는 순환수가 유입되는 유입부와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀과, 외면에서 돌출되어 형성되는 외부방열핀과, 내부방열핀과의 접촉하여 냉각된 순환수가 배출되는 유출부와, 내면에 형성되어 상기 유입부를 통해 유입된 순환수가 상기 유출부를 통해 배출되도록 유도하는 가이드부를 포함하며, 상기 공정수이동부는 상기 순환수이동부의 상면과 하면에 각각 결합하여 공정냉각수가 유로를 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 일측에 일정 간격을 두고 형성되어 공정냉각수가 유출입되는 유입부 및 유출부를 포함하며, 상기 유로에는 상기 순환수이동부의 외부방열핀이 위치하며, 상기 내부방열핀은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 내부방열핀은 상기 순환수이동부의 내부 상면에서 하측으로 돌출되는 상부방열핀과, 상기 순환수이동부의 내부 하면에서 상측으로 돌출되는 하부방열핀을 포함하며, 길이 방향으로 보았을 때 상부방열핀과 하부방열핀이 일정 간격을 두고 연이어 위치하며, 전후 방향으로 보았을 때 상부방열핀과 하부방열핀은 일정 간격을 두고 연이어 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 제2열교환모듈은 상기 제1열교환모듈에서 배출된 순환수를 냉각하여 배출하는 순환수냉각부와, 상기 순환수냉각부와 공정수유동부의 사이에 위치한 열전소자를 이용하여 순환수로부터 열을 흡수하고 공정냉각수에 열을 방출하는 열전소자부와, 상기 순환수냉각부의 상측과 하측에 형성되어 공정냉각수의 유출입을 통해 상기 열전소자가 방출하는 열을 흡수하도록 하는 공정수유동부를 포함하며, 상기 순환수냉각부는 순환수가 유입되는 유입부와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀과, 냉각된 순환수가 배출되는 유출부를 포함하며, 상기 내부방열핀은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성되고, 상기 공정수유동부는 공정냉각수가 유입되는 유입부와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀과, 흡열된 공정냉각수가 배출되는 유출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 폐가스 처리시스템은 상기 수처리부에서 배출된 폐가스에서 수분 및 잔류하는 유해물질을 제거하는 제습처리부를 추가로 포함하며, 상기 제습처리부는 입력단과 출력단의 압력 차이를 센싱하는 압력센서와, 상기 압력센서에 출력된 값을 분석하여 상기 압력 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 흡착제에 물을 분사하여 제습처리부의 폐가스 유로가 막히는 것을 방지하는 물분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 가스흡착부는 외형을 형성하는 캐니스터와, 상기 캐니스터 내부에 안착되는 캔들형 세라믹필터와, 상기 세라믹필터 내에 위치하는 흡착제를 포함하며, 상기 캐니스터는 폐가스가 유입되는 유입부와, 세라믹필터 및 흡착제를 통과한 폐가스가 배출되는 유출부와, 상기 캐니스터 내부에서 돌출되어 세라믹필터를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 캐니스터의 상측면에는 중공이 형성된 상부 덮개가 볼트에 의해 결합되며, 상기 캐니스터의 하측면에는 중공이 형성된 하부 덮개가 볼트에 의해 결합되게고, 상기 캐니스터와 덮개 사이에는 가스켓이 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 흡착제는 석탄계 활성탄 10 내지 80중량부, 보조흡착 물질 10 내지 80중량부 및 바인더 1 내지 50중량부를 포함하며, 상기 보조흡착 물질은 이산화규소, 산화알루미늄, 천연 제올라이트, 제올라이트 13X, Y-제오라이트, USY-제올라이트, 규조토 및 점토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 바인더는 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액, 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액 및 5 내지 15% 농도의 알칼리 용액 중 어느 하나가 사용되며, 상기 석탄계 활성탄 및 보조흡착 물질은 1 내지 100um의 평균입도를 가지며, 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액은 초산, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산성물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 산 농도를 가지는 산성 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 산성 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되며, 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액은 수산화칼륨 및 수산화나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알칼리물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 알칼리 농도를 가지는 알칼리 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 알칼리 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되고, 상기 흡착제는 530 내지 580Cm3/g의 비표면적을 가지며, 2 내지 6Kgf의 압축강도를 가지며, 상기 흡착제는 흡착제를 사용하여 폐가스를 처리한 후 흡착제를 300 내지 600℃ 열처리하여 상기 흡착제에 흡착된 유해물질을 제거하는 재생단계를 거쳐 재사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템에 있어서 상기 흡착제는 석탄계 활성탄, 보조흡착 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합단계와, 상기 혼합물을 일정 모양으로 성형하여 성형물을 형성하는 성형단계와, 상기 성형물을 건조하는 건조단계와, 상기 건조단계에서 건조된 성형물을 소성하는 소성단계를 거쳐 제조된 흡착제가 사용되며, 상기 혼합단계는 석탄계 활성탄 파우더 10 내지 80중량부, 보조흡착 물질 파우더 10 내지 80중량부 및 바인더 1 내지 50중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하고, 상기 보조흡착 물질은 이산화규소, 산화알루미늄, 천연 제올라이트, 제올라이트 13X, Y-제오라이트, USY-제올라이트, 규조토 및 점토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 석탄계 활성탄 파우더 및 보조 흡착 물질 파우더는 평균입도가 1 내지 100um를 가지고, 상기 바인더는 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액, 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액 및 5 내지 15% 농도의 알칼리 용액 중 어느 하나가 사용되며, 상기 혼합단계에서는 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액을 먼저 형성하고 석탄계 활성탄 파우더 및 보조흡착 물질 파우더를 추가적으로 혼합하여 혼합물을 형성할 수도 있고, 석탄계 파우더, 보조흡착 물질 파우더 및 슈도보헤마이트 파우더를 혼합하고 산성용액을 추가적으로 혼합하여 혼합물을 형성할 수도 있고, 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액은 초산, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산성물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 산 농도를 가지는 산성 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 산성 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되며, 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액은 수산화칼륨 및 수산화나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알칼리물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 알칼리 농도를 가지는 알칼리 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 알칼리 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되고, 상기 성형단계는 상기 혼합물을 성형기에 삽입하여 펠릿, 구형 및 하니컴 중 어느 하나의 형태로 성형하며, 상기 건조단계는 상기 성형물을 20 내지 120℃의 온도에서 건조하고, 상기 소성단계는 상기 건조단계에서 건조된 성형물을 300 내지 600℃의 온도에서 소성하여 흡착제를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 배출된 폐가스에 대하여 차례로 연소 처리, 흡착 처리 및 수 처리를 수행하여 폐가스에 포함된 유해물질을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 수 처리시 열교환기를 통해 냉각된 냉각수를 노즐을 통해 폐가스에 분산시킴으로써 폐가스에 포함된 유해물질의 제거뿐만 아니라 외부로 배출되는 폐가스의 온도를 외부 공기와 유사한 온도로 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 열 교환 면적을 최대로 하며 열 경계층을 완화할 수 있는 열교환기 구조를 가져, 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 가스흡착부의 일 예를 나타내는 단면도.
도 3은 도 1의 가스흡착부의 다른 예를 나타내는 단면도.
도 4는 도 1의 열교환기의 사시도.
도 5는 도 4의 제1열교환모듈의 수직단면도.
도 6은 도 4의 순환수이동부의 수평단면도.
도 7은 도 4의 제2열교환모듈의 수직단면도.
이하에서는 본 발명에 따른 폐가스 처리시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폐가스 처리시스템을 도 1 내지 7을 참조하면, 상기 폐가스 처리시스템은 폐가스를 배출하는 진공펌프(1)와, 상기 진공펌프(1)에서 배출되는 폐가스를 연소처리하는 열처리부(2)와, 상기 열처리부(2)에서 배출된 폐가스를 흡착처리하는 가스흡착부(3)와, 상기 가스흡착부(3)에서 배출된 폐가스를 냉각하는 냉각부(4)와, 상기 냉각부(4)에서 배출된 폐가스에 냉각수를 공급하여 수처리하는 수처리부(5)와, 상기 수처리부(5)에서 배출된 폐가스에서 수분을 제거하는 제습처리부(6)와, 상기 수처리부(5)에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부(7) 등을 포함한다. 상기 폐가스 처리시스템에서 상기 가스흡착부(3)에서 배출된 폐가스를 상기 수처리부(5)에 바로 공급하여 수처리하는 것도 가능하다.
상기 진공펌프(1)는 폐가스 배출설비(예컨대, 반도체 제조설비)로부터 폐가스를 인출하여 배출하는 구성으로, 상기 진공펌프(1)에서 배출된 폐가스는 열처리부(2)에 공급되게 된다.
상기 열처리부(2)는 상기 진공펌프(2)에서 배출되는 폐가스를 연소처리하는 구성으로, 바람직하게는 500 내지 800℃의 온도로 상기 폐가스를 연소시킨다. 상기 폐가스가 상기 열처리부(2)를 통과하면서 발화성 가스 및 폭발성 가스가 제거되게 되며, 상기 열처리부(2)는 폐가스를 연소시켜 발화성 및 폭발성 가스를 제거하는 종래의 장치가 사용될 수 있다.
상기 가스흡착부(3)는 상기 열처리부(2)에서 배출된 폐가스를 흡착처리하는 구성으로, 상기 열처리부(2)에서 배출된 폐가스는 상기 가스흡착부(3)를 통과하면서 폐가스에 포함된 유해물질이 물리적 또는/및 화학적으로 흡착되어 제거되게 된다. 상기 가스흡착부(3)는 폐가스를 통과시켜 유해물질을 물리적 또는/및 화학적으로 흡착하여 제거할 수 있는 종래의 장치가 사용될 수 있으며, 예컨대 Al2O3와 SiC의 미세 분말입자와 세라믹이 결합하여 3차원 구조의 미세 다공질 구조를 형성한 필터 및/또는 NOx와 VOCs를 고온(400~500℃)에서 처리할 수 있도록 하는 촉매를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 열처리부(2)에서 배출되는 폐가스는 고온을 가지므로, 상기 촉매에서 원활한 반응이 일어져 상기 촉매 반응의 효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 상기 가스흡착부(3)는 흡착제를 이용하여 폐가스에서 유해물질을 제거할 수 있는데, 폐가스에 포함된 유해 가스의 종류에 따라 공지의 다양한 종류의 흡착제가 사용될 수 있으면, 상기 가스흡착부(3)에 사용되는 흡착제의 일 예는 하기에서 자세히 설명하기로 한다. 도 2을 참조하여 일 예의 가스흡착부를 설명하면, 상기 가스흡착부는 외형을 형성하는 캐니스터(31)와, 상기 캐니스터(31) 내부에 안착되는 캔들형 세라믹필터(32)와, 상기 세라믹필터(32) 내에 위치하는 흡착제(33) 등을 포함한다. 상기 캐니스터(31)는 폐가스가 유입되는 유입부(311)와, 세라믹필터(32) 및 흡착제(33)를 통과한 폐가스가 배출되는 유출부(312)와, 상기 내부에서 돌출되어 세라믹필터(32)를 지지하는 지지부(313)를 포함하며, 상기 캐니스터(31)의 상측면에는 중공이 형성된 상부 덮개(314)가 볼트(A)에 의해 결합되며, 상기 캐니스터(31)의 하측면에는 중공이 형성된 하부 덮개(315)가 볼트(A)에 의해 결합되게 된다. 상기 캐니스터(31)와 덮개(314, 315) 사이에는 가스켓(B)이 위치하게 된다. 도 3을 참조하여 다른 예의 가스흡착부를 설명하면, 상기 가스흡착부는 외형을 형성하며 폐가스가 유출입하는 유입부(341)와 유출부(342)를 가지는 하우징(34)과, 상기 하우징(34) 내부에 위치하여 폐가스를 여과하고 흡착하는 여과흡착처리부(35)를 포함하며, 상기 여과흡착처리부(35)는 흡착제(351)을 에워싸며 다수의 홀이 형성된 케이싱(352)와, 상기 케이싱(352)의 상면 및 하면에 위치하는 판형 세라믹 필터(353) 등을 포함한다. 상기 여과흡착처리부(35)는 상기 하우징(34) 내부에 일정 간격을 두고 복수 개가 위치할 수도 있다.
상기 냉각부(4)는 상기 가스흡착부(3)에서 배출된 폐가스를 냉각하는 구성으로, 바람직하게는 30℃ 내외의 온도를 가지는 폐가스가 배출되도록 한다. 상기 냉각부는 고온의 공기를 냉각할 수 있는 종래의 장치가 사용될 수 있다.
상기 수처리부(5)는 상기 냉각부(4)에서 배출된 폐가스에 냉각수를 공급하여 수처리하는 구성으로, 상기 냉각부(4)에서 배출된 폐가스는 상기 수처리부(5)를 통과하면서 냉각수와 함께 응축되어 외부 온도(25℃ 내외)와 유사한 온도를 가지게 되며 폐가스에 포함된 유해물질은 물에 용해되어 제거된다. 예컨대, 상기 수처리부(5)는 외형을 형성하는 하우징(51)과, 상기 하우징(51) 내부에 설치되어 냉각수를 배출하는 노즐(52)를 포함하며, 상기 노즐(51)은 상하 좌우 일정 간격을 두고 복수 개가 설치될 수도 있다.
상기 제습처리부(6)는 상기 수처리부(5)에서 배출된 폐가스에서 수분을 제거하는 구성으로, 공기에 포함된 수분을 제거하는 종래의 다양한 장치가 사용될 수 있다. 예컨대, 냉각 제습 효과를 이용하기 위하여 열전소자를 이용하는 제습장치가 사용되거나, 제습 및 잔류 유해물질을 여과할 수 있는 흡착제가 사용될 수도 있다. 도시하지는 않았지만, 상기 제습처리부(6)는 입력단과 출력단의 압력 차이를 센싱하는 압력센서와, 상기 압력센서에 출력된 값을 분석하여 상기 압력 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 흡착제에 물을 분사하여 제습처리부(6)의 폐가스 유로가 막히는 것을 방지하는 물분사부 등을 포함할 수 있다. 폐가스에는 파우더가 포함될 수 있는데, 파우더는 흡착제 사이의 공극을 막아 폐가스 유로가 폐쇄될 수 있는 압력센서를 통해 일정 압력 차이가 나면 흡착제를 교체하거나 흡착제에 물을 분사하여 흡착제 사이의 공극에 위치한 파우더를 제거하여 폐가스 유로가 폐쇄되는 것을 방지하게 된다.
상기 냉각수공급부(7)는 상기 수처리부(5)에 냉각수를 공급하는 구성으로, 저장탱크(71), 순환펌프(72), 열교환기(73) 등을 포함한다.
상기 저장탱크(71)은 상기 수처리부(5)에서 배출되는 물을 저장하는 구성으로, 일단은 수처리부(5)와 연결되고 타단은 순환펌프(72)에 연결되게 된다. 상기 수처리부(5)에 폐가스가 유입되면 노즐(52)을 통해 물을 공급하여 처리하는데, 이때 폐가스는 제습처리부(6)로 배출되고 폐가스와 반응한 물(온도가 올라가고 유해물질을 포함)은 저장탱크(71)로 배출되게 된다. 상기 수처리부(5)에서 배출되어 저장탱크(71) 저장되고 순환펌프(72)를 통해 열교환기(73)에 유입되어 냉각된 후 상기 노즐(52)에 공급되는 물을 이하에서는 순환수라 칭하기로 한다.
상기 순환펌프(72)는 상기 저장탱크(71)에 저장된 물이 열교환기를 통과하여 냉각된 후 상기 노즐(52)에 공급되도록 하는 구성으로, 일단은 저장탱크(72)에 연결되고 타단은 열교환기(73)에 저장되게 된다.
상기 열교환기(73)는 상기 저장탱크(71)에 저장된 물로부터 열을 회수해 상기 노즐(52)에 냉각수가 공급되도록 하는 구성으로, 제1열교환모듈(74), 제2열교환모듈(75) 등을 포함한다. 도 4에서 상기 열교환기(73)는 두 개의 제1열교환모듈(74), 하나의 제2열교환모듈(75)이 상하로 적층되어 형성되는데, 이는 일 예로 복수 개의 제1열교환모듈(74) 및 제2열교환모듈(75)이 상하로 적층되어 상기 열교환기(73)를 형성할 수 있다. 상기 제1열교환모듈(74) 및 제2열교환모듈(75)에 공정냉각수를 공급하고 상기 제2열교환모듈(75)의 열전소자에 전원을 공급하는 방법은 종래의 방법이 사용되므로 도면의 기재 및 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1열교환모듈(74)은 내부에 유입된 순환수와 공정냉각수 사이의 열교환을 통해 상기 순환수를 냉각하는 구성으로, 순환수이동부(741), 공정수이동부(742) 등을 포함한다.
상기 순환수이동부(741)는 내부에 유입된 순환수를 냉각하여 배출하는 구성으로, 순환수가 유입되는 유입부(741a)와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀(741b)과, 외면에서 돌출되어 형성되는 외부방열핀(741c)과, 냉각된 순환수가 배출되는 유출부(741d)와, 내면에 형성되어 상기 유입부(741a)를 통해 유입된 순환수가 상기 유출부(741b)를 통해 배출되도록 유도하는 가이드부(A)를 포함한다. 상기 내부방열핀(741b) 및 외부방열핀(741c)은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성되며, 상기 내부방열핀(741b)는 상기 순환수이동부(741)의 내부 상면에서 하측으로 돌출되는 상부방열핀(7411)과 상기 순환수이동부(741)의 내부 하면에서 상측으로 돌출되는 하부방열핀(7412)을 포함한다. 길이 방향으로 보았을 때 상부방열핀(7411)과 하부방열핀(7412)이 일정 간격을 두고 연이어 위치하며, 또한 전후 방향으로 보았을 때 상부방열핀(7411)과 하부방열핀(7412)은 일정 간격을 두고 연이어 위치하게 된다. 위와 같은 방열핀 구조로 인해, 열 교환면적을 최대화하고 열 경계층을 완화할 수 있어 냉각 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 공정수이동부(742)는 상기 순환수이동부(741)의 상측과 하측에 형성되어 공정냉각수의 유출입을 통해 상기 순환수이동부(742) 내에 유입된 순환수를 냉각시키는 구성으로, 상기 순환수이동부(741)의 상면과 하면에 각각 결합하여 공정냉각수가 이동할 수 있는 유로(742a)를 형성하는 케이싱(742b)과, 상기 케이싱(742b)의 일측에 일정 간격을 두고 형성되어 공정냉각수가 유출입되는 유입부(742c)와 유출부(742c)를 포함하며, 상기 유로(742a)에는 상기 순환수이동부(741)의 외부방열핀(741c)이 위치하게 된다. 상기 제1열교환모듈(74)를 이용하여 순환수를 냉각하는 원리를 살펴보면, 상기 공정수이동부(742)의 유입부(742c)를 통해 공정냉각수가 유로(742a)에 유입되어 외부방열핀(741c)과 접촉한 후 유출부(742d)를 통해 배출됨과 동시에, 상기 순환수이동부(741)의 유입부(741a)를 통해 순환수를 유입시키고 내부방열핀(741b)와 접촉시킨 후 유출부(741d)를 통해 배출되도록 하면, 순환수와 공정냉각수 사이에 열교환이 일어나 순환수는 발열하여 냉각되고 공정냉각수는 흡열하여 온도가 올라가게 된다.
상기 제2열교환모듈(75)은 열전소자를 이용하여 상기 제1열교환모듈(74)에서 배출된 순환수를 냉각하는 구성으로, 순환수냉각부(751), 열전소자부(752), 공정수유동부(753) 등을 포함한다.
상기 순환수냉각부(751)는 상기 제1열교환모듈(74)에서 배출된 순환수를 냉각하여 배출하는 구성으로, 순환수가 유입되는 유입부(751a)와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀(751b)과, 냉각된 순환수가 배출되는 유출부(751c)를 포함한다. 상기 내부방열핀(751b)은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성되며, 상기 내부방열핀(751b)는 상기 순환수냉각부(751)의 내부 상면에서 하측으로 돌출되는 상부방열핀(7511)과 상기 순환수냉각부(751)의 내부 하면에서 상측으로 돌출되는 하부방열핀(7512)을 포함한다. 길이 방향으로 보았을 때 상부방열핀(7511)과 하부방열핀(7512)이 일정 간격을 두고 연이어 위치하며, 또한 전후 방향으로 보았을 때 상부방열핀(7511)과 하부방열핀(7512)은 일정 간격을 두고 연이어 위치하게 된다. 위와 같은 방열핀 구조로 인해, 열 교환면적을 최대화하고 열 경계층을 완화할 수 있어 냉각 효율을 증가시킬 수 있다.
상기 열전소자부(752)는 상기 순환수냉각부(751)와 공정수유동부(753)의 사이에 위치한 열전소자(752a)를 이용하여 순환수로부터 열을 흡수하고 공정냉각수에 열을 방출하는 구성으로, 열전소자를 이용하여 열교환을 수행하는 종래의 장치가 사용될 수 있다.
상기 공정수유동부(753)는 상기 순환수냉각부(751)의 상측과 하측에 형성되어 공정냉각수의 유출입을 통해 상기 열전소자(752a)가 방출하는 열을 흡수하도록 하는 구성으로, 공정냉각수가 유입되는 유입부(753a)와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀(753b)과, 흡열된 공정냉각수가 배출되는 유출부(753c)를 포함한다. 상기 내부방열핀(753b)은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성된다. 상기 제2열교환모듈(75)를 이용하여 순환수를 냉각하는 원리를 살펴보면, 상기 공정수유동부(753)의 유입부(753a)를 통해 공정냉각수가 유입되어 내부방열핀(753b)과 접촉한 후 유출부(753c)를 통해 배출되고, 상기 순환수냉각부(751)의 유입부(751a)를 통해 순환수를 유입시키고 내부방열핀(751b)와 접촉시킨 후 유출부(751c)를 통해 배출되도록 함과 동시에 상기 열전소자(752a)에 전원을 공급하면, 상기 열전소자(752a)는 상기 순환수로부터 열을 흡수하고 공정냉각수에 열을 방출하여 순환수는 냉각되고 공정냉각수는 온도가 올라가 열교환이 이루어지게 된다.
상기 가스흡착부(3)에 사용되는 흡착제의 일 예를 설명하면, 상기 흡착제는 석탄계 활성탄 10 내지 80중량부, 보조흡착 물질 10 내지 80중량부, 바인더 1 내지 50중량부 등을 포함한다. 상기 흡착제는 다공성으로 인해 넓은 비표면적을 가져 반도체 폐가스 등에서 유해물질(휘발성 유기 화합물 등)을 제거하며, 펠릿, 구형, 하니컴 등의 다양한 형태로 형성되게 된다. 상기 흡착제는 530 내지 580Cm3/g의 비표면적을 가지며, 2 내지 6Kgf의 압축강도를 가지게 된다.
상기 활성탄은 흡착제를 구성하는 기본 물질로 넓은 비표면적으로 인해 강한 흡착성을 가지며, 10 내지 80중량부 범위에서 사용되고, 분말의 형태로 사용될 수 있으며, 평균입도가 1 내지 100um를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 활성탄은 높은 발화온도(200℃)를 가지는 석탄계 활성탄이 사용되는 것이 바람직하다.
상기 보조흡착 물질은 흡착성을 가지며 흡착제의 성형성(또는 제조된 흡착제)을 향상시키는 물질로, 10 내지 80중량부 범위에서 사용되고, 분말의 형태로 사용될 수 있으며, 평균입도가 1 내지 100um를 가지는 것이 바람직하다. 상기 보조흡착 물질은 이산화규소, 산화알루미늄, 제올라이트(천연 제올라이트, 제올라이트 13X, Y-제오라이트, USY-제올라이트 등), 규조토, 점토 등이 사용될 수 있으며, 제조된 흡착제가 큰 강도와 넓은 비표면적을 가지기 위해 이산화규소가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 바인더는 흡착제의 성형성 및 강도를 향상시키는 물질로, 1 내지 50중량부 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 바인더로는 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액, 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액, 5 내지 15% 농도의 알칼리 용액(수산화칼륨, 수산화나트륨 등이 사용됨) 등을 사용할 수 있다. 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액은 5 내지 15%의 농도를 가지는 산성 용액(초산, 인산, 구연산 등이 사용됨)에 슈도보헤마이트 분말(평균입도가 1 내지 100um임)을 혼합하여 형성하며, 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액의 5 내지 15%의 농도를 가지는 알칼리 용액(수산화칼륨, 수산화나트륨 등이 사용됨)에 슈도보헤마이트 분말(평균입도가 1 내지 100um임)을 혼합하여 형성한다. 상기 슈도보헤마이트는 산성 용액 또는 알칼리 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부가 사용되게 된다.
상기 흡착제의 제조방법은 석탄계 활성탄, 보조흡착 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합단계와, 상기 혼합물을 일정 모양으로 성형하여 성형물을 형성하는 성형단계와, 상기 성형물을 건조하는 건조단계와, 상기 건조단계에서 건조된 성형물을 소성하는 소성단계 등을 포함한다.
상기 혼합단계는 석탄계 활성탄, 보조흡착 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계로, 구체적으로 석탄계 활성탄 파우더 10 내지 80중량부, 보조흡착 물질 파우더 10 내지 80중량부 및 바인더 1 내지 50중량부를 혼합하여 혼합물을 형성한다. 상기 보조흡착 물질은 이산화규소, 산화알루미늄, 제올라이트(천연 제올라이트, 제올라이트 13X, Y-제오라이트, USY-제올라이트 등), 규조토 및 점토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 석탄계 활성탄 파우더 및 보조 흡착 물질 파우더는 평균입도가 1 내지 100um를 가지며, 상기 바인더는 상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액, 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액, 5 내지 15% 농도의 알칼리 용액 등을 사용될 수 있다. 상기 슈도보헤마이트는 산성 용액 또는 알칼리 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부가 사용되게 된다. 상기 혼합단계에서는 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액(알칼리 용액)을 먼저 형성하고 석탄계 활성탄 파우더 및 보조흡착 물질 파우더를 추가적으로 혼합하여 혼합물을 형성할 수도 있고, 석탄계 파우더, 보조흡착 물질 파우더 및 슈도보헤마이트 파우더(평균입도가 1 내지 100um)를 혼합하고 산성용액(알칼리 용액)을 추가적으로 혼합하여 혼합물을 형성할 수도 있다.
상기 성형단계는 상기 혼합물을 일정 모양으로 성형하여 성형물을 형성하는 단계로, 상기 혼합물은 반죽(paste) 형태를 가지므로 성형기에 삽입하여 펠릿, 구형, 하니컴 등의 형태로 성형할 수 있다.
상기 건조단계는 상기 성형물을 건조하는 단계로, 구체적으로 상기 성형물을 20 내지 120℃의 온도에서 건조하게 된다.
상기 소성단계는 상기 건조단계에서 건조된 성형물을 소성하는 소성단계로, 구체적으로 건조된 성형물을 100 내지 600℃의 온도에서 소성하여 흡착제를 형성한다. 상기 흡착제의 제조방법은 상기 소성단계에서 제조된 흡착제를 사용하여 폐가스를 처리한 후 흡착제를 300 내지 600℃ 열처리하여 상기 흡착제에 흡착된 유해물질을 제거하는 재생단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 흡착제는 높은 발화온도를 가져 높은 온도에서 열처리하더라도 발화가 되지 않으므로, 본원발명은 상기 흡착제를 재생하기 위해 산성물질을 사용하지 않고 열처리하여 상기 흡착제에 흡착된 유해물질을 태워 상기 흡착제를 재생할 수 있게 된다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
(1) 초산 4중량부, 물 27중량부를 혼합하여 산성 용액을 형성하고, 상기 산성 용액에 슈도보헤마이트 파우더(평균입도 7um) 16중량부를 혼합하여 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액을 형성한 후, 산화알루미늄(Al2O3) 파우더(평균입도 7um)26중량부, 석탄계 활성탄 파우더(평균입도 7um)26중량부를 추가로 혼합하여 혼합물을 형성하였다.
(2) 상기 혼합물을 성형기에 넣어 펠릿 형태의 성형물을 형성하고, 상기 성형물을 100℃에서 건조하고, 건도된 성형물을 각 온도별(200, 300, 400, 500℃)로 1시간 동안 소성하여 평균입도가 3mm인 펠릿 형태의 흡착제를 형성하였다.
<실시예 2 내지 4>
(1) 실시예 2
산화알루미늄 대신에 점토를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 흡착제를 형성하였다.
(2) 실시예 3
산화알루미늄 대신에 천연 제올라이트를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 흡착제를 형성하였다.
(3) 실시예 4
산화알루미늄 대신에 이산화규소를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 흡착제를 형성하였다.
<비교예 1 내지 2>
(1) 비교예 1
산화알루미늄을 사용하지 않고 목탄계 활성탄 파우더 52중량부를 사용하고, 소성온도를 150, 200, 300, 400, 500℃로 한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 흡착제를 형성하였다.
(2) 비교예 2
산화알루미늄을 사용하지 않고 석탄계 활성탄 파우더 52중량부를 사용하고, 소성온도를 150, 200, 300, 400, 500℃로 한 것을 제외하고는 다른 조건을 실시예 1과 동일하게 하여 흡착제를 형성하였다.
<실험예 1> 발화 평가(제조과정(소성 시) 및 직화 시)
(1) 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2에서 제조한 흡착제가 제조과정(소성 시)에서 발화가 되었는지, 소성온도 400℃를 가진 실시예 1 내지 4 및 소성온도 150℃를 가진 비교예 1 및 2에서 제조한 흡착제에 불을 직접 가할 때(직화 시) 발화가 있었는지 확인하여, 그 결과를 표 1에 나타냈었다. 흡착제에 가해진 불은 토치를 사용하여 5초 동안 가하였다.
(2) 표 1을 보면, 비교예 1은 200℃ 이상의 소성온도에서는 발화가 일어났고, 비교예 2는 300℃ 이상의 소성온도에서는 발화가 일어났는데 반해, 실시예 1 내지 4는 500℃의 소성온도에서 발화가 일어나지 않았고, 직화 시 비교예 1 및 2는 발화가 일어났는데 반해, 실시예 1 내지 4는 발화가 일어나지 않았다. 이를 통해, 적량의 석탄계 활성탄과, 흡착보조물질 및 바인더를 사용하여 흡착제를 제조 시 발화온도를 현저하게 높일 수 있음을 알 수 있다.
소성온도(℃) 직화 시
150 200 300 400 500
실시예 1 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 ×
실시예 2 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 ×
실시예 3 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 ×
실시예 4 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 × 발화 ×
비교예 1 발화 × 발화 ○ 발화 ○ 발화 ○ 발화 ○ 발화 ○
비교예 2 발화 × 발화 × 발화 ○ 발화 ○ 발화 ○ 발화 ○
<실험예 2> 비표면적 평가
(1) 소성온도가 400℃인 실시예 1 내지 4 및 소성온도가 150℃인 비교예 1, 2에서 제조된 흡착제를 BET장치(비표면적 분석장치)를 사용하여 비표면적(Cm3/g)을 측정하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
(2) 표 2를 보면, 비교예들과 실시예들은 비표면적이 얼마 차이가 나지 않아, 본 발명의 보조 흡착물질을 사용하더라도 비표면적에 영향이 적음을 알 수 있고, 실시예 4는 비교예들에 비해 비표면적이 오히려 넓어 보조 흡착물질로 이산화규소를 사용하는 경우 비표면적에 있어 더욱 향상된 효과를 가짐을 알 수 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
비표면적(Cm3/g) 557.6 548.1 553.1 570.8 570.0 568.0
<실험예 3> 흡착능력 평가(요오드 흡착률)
(1) 소성온도가 400℃인 실시예 1 내지 4 및 소성온도가 150℃인 비교예 1에서 제조된 흡착제 각각을 분쇄한 후, KS 200호체(74㎛)를 통과한 0.5g의 시료를 0.1N 요오드 용액 50mL에 넣고 진탕하여 15분 후, 원심분리기를 이용하여 2000rpm에서 5분간 침전시킨다. 이 용액의 상등액10mL를 취하고, 0.1N 티오황산나트륨 용액으로 담황색이 될 때까지 적정하고, 전분 1%용액을 3~4방울 넣고 청색이 되면, 0.1N 티오황산나트륨 용액으로 적정하여 요오드 흡착값을 계산한다. 비교예 1의 요오드 흡착값을 기준값으로 하여 상대적인 비교를 통해 실시예 1 내지 4의 요오드 흡착률을 계산하여 표 3에 표기하였다.
(2) 표 3을 보면, 실시예 1 내지 4가 비교예 1에 비해 흡착률이 떨어지지 않음을 알 수 있고, 실시예 4의 경우 다른 실시예 및 비교예에 비해 흡착률이 높음을 알 수 있어 흡착물질로 이산화규소를 사용하는 경우 흡착률에 있어 더욱 향상된 효과를 가짐을 알 수 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
요오드 흡착률(%) 101 98 102 120 100
<실험예 4> 압축 강도 평가
(1) 소성온도가 400℃인 실시예 1 내지 4 및 소성온도가 150℃인 비교예 1에서 제조된 흡착제 각각에 대한 압축강도(Kgf)를 측정하여, 그 결과를 표 4에 표기하였다. 압축강도는 TA-XT2 texture analyzer(Stable Micro Systems Ltd., UK)를 사용하여 측정하였다.
(2) 표 4를 보면, 실시예들이 비교예 1에 비해 압축강도가 현저히 큼을 알 수 있고, 실시예 3 및 4가 실시예 1 및 2에 비해 압축강도가 큼을 알 수 있어, 흡착보조 물질이 사용되는 경우 제조된 흡착제의 강도를 높일 수 있고, 흡착보조 물질의 종류에 따라 제조된 흡착제의 강도가 달라짐을 알 수 있다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1
압축강도(Kgf) 2.8 3.0 5.8 6.5 1.0
<실험예 5> 재생 효율 평가
(1) 소성온도가 400℃인 실시예 4 및 소성온도가 150℃인 비교예 1에서 제조된 각각의 흡착제 25g에 3500ppm의 이소프로필알콜 반응물을 5L/min의 유속으로 100분 동안 반응시켜(흡착제와 유기화합물 반응), 흡착제에 유기화합물이 흡착되도록 하였다. 이후, 흡착제 각각에 대해 2시간 동안 각각 150 및 400℃의 온도를 가지는 가스를 공급하여 흡착제를 재생하였다. 흡착제 제조 후 비표면적, 이소프로필알콜 반응 후 비표면적, 흡착제 재생 후 비표면적을 측정하고, 제조 후 비표면적을 기준값으로 하여 상대적인 비교를 통해 비표면적률을 계산하여 표 5에 표기하였다.
(2) 표 5를 보면, 반응 후 이소플로필알콜이 흡착제에 흡착하여 비표면적률이 감소하였음을 알 수 있고, 150℃로 재생하는 경우 재생의 효과가 거의 없으며, 실시예 4의 경우 400℃로 재생하는 경우 오히려 제조 후보다 비표면적률이 증감함을 알 수 있다. 이는 흡착제에 흡착되었던 이소프로필알콜이 기화되면 막혀있던 기공을 더욱 개방하도록 하기 때문인 것으로 보인다. 한편, 재생의 효과를 얻기 위해서는 400℃의 고온에서 재생이 수행되어야 하는데, 비교예 1의 경우 발화온도가 낮아 상기 고온에서는 발화가 되어 재생이 불가능함을 알 수 있다.
비표면적률(%)
제조 후 반응 후 재생 후(150℃) 재생 후(400℃)
실시예 4 100 60 65 120
비교예 1 100 65 69 발화
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1: 진공펌프 2: 열처리부 3: 가스흡착부
4: 냉각부 5: 수처리부 6: 제습처리부
7: 냉각수공급부 51: 하우징 52: 노즐
71: 저장탱크 72: 순환펌프 73: 열교환기
74: 제1열교환모듈 75: 제2열교환모듈 741: 순환수이동부
742: 공정수이동부 751: 순환수냉각부 752: 열전소자부
753: 공정수유동부 741a: 유입부 741b: 내부방열핀
741c: 외부방열핀 741d: 유출부 742a: 유로
742b: 케이싱 742c: 유입부 742d: 유출부
751a: 유입부 751b: 내부방열핀 751c: 유출부
752a: 열전소자 753a: 유입부 753b: 내부방열핀
753c: 유출부 7411: 상부방열핀 7412: 하부방열핀
7511: 상부방열핀 7512: 하부방열핀

Claims (10)

  1. 폐가스를 연소처리하는 열처리부와, 상기 열처리부에서 배출된 폐가스를 흡착처리하는 가스흡착부와, 상기 가스흡착부에서 배출된 폐가스에 냉각수를 공급하여 수처리하는 수처리부와, 상기 수처리부에 냉각수를 공급하는 냉각수공급부를 포함하며,
    상기 수처리부는 외형을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 설치되어 냉각수를 폐가스에 분사하는 노즐을 포함하고,
    상기 냉각수공급부는
    상기 수처리부에서 폐가스와 반응한 후 배출되는 물을 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에 저장된 물이 열교환기를 통과하여 냉각된 후 상기 노즐에 공급되도록 하는 순환펌프와, 상기 저장탱크에 저장된 물로부터 열을 회수해 상기 노즐에 냉각수가 공급되도록 하는 열교환기를 포함하며,
    상기 열교환기는
    내부에 유입된 순환수와 공정냉각수 사이의 열교환을 통해 상기 순환수를 냉각하는 제1열교환모듈과, 열전소자를 이용하여 상기 제1열교환모듈에서 배출된 순환수를 냉각하는 제2열교환모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1열교환모듈은 내부에 유입된 순환수를 냉각하여 배출하는 순환수이동부와, 상기 순환수이동부의 상측과 하측에 형성되어 공정냉각수의 유출입을 통해 상기 순환수이동부 내에 유입된 순환수를 냉각시키는 공정수이동부를 포함하며,
    상기 순환수이동부는 순환수가 유입되는 유입부와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀과, 외면에서 돌출되어 형성되는 외부방열핀과, 내부방열핀과의 접촉하여 냉각된 순환수가 배출되는 유출부와, 내면에 형성되어 상기 유입부를 통해 유입된 순환수가 상기 유출부를 통해 배출되도록 유도하는 가이드부를 포함하며,
    상기 공정수이동부는 상기 순환수이동부의 상면과 하면에 각각 결합하여 공정냉각수가 유로를 형성하는 케이싱과, 상기 케이싱의 일측에 일정 간격을 두고 형성되어 공정냉각수가 유출입되는 유입부 및 유출부를 포함하며, 상기 유로에는 상기 순환수이동부의 외부방열핀이 위치하며,
    상기 내부방열핀은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 내부방열핀은
    상기 순환수이동부의 내부 상면에서 하측으로 돌출되는 상부방열핀과, 상기 순환수이동부의 내부 하면에서 상측으로 돌출되는 하부방열핀을 포함하며, 길이 방향으로 보았을 때 상부방열핀과 하부방열핀이 일정 간격을 두고 연이어 위치하며, 전후 방향으로 보았을 때 상부방열핀과 하부방열핀은 일정 간격을 두고 연이어 위치하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2열교환모듈은 상기 제1열교환모듈에서 배출된 순환수를 냉각하여 배출하는 순환수냉각부와, 상기 순환수냉각부와 공정수유동부의 사이에 위치한 열전소자를 이용하여 순환수로부터 열을 흡수하고 공정냉각수에 열을 방출하는 열전소자부와, 상기 순환수냉각부의 상측과 하측에 형성되어 공정냉각수의 유출입을 통해 상기 열전소자가 방출하는 열을 흡수하도록 하는 공정수유동부를 포함하며,
    상기 순환수냉각부는 순환수가 유입되는 유입부와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀과, 냉각된 순환수가 배출되는 유출부를 포함하며, 상기 내부방열핀은 전후 및 길이 방향으로 일정 간격을 두고 복수 개가 형성되고,
    상기 공정수유동부는 공정냉각수가 유입되는 유입부와, 내면에서 돌출되어 형성되는 내부방열핀과, 흡열된 공정냉각수가 배출되는 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 폐가스 처리시스템은 상기 수처리부에서 배출된 폐가스에서 수분 및 잔류하는 유해물질을 제거하는 제습처리부를 추가로 포함하며,
    상기 제습처리부는 입력단과 출력단의 압력 차이를 센싱하는 압력센서와, 상기 압력센서에 출력된 값을 분석하여 상기 압력 차이가 일정 범위를 벗어나는 경우 흡착제에 물을 분사하여 제습처리부의 폐가스 유로가 막히는 것을 방지하는 물분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가스흡착부는 외형을 형성하는 캐니스터와, 상기 캐니스터 내부에 안착되는 캔들형 세라믹필터와, 상기 세라믹필터 내에 위치하는 흡착제를 포함하며,
    상기 캐니스터는 폐가스가 유입되는 유입부와, 세라믹필터 및 흡착제를 통과한 폐가스가 배출되는 유출부와, 상기 캐니스터 내부에서 돌출되어 세라믹필터를 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 캐니스터의 상측면에는 중공이 형성된 상부 덮개가 볼트에 의해 결합되며, 상기 캐니스터의 하측면에는 중공이 형성된 하부 덮개가 볼트에 의해 결합되게고, 상기 캐니스터와 덮개 사이에는 가스켓이 위치하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 흡착제는 석탄계 활성탄 10 내지 80중량부, 보조흡착 물질 10 내지 80중량부 및 바인더 1 내지 50중량부를 포함하며,
    상기 보조흡착 물질은 이산화규소, 산화알루미늄, 천연 제올라이트, 제올라이트 13X, Y-제오라이트, USY-제올라이트, 규조토 및 점토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고,
    상기 바인더는 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액, 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액 및 5 내지 15% 농도의 알칼리 용액 중 어느 하나가 사용되며,
    상기 석탄계 활성탄 및 보조흡착 물질은 1 내지 100um의 평균입도를 가지며,
    상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액은 초산, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산성물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 산 농도를 가지는 산성 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 산성 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되며,
    상기 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액은 수산화칼륨 및 수산화나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알칼리물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 알칼리 농도를 가지는 알칼리 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 알칼리 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되고,
    상기 흡착제는 530 내지 580Cm3/g의 비표면적을 가지며, 2 내지 6Kgf의 압축강도를 가지며,
    상기 흡착제는 흡착제를 사용하여 폐가스를 처리한 후 흡착제를 300 내지 600℃ 열처리하여 상기 흡착제에 흡착된 유해물질을 제거하는 재생단계를 거쳐 재사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 흡착제는 석탄계 활성탄, 보조흡착 물질 및 바인더를 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합단계와, 상기 혼합물을 일정 모양으로 성형하여 성형물을 형성하는 성형단계와, 상기 성형물을 건조하는 건조단계와, 상기 건조단계에서 건조된 성형물을 소성하는 소성단계를 거쳐 제조된 흡착제가 사용되며,
    상기 혼합단계는 석탄계 활성탄 파우더 10 내지 80중량부, 보조흡착 물질 파우더 10 내지 80중량부 및 바인더 1 내지 50중량부를 혼합하여 혼합물을 형성하고,
    상기 보조흡착 물질은 이산화규소, 산화알루미늄, 천연 제올라이트, 제올라이트 13X, Y-제오라이트, USY-제올라이트, 규조토 및 점토로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 석탄계 활성탄 파우더 및 보조 흡착 물질 파우더는 평균입도가 1 내지 100um를 가지고, 상기 바인더는 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액, 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액 및 5 내지 15% 농도의 알칼리 용액 중 어느 하나가 사용되며,
    상기 혼합단계에서는 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액을 먼저 형성하고 석탄계 활성탄 파우더 및 보조흡착 물질 파우더를 추가적으로 혼합하여 혼합물을 형성할 수도 있고, 석탄계 파우더, 보조흡착 물질 파우더 및 슈도보헤마이트 파우더를 혼합하고 산성용액을 추가적으로 혼합하여 혼합물을 형성할 수도 있고,
    상기 슈도보헤마이트가 혼합된 산성 용액은 초산, 인산 및 구연산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산성물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 산 농도를 가지는 산성 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 산성 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되며,
    상기 슈도보헤마이트가 혼합된 알칼리 용액은 수산화칼륨 및 수산화나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 알칼리물질을 물에 혼합하여 5 내지 15%의 알칼리 농도를 가지는 알칼리 용액을 형성하고, 평균입도가 1 내지 100um인 슈도보헤마이트 파우더를 상기 알칼리 용액 100중량부에 대하여 20 내지 80중량부를 추가로 혼합하여 형성되고,
    상기 성형단계는 상기 혼합물을 성형기에 삽입하여 펠릿, 구형 및 하니컴 중 어느 하나의 형태로 성형하며,
    상기 건조단계는 상기 성형물을 20 내지 120℃의 온도에서 건조하고,
    상기 소성단계는 상기 건조단계에서 건조된 성형물을 300 내지 600℃의 온도에서 소성하여 흡착제를 형성하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리시스템.
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