KR20010007885A - 휘발성 유기화합물의 흡착-응축식 회수 방법 및 이를 위한장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 수분제거용 수분제거장치 (7), 유기화합물 응축장치 (12), 유기화합물 흡착장치 (17) 및 상기 공기 가열장치 (30)로 구성되며, 상기 가열장치에서 나오는 공기의 일부는 상기 수분제거장치 (7)로 공급하여 흡착된 수분을 탈착시킨 다음 배출하고, 또 다른 일부는 상기 흡착장치 (17)로 공급하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시킨 다음 응축장치로 도입하는 것으로 구성되는 휘발성 유기화합물 회수 또는 제거 장치 및 이를 이용한 회수 또는 제거방법이 제공된다.

본 발명의 방법 및 장치는 도장산업부문, 인쇄산업부문, 유류저장 및 출하 시설 부문, 세탁시설 부문, 각종 화학제품 출하시설, 건조닥터/건조부스, 화학공정 유니트 등에서 배출되는 휘발성 유기화합물을 제거 또는 회수할 수 있게 해준다.

Description

휘발성 유기화합물의 흡착-응축식 회수 방법 및 이를 위한 장치 {METHOD FOR RECOVERY OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS BY ADSORPTION-CONDENSATION AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 산업현장에서 발생되는 휘발성 유기 화합물을 제거 및 회수하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기를, (i) 수분제거장치에서 수분을 선택적으로 흡착제거하고, (ii)응축기 (12) 에서 휘발성 유기화합물을 액체상태로 응축하여 제거하고, 필요에 따라 회수하며, (iii) 잔류 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기를 흡착장치 (17)에 공급하여 잔류 휘발성 유기화합물을 흡착제거하고, (iv) 깨끗한 공기를 가열장치에서 가열하고, 가열된 공기의 일부는 상기 수분제거장치에 공급하여 흡착된 수분을 탈착시켜 수분-함유된 공기로 배출하고, 상기 가열된 공기의 일부는 상기 흡착장치에 공급하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 상기 응축기에 공급하는 것으로 구성된 휘발성 유기 화합물의 회수 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.

산업 현장, 예를 들면 도장시설, 정유소, 저유소의 저장시설, 각종 화학제품 출하시설, 인쇄소, 세탁소, 건조닥터/건조부스, 화학공정 유니트 등에서 배출되는 휘발성 유기화합물 (VOC)를 회수 및 제거할 수 있는 방법으로는 연소, 응축, 흡수, 흡착, 막분리, 생물여과 등과 이들을 한 공정 이상이 결합된 장치가 운용되고 있다.

산업적으로 유용한 방법으로 휘발성 유기화합물을 회수 또는 제거하기 위해서는 1)회수된 유기화합물에 수분 등의 불순물이 포함되어 있지 않아야 하고, 2)공정 비용 및 장치 비용이 저렴해야 하며, 3)공정 중 발생하는 2차 오염물 발생이 없어야 한다. 그리고 4)휘발성 유기화합물이 제거된 청정가스 내에 포함된 오염물의 배출농도는 허용기준치 이하로 관리가 될 수 있어야 하고, 5)휘발성 유기화합물 회수장치는 저 농도에서 고농도의 넓은 범위에서 운전이 가능하여야 한다.

연소공정은 휘발성 유기화합물 제거장치 중에서 가장 간단하면서 낮은 농도의 오염가스 처리가 가능하다. 하지만, 연소공정의 경우 폐열 회수가 없으면 운전비용이 높으며, 또한 이산화탄소를 발생시켜 전지구적으로 문제시되는 온실효과를 야기하는 원인이 되며, 특히, 휘발성물질에 염소, 질소, 황 등이 포함되어 있거나 불완전 연소의 경우 대기 환경에 치명적인 2차 오염물질을 생성시킨다.

응축공정을 휘발성 유기화합물의 회수에 사용할 경우 고농도의 오염가스가 아닐 경우 회수 및 제거가 힘들고, 오염가스의 농도가 높다 하더라도, 응축장치에 의해서 정제된 후 대기로 배출되는 가스에는 휘발성 유기화합물의 농도를 환경기준치 농도이하로 관리하기가 어렵다. 휘발성 유기화합 물질에 따라 극저온 냉각이 필요한 것이 있으며, 응축공정에서 회수된 휘발성 유기화합물 내에는 수분함량이 높으므로 추가적인 2차 정제 공정이 필요하다.

흡수공정은 저농도에서 고농도의 넓은 범위에서 운전이 가능하나, 회수된 용제의 품질이 좋치 않으며 재활용시 2차 정제공정이 응축시스템과 같이 요구되며, 흡수에 사용된 용매의 2차 오염을 야기 할 수 있다.

막분리 장치를 사용할 경우 설비비가 고가이며, 저농도에서는 효율이 떨어지므로 아주 고가의 휘발성 유기화합물의 회수에는 적용이 가능하나, 현재 공업적으로 사용되는 일반적인 휘발성 유기화합물과 연료로서 사용되는 휘발유 등의 회수에는 경제적인 측면에서 부적합하다.

그러나 흡착공정의 경우 저 농도에서 고농도까지의 넓은 농도 범위에서 운전이 가능하며, 설치 비용 및 운전 비용이 저렴하며, 조작이 간단한 장점이 있다. 그러나 기존 흡착 공정의 경우 휘발성 유기화합물의 회수 시 스팀 등을 사용하여 탈착공정으로 회수함으로서 폐수처리가 필요하고, 수용성 휘발성 유기화합물 일 경우 스팀에서 분리가 어렵다.

그리고 스팀을 사용한 탈착공정에서는 스팀에서 공급된 에너지에 의해서 흡착제가 촉매 역할을 하여 특히 케톤류가 포함된 휘발성 유기화합물이 탈착시에 부 반응에 의해서 부 반응물이 생성되고, 흡착제 노화를 발생시켜 연속운전 시 흡착량 및 흡착제 수명을 급격히 감소시킨다.

그러므로 본 발명에서는 기존 흡착공정 및 위에서 언급한 응축공정 등의 문제점을 다음과 같이 해결한 새로운 개념의 휘발성 유기화합물 회수 장치이다.

a. 공정 내에 수분제거 장치를 도입함으로써 기존장치에서 문제시되었던 회수된 휘발성 유기화합물에 포함되어 추가적인 2차 정제공정이 필요하다는 문제를 해결하였으므로 회수된 휘발성 유기화합물은 2차 정제공정 없이 회수된 상태로 재사용이 가능하다.

b. 휘발성 유기화합물 회수를 위한 탈착공정에 유입되는 유체는 스팀 등을 사용하지 않고, 본 발명 장치에서 정제된 청정가스를 사용하여 감압 및 가온 세정함으로써 2차 정제공정이 필요하지 않으며, 스팀에 의한 2차 오염물 발생 가능성을 원천적으로 배제하였다.

c. 흡착공정 전에 전처리 공정인 응축장치를 도입함으로써 고농도 오염가스의 농도를 저 농도로 낮춤으로써 흡착공정에서 처리되는 휘발성 유기화합물의 양을 감소시켜 1회 흡착공정의 운전시간을 증대 시켜 흡착제의 수명을 높이고, 흡착공정에서 제거되어야 하는 오염물의 양을 감소시킴으로써 흡착공정의 용량을 최소화시킬 수가 있다.

d. 흡착공정에서 오염물인 휘발성 유기화합물을 보다 효율적으로 제거하기 위하여 전처리 공정인 응축공정에서 부가적으로 얻을 수 있는 오염가스의 온도를 낮춤으로써 흡착효율을 증대 시켰다. 그러므로 배출되는 청정가스의 오염농도를 보다 낮은 허용 농도 이하로 관리를 할 수가 있으므로 대기 환경오염 문제를 완전히 해결할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 하나의 구현예를 보여주는 공정 흐름도이다.

1 : 오염가스 공급방향 2 : 송풍펌프

7A, 7B : 수분제거장치 12 : 응축기

17A, 17B : 흡착장치 30 : 가열장치

38 : 진공펌프 43 : 회수조

따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 휘발성 유기화합물을 제거 또는 회수하는 방법을 제공하는 것이며, 구체적으로는, 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기를,

(a) 수분제거장치 (7) 에서 수분을 선택적으로 흡착 또는 경쟁 흡착제거,

(b) 응축기 (12) 에서 휘발성 유기화합물을 액체상태로 응축하여 회수 또는 제거하며,

(c) 잔류 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기를 흡착장치 (17)에 공급하여 잔류 휘발성 유기화합물을 흡착제거하고,

(d) 깨끗한 공기를 가열장치 (30)에서 가열하고, 가열된 공기의 일부는 상기 수분제거장치 (7)에 공급하여 흡착된 수분을 탈착시켜 수분-함유된 공기로 배출하고, 상기 가열된 공기의 일부는 상기 흡착장치 (17)에 공급하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 상기 응축기 (12)에 공급하는 것으로 구성된 휘발성 유기 화합물의 회수 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 있어서, 상기 가열장치 (3)에서 나오는 가열된 공기의 75% 이상은 수분제거장치 (7) 쪽으로, 가열된 공기의 25 % 이하는 흡착장치 (17) 쪽으로 공급하도록 적합화되어 있다. 이러한 분배비율은 밸브 등의 적절한 분배장치로써 구현된다.

본 발명의 다른 하나의 구현예에 있어서, 상기 수분제거장치 (7)에는 실리카겔, 활성알루미나, 제올라이트를 흡착제로서 사용하고 상기 흡착장치 (17)에서는 활성탄, 변형된 활성탄, 분자체, 활성탄섬유, 고분자 흡착제에서 선택된 흡착제, 바람직하게는 변형된 활성탄과 고분자 흡착제를 사용한다.

본 발명의 다른 하나의 구현예에 있어서, 상기 가열장치 (30)에 공급되는 공기는 흡착장치 (17)에서 휘발성 유기화합물을 흡착시켜 제조한 후 배출되는 정제된 공기이다.

본 발명의 두 번째 목적은 휘발성 유기화합물을 회수하는 장치를 제공하는 것이며, 구체적으로는 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기에서 수분을 선택적으로 흡착 제거하는 수분제거장치 (7), 수분 제거된 공기에 함유된 휘발성 유기화합물을 응축하여 제거하기 위한 응축장치 (12), 수분제거장치 및 응축장치에서 수분 및 휘발성 유기화합물이 미리 제거된 공기로부터 잔류 휘발성 유기화합물을 흡착제거하기 위한 흡착장치 (17), 상기 탈착을 위한 가열된 공기를 수득하기 위한 가열장치 (30)로 구성된다.

본 발명의 하나의 구현예에 있어서, 상기 가열장치에서 나오는 공기의 일부는 상기 수분제거장치 (7)로 공급하여 흡착된 수분을 탈착시키고, 또다른 일부는 상기 흡착장치 (17)로 공급하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시키도록 되어 있고, 수분을 탈착시켜 수득한 수분-함유 공기는 대기중으로 배출되도록 되어 있고, 및 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 수득한 휘발성 유기화합물-함유 공기는 응축기 (12)로 다시 공급하도록 되어 있다.

본 발명의 하나의 구현예에 있어서, 상기 흡착장치 (17)에서 배출되는 공기를 가열장치 (3)에 공급하도록 되어 있다.

본 발명의 다른 하나의 구현예에 일어서, 상기 흡착장치 (17)에 탈착 시에 이용되는 기계식 또는 오일식 진공펌프, 바람직하게는 기계식 진공펌프가 연결되어 있다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

1) 수분제거장치 S-I 및 S-II

수분제거장치는 휘발성 유기화합물이 포함되어 있는 오염된 가스에 있는 수분을 제거하기 위한 전처리 장치이다. 이 장치의 구조는 수분과 화학적 또는 물리적인 결합력이 좋은 흡착제를 타워형, 드럼형 등의 흡착장치의 용기에 충전한 구조이다.

본 발명에 따른 수분 제거장치에서 사용되는 제거제는 일반적으로 흡착제로서, 수분과의 좋은 결합력을 위해서 표면에 극성을 가지는 흡착제를 사용하는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 흡착제로서는 OH와 같은 히드록시기가 있는 실리카겔, 양전하로 보상되어 있는 제올라이트, 활성알루미나 등이 있으며, 가장 적합한 흡착제는 제올라이트 또는 실리카겔이다.

흡착제의 선택은 흡착·제거되는 물질에 따라서 구분된다. 흡착·회수되는 휘발성 유기화합물과 수분제거장치에서 제거되는 수분의 분자 크기 또는 분자의 극성 차이 등의 물성치에 따라 수분제거장치에 충전되는 흡착제는 선택된다. 이렇게 구성된 수분 제거용 흡착 장치는 일반 휘발성 유기화합물 보다 수분과의 결합력이 매우 강한 흡착제를 포함하고 있어서 휘발성 유기화합물의 흡착을 방지하면서 경쟁흡착에 의해 수분만을 선택적으로 흡착할 수 있거나, 기공의 크기가 일정한 분포를 가지는 흡착제를 사용하여 일반적으로 분자량이 큰 휘발성 유기화합물은 흡착이 되지 못하고 상대적으로 분자 크기가 작은 수분만 흡착이 이루어지도록 하는 선택적 흡착이 일어나도록 하여 수분을 제거하는 장치이다. 이때 사용되는 흡착제의 기공 크기와 분포는 흡착되는 휘발성 유기화합물의 종류에 의해서 결정된다.

이렇게 수분을 흡착 제거함으로써, 휘발성 유기화합물의 회수 공정인 응축단계 및 흡착 단계에서 수분이 없거나 거의 없는 순수한 휘발성 유기화합물만을 회수하는 것이 가능하다.

흡착된 수분을 흡착제로부터 다시 공기 내로 옮기는 탈착 공정은 실질적으로 흡착제 재생 공정이며, 장치의 연속적인 운전을 가능하게 해준다. 가열장치에서 가열된 깨끗한 공기를 수분제거장치 P-I, P-II에 역방향 또는 순방향으로 도입함으로써 흡착제에 흡착된 수분을 다시 공기 내로 탈착시킨다. 수분제거장치에 도입되는 정제된 가스는 수분과 휘발성 유기물질이 제거되었거나 없는 건조하고 깨끗한 가스이므로, 수분제거장치에서의 수분 탈착을 위해 온도를 높임이 없이 상온 또는 약간 가열된 건조가스를 도입함으로서 탈착을 진행시킬 수 있다. 이러한 수분제거장치는 수분을 흡착제 등으로 보관하는 상태로 있다가 휘발성 유기화합물을 제거한 정제된 가스와 함께 대기로 배출하며, 이의 배출장치는 당업계에 공지되어 있다.

2) 흡착장치 P-I, 흡착장치 P-II

흡착장치는 타워형 또는 드럼형일 수 있고 임의의 다른 유형일 수도 있다.

흡착장치에서 사용되는 흡착제는 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해 사용되며 그 표면은 무극성을 가지는 것들이 바람직하다. 본 발명에서 사용할 수 있는 흡착장치용 흡착제는 산업적으로 많이 사용되는 활성탄, 변형된 활성탄, 분자체, 활성탄섬유, 고분자 흡착제 등을 언급할 수 있다.

본 발명의 장치에서 사용되는 가장 적합한 흡착제는 변형된 활성탄 또는 고분자 흡착제이다. 고분자 흡착제는 휘발성 유기화합물과의 결합력 및 흡착량에 대해서는 기존 활성탄 보다 우수하지 못하다. 그러나 흡착열이 작으므로 휘발성 유기화합물을 흡착시킨 후, 재생을 위해 탈착시킬 때 흡착제 표면에서 휘발성 유기화합물들의 부반응이 거의 일어나지 않는다. 그러므로 회수된 휘발성 유기화합물에는 부반응 생성물이 없거나 거의 없다. 그러므로 이러한 흡착제를 사용하는 경우, 활성탄을 사용하는 종래의 흡착-탈착 공정으로 회수되는 휘발성 유기화합물보다 좋은 순도로 휘발성 유기화합물을 회수할 수 있는 본 발명의 목적이 더욱 용이하게 달성될 수 있다. 또, 변형된 활성탄은 기존 활성탄이 가지고 있는 견고성 결여, 분진등에 의한 2차 오염, 케톤류를 함유한 휘발성 유기화합물의 부 반응 문제와 제올라이트가 가지고 있는 낮은 비표면적에 의한 작은 흡착량 등의 문제를 해결할 수 있는 흡착제이다.

유기화합물 흡착장치의 목적은 저농도의 휘발성 유기화합물이 포함된 가스에서 휘발성 유기화합물을 제거하여 흡착장치에 농축 및 저장을 한 후, 포화가 되었을 때 소량의 고온 세정가스를 포화 흡착된 흡착장치에 도입하여, 고온 고농도의 과포화 된 휘발성 유기화합물이 포함된 가스를 만드는 것이다.

3) 응축장치

응축 장치는 고온, 고농도의 과포화 된 휘발성 유기화합물을 포함하는 공기의 온도를 매우 낮은 온도로 급속히 저하시킴으로써 휘발성 유기 화합물을 직접적으로 회수하는 장치이다. 그리고 두 번째의 목적은 휘발성 유기화합물 흡착제거 장치 앞에 응축장치를 설치함으로써 흡착탑 P-I, P-II에 도입되는 가스의 온도를 떨어뜨려서 흡열반응인 흡착공정의 효율을 높이는데 있다. 세번째 목적은 흡착장치 P-I, P-II 앞에 설치되어 있으므로 고농도의 휘발성 유기화합물이 포함된 가스가 도입 될 경우, 흡착장치 P-I, P-II에 고농도의 가스가 유입되기 전에 가스에서 휘발성 유기화합물을 부분적으로 제거를 함으로써 가스에 포함되어 있는 휘발성 유기화합물의 농도를 떨어뜨린 후 흡착장치 P-I, P-II에 유입 시킨다. 그러므로 흡착장치에서 처리해야 하는 휘발성 유기화합물의 양이 작아지므로 같은 처리량을 기준으로 설계된 기존의 흡착장치 보다 작은 흡착장치 용량으로 설계가 가능하다. 그리고 저 농도의 휘발성 유기화합물을 흡착타워에서 처리함으로 흡착제의 수명을 길게 한 효과도 있다.

4) 가열장치

흡착장치에 흡착되어 저장되어 있는 휘발성 유기화합물을 탈착에 의해서 흡착장치로부터 제거하여 응축기에서 휘발성 유기화합물을 보다 효율적으로 회수하기 위해서는 탈착시 휘발성 유기화합물이 고온의 과포화 된 상태가 되어야 한다. 이러한 고온의 과포화 상태를 만들기 위해서 흡착된 흡착장치에 유입되는 세정가스의 온도를 높여주는데 사용하고, 흡착장치 P-I,P-II에서 휘발성 유기화합물이 제거되어진 건조한 가스를 가열하여 S-I,S-II에 흡착된 수분을 탈착하기 위한 장치이다.

5) 진공펌프

흡착장치에 흡착되어 저장되어 있는 휘발성 유기화합물을 탈착에 의해서 흡착장치로부터 제거하여 응축기에서 휘발성 유기화합물을 보다 효율적으로 회수하기 위해서는 탈착시 휘발성 유기화합물이 고온의 과포화 된 상태가 되어야 한다. 이러한 고온의 과포화 상태를 만들기 위해서 흡착된 흡착장치에 유입되는 세정가스의 유량을 최소화 시키면서 탈착을 진행하여야 한다. 그러므로 단순이 탈착의 목적이 아니므로 흡착장치에는 송풍장치등에 의해서 가압한 상태로 세정가스가 유입되어서는 안되고, 진공펌프등에 의해서 감압하에서 탈착이 진행되어야 한다. 이때 사용되는 적합한 진공펌프는 오일식이 아닌 기계식을 사용하여야 한다. 이러한 이유로서는 오일식의 진공펌프를 사용하면 펌프내부의 오일 중 일부가 증발하여 세정가스에 혼합되어, 회수된 휘발성 유기화합물에 불순물로서 남게 된다.

운전 방법 및 조건.

이하에 도 1을 참조로 본 발명의 방법 및 장치의 운전 방법 및 조건에 대하여 설명한다.

라인1을 통해 유입되는 오염된 가스는 휘발성 유기화합물과 대기중의 수분이 함유된 혼합가스이다. 이 혼합 가스는 라인4와 라인6A,6B를 통해서 수분제거장치 7A또는 7B에 도입되어 선택흡착 도는 경쟁흡착의 원리에 의해서 수분이 제거된 후 라인 8A 또는 8B를 통해서 라인11로 배출된다.

이때 배출되는 가스의 수분 농도는 0.5g/㎥에서 10.0g/㎥이다. 이 농도의 범위는 라인 11에 연결된 장치12의 응축기에서 수분의 응축이 발생하지 않는 범위이다. 이때 가장 적합한 수분의 농도는 1.0g/㎥에서 5.0g/㎥이다. 이때 라인 11로 배출되는 수분 농도는 밸브 5A, 5B, 10A, 10B, 25A, 25B, 26A, 26B를 제어하는 기준이 된다. 그러므로 수분제거장치 7A와 7B는 흡착,탈착이 싸이클 형태로 이루어지게 된다.

수분이 제거된 휘발성 유기화합물이 혼합된 가스는 라인11을 통해 응축기12에 도입된다. 응축기 온도는 회수하고자 하는 휘발성 유기화합물의 종류 및 농도와 주변 온도에 의해 결정된다. 높은 포화증기압을 가진 휘발성 유기화합물 일수록 응축기의 온도는 낮게 유지하여야 하고, 반대로 낮은 포화증기압을 가진 휘발성 유기화합물은 응축기의 온도를 상대적으로 높게 관리를 하며, 이때 응축기의 온도는 항상 장치 주변 온도보다는 항상 낮게 관리되어야 한다. 적합한 응축기의 온도 범위는 -30℃에서 10 ℃이고, 가장 적합한 유지 온도 범위는 -20 ℃에서 0 ℃이다.

응축장치 12에서 휘발성 유기화합물의 일부가 제거된 오염가스는 라인 13을 통해 라인 14와 라인 16A 또는 16B에 도입되어, 휘발성 유기화합물 흡착 제거장치 17A 또는 17B에 도입된다.

흡착 제거장치에서는 휘발성 유기화합물이 흡착에 의해서 제거된 후 라인 18A 또는 18B와 19로 배출된다. 이때 배출되는 가스에는 휘발성 유기화합물이 흡착장치에 의해서 제거되지 못하고 포함되어 있는 농도는 0.1g/㎥이하로 운영을 한다. 이 배출농도의 범위는 환경기준 배출농도 또는 배출허용농도 이하로 관리를 한다. 그리고 이 배출농도는 밸브 15A와 15B, 20A와 20B, 33A와 33B, 35A와 35B를 제어하는 기준이 된다. 이들 밸브 제어에 의해서 라인13에 의해서 유입된 오염된 가스는 흡착장치 17A 또는 17B에서 흡착·탈착 싸이클을 진행하게 된다.

흡착장치 17A 또는 17B에서 처리된 후 라인 19에서 배출되는 가스는 휘발성 유기화합물과 수분이 제거된 청정가스이다. 이 청정가스 중 세정가스로 이용되는 가스의 유량은 흡착장치 17A또는 17B에 흡착되어 있는 휘발성 유기화합물의 종류 및 농도에 의해서 결정된다. 그러나 일반적으로 라인 21에서 배출되는 청정가스 중에서 세정가스의 유량비는 0.1%에서 25%이다. 이중 가장 적합한 비율은 1.0%에서 15%가 장치를 운용하는데 가장 유리하다.

21라인에서 배출되는 청정가스는 가열장치 30에 의해서 가열된 후 유량의 75%이상은 라인21과 23그리고 24를 통해서 라인 8A 또는 8B에 의해서 수분제거장치 7A또는 7B에 유입되어 흡착된 수분을 탈착 및 수분을 제거를 시킨 후 라인 6A 또는 6B와 라인 27,28을 통해서 수분만 포함된 상태로 가스를 대기 방출하게 된다.

그리고 나머지 25%이하의 유량은 라인 29에 유입된다.

가열장치 30에서 예열되는 온도 범위는 휘발성 유기화합물의 종류에 따라 결정되며, 일반적인 온도 범위는 40 ℃에서 150 ℃에서 운전된다. 그러나 흡착장치 17A 또는 17B에 세정가스가 유입된 후 탈착 공정에서 부 반응을 일으키지 않으면서 세정 효율 또는 탈착 효율이 높은 온도가 선택되어야 하는데, 가장 유리한 온도 범위는 50 ℃에서 120 ℃이다.

이렇게 세정가스가 예열 된 후 라인 31과 32 그리고 18A 또는 18B를 통해서 흡착장치 17A 또는 17B에 유입된 후 흡착된 휘발성 유기화합물을 고온 감압 탈착에 의해서 고온의 과포화 된 휘발성 유기화합물질이 포함된 가스를 생성시켜 라인 16A 또는 16B와 라인 34 그리고 36을 통해서 진공펌프 38에 도입된 후 라인 39를 통해서 응축기 12에 도입되어 휘발성 유기화합물이 회수된다.

이때 회수된 휘발성 유기화합물은 트랩42와 라인 41을 통해서 회수탱크 43에 저장이 되고, 휘발성 유기화합물이 일부 포함된 가스는 라인40을 통해서 라인13에 합쳐진 후 흡착장치 17A 또는 17B에 유입되어 재처리되는 공정을 거친다.

그리고 추가적인 세정가스의 역할로서 흡착장치 17A또는 17B의 냉각기능이 있다. 포화 흡착된 흡착장치를 감압 및 고온의 세정 가스로 탈착을 한 후, 다시 휘발성 유기화합물을 흡착장치에 유입시킬 경우 초기에는 흡착장치의 온도가 높은 상태이다. 그러므로 유입되는 가스에 의해서 온도가 떨어질 때까지는 정상적인 흡착이 이루어지지 않는다. 그러므로 이를 방지하기 위해서 포화 흡착된 흡착장치 17A 또는 17B에 고온의 세정가스에 의해서 탈착 공정을 거친 후, 흡착장치 17A 또는 17B에서 휘발성 유기화합물이 제거되어 배출되는 가스를 세정이 끝난 흡착장치에 유입을 시켜 온도를 떨어뜨린 후 정상적으로 사용하는 방법이다. 예를 들면, 휘발성 유기화합물이 포함된 가스는 라인 14와 16A를 통해서 흡착장치17A에 유입되고, 이때 17B는 라인 31, 32, 18B를 통해서 세정가스가 17B에 유입되면서 세정이 된다.

세정이 완료된 후, 흡착장치 17A에서 배출되는 가스를 라인 18A, 32, 18B를 통해서 흡착장치 17B에 유입을 시켜서 흡착장치 17B를 냉각시킨 후 라인 16B, 34, 44를 통해서 23라인에 연결이 된다. 흡착장치 17B의 온도가 상온으로 떨어지면 밸브 20A와 33A를 조작하여 흡착장치 17A에서 배출되는 가스를 앞에서 설명한 방법으로 배출을 한다.

본 발명에 따른 방법 및 장치는 본 발명의 개념 및 정신을 이탈하지 않는 방식으로 변형될 수 있으며, 이러한 변형 또는 변법은 모두 본 발명의 범주에 포함된다.

본 발명에 따르면, 지구환경보전은 물론 자원손실을 방지할 수 있는 휘발성 유기화합물이 포함된 가스 회수를 위한 흡착과 응축시스템이 결합된 장치 및 장치의 운전방법이 제공된다. 기존 휘발성 유기화합물 회수장치에서 회수된 휘발성 유기화합물에는 수분과 같은 불순물이 다량 포함되어 있으므로 회수된 휘발성 유기화합물은 정제공정을 거쳐야 하거나, 2급 휘발성 유기화합물로서 사용하였다. 그리고 회수장치의 공정비용이 많이 요구되거나 흡착효율이 떨어진다. 그리고 정제 후 대기로 배출되는 공기에 포함되어 있는 휘발성 유기화합물의 농도를 환경기준치 보다 매우 낮은 수준으로 관리를 하기 위해서는 공정비용이 많이 요구되기도 한다. 그러나 본 발명의 새로운 장치는 위와 같은 문제점을 해결함으로써 기존의 휘발성 유기화합물 회수장치보다 높은 효율과 낮은 공정 운영비용으로 추가적인 정제 공정이 필요 없이 회수된 휘발성 유기화합물을 재 사용할 수 있게 해준다.

Claims (8)

1. 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기를,

   (a) 수분제거장치 (7) 에서 수분을 선택적 또는 경쟁선택으로 흡착제거하고,

   (b) 응축기 (12) 에서 휘발성 유기화합물을 액체상태로 응축하여 제거 또는 회수하며,

   (c) 잔류 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기를 흡착장치 (17)에 공급하여 잔류 휘발성 유기화합물을 흡착제거하고,

   (d) 깨끗한 공기를 가열장치 (30)에서 가열하고, 가열된 공기의 일부는 상기 수분제거장치 (7)에 공급하여 흡착된 수분을 탈착시켜 수분-함유된 공기로 배출하고, 상기 가열된 공기의 일부는 상기 흡착장치 (17)에 공급하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 상기 응축기 (12)에 공급하는 것으로 구성된 휘발성 유기 화합물의 흡착 응축식 회수 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가열장치 (3)에서 나오는 공기의 75% 이상은 수분제거장치 (7) 로, 25 % 이하는 흡착장치 (17)로 공급하도록 되어 있는 휘발성 유기 용매의 회수 장치
3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 수분흡수장치 (7)에는 실리카겔, 활성알루미나 및 제올라이트 등을 흡착제로서 사용하고 상기 흡착장치 (17)에서는 활성탄, 변형된 활성탄, 분자체, 활성탄 섬유, 고분자 흡착제에서 선택된 흡착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 용매의 회수 방법.
4. 제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 가열장치 (30)에 공급되는 공기는 흡착장치 (17)에서 휘발성 유기화합물을 흡착시켜 제조한 후 배출되는 정제된 공기임을 특징으로 하는 휘발성 유기 용매의 회수 방법.
5. 휘발성 유기화합물을 함유하는 공기에서 수분을 선택적으로 흡착 제거하는 수분제거장치 (7), 수분 제거된 공기에 함유된 휘발성 유기화합물을 응축하여 제거하기 위한 응축장치 (12), 수분 및 휘발성 유기화합물 제거된 공기로부터 잔류 휘발성 유기화합물을 흡착제거하기 위한 흡착장치 (17), 상기 탈착을 위한 가열된 공기를 수득하기 위한 가열장치 (30)로 구성되며, 상기 가열장치에서 나오는 공기의 일부는 상기 수분제거장치 (7)로 공급하여 흡착된 수분을 탈착시키고, 또다른 일부는 상기 흡착장치 (17)로 공급하여 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시키도록 되어 있고, 수분을 탈착시켜 수득한 수분-함유 공기는 대기 중으로 배출되도록 되어 있고, 및 휘발성 유기화합물을 탈착시켜 수득한 휘발성 유기화합물-함유 공기는 응축기 (12)로 다시 공급하도록 되어 있는 휘발성 유기화합물 회수 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 수분제거장치 (7) 및 흡착장치 (17)는 각각 두 개 이상씩 구비되고, 어느 하나에 탈착용 가열공기를 제공하는 동안 다른 것에는 흡착용 공기가 계속 공급되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 용매의 흡착 응축식 회수장치.
7. 제 5 또는 6 항에 있어서, 상기 흡착장치 (17)에서 배출되는 공기를 가열장치 (3)에 공급하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 용매의 회수장치.
8. 제 5 또는 6 항에 있어서, 흡착장치 (17)에, 탈착 시에 이용되는 기계식 또는 오일식 진공펌프가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기 용매의 회수 장치.