KR20020078840A - 연속적 흡착 및 재생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡입팬(10)으로 오염공기를 흡입하여 오염물질을 흡착시키고 청정공기를 배출하는 시스템에 있어서: 상호 흡배기관(31)(32)이 연통하도록 병렬적으로 연결되고, 오염물질을 흡착하기 위한 활성탄을 수용하는 한 쌍의 흡착탑(11)(12); 상기 흡착탑(11)(12)의 배기관(32)에서 분기되는 분기관(33) 상에 설치되고, 히터(13)와 촉매산화기(14)로 구성되어 가열 및 정화 기능을 수행하는 후처리기; 상기 후처리기의 하류단에 연결되고, 흡입팬(16)을 통해 유입되는 대기와 열교환하는 열교환기(15); 상기 열교환기(15)에서 가열된 대기를 상기 흡착탑(11)(12)의 흡기관(31)으로 순환시키도록 설치되는 순환관(35); 및 상기 흡기관(31), 배기관(32), 분기관(33), 순환관(35)의 교차지점에 설치되고, 상기 흡착탑(11)(12)에서 흡착작용 또는 재생작용이 교대로 수행되도록 하는 유로전환밸브(21∼25)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서, 흡착탑을 병렬로 배치하고 흡착과 재생 사이클이 교대로 반복적으로 진행되도록 하여 전체적인 생산공정에 영향을 주지 않는 효과가 있다.
Description
본 발명은 연속식 흡착 및 재생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡착탑을 병렬로 배치하고 흡착과 재생 사이클이 교대로 반복적으로 진행되도록 하여 전체적인 생산공정에 영향을 주지 않는 연속식 흡착 및 재생 장치에 관한 것이다.
통상적으로 휘발성 석유화합물을 정제하여 저장하는 생산시설에서는 휘발성 유기물질(VOCs), 탄화수소류 등의 오염물질을 비롯하여 먼지, 수분이 다량 배출되므로 환경오염을 방지하기 위한 장치가 필수적으로 구비된다.
이러한 장치는 오염공기를 활성탄이 충진된 흡착탑으로 유도하여 오염물질을 포집한 다음 청정한 공기를 대기로 배출시킴으로써 법규상의 배출허용치를 만족하게 된다. 특히 휘발성 유기물질이 포함되는 경우 활성탄 외에 촉매연소장치를 부가하여 제거하기도 한다.
이때의 활성탄은 청정한 대기를 가열하여 열풍 상태로 유입시켜 오염물질을 분리함으로써 재생하는 것이 가능한데, 종래의 경우 활성탄을 재생하기 위해 흡착탑의 가동을 중단해야 하는 문제점이 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 흡착탑을 병렬로 배치하고 흡착과 재생 사이클이 교대로 반복적으로 진행되도록 하여 전체적인 생산공정에 영향을 주지 않는 연속식 흡착 및 재생 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 배관 연결 상태를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 제1작동모드에서 유동을 나타내는 모식도,
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 제2작동모드에서 유동을 나타내는 모식도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
10 : 흡입팬11, 12 : 흡착탑
13 : 히터14 : 촉매산화기
15 : 열교환기16 : 흡입팬
21∼25 : 유로전환밸브31∼35 : 배관
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 흡입팬(10)으로 오염공기를 흡입하여 오염물질을 흡착시키고 청정공기를 배출하는 시스템에 있어서: 상호 흡배기관(31)(32)이 연통하도록 병렬적으로 연결되고, 오염물질을 흡착하기 위한 활성탄을 수용하는 한 쌍의 흡착탑(11)(12); 상기 흡착탑(11)(12)의 배기관(32)에서 분기되는 분기관(33) 상에 설치되고, 히터(13)와 촉매산화기(14)로 구성되어 가열 및 정화 기능을 수행하는 후처리기; 상기 후처리기의 하류단에 연결되고, 흡입팬(16)을 통해 유입되는 대기와 열교환하는 열교환기(15); 상기 열교환기(15)에서가열된 대기를 상기 흡착탑(11)(12)의 흡기관(31)으로 순환시키도록 설치되는 순환관(35); 및 상기 흡기관(31), 배기관(32), 분기관(33), 순환관(35)의 교차지점에 설치되고, 상기 흡착탑(11)(12)에서 흡착작용 또는 재생작용이 교대로 수행되도록 하는 유로전환밸브(21∼25)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징으로서, 상기 유로전환밸브(21∼25)는 일측의 흡착탑(11)(12)에서 흡입팬(10)을 통한 오염공기를 순환하는 동안 타측의 흡착탑(11)(12)에서 흡입팬(16)을 통한 청정공기를 순환하도록 동시에 방향전환이 완료된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 배관 연결 상태를 나타내는 구성도이다.
본 발명은 흡입팬(10)으로 오염공기를 흡입하여 오염물질을 흡착시키고 청정공기를 배출하는 시스템에 관련된다. 휘발성 석유화합물을 정제하여 저장하는 생산시설에서는 공정가스가 흡입팬(10)을 통해 유입되도록 연결된다.
본 발명에 따르면 오염물질을 흡착하기 위한 활성탄을 수용하는 한 쌍의 흡착탑(11)(12)이 상호 흡배기관(31)(32)이 연통하도록 병렬적으로 연결된다. 흡착탑(11)(12)은 활성탄 외에 지올라이트 등을 수용하기도 한다. 흡기관(31)은 오염공기를 유입하는 흡입팬(10)에 공통적으로 연결되지만 배기관(32)은 각각의 배출구(32a)를 구비한다.
또, 본 발명에 따르면 히터(13)와 촉매산화기(14)로 구성되어 가열 및 정화기능을 수행하는 후처리기가 상기 흡착탑(11)(12)의 배기관(32)에서 분기되는 분기관(33) 상에 설치된다. 대체로 200∼400℃ 범위의 촉매산화기(14)를 사용하면 활성탄의 재생공정시 탈착된 유해물질이 완전산화 및 분해가 되어 무해물질(CO2+ H2O) 상태로 대기중으로 배출된다.
또, 본 발명에 따르면 흡입팬(16)을 통해 유입되는 대기와 열교환하는 열교환기(15)가 상기 후처리기의 하류단에 연결된다. 열교환기(15)는 흡착탑(11)(12)에서 분기되는 공기와 흡입팬(16)을 통하여 유입되는 대기 사이에 열교환을 수행한다. 열교환기(15)는 재생공정에 투입되는 저유량의 공기온도를 높여 흡착탑(11)(12)에서 탈착을 용이하게 하는 것이 주요한 기능이지만, 촉매산화기(14) 후단으로 배출되는 고온의 가스 온도를 낮추어 저온의 공기로서 대기중으로 배출하는 기능도 지닌다.
또, 본 발명에 따르면 상기 열교환기(15)에서 가열된 대기를 상기 흡착탑(11)(12)의 흡기관(31)으로 순환시키도록 순환관(35)이 설치된다. 순환관(35)은 흡착탑(12)과 흡기관(31) 사이를 연통하도록 설치된다. 이에 따라 배기관(32)에서 히터(13), 촉매산화기(14), 열교환기(15)를 거쳐 부호 33a의 배출구로 유동되도록 하는 동시에, 흡입팬(16)에서 열교환기(15), 순환관(35), 흡착탑(11)(12)을 거쳐 부호 32a의 배출구로 유동되도록 한다.
또, 본 발명에 따르면 상기 흡기관(31), 배기관(32), 분기관(33), 순환관(35)의 교차지점에 유로전환밸브(21∼25)가 설치되어, 상기 흡착탑(11)(12)에서 흡착작용 또는 재생작용이 교대로 수행되도록 한다. 흡착 및 재생공정이 동시에 이루어지므로 연속적인 가스상 유해물질처리가 가능하다.
이때 유로전환밸브(21∼25)는 일측의 흡착탑(11)(12)에서 흡입팬(10)을 통한 오염공기를 순환하는 동안 타측의 흡착탑(11)(12)에서 흡입팬(16)을 통한 청정공기를 순환하도록 동시에 방향전환이 완료된다. 흡착공정과 탈착/재생공정의 자동변환은 전자구동방식의 각 유로전환밸브(21∼25)들의 자동개폐를 통하여 한번에 이루어지도록 한다. 흡착공정에서 재생(탈착)공정으로의 자동변환시기는 흡착제의 종류와 양, 처리가스의 유량, 유해가스의 농도 및 작업시간에 맞춰 정해진다.
도시에는 없으나, 플라즈마 반응기를 추가하여 먼지, 수분을 집진시키고 유해물질을 이온화시킴으로서 촉매산화기(14)의 수명 및 제거성능을 향상시키는 것도 가능하다.
또한, 온도조절장치를 추가로 장착하여 열교환기(15)에 갑작스런 고온의 가스를 통과시키지 않음으로써 재생공정시 유입되는 공기의 온도조절이 가능하고 초기 탈착공정시 발생될 수 있는 고농도 유기물질 배출에 의한 화재위험을 미연에 방지하는 것도 바람직하다.
또한, 흡착탑(11)(12) 상단에 온도센서와 습식 스크러버(wet scrubber)를 추가하여 고농도의 휘발성물질의 흡착 및 재생작업시 발생되는 고온에 의한 화재를 방지할 수도 있다. 이 경우 흡착탑(11)(12)의 내부온도를 실시간 체크하여 자발화 온도(가스 종류 및 작업조건에 따라 다름) 이상시 자동적으로 습식 스크러버 시스템이 작동되도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 제1작동모드에서 유동을 나타내는 모식도가 도시되고, 도 3은 본 발명에 따른 시스템의 제2작동모드에서 유동을 나타내는 모식도가 도시된다. 도시에서 실선 화살표는 오염공기의 순환경로를, 점선 화살표는 대기의 순환경로를 의미한다.
우선, 도 1 및 도 2에서 좌측의 흡착탑(11)에서 흡착공정이 진행되는 경우, 흡입팬(10)을 통하여 유입된 유해가스(VOCs, 악취물질 등)가 함유된 오염공기는 제1유로전환밸브(21) 및 좌측의 제5유로전환밸브(25)를 거쳐 흡착탑(11)에 유입되고 유해물질이 흡착, 제거된 후 좌측의 제2유로전환밸브(22) 및 배출구(32a)를 통하여 무해가스 상태로 대기중으로 배출된다. 그러므로 우측의 흡착탑(12)으로는 오염공기가 유입되지 않아 흡착공정이 진행되지 않는다.
이와 동시에 흡입팬(16)이 작동하면 열교환기(15)를 거쳐 온도가 서서히 상승된 대기가 제4유로전환밸브(24), 우측의 제5유로전환밸브(25)를 지나 흡착탑(12)을 통과하면서 유해물질을 탈착시킨다. 이러한 공기와 탈착된 유해물질들은 좌측의 제2유로전환밸브(22), 제3유로전환밸브(23)를 지나 플라즈마 반응기를 통과하고 히터(13)에 의해 온도가 상승된 후 촉매산화기(14)에 의해 산화, 제거가 되고 온도조절기를 지나 열교환기(15)를 거쳐 배출구(33a)에서 대기중으로 배출된다.
도 1 및 도 3에서, 좌측의 흡착탑(11)이 흡착성능이 저하되어 우측의 흡착탑(12)에서 흡착공정을 진행하는 경우, 흡입팬(10)을 통하여 유입된 유해가스는 제1유로전환밸브(21), 우측의 제5유로전환밸브(25)를 거쳐 흡착탑(12)으로 유입이 되어 유해물질이 흡착, 제거가 되고 우측의 제2유로전환밸브(22)에서배출구(32a)를 거쳐 대기중으로 무해가스 상태로 배출된다. 이와 동시에 흡착탑(11)에서 재생공정이 수행되는 과정은 전술한 바와 동일하다.
다시 상기 흡착탑(12)의 흡착성능이 포화가 되어 흡착효율이 떨어지게 되면 유로전환밸브(21∼25)를 동시에 작동시켜 도 2의 상태로 전환한다.
본 발명에 따른 재생공정시 저유량(100m3/h 이하)으로 처리하므로 촉매산화기(14)에서의 촉매 사용량 및 히터(13)(보일러)에서의 에너지소비가 적다.
또한 기존에 사용되고 있는 어느 흡착장치(처리유량 20,000m3/h 급 이상)에도 본 발명에 따른 재생시스템으로의 구조변경이 가능하며 2개 이상의 흡착장치에도 적용이 용이하다.
이상의 구성 및 작용에 따르면 본 발명은 흡착탑을 병렬로 배치하고 흡착과 재생 사이클이 교대로 반복적으로 진행되도록 하여 전체적인 생산공정에 영향을 주지 않는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
Claims (2)
- 흡입팬(10)으로 오염공기를 흡입하여 오염물질을 흡착시키고 청정공기를 배출하는 시스템에 있어서:상호 흡배기관(31)(32)이 연통하도록 병렬적으로 연결되고, 오염물질을 흡착하기 위한 활성탄을 수용하는 한 쌍의 흡착탑(11)(12);상기 흡착탑(11)(12)의 배기관(32)에서 분기되는 분기관(33) 상에 설치되고, 히터(13)와 촉매산화기(14)로 구성되어 가열 및 정화 기능을 수행하는 후처리기;상기 후처리기의 하류단에 연결되고, 흡입팬(16)을 통해 유입되는 대기와 열교환하는 열교환기(15);상기 열교환기(15)에서 가열된 대기를 상기 흡착탑(11)(12)의 흡기관(31)으로 순환시키도록 설치되는 순환관(35); 및상기 흡기관(31), 배기관(32), 분기관(33), 순환관(35)의 교차지점에 설치되고, 상기 흡착탑(11)(12)에서 흡착작용 또는 재생작용이 교대로 수행되도록 하는 유로전환밸브(21∼25)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속적 흡착 및 재생 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 유로전환밸브(21∼25)는 일측의 흡착탑(11)(12)에서 흡입팬(10)을 통한 오염공기를 순환하는 동안 타측의 흡착탑(11)(12)에서 흡입팬(16)을 통한 청정공기를 순환하도록 동시에 방향전환이 완료되는 것을 특징으로 하는 연속적 흡착 및 재생 장치.
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