KR200266453Y1 - 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유기용제를 사용함으로써 발생하는 휘발성 유기화합물가스를 처리하기 위한 흡착탑에 관한 것으로, 본 고안은 휘발성 유기화합물가스의 흡착 및 탈착을 용이하게 하기 위한 흡착탑에 관한 것으로, 그 외측에 유입구 및 배출구를 구비한 흡착탑 본체; 흡착탑 본체 내부에 병렬로 배치되고, 그 내, 외측에 망체를 구비한 수납틀; 수납틀 사이에 설치되어, 유입되는 배기가스 및 열풍의 흐름을 제한하는 밀폐막; 및 수납틀 내부에 수납되고, 입상활성탄층 및 활성탄소섬유층으로 이루어진 흡착제를 포함한다.

Description

휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑{Absorber for disposing the Volertile Organic Compound}

본 고안은 휘발성 유기화합물가스 처리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유기용제를 사용함으로써 발생하는 휘발성 유기화합물가스를 처리하기 위한 흡착탑에 관한 것이다.

일반적으로, 휘발성 유기화합물가스(Volertile Organic Compound ; 이하, VOC라 한다.)는 석유정제시설, 석유화학제조시설, 저유소, 주유소, 도료제조시설, 세탁소, 인쇄 및 출판시설, 도로포장시설, 도장시설 등과 같이 각종 유기용제를 사용하는 시설에서 발생하는 매우 유해한 물질이다. 이러한 VOC는 대기중에서 태양광선에 의해 질소 산화물과 광화학적 산화반응을 일으켜 지표면상의 오존 농도를 증가시켜 스모그 현상을 야기할 뿐만 아니라, 인체에도 중축신경계를 마비시키고, 말초신경계를 마비시키는 등의 각종 유해한 영향을 끼친다.

이러한 VOC를 제거하기 위한 가장 효과적인 방법으로, 입상 활성탄 등과 같은 흡착제를 이용한 흡착방식이 주로 사용된다.

이러한 입상 활성탄은 다수의 미세공과 넓은 표면적을 가지며, 각종 유기용제에 의해 발생하는 휘발성 유기화합물 가스는 이러한 입상 활성탄의 미세공으로 반데르발스힘에 의해 유입되며, 이 부위에서 포화 증기압 이상의 고농도가 유지되어 응축된 상태로 흡착된다. 이러한 입상 활성탄의 흡착 작용에 의해 휘발성 유기화합물 가스는 활성탄의 미세공에 흡착되어, 외부로 휘발성 유기화합물 성분이 제거된 가스가 외부로 배출된다.

한편, 이러한 입상 활성탄으로 이루어진 흡착제는 VOC가 계속 흡착되어 포화상태가 되면 흡착 성능이 저하되는 특성때문에, VOC 배출량이 큰 경우에는 흡착 후, 탈착 과정을 거쳐 재생하는 장치가 적용된다.

하지만, 이러한 종래의 VOC 흡, 탈착 장치는 흡착탑 내에 충진된 흡착제 내로 유입되는 열풍 및 배기가스의 유속을 제어하는 수단이 없어, VOC의 흡착 및 탈착 효율이 효과적이지 못하는 단점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 흡착탑 내로 유입되는 열풍 및 배기가스의 유속을 제어함으로써, VOC의 흡착 및 탈착이 용이하고, VOC 제거 효율이 보다 향상된 VOC 처리용 흡착탑을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑을 도시한 개략적인 단면도.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑의 흡착제를 도시한 단면도.

도 3은 본 고안의 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착제가 적용되는 흡착탑의 흡착제 및 수납틀을 도시한 부분 절개 사시도.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑의 흡착제를 도시한 도면

도 5는 본 고안의 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑이 도장부스에 적용된 상태를 도시한 사용상태도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 흡착탑 본체 2 : 수납틀

3 : 흡착제 3a : 입상활성탄층

3b : 활성탄소섬유층 3c : 필터층

4 : 밀폐막

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, VOC의 흡착 및 탈착을 용이하게 하기 위한 흡착탑에 관한 것으로, 그 외측에 유입구 및 배출구를 구비한 흡착탑 본체; 흡착탑 본체 내부에 병렬로 배치되고, 그 내, 외측에 망체를 구비한 수납틀; 수납틀 사이에 설치되어, 유입되는 배기가스 및 열풍의 흐름을 제한하는 밀폐막; 및 수납틀 내부에 수납되고, 입상활성탄층 및 활성탄소섬유층으로 이루어진 흡착제를 포함한다.

바람직하게는, 흡착제는 필터층을 더 구비한다.

바람직하게는, 흡착제는 주름져 있다.

바람직하게는, 흡착제는 원통관 형상으로 형성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 VOC 처리용 흡착탑을 도시한다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 V0C 처리용 흡착탑은 흡착탑 본체(1)와, 수납틀(2)과, 흡착제(3)와, 밀폐막(4)을 포함한다.

흡착제 본체(1)는 열풍 및 배기가스가 유입 및 배출되는 유입구(1a) 및 배출구(1b)를 구비한다.

흡착제(3)는 입상활성탄층(3a)과, 활성탄소섬유층(3b)과, 부직포 등과 같은 필터층(3c)으로 이루어진다.

입상활성탄층(3a)은 공기의 유속제어용으로 활성탄소섬유보다는 고밀도이므로, 열풍 및 배기가스의 유속을 저하시킴으로써, 후술하는 활성탄소섬유층(3b)의 VOC 흡착 및 탈착 성능을 보다 향상시키는 특징이 있으며, 입상활성탄층(3a)은 후술하는 활성탄소섬유층(3b)의 VOC 흡착 성능을 보조하는 역할을 수행한다.

활성탄소섬유(3b)는 활성탄소섬유로 충진되어져 있다. 이러한 활성탄소섬유는 천연섬유 또는 인조유기물, 화학섬유를 원료로 소성, 부활시켜 만든 섬유상의 활성탄으로, 주요 성분은 탄소로서 흑연 결정체의 누적된 형태이며 탄소 이외의 미량의 수소 등을 포함한다. 표면적은 1000~1600m²/G으로 매우 크며 공경은 10~40A⁰으로 균등하며 작은 세공구조로 되어있고 흡착속도가 매우 빠르며 입상활성탄의 10~100배이다. 여러 분야에서 분리나 정제에 사용되고 있는 분말이나 입상활성탄(30 내지 35%)에 비해 단위 중량당 흡착율(45 내지 50%)이 높으며, 냉각속도가 매우 빠르다. 이러한 활성탄소섬유는 표면이중처리로 재생시 탄분비산으로 인한 마모율이 없고, 재생시 100~120℃의 온도의 스팀이나 온풍으로 간단히 재생이 가능하다. 이에 따라, 활성탄소섬유는 400℃ 이상의 고압증기에 의해서만 재생이 가능한 입상활성탄에 비해, 그 재생 시스템의 설치비 및 유지비가 보다 저렴해지는 특징이 있다.

한편, 이러한 활성탄소섬유층(3b)과 입상활성탄층(3a)이 적절히 조합된 흡착제(3)는 입상활성탄으로만 구성된 흡착제보다 적은 중량으로 높은 VOC 제거 성능을 확보할 수 있으므로, 그 경박 단소화가 용이하여 비용 절감의 효과가 높은 특징이 있다.

필터층(3c)은 활성탄소섬유층(3b)의 하부에 위치되어 배기가스 및 열풍이 활성탄소섬유층(3b)으로 유입되기 전에, 도료 분진 등과 같은 입자상물질을 제거함으로써, 활성탄소섬유층(3b)의 흡착 성능을 보다 향상시킨다. 대안적으로, 이러한 필터층(3c)은 흡착탑 본체(1)의 유입구(1a) 전측에 설치되어질 수도 있다.

한편, 이러한 흡착제(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 유입되는 열풍 및 배기가스(화살표 A)와의 접촉 면적을 증대시키기 위해, 주름지도록 형성된다.

수납틀(2)은 도 3에 도시된 바와 같이, 열풍 및 배기가스가 유입 및 유출되는 방향(화살표 A)의 내, 외측에 망체(2a)를 구비한다. 대안적으로, 이러한 망체(2a)는 상술한 흡착제(3)의 각 층(3a, 3b, 3c)사이에 설치될 수도 있다. 이러한 망체(2a)는 열풍 및 배기가스가 통과시 발생하는 저항을 최소화할 수 있으며, 필터, 활성탄소섬유, 입상활성탄의 이탈을 방지한다.

밀폐막(4)은 흡착탑 내부로 유입되는 배기가스 및 열풍의 흐름을 도 1에 도시된 화살표와 같은 방향으로 제한한다.

도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 흡착제에 관한 것으로, 도시된 바와 같이, 흡착제(3)는 입상활성탄층(3a), 활성탄소섬유층(3b), 필터층(3c)이 외부로부터 내부로 충진되어진 원통관 형상으로 형성된다. 또한, 각 층(3a, 3b, 3c)는 전체적으로 주름진 형상이다. 이는 유입되는 배기가스 및 열풍이 흡착제(3)와 보다 넓은 면적으로 접촉하도록 하기 위한 것이다. 이러한 흡착제(3)의 형상에 상응하도록 수납틀(4)도 원통형관으로 형성될 수도 있다.

이상과 같이 구성된 본 고안의 작용을 상세히 설명한다.

먼저, 흡착탑의 흡착작용은 각종 입자상 물질 및 VOC가 함유된 배기가스가 흡착제(3)을 통과하면서, 입자상 물질은 필터층(3c)에서 포집되고, 활성탄소섬유층 (3b) 및 입상활성탄층(3a)에서 VOC가 흡착된다. 이때, 입상활성탄층(3a)에 의해 유입되는 배기가스의 유속이 느려져 그 흡착 성능이 매우 상승한다.

다음, 흡착탑의 탈착작용은 열풍이 흡착탑 내로 공급되면, 입상활성탄층(3a)에 의해 열풍의 유속이 느려져, 활성탄소섬유층(3b)의 탈착 성능이 매우 상승한다.

한편, 이상과 같은 본 고안의 VOC 처리용 흡착탑을 도장 부스에 적용한 적용예를 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 본 고안의 흡착탑이 적용가능한 도장부스의 VOC 처리 시스템을 도시한다.

먼저, 부스실(10)은 밀폐형으로 이루어지고, 부스실(10)의 상부로 외부 공기를 강제로 급기시키기 위한 급기구(11a), 및 급기팬(11b)이 설치되고, 부스실(10)의 저부에는 부스실(10)의 내부 공기를 외부로 배기하기 위한 배기덕트(12)가 설치되고, 배기덕트(12)의 출구측에는 부스실(10)의 내부 공기를 강제로 배기하기 위한 배기팬(13)이 설치된다. 또한, 이러한 배기팬(13)의 입구측에는 배기용 개, 폐 밸브(13a)가 설치된다.

한편, 이러한 배기팬(13)의 출구측에는 도장 및 건조 작업시 발생하는 VOC를 흡착하는 본 고안의 흡착탑(14)이 설치된다.

흡착탑(3)의 출구측에는 배출구(15)가 장착되고, 이러한 배출구(15)측에는 배출용 개, 폐 밸브(15a)가 설치된다. 이러한 배출용 개, 폐 밸브(15a)의 입구측 으로부터 제 1 바이패스관(16)이 분기되어, 보일러(17)로 연장된다.

이러한 보일러(17)는 그 내부에 버너, 히터 등과 같은 가열 수단이 구비되고, 그 일측으로부터 건조열 공급관(17a)이 연장되어 부스실(10)의 상부측으로 연결된다. 보일러(17)에서 발생한 폐열을 배출하는 연통(17b)이 보일러(17)의 상부에 형성되고, 이러한 연통(17b)으로부터 분기된 제 2 바이패스관(18)이 흡착탑(14)의 일측에 연장된다. 이러한 제 2 바이패스관(18) 상에 건조열 공급팬(19)이 구비된다.

그 외의 각종 필터(20a, 20b, 20c, 20d)들이 각 배관상에 설치되어, 각종 오염 물질 및 도료 분진을 여과 및 포집한다.

도장 작업시, 급기구(11a) 및 급기팬(11b)을 통해 외부 공기가 강제로 부스실(10) 내부로 공급되고, 이렇게 공급된 공기는 부스실(10) 내에서 순환하다가 부스실(10)의 저부에 설치된 배기덕트(12)으로 배기되고, 이렇게 배기된 내부공기는 급기팬(13)에 의해 강제로 배기된다.

한편, 부스실(10)로부터 배기되는 내부 공기는 흡착탑(14)으로 유입되어, 흡착탑(14)내의 흡착제를 통과하면서 내부 공기 중에 함유된 VOC가 흡착된다. 이렇게 VOC가 제거된 공기는 배출구(15)를 통해, 외부로 배출된다.

다음, 건조 작업시, 보일러(17)로부터 건조열은 건조열 공급관(17a)을 통해 부스실(10) 내부로 공급되고, 배기팬(13)의 입구측에 설치된 배기용 개, 폐 밸브(13a)는 폐쇄되어 부스실(10) 내부로 공급된 건조열은 부스실(10) 내부에서 순환하게 된다.

한편, 보일러(17)로부터 발생한 건조열의 일부는 건조열 공급팬(19)에 의해 강제로 제 2 바이패스관(18)을 거쳐 흡착탑(14)으로 공급된다. 이러한 건조열에 의해 흡착탑(14) 내의 흡착제는 그 미세공에 흡착된 VOC가 탈착된다. 이 때, 폐열의 온도는 대략 200내지 250℃이고, VOC를 탈착하는 데 필요한 열풍의 온도는 대략 120 내지 150℃이다.

다음, 배출구(15)의 입구측에 설치된 배출구 개, 폐 밸브(15a)는 폐쇄되고,흡착탑(14) 내부에서 건조열에 의해 흡착제로부터 탈착된 VOC는 제 1 바이패스관 (16)을 거쳐 보일러(17)로 유입되어 연소된다.

이상과 같은 본 고안의 흡착탑은 도 5에 도시된 도장부스 뿐만아니라, 석유정제시설, 석유화학제조시설, 저유소, 주유소, 도료제조시설, 세탁소, 인쇄 및 출판시설, 도로포장시설, 도장시설 등과 같이 각종 유기용제를 사용함으로써, 톨루엔, 자일렌 등과 같은 휘발성 유기화합물이 발생하는 시설에 모두 적용가능하다.

상기와 같은 본 고안은, 흡착탑 내로 유입되는 열풍 및 배기가스의 유속을 제어함으로써, VOC의 흡착 및 탈착이 용이하여 VOC 제거 효율이 보다 향상된 장점이 있다.

이상에서는, 본 고안을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 고안은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 휘발성 유기화합물가스의 흡착 및 탈착을 용이하게 하기 위한 흡착탑에 관한 것으로,

   그 외측에 유입구 및 배출구를 구비한 흡착탑 본체;

   상기 본체 내부에 병렬로 배치되고, 그 내, 외측에 망체를 구비한 수납틀;

   상기 수납틀 사이에 설치되어, 유입되는 배기가스 및 열풍의 흐름을 제한하는 밀폐막; 및

   상기 수납틀 내부에 수납되고, 입상활성탄층 및 활성탄소섬유층으로 이루어진 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑.
2. 제 1항에 있어서, 상기 흡착제는 필터층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 흡착제는 주름져 있는 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 흡착제는 원통관 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 휘발성 유기화합물가스 처리용 흡착탑.