KR20040077106A - Complex Filter and Gas Scrubber for using the filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산업유해가스인 산성 가스나 염기성 가스, 미스트(mist) 형태의 중금속(이온) 및 휘발성 유기성분을 동시에 제거할 수 있는 가스 스크러버용 복합필터와, 상기 복합필터를 시스템 운전 중에 연속 재생할 수 있는 가스 스크러버에 관한 것이다.The present invention provides a composite filter for a gas scrubber that can simultaneously remove acidic gases, basic gases, mist-type heavy metals (ions), and volatile organic components, which are industrially hazardous gases, and the composite filter can be continuously regenerated during system operation. It is about a gas scrubber.
더욱 구체적으로는, 오염물의 흡착능력이 저하된 (복합)필터를 가스 스크러버의 운전 중에 주기적으로 재생 함으로써, 가스 스크러버로부터 필터를 분리하여 재생할 필요가 없고, 종래의 가스 스크러버에 비해 사용수명이 길며, 특히 SOx/NOx/황화수소 등의 산성 가스와 암모니아 등의 염기성 가스 및 종래에는 제거하기 곤란했던 휘발성 유기성분(VOC)을 물리·화학적으로 동시에 흡착 제거할 수 있는 배기가스처리용 유·무기 복합필터와 상기 복합필터가 장착된 가스 스크러버에 관한 것이다.More specifically, by periodically regenerating (composite) the filter having reduced adsorption capacity of contaminants during operation of the gas scrubber, it is not necessary to separate and regenerate the filter from the gas scrubber, and the service life is longer than that of the conventional gas scrubber. In particular, an organic / inorganic composite for exhaust gas treatment capable of simultaneously adsorbing and removing acidic gases such as SO x / NO x / hydrogen sulfide, basic gases such as ammonia, and volatile organic components (VOC) that were difficult to remove in the past It relates to a gas scrubber equipped with a filter and the composite filter.
종래 활성탄이나 비드형 이온교환수지를 필터로 채용한 입식 가스 스크러버는, 필터의 흡착용량이 작아 많은 양의 유해가스를 처리하면 쉽게 포화되고 따라서 흡착능력이 다하여 더 이상 처리가스 중의 오염물질을 흡착하지 못하거나, 이미 흡착된 오염물이 필터에서 떨어져 나오는 문제가 있었다.Conventional gas scrubbers employing activated carbon or bead type ion exchange resins as filters have a small adsorption capacity and are easily saturated when treated with a large amount of harmful gases. Or, there was a problem that the adsorbed contaminants came off the filter.
또한, 비드형 이온교환수지의 경우에는, 휘발성 유기성분을 흡착·제거하는 능력이 매우 낮기 때문에 이러한 휘발성 유기성분이 미스트 형태로 그대로 배출되는 단점이 있고, 처리가스가 이온교환수지를 통과할 때, 비드에 부딪혀 압력 강하 되기 때문에 배출속도가 낮고 따라서 대량처리에 한계가 있었다.In addition, in the case of the bead type ion exchange resin, since the ability to adsorb and remove volatile organic components is very low, such volatile organic components are discharged as they are in the form of mist, and when the process gas passes through the ion exchange resin, Because of the pressure drop, the discharge rate was low and therefore there was a limit to the mass treatment.
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해, 가스 스크러버용 필터에 있어서, 산업 유해가스인 휘발성 유기성분과 이온성 가스 및 중금속을 동시에 제거할 수 있고, 필터 재생과정에서 2차 오염물질의 배출이 억제되며, 가스 스크러버의 운전 중에 필터 재생이 이루어짐으로써 필터를 분리할 필요가 없고, 필터 제조 시, 탄소섬유나 전자선에 의한 중합방법으로 제조한 부직포를 사용함으로 제작이 간단하고, 처리가스의 압력강하가 거의 없는 복합필터를 제공함에 목적이 있다.In order to solve such a conventional problem, the present invention, in the gas scrubber filter, it is possible to remove volatile organic components, ionic gases and heavy metals that are industrial harmful gases at the same time, and to suppress the emission of secondary pollutants in the filter regeneration process Since the filter is regenerated during the operation of the gas scrubber, there is no need to separate the filter. In the manufacture of the filter, it is simple to manufacture by using a nonwoven fabric prepared by a polymerization method by carbon fiber or electron beam, and the pressure drop of the processing gas is reduced. It is an object to provide a composite filter with little.
또한, 본 발명은 상기 기능의 복합필터를 채용함으로써 운전 중에 (복합)필터를 주기적으로 또는 필요할 때마다 간헐적으로 재생하여 연속운전이 가능하게 하고, (복합)필터의 성능이 떨어질 때마다 재생함으로써 오염물질의 처리효율을 항상 고효율로 유지할 수 있으며, (복합)필터 또는 시스템의 사용 수명이 종래보다 현저히 늘어날 수 있는 가스 스크러버를 제공함에 목적이 있다.In addition, the present invention employs a composite filter having the above function, thereby allowing the continuous operation by regenerating the (composite) filter periodically or as needed intermittently during operation, and by regenerating each time the performance of the (composite) filter is reduced. It is an object of the present invention to provide a gas scrubber which can maintain the processing efficiency of a material at high efficiency at all times and which can significantly increase the service life of a (composite) filter or a system.
도1은 본 발명의 가스 스크러버용 복합필터가 채용된 일 실시예의 가스 스크러버를 나타낸 사시도이다.1 is a perspective view showing a gas scrubber of an embodiment in which the composite filter for gas scrubber of the present invention is employed.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 스크러버용 복합필터를 나타낸 단면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a composite filter for a gas scrubber according to an embodiment of the present invention.
[도면 부호의 설명][Description of Drawing Reference]
1...복합필터, 2...지지대,1 ... composite filter, 2 ... support
3...케이스, 4...덮개,3 case, 4 cover,
5...가스배출구, 6...시료분취구,5, gas outlet, 6, sample dispenser,
7...재생액저장수단, 8...수준기,7, regeneration liquid storage means, 8 ...
9...격막, 10...연결핀,9 ... diaphragm, 10 ... connection pin,
11...펌핑수단, 12...재생액분사수단,11 pumping means, 12 regeneration liquid spraying means,
13,17...유량계, 14...히터,13,17 ... flow meter, 14 ... heater,
15...연결덕트, 16...컴프레서,15 ... connection duct, 16 ... compressor,
18...드레인밸브, 19...재생액보충구,18 drain valve, 19 refill solution,
A...양이온교환필터부, B...음이온교환필터부,A ... cation exchange filter unit, B ... anion exchange filter unit,
C...무기흡착부.C ... Inorganic adsorption section.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복합필터는, 처리가스 내의 양이온성 오염물질을 흡착·제거하는 양이온교환필터부와; 처리가스 내의 음이온성 오염물질을 흡착·제거하는 음이온교환필터부와; 중금속 및 휘발성 유기성분을 포함한 비이온성 오염물질을 필터링하는 무기흡착부와; 상기 양이온교환필터부 및 음이온교환필터부와 무기흡착부가 적어도 하나 이상 간격을 두고 내장되는 케이스;를 포함하여 이루어진다.The composite filter of the present invention for solving the above technical problem, the cation exchange filter unit for adsorbing and removing the cationic contaminants in the processing gas; An anion exchange filter unit for adsorbing and removing anionic contaminants in the processing gas; An inorganic adsorption portion for filtering nonionic contaminants including heavy metals and volatile organic components; And a case in which the cation exchange filter unit, the anion exchange filter unit, and the inorganic adsorption unit are embedded at least one space apart.
상기 양이온교환필터부와 상기 음이온교환필터부의 소재로는 전자선 전조사 중합방법으로 제조한 부직포를 사용할 수 있고, 상기 무기흡착부의 소재로는 활성탄소섬유로 만든 부직포를 사용할 수 있다. 그리고 이들 소재는 판(板) 형상으로 성형해 사용할 수 있다.As the material of the cation exchange filter unit and the anion exchange filter unit, a nonwoven fabric prepared by an electron beam pre-irradiation polymerization method may be used, and a nonwoven fabric made of activated carbon fibers may be used as a material of the inorganic adsorption unit. And these materials can be molded into a plate shape and used.
이 때, 상기 양이온교환필터부와 음이온교환필터부 및 무기흡착부는 상기 케이스 내에 수평 또는 수직방향으로 여러 개가 교대로 배열될 수 있으며, 그 사이사이에 예컨대 양이온교환필터부와 음이온교환필터부 사이 또는 (양-음-무기)를 하나의 유닛으로 보고 매 유닛 사이에, 소정 형상의 분리판을 끼워 넣을 수 있다. 여기서, 상기 분리판으로는 다공판 또는 중앙부에 큰 구멍이 뚫린 스페이서 또는 복합필터의 가장자리부분에 배치할 다수 개의 작은 조각(스페이서)을 사용할 수 있다.At this time, the cation exchange filter unit, the anion exchange filter unit and the inorganic adsorption unit may be arranged in the casing in the horizontal or vertical direction alternately, between, for example, between the cation exchange filter unit and the anion exchange filter unit or (Yin-Um-Weapons) can be regarded as one unit, and a separation plate of a predetermined shape can be sandwiched between each unit. Here, as the separator, a plurality of small pieces (spacers) to be disposed at the edge of the spacer or the composite filter having a large hole in the central plate or the center may be used.
이러한 구성에 따르면, 산업 유해가스를 대량으로 처리할 수 있고, 비교적 공극이 많은 섬유층(부직포)을 통해 가스가 유동함으로 압력 강하가 방지되며, 처리가스 내의 오염물질이 필터를 거쳐 나가는 동안 섬유(층) 표면에 물리·화학적으로 흡착되어 제거된다.According to this configuration, it is possible to treat a large amount of industrial harmful gases, to prevent the pressure drop by flowing the gas through a relatively porous air layer (non-woven fabric), and the fiber (layer) while the contaminants in the treated gas passes through the filter ) It is adsorbed and removed physically and chemically on the surface.
특히, 분리판을 사용할 경우에는 양이온교환필터부와 음이온교환필터부 및 무기흡착부 사이에 공간이 형성되어 처리가스의 유동이 자유롭게 이루어짐으로 압력 강하가 거의 나타나지 않게 된다.In particular, in the case of using the separator plate, a space is formed between the cation exchange filter unit, the anion exchange filter unit, and the inorganic adsorption unit, so that the flow of the processing gas is free, so that the pressure drop hardly appears.
또한, 본 발명의 복합필터를 구성하는 섬유(층)는 종래의 비드와 비교할 때, 체적에 비해 표면적이 넓기 때문에 흡착·제거 효율이 현저히 높아지게 된다.In addition, the fibers (layers) constituting the composite filter of the present invention have a large surface area compared with the conventional beads, so that the adsorption and removal efficiency is significantly increased.
한편, 상술한 구성의 복합필터를 갖는 본 발명의 가스 스크러버는, 가스 스크러버용 복합필터를 재생하는 재생액저장수단과; 재생액을 복합필터의 상부까지 펌핑하는 펌핑수단과; 펌핑된 재생액을 복합필터의 상부에서 주기적으로 또는 간헐적으로 분사하는 재생액분사수단;을 포함하여 이루어진다.On the other hand, the gas scrubber of this invention which has a composite filter of the above-mentioned structure includes: regeneration liquid storage means for regenerating the composite filter for gas scrubber; Pumping means for pumping the regeneration solution to the top of the composite filter; And a regeneration solution spraying means for spraying the pumped regeneration solution periodically or intermittently on the composite filter.
여기서, 상기 재생액으로는 1∼5%의 황산용액과 3∼10%의 Na2CO3용액과 40℃∼80℃의 온수가 각각 사용되는 것이 바람직하다.Here, as the regeneration solution, it is preferable that 1 to 5% sulfuric acid solution, 3 to 10% Na 2 CO 3 solution, and hot water at 40 ° C. to 80 ° C. are used, respectively.
이러한 구성에 따르면, 가스 스크러버의 운전 중에, 상기 황산용액이 복합필터의 상부에서 분사되어 양이온교환필터부가 재생되고, Na2CO3용액에 의해 음이온교환필터부가 재생되며, 상기 온수가 복합필터의 상부에서 하부로 흘러내릴 때, 무기흡착부에 흡착된 오염물질과 양·음이온교환필터부에 부착된 오염물질이 동시에 제거된다.According to this configuration, during operation of the gas scrubber, the sulfuric acid solution is injected from the upper portion of the composite filter to regenerate the cation exchange filter portion, the anion exchange filter portion is regenerated by Na 2 CO 3 solution, and the hot water is As it flows down from the bottom, contaminants adsorbed on the inorganic adsorption unit and contaminants adhering to the positive and negative ion exchange filter unit are simultaneously removed.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 스크러버와 복합필터의 구성 및 작용을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the gas scrubber and the composite filter according to an embodiment of the present invention will be described.
첨부된 도1은 본 발명의 가스 스크러버용 복합필터가 채용된 일 실시예의 가스 스크러버를 나타낸 사시도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 스크러버용 복합필터를 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing a gas scrubber according to an embodiment in which the composite filter for gas scrubber of the present invention is employed, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a composite filter for gas scrubber according to an embodiment of the present invention.
도면에서, 본 실시예의 복합필터(1)는 무기흡착부(C)와 양이온교환필터부(A) 및 음이온교환필터부(B)의 구성소재인 (활성)탄소섬유 부직포와 통상의 이온교환섬유 부직포를 THF(테트라하이드로퓨란 : tetrahydrofuran)에 침지시켜 PVC판에 압착시켜 만들었다.In the figure, the composite filter 1 of the present embodiment is a (active) carbon fiber nonwoven fabric and an ion exchange fiber which are components of an inorganic adsorption portion (C), a cation exchange filter portion (A) and an anion exchange filter portion (B). The nonwoven fabric was made by immersion in THF (tetrahydrofuran) and pressed onto a PVC plate.
한편, 상기 복합필터(1)는, 복합필터 고정용 지지대(2)와 케이스(3), 가스배출구(5) 및 시료분취구(6)가 설치된 덮개(4), 연결핀(10)에 의해 가스 스크러버에 고정되어 있다.On the other hand, the composite filter 1 is a cover (4), the connecting pin 10 is provided with a support for fixing the compound filter 2, the case 3, the gas discharge port 5 and the sample aliquot (6) It is fixed to the gas scrubber.
여기서, 본 실시예의 복합필터(1)가 설치된 가스 스크러버는, 재생액저장수단(7)과, 재생액을 복합필터(1)의 상부로 펌핑하는 펌핑수단(11)과, 상기 재생액을 복합필터(1)의 상부에서 고루 분사하는 재생액분사수단(12)과, 재생액의 순환간격을 자동/수동으로 조절할 수 있는 유량계(13)와, 재생액저장수단 내의 수위가 낮아질 경우 이를 체크하여 필요한 양만큼의 재생액이 보충되도록 하는 수준기(8)와, 재생액 중 온수의 온도를 소정 온도로 유지시키기 위한 히터(14) 등으로 구성되어 있다. 또한, 상기 복합필터(1)와 재생액저장수단(7) 사이에는 연결덕트(15)가 설치되어 있어, 볼트결합 등의 접합방식에 의해 서로 밀봉된다.Here, the gas scrubber provided with the composite filter 1 of this embodiment includes a regeneration solution storage means 7, a pumping means 11 for pumping the regeneration solution to the upper portion of the composite filter 1, and the regeneration solution. The regeneration liquid spraying means 12 spraying evenly from the upper part of the filter 1, the flow meter 13 for automatically or manually adjusting the circulation interval of the regenerating liquid, and if the water level in the regeneration liquid storage means is checked, And a leveler 8 for replenishing the required amount of regeneration liquid, and a heater 14 for maintaining the temperature of the hot water in the regeneration liquid at a predetermined temperature. In addition, a connection duct 15 is provided between the composite filter 1 and the regeneration liquid storage means 7, and is sealed to each other by a joining method such as bolting.
또한, 본 실시예의 가스 스크러버에는, 처리가스를 상기 연결덕트(15)의 하부로 압송해 상향 이동시키는 컴프레서(16)와, 처리가스의 공급량을 확인 또는 조절하는 유량계(17)가 설치되어 있다. 여기서, 미설명부호 9는 재생액저장수단의 내부공간을 구획하는 격막이며, 18은 재생액을 갈아 줄 때 오픈시키는 드레인밸브이고, 19는 재생액의 저장량이 부족한 경우 필요한 재생액을 공급하는 재생액보충구이다.In addition, the gas scrubber of the present embodiment is provided with a compressor 16 for transporting the processing gas to the lower portion of the connecting duct 15 and moving upward, and a flow meter 17 for checking or adjusting the supply amount of the processing gas. Here, reference numeral 9 denotes a diaphragm for partitioning the inner space of the regeneration solution storage means, 18 is a drain valve to open when the regeneration solution is changed, and 19 is a regeneration solution for supplying necessary regeneration solution when the regeneration solution is insufficient. It's a supplement.
이상과 같이 구성되는 본 실시예의 가스 스크러버는 다음과 같이 작동한다.The gas scrubber of the present embodiment configured as described above operates as follows.
산업 유해가스를 포함한 공기(처리가스)는 상기 컴프레서(16)에 의해 연결덕트(15)의 하부로 공급되고, 이 처리가스는 연결덕트를 따라, 복합필터(1)가 설치되어 있는 상부로 이동한다.Air (process gas) containing industrial noxious gas is supplied to the lower part of the connecting duct 15 by the compressor 16, and the processing gas moves to the upper part where the composite filter 1 is installed along the connecting duct. do.
이 때, 복합필터(1)를 통과하는 처리가스 중의 오염물질들이 그 성질에 따라, 각각 무기흡착부(C)와 양·음이온교환필터부(A,B)에 흡착되어 제거된다.At this time, contaminants in the process gas passing through the composite filter 1 are adsorbed and removed by the inorganic adsorption portion C and the positive and negative ion exchange filter portions A and B, respectively, according to their properties.
이러한 상태가 지속되어 상기 복합필터(1)의 흡착능력이 저하되면, 상기 펌핑수단(11)이 작동되어, 재생액분사수단을 통한 재생액의 분사가 이루어진다.When this state continues and the adsorption capacity of the composite filter 1 is lowered, the pumping means 11 is operated to inject the regeneration liquid through the regeneration liquid injection means.
여기서, 펌핑수단(11)의 작동시점은, 가스배출구(5) 또는 시료분취구(6)에 농도계를 설치하여, 상기 농도계에 의해 자동으로 결정되게 할 수 있다.Here, the operation time of the pumping means 11 can be automatically determined by the concentration meter by installing a concentration meter in the gas discharge port 5 or the sample fraction opening 6.
한편, 상기 복합필터(1)를 타고 흘러 내린 재생액들은, 격막으로 구획된 상기 재생액저장수단의 내부공간 중 폐액저장공간으로 이동하거나 또는 온수저장공간으로 이동하게 된다.On the other hand, the regeneration fluid flowing down the composite filter (1) is moved to the waste liquid storage space or the hot water storage space of the internal space of the regeneration liquid storage means partitioned by the diaphragm.
이상과 같이, 본 발명의 복합필터와 가스 스크러버에 의하면, 휘발성 유기성분(VOC)과 SOx/NOx/HCl/HF/H2S와 같은 산성 가스, 암모니아 또는 아민류 등의 염기성 가스 및 중금속(이온) 등을 동시에 제거할 수 있고, 필터의 흡착능력이 저하될 때 마다 시스템(가스 스크러버)이 운전 중인 상태에서 (복합)필터를 재생하면 되기 때문에 종래 필터의 교체에 요구되는 시간과 시스템의 운전정지시간을 없앨 수 있고 따라서 처리가스 내의 오염물질을 연속적으로 제거할 수 있다.As described above, according to the composite filter and the gas scrubber of the present invention, a volatile organic component (VOC), an acid gas such as SO x / NO x / HCl / HF / H 2 S, basic gases such as ammonia or amines and heavy metals ( Ions) can be removed at the same time, and every time the adsorption capacity of the filter decreases, the (compound) filter needs to be regenerated while the system (gas scrubber) is in operation. Downtime can be eliminated and contaminants in the process gas can therefore be removed continuously.
특히, 본 발명의 가스 스크러버는 표준규격화가 가능하고, 처리능력이 같다고 가정할 때 종래보다 훨씬 콤팩트한 구조로 제작할 수 있기 때문에 설치공간이 작은 곳에도 설치할 수 있고 제작비용도 저렴하다.In particular, the gas scrubber of the present invention can be standardized, and can be manufactured in a much more compact structure than the conventional assuming that the processing capacity is the same, it can be installed even in a small installation space and the production cost is low.
또한, 종래 첨착 활성탄을 이용한 가스 스크러버에 대체해 사용할 수 있고, 소규모의 장치로도 종래의 대형 가스 스크러버와 거의 비슷한 처리효율을 발휘할 수 있으며, 복합필터 하나로 처리가스 내의 거의 모든 오염물질을 제거할 수 있다.In addition, it can be used instead of the conventional gas scrubber using the impregnated activated carbon, and even a small device can exhibit almost the same processing efficiency as the conventional large gas scrubber, and one composite filter can remove almost all contaminants in the treated gas. have.
또한, 본 발명의 가스 스크러버에서 흡착·제거된 오염물질(이온성 가스)은 복합필터에 화학적으로 결합되어 있기 때문에, 재생액에 의하지 않고서는 (복합)필터로부터 분리되지 않으며 따라서 흡착능력이 다한 경우에도 오염물질이 필터에서 떨어져 나오지는 않게 된다.In addition, since the contaminants (ionic gases) adsorbed and removed in the gas scrubber of the present invention are chemically bonded to the composite filter, they are not separated from the (composite) filter without using the regeneration solution, and thus the adsorption capacity is exhausted. Even contaminants do not come off the filter.
게다가, 무기흡착부에서 휘발성 유기성분의 거의 대부분이 흡착·제거 되기 때문에, 종래 대기 중으로 그대로 배출되던 미스트가 완전히 제거되어 유해가스의 완전처리가 가능하게 된다.In addition, since almost all of the volatile organic components are adsorbed and removed in the inorganic adsorption unit, the mist discharged as it is to the air in the past is completely removed, thereby enabling complete treatment of harmful gases.
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