KR200486173Y1 - 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터 - Google Patents

산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터 Download PDF

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김종산
정헌
노정호
유승우
박은서
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Abstract

본 고안고안 배기가스 제거를 위한 반응흡착제 또는 불연 흡착제 등이 충진되며, 캐니스터 하부는 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구가 있으며, 캐니스터 내부에는 주입된 공기가 흡착제 내부로 유입될 수 있도록 타공구들이 형성되어 있고, 캐니스터 상부에는 정화된 공기가 배출하도록 공기 배출구가 형성되어 있으며, 공기 배출구 일측에는 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입 펌프가 설치된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터에 관한 것이다.

Description

산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터{Canister filled with a reaction adsorbent for removal of acid exhaust gas}
본 고안은 반도체 공정에서 배출되는 산 배기가스를 효율적으로 처리할 수 있도록 내부에 흡착제가 충진된 캐니스터에 관한 것이며, 보다 구체적으로 본 고안에 따른 캐니스터 내부에는 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제 또는 불연 흡착제 등이 충진되며, 캐니스터 하부는 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구가 있으며, 캐니스터 내부에는 주입된 주입된 공기가 반응흡착제 내부로 유입될 수 있도록 타공구가 형성되어 있고, 캐니스터 상부에는 정화된 공기를 배출할 수 있도록 공기 배출구가 형성되어 있으며, 공기 배출구 배관 일측에는 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입 펌프가 설치된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 배출되는 배기가스에는 미 반응된 독성 가스와 유해한 반응 생성물이 많이 포함되고 있어 이것을 처리시키지 않고 외부에 배출하는 것은 매우 위험하므로 중화 처리하여 배출하여야 한다.
이를 위하여서는 오염된 공기를 흡착제를 이용하여 제거하여 정화시킨 후 외부로 배출하는 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터가 필요하다.
본 고안에 따른 캐니스터에 충진되는 반응흡착제는 화재의 위험성이 적은 규조토 및/또는 제올라이트를 담채로 사용하고, 전이금속으로 Zn 을 대신하여 Ni, Cu, Co 등이 사용될 수 있다. 또한 불연성 반응흡착제를 충진시킬 수 있다.
본 고안과 관련된 종래기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0050731호에는 반도체 제조 공정의 유출물 스트림으로부터 독성 가스성분을 저감시키는 방법 및 장치가 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0085492호에는 반도체 제조 공정 배출 스트림으로부터 독성 가스 성분을 감소시키기 위한 방법 및 장치이 개시되어 있으나, 본 고안에 따른 캐니스터는 산 배기 가스로 오염된 공기를 흡입하기 위한 공기 흡입구가 설치되고, 정화된 공기가 배출하도록 공기 배출구가 설치되며, 공기 배출구 일측에는 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입 펌프가 설치되고, 내부에는 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제 및/또는 불연성 반응흡착제가 충진된 캐니스터와는 기술적 구성, 기술적 과제 및 효과 등에서 차이가 현저하다.
본 고안이 해결하려는 과제는 산 배기가스가 캐니스터 내부에 충진된 반응흡착제를 통과할 경우에 배기가스에 포함된 산 가스를 100% 제거할 수 있도록 충진제의 높게(50㎝ 내지 120㎝ 정도) 충진시킬 경우에 산 가스와 반응하여 반응흡착제 중간중간 발생되는 반응흡착제의 떡집 현상, 즉, 서로 뭉쳐서 오염된 산 배기 가스를 흡입이 어려워져 산 배기 가스의 정화 성능이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 반응흡착제가 충진되는 반응흡착제 충진 박스 하부와 하부에서 일정 부분 위쪽으로 오염된 공기가 흡입될 수 있는 공기 흡입구를 형성시킨 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안이 해결하려는 또 다른 과제는 오염된 공기가 반응흡착제 사이를 통화하면서 정화된 후 배출되는 공기 배출구가 충진된 반응흡착제 내부로 5㎝ 내지 15㎝ 정도가 삽입되도록 제작하여 반응흡착제 충진 박스의 벽면을 타고 오염된 공기가 이동하는 것을 방지하고, 중앙에 있는 반응흡착제와 오염된 공기가 서로 반응하도록 하여 효율적으로 반응흡착제와 반응하도록 하고, 보다 효율적으로 오염된 공기를 정화 처리할 수 있는 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안이 해결하려는 또 다른 과제는 캐니스터에 충진되는 반응 흡착제를 화재의 위험성이 없는 제올라이트와 규조토 담체에 Cu, Ni 혹은 Zn 수산화물, 탄산암모늄 및/또는 암모니아수와, 바인더인 수산화알루미늄을 혼합하여 성형 제조하여 반응 흡착율을 크게 증가시킨 반응흡착제 또는 야자계나 목탄계 베이스에 비해 발화점이 높아 화재 위험성이 적은 석탄계 분말활성을 재료로 사용하고, 여기에 불연성 무기질 재료인 합성제올라이트(Zeolite), 실리카파우더(SiO2), 알루미나겔(Al2O3), 규조토 중 하나 이상을 선택하여 중량 대비 50% 이상 혼합한 분말에 바인더 물질을 5~30% 혼합하여 압출 성형한 불연성 흡착제를 사용하여 흡착 효율을 높이고, 경제성이 우수하며, 화재의 위험이 낮은 반응흡착제가 충진된 산 배기가스 제거할 수 있는 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안 과제의 해결 수단은 캐니스터 내부에 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제 또는 불연 흡착제 등이 충진되며, 캐니스터 하부는 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구가 있으며, 캐니스터 내부에는 주입된 공기가 반응흡착제 내부로 유입될 수 있도록 반응흡착제 충진 박스의 하부 및 하부 측면에는 타공구가 형성되어 있고, 반응흡착제 충진 박스 상부에는 정화된 공기를 배출할 수 있도록 공기 배출구가 형성되어 있으며, 공기 배출과 일측에는 오염된 공기를 캐니스터 내부로 흡입하기 위한 흡입 펌프가 설치된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 과제의 해결 수단은 산 배기가스와 반응하여 반응흡착제 중간중간 발생되는 반응흡착제의 떡집 현상, 즉 서로 뭉쳐서 오염된 산 배기 가스를 흡입이 어려워져 정화 성능이 떨어지는 것을 막기 위하여 반응흡착제를 충진하는 충진 박스의 하부를 포함하면서 측면에 설정된 부분까지 오염된 공기들이 유입되도록 타공부를 형성하여 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 과제의 해결 수단은 산 배기가스와 반응하여 반응 흡착제 중간중간 발생되는 반응흡착제의 떡집 현상, 즉 서로 뭉쳐서 오염된 산 배기 가스가 반응흡착제 충진 박스의 측면을 타고 이동하는 현상을 방지하고 효율적인 반응을 유도하면서 중앙에 위치한 반응흡착제를 통과하도록 유도하기 위하여 정화된 공기를 배출하는 공기 배출구를 아래로 돌출되게 형성하여 반응흡착제 내부에 위치하도록 제작된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 과제의 해결 수단은 캐니스터의 상부에 설치된 정화된 공기를 배출하는 정화된 공기 배출구가 반응흡착제 충진 박스 상부 중앙에 설치되고, 정화된 공기 배출구와는 별도로 캐니스트 내부의 압력이 설정된 압력 보다 높을 때 밸브를 열어서 반응흡착제 충진 박스 내부의 압력을 낮추어 주는 안전 밸브가 반응흡착제 충진 박스 상부 일측에 설치된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안의 또 다른 과제의 해결 수단으로 반응흡착제 충진 박스에 충진되는 반응 흡착제는 화재의 위험성이 없는 제올라이트와 규조토 담체에 Cu, Ni 혹은 Zn 수산화물, 탄산암모늄 및/또는 암모니아수, 바인더인 수산화알루미늄을 혼합하여 성형 제조하여 반응흡착율을 크게 증가시킨 반응흡착제 또는 야자계나 목탄계 베이스에 비해 발화점이 높아 화재 위험성이 적은 석탄계 분말활성을 재료로 사용하고, 여기에 불연성 무기질 재료인 합성제올라이트(Zeolite), 실리카파우더(SiO2), 알루미나겔(Al2O3), 규조토 중 하나 이상을 선택하여 중량 대비 50% 이상 혼합한 분말에 바인더 물질을 5~30% 혼합하여 압출 성형하는 불연성 흡착제를 제조하여 흡착 효율을 높이고, 경제성이 우수하며, 화재의 위험이 낮은 반응흡착제가 충진된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다.
본 고안은 반응 흡착제가 충진되는 반응흡착제 충진 박스 하부와 하부에서 일정 부분 위쪽으로 오염된 공기가 주입될 수 있는 공기 흡입구를 형성시켜서 캐니스터 내부에 충진된 반응 흡착제를 통과할 경우에 배기가스에 포함된 산 가스를 100% 제거할 수 있도록 충진제의 높게(50㎝ 내지 120㎝ 정도) 충진시킬 경우에 산 가스와 반응하여 흡착제 중간중간 발생되는 반응흡착제의 떡집 현상, 서로 뭉쳐서 오염된 산 배기 가스를 흡입이 어려워져 정화 성능이 떨어지는 것을 방지하고 내부의 압력이 증가하는 것을 방지할 수 있는 유리한 효과가 있다.
본 고안의 또 다른 효과는 오염된 공기가 반응흡착제 사이를 통화하면서 정화된 후 배출되는 공기 배출구의 부분이 충진된 반응흡착제 내부로 5㎝ 내지 15㎝ 정도가 삽입되도록 하여 흡착제 충진 박스의 벽면을 타고 오염된 공기가 이동하는 것을 방지하고, 중앙에 있는 반응흡착제와 오염된 공기가 서로 반응하도록 하여 효율적으로 반응흡착제와 반응하도록 하고, 보다 효율적으로 오염된 공기를 정화 처리할 수 있도록 하는 유리한 효과가 있다.
본 고안의 또 다른 효과는 캐니스터에 충진되는 반응흡착제를 화재의 위험성이 없는 제올라이트와 규조토 담체에 Cu, Ni 혹은 Zn 수산화물, 탄산암모늄 및/또는 암모니아수, 바인더인 수산화알루미늄을 혼합하여 성형 제조하여 반응 흡착율을 크게 증가시킨 반응흡착제 또는 야자계나 목탄계 베이스에 비해 발화점이 높아서 화재 위험성이 적은 석탄계 분말활성을 재료로 사용하고, 여기에 불연성 무기질 재료인 합성제올라이트(Zeolite), 실리카파우더(SiO2), 알루미나겔(Al2O3), 규조토 중 하나 이상을 선택하여 중량 대비 50% 이상 혼합한 분말에 바인더 물질을 5~30% 혼합하여 압출 성형하는 불연성 반응흡착제를 제조하여 흡착 효율을 높이고, 경제성이 우수하며, 화재의 위험이 낮은 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공할 수 있는 유리한 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 따라 제작된 산 배기가스를 정화하기 위한 캐니스터의 외형을 나타낸 것이다.
도 2는 본 고안에 따른 반응 흡착제 충진 박스를 포함하는 캐니스터의 단면을 나타낸 것이다.
도 3은 반응흡착제가 충진되기 전의 반응 흡착제 충진 박스의 내부를 나타낸 것이다.
도 4는 반응흡착제가 충진된 충진 박스의 내부를 나타낸 것이다.
도 5는 캐니스터 상부에 위치하는 뚜껑에 설치되는 정화된 공기 배출구를 나타낸 것이다.
도 6는 본 고안에 따른 산 배기가스를 정화하기 위한 캐니스터의 입체도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 고안의 따라 제작된 산 배기가스를 정화하기 위한 캐니스터의 정면도를 나타낸 것이다.
본 고안을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 살펴본다.
본 고안은 캐니스터 내부에 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제 또는 불연 흡착제 등이 충진되며, 캐니스터 하부는 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구가 형성되며, 캐니스터 내부에는 주입된 공기가 흡착제 내부로 유입될 수 있도록 반응흡착제 충진 박스의 하부 및 하부 측면에는 타공부(구멍)가 형성되어 있고, 반응흡착제 충진 박스 상부에는 정화된 공기가 배출하도록 공기 배출구가 형성되어 있으며, 공기 배출구와 연결된 배관 일측에는 오염된 공기를 캐니스터 내부로 흡입하기 위한 흡입 펌프가 설치된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하는데 있다. 본 고안에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.
<실시 예>
본 고안에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 살펴본다.
본 고안은 산 가스와 반응하여 반응 흡착제 중간중간 발생되는 반응흡착제의 떡집 현상, 즉 산 반응 과정에서 서로 뭉쳐서 오염된 산 배기 가스를 흡입이 어려워져 정화 성능이 떨어지는 것을 막기 위하여 반응흡착제를 충진하는 충진 박스의 하부를 포함하면서 측면에 설정된 부분까지 오염된 공기들이 유입될 수 있는 다수의 구멍(타공)을 형성된 타공부가 형성되어 있다.
도 1은 본 고안의 따라 제작된 산 배기가스를 정화하기 위한 캐니스터의 외형을 나타낸 것이다.
도면 부호는 동일한 구성에 대하여서도 서로 다른 각각의 도면에서 서로 다른 번호를 부여한다.
본 고안 명세서에서 캐니스터는 기본적으로 산 배기가스를 정화하기 위한 장치를 나타내고, 반응흡착제 충진 박스는 흡착제가 충진되는 부분을 의미한다.
도면을 참조하면, 캐니스터의 구성과 반응흡착제 충진 박스의 구성이 서로 일치하는 부분, 예를 들어 측면부 일측과 뚜껑이 동일하다.
이 경우에는 캐니스터 또는 반응흡착제 충진 박스의 용어를 혼용 사용할 수 있다.
명세서 상에 기재된 하부, 상부, 아래 및 위는 도면에 기초하여 기재한 것을 뿐 변형하여 제작할 수 있다.
도 1에서, 캐니스터의 하부 일측에는 오염 가스를 흡입하는 공기 흡입구가 설치되어 있다. 또한, 캐니스터의 하부 일측에는 이동을 용이하게 하는 다수의 바퀴(도1의 12)가 고정 설치되어 있다.
캐니스터의 측면 일측에는 반응흡착제의 상태를 관찰할 수 있는 투명창(도1의 16)이 설치되어 있다. 반응흡착제는 산 배기가스와 반응시 색상이 변화하므로 이들의 상태를 관찰할 수 있고, 정화된 공기 배출구 일측에 산 배기가스의 검출 여부를 측정하여 반응흡착제의 교체 여부를 판단할 수 있다.
캐니스터의 상부 중앙에는 정화된 가스 배출구(도1의 14)가 설치되어 있고, 가스 배출구(도1의 14)와 인접하여 캐니스터 내부가 설정된 압력 이상일 경우에 압력을 안전하게 조절하기 위하여 안전 밸브(도1의15)가 더 설치되어 있다.
도 2는 본 고안에 따른 반응 흡착제 충진 박스를 포함하는 캐니스터의 단면을 나타낸 것이다.
도 2에서, 반응흡착제 충진 박스의 하부면과 하부 측면의 일부에 타공부(도3의 21)가 형성되어 있다. 타공부(도3의 21)는 도 1의 오염 가스 흡입구로 흡입된 가스들이 타공부에 형성된 타공구로 유입되어 반응흡착제 사이로 흘러 들어갈 수 있도록 타공부와 캐니스터의 외측 프레임사이에 소정의 공간이 형성되어 있다(도 2 참조).
본 고안에 따라 반응 흡착제 충진 박스의 측면에 형성된 타공부는 하부에서 20㎝ 내지 반응흡착제 충진 박스의 측면 상부보다 낮은 위치에서 형성할 수 있다.
바람직하게는 하부에서 반응흡착제 충진 박스의 측면의 중간보다 낮은 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
물론 이러한 한정은 반응흡착제 충진 박스의 크기와 형상에 따라 다를 수 있다.
반응흡착제 충진 박스의 측면에 형성된 타공부(도3의 21)는 수분을 포함하고 있는 산 가스와 반응하여 반응흡착제 중간중간 발생되는 반응흡착제의 떡집 현상, 즉 서로 뭉쳐서 오염된 산 배기 가스의 흡입이 잘 이루어지지 않을 경우에 이를 방지할 수 있고, 흡입 펌프의 부하를 줄일 수 있고, 효율적인 산 배기가스의 정화를 이룰 수 있다.
오염된 공기의 정화 시 수분을 포함하는 산 배기가스와 반응하여 반응 흡착제 중간중간에 떡집 현상이 발생하더라도 오염된 공기의 통로가 측면을 통해서 형성되고 오염된 공기의 흐름 면적이 넓어지도록 타공이 형성된 원통형 드럼을 반응흡착제 충진 박스 하부에 설치되어 있다.
타공부에 해당하는 타공이 형성된 원통형 드럼(도3의 22)은 도 3의 22에 해당하며, 반응흡착제 충진 박스의 하부에 위치한다. 타공이 형성된 원통형 드럼의 상부에는 타공이 형성된 원통형 드럼보다 직경이 큰 캐니스터의 측면(도3의 23), 반응흡착제 충진 박스의 측면이 위치한다.
또한, 반응흡착제 충진 박스의 측면에 형성된 타공부는 반응흡착제 충진 박스에 충진된 반응흡착제와 골고루 반응하도록 하는 역할을 하여 효율적인 정화와 반응흡착제의 수명을 연장할 수 있는 상승된 효과가 있다.
타공부 상부에는 반응흡착제가 충진되는 밀폐된 캐니스터 측면 상부가 위치한다.
도 3은 반응흡착제가 충진되기 전의 반응 흡착제 충진 박스의 내부를 나타낸 것이다.
도 3에서, 반응흡착제 충진 박스의 하부면과 하부 측면의 일부에 형성된 타공부(도3의 21)는 오염된 가스가 반응흡착제 사이로 유입될 수 있도록 캐니스터 외측 프레임사이에 일정 공간을 형성하기 위하여 캐니스터 하부로부터 설정된 높이 및 캐니스터 측면으로부터 설정된 폭 만큼 내측에 위치하도록 설계 제작되어 있다.
도 4는 반응흡착제가 충진된 충진 박스의 내부를 나타낸 것이다.
본 고안에 사용된 반응흡착제는 타공부에 형성된 구멍의 직경보다 크게 제조된 펠렛 형상으로 타공구를 통해서 빠져 나가지 않도록 설계 제작되어 있다.
도 5는 캐니스터 상부에 위치하는 뚜껑에 설치되는 정화된 공기 배출구를 나타낸 것이다.
도 5에서와 같이 공기 배출구는 캐니스터 상부에 위치하는 뚜껑으로부터 5㎝ 내지 15㎝ 정도 돌출되게 형성되어 충진된 반응흡착제 내부로 일정 깊이 들어가 위치하도록 구성하는 것이 바람직하다.
공기 배출구는 도 5에서와 같이 공기 흡입구의 표면적을 크게 하기 위하여 비스듬히 형성하고, 반응 흡착제가 빠져 나가지 않도록 매쉬망으로 용접되어 있다(도5 참조). 매쉬망에 형성된 구멍의 크기는 펠렛 형상의 반응흡착제의 크기보다 작게 형성하여 공기와 함께 반응흡착제가 배출되지 않도록 구성되어 있다.
공기 배출구가 충진된 반응흡착제 내부로 들어가 위치하는 경우에 오염된 산 배기 가스가 흡착제 충진 박스의 측면을 타고 이동하는 현상을 방지하고 내부에 위치한 반응흡착제와 효율적인 반응을 유도하는 유리한 작용효과가 있다.
캐니스터의 상부에는 정화된 공기 배출구와는 별도로 캐니스트 내부의 압력이 설정된 압력 보다 높을 때 밸브를 열어서 반응흡착제 충진 박스 내부의 압력을 낮추어 주는 안전 밸브가 반응흡착제 충진 박스 상부 일측에 설치되어 있다.
반응흡착제가 충진된 박스의 일측에서 공기가 배출되거나 흡입되는 구멍 또는 배관에는 반응흡착제가 외부로 빠져나가지 않도록 타공부 또는 매쉬망이 설치되어 있다.
정화된 공기 배출구와 연결되어 오염된 공기를 흡입하기 위하여 흡입 펌프가 캐니스터 외부 일측에 설치되어 있다.
본 고안의 캐니스터에 충진되는 반응 흡착제는 화재의 위험성이 없는 제올라이트와 규조토 담체에 Cu, Ni 혹은 Zn 수산화물, 탄산암모늄 및/또는 암모니아수, 바인더인 수산화알루미늄을 혼합하여 성형 제조하여 반응 흡착율을 크게 증가시킨 반응흡착제가 충진될 수 있다.
또한, 야자계나 목탄계 베이스에 비해 발화점이 높아 화재 위험성이 적은 석탄계 분말활성을 재료로 사용하고, 여기에 불연성 무기질 재료인 합성제올라이트(Zeolite), 실리카파우더(SiO2), 알루미나겔(Al2O3), 규조토 중 하나 이상을 선택하여 중량 대비 50% 이상 혼합한 분말에 바인더 물질을 5~30% 혼합하여 압출 성형하는 불연성 흡착제를 사용하여 흡착 효율을 높이고, 경제성이 우수하며, 화재의 위험이 낮은 반응흡착제가 충진될 수 있다.
앞서 언급된 각각의 반응흡착제에 대하여 살펴본다.
본 고안의 캐니스터에 충진되는 반응흡착제가 상승된 효과를 가지는 원리를 살펴보면, 전이금속의 암모니아 착염반응은 다음과 같다.
Zn(NH3)4(OH)2 + 6HCl ZnCl3 + 4NH3Cl + H2O
상기 반응식을 비교해 보면 앞서 종래 기술에서 수산화철을 이용한 반응보다 암모니아 착염을 사용할 경우, HCl의 처리량이 2배 증가됨을 알 수 있다.
여기에서 전이금속으로 Zn 을 대신하여 Ni, Cu, Co 등이 사용될 수 있다.
본 고안에 따른 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제의 구체적인 제조 방법을 살펴본다.
전이금속으로 금속수산화물의 원료인 Ni/Cu 슬러지와, NH3 소스인 암모니아수 및/또는 탄산암모늄을 적정량 혼합 교반하여 적당한 수분을 함유한 혼합물 형태로 반죽하는 단계를 포함한다.
즉, 본 고안에 사용되는 반응흡착제는 전이금속산화물 또는 전이금속수산화물이 암모니아 착염물을 형성시켜 압출 성형하여 제조된 산 배기가스 제거를 위한 흡착제이다.
상기 전이금속산화물 또는 전이금속수산화물에서 전이금속은 바람직하게는 Cu, Ni, Zn, Co 중에서 하나 이상을 선택하여 중량비 5 % ~ 60% 로 혼합하여 압출 성형하여 제조한다.
다음은 반죽된 혼합물에 높은 다공성을 가지면서 화재 및 폭발의 위험이 없는 규조토 담체와, 바인더인 수산화알루미늄을 적정량 넣어서 혼합물을 교반하여 흡착제를 성형 제조할 수 있는 상태로 반죽하는 단계를 포함한다.
반죽의 상태는 통상의 흡착제를 압출기로 성형 제작할 때 유지하는 반죽 상태, 즉 압출 성형하기 적당한 점도와 함수율로 반죽하면 된다.
반죽된 혼합물을 압출기를 이용하여 펠렛 형상으로 압출 성형하는 단계를 포함한다.
상기 산 배기가스 제거를 위한 흡착제의 제조 방법에서, 금속수산화물(Ni/Cu 등의 슬러지)와 NH3 소스인 암모니아수 또는 탄산암모늄을 적정량 혼합 교반하여 적당한 수분을 함유한 혼합물 형태로 반죽한 후, 담체인 규조토와 바인더인 수산화알루미늄을 적정량 넣어서 혼합물을 교반기로 반죽하여 혼합물을 제조하거나, 동시에 필요한 조성물을 모두 넣어서 교반기로 교반하여 반죽할 수도 있다.
펠렛은 2.0 ~ 7.0 mm 직경 또는 크기를 가지며, 구형 또는 원통형을 포함한 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
성형된 반응흡착제는 드라이 오븐에서 건조 또는 상온 건조하는 단계를 거쳐서 본 고안에 따른 흡착제가 제조 완료된다. 상기 드라이 오븐의 온도를 25℃ 에서 150℃까지에서 설정된 온도로 유지하여 건조시킬 수 있다.
필요에 따라, 250℃ 내외에서 소성시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 전이금속의 중량비를 10 % ~ 80 %로 하고, 암모니아의 중량비를 10 %~ 30 %로 하며, 바인더 및 담체의 중량비를 10 % ~ 50 % 로 혼합 제조할 수도 있다.
다음은 본 고안에 따른 산 배기가스 제거를 위한 불연성 흡착제의 구체적인 제조 방법을 살펴본다.
본 고안은 높은 다공성과 비표면적을 갖는 분말 활성탄을 0~70% 중량비로 주입하고, 불연성 흡착제의 재료이면서 중간 정도의 다공성과 비표면적을 갖는 합성제올라이트, 실리카파우더, 알루미나겔, 규조토 중 하나 이상 선택하여 0~70% 중량비로 주입하며, 바인더인 수산화알루미늄, 메틸셀루로스(Methyl cellulose), 구연산 중 하나 이상을 선택하여 5~30% 중량비로 주입하여 충분히 혼합 반죽한다.
상기 분말 활성탄의 0~70% 중량비와 불연성 흡착제의 0~70% 중량비에서 수치 '0' 의 의미는 전혀 주입되지 않는다는 의미이다.
반죽한 상태는 성형하기 적합한 50~75% 함수율사이에서 조정하여 적절히 사용하는 것이 바람직하다.
반죽된 혼합물을 압출기나 성형기를 사용하여 펠렛이나 구형 형태로 성형할 수 있다. 또 다른 다양한 형상 또는 크기로 제조될 수 있다.
성형이 제조된 제품을 100℃~180℃ 에서 2시간 이상 충분히 건조한다.
바람직하게는 2 시간 내지 7 시간 건조한다.
필요할 경우에 250℃~500℃ 에서 설정된 온도로 2시간 이상 소성해 결정성과 다공성을 가진 불연성 흡착제를 제조한다.
소성 역시 바람직하게는 2 시간 내지 7 시간 건조한다.
이렇게 제조된 불연성 반응흡착제를 본 고안에 따라 제작된 반응흡착제 충진 박스에 충진시켜 사용할 수 있다.
본 고안에 따른 캐니스터 내부에는 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제 또는 불연성 반응흡착제 등이 충진되며, 캐니스터 하부는 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구가 있으며, 캐니스터 내부에는 주입된 공기가 반응흡착제 내부로 유입될 수 있도록 타공구가 형성되어 있고, 캐니스터 상부에는 정화된 공기가 배출하도록 공기 배출구가 형성되어 있으며, 공기 배출구와 연결된 배관 일측에는 오염된 공기를 흡입하기 위한 흡입 펌프가 설치된 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 캐니스터를 제공하여 산 배기가스를 용이하게 제거할 수 있는 유리한 효과가 있으므로 산업상 이용 가능성이 매우 높다.
11; 오염 가스 흡입구 12; 이동용 바퀴
13; 캐니스터 14; 정화된 공기 배출구
15; 바이패스용 밸브 16; 흡착제 관찰용 창
17; 손잡이 18; 상부 뚜껑
19; 상부 손잡이
21; 타공부(하부 및 측면 일부) 22; 타공이 형성된 원통형 드럼
23; 캐니스터 측면 24; 체결구(상부 뚜껑과)
31; 체결구(상부 뚜껑과) 32; 반응흡착제
33; 씰링
41; 뚜껑 42; 체결구(하부 프레임과)
43; 매쉬망(정화된 공기배출구)

Claims (6)

  1. 오염된 공기를 흡입하기 위한 공기 흡입구와, 반응흡착제를 통과하여 정화된 공기를 배출하기 위한 공기 배출구 및 흡입 펌프를 구비한 산 배기가스를 흡착 제거하기 위한 캐니스터에 있어서,
    오염된 공기의 정화 시 수분을 포함한 산 배기가스와 반응하면서 반응 흡착제 중간 중간에 떡집 현상이 발생하더라도 오염된 공기의 통로가 측면을 통해서 형성되도록 충진 박스 하부로부터 설정된 높이까지 타공이 형성된 원통형 드럼을 설치하되,
    상기 타공이 형성된 원통형 드럼은 반응 효율을 높이고 내부 압력을 줄이기 위하여 반응흡착제 충진 박스의 하부 및 측면 하부에서 설정된 높이까지 오염된 공기가 용이하게 이동하도록 타공된 측면 부분(하부)의 직경이 타공되지 않은 측면 부분(상부)보다 작게 형성하고,
    오염된 공기의 정화 시 수분을 포함한 산 배기가스와 반응하여 반응 흡착제 중간 중간에 떡집 현상이 발생하여 반응흡착제 충진 박스로 유입된 공기가 내부 벽면을 따라 이동하는 것을 방지하여 산 가스 정화 효율을 높이면서 중앙에 위치한 반응흡착제와 반응하도록 반응흡착제 속으로 들어가 위치할 수 있도록 아래로 돌출되게 공기 배출구가 설치되며,
    배출구 입구는 매쉬망으로 용접하되 정화된 공기와 함께 반응흡착제가 외부로 빠져나가지 않도록 매쉬망에 형성된 구멍이 반응흡착제의 크기보다 작게 형성되고,
    반응흡착제 충진 박스에는 전이금속산화물 또는 전이금속수산화물이 암모니아 착염물을 형성시켜 압출 성형하여 충진하되, 하부로 돌출된 가스 배출구보다 높은 위치까지 반응흡착제를 충진시켜 정화 효율을 높인 산 배기가스 제거를 위한 반응흡착제가 충진된 산 배기가스를 제거하기 위한 캐니스터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    공기 배출구의 단면은 표면적을 넓게 형성하기 위하여 비스듬히 형성된 산 배기가스를 제거하기 위한 캐니스터.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    가스 배출구와 인접하여 캐니스터 내부가 설정된 압력 이상일 경우에 압력을 안전하게 조절하기 위하여 안전 밸브(도1의15)가 더 설치된 산 배기가스를 제거하기 위한 캐니스터.
  6. 삭제
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