KR20050086038A - Adsorption/catalyst-oxidation voc removing system for low-concentration voc disposal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저농도의 휘발성 유기화합물(VOC : Volatile Organic Compound)을 경제적으로 처리하기 위한 최적의 흡착-촉매산화 시스템 구성을 제안한 것으로, VOC를 선택적으로 흡착 및 농축 할 수 있는 소수성 제올라이트 흡착제와 VOC 산화촉매제를 하나의 시스템 상에 구현하여 저농도 VOC 흐름의 열소각 혹은 촉매소각 시 과잉의 공기를 가열하기 위해 필요한 에너지 수요를 줄임으로써 보다 경제적인 시스템을 구현하는데 그 목적이 있다.The present invention proposes an optimal adsorption-catalyst oxidation system for economically treating low-volume volatile organic compounds (VOCs), and a hydrophobic zeolite adsorbent and a VOC oxidation catalyst capable of selectively adsorbing and concentrating VOCs. The purpose is to implement a more economical system by reducing the energy demand required to heat excess air during thermal or catalytic incineration of low concentration VOC streams by implementing on one system.

소수성 제올라이트 흡착제와 VOC 산화촉매제를 하나의 시스템 상에 구현하는 방법으로 본 발명에서는 첫째로 독립적인 흡착제층과 산화촉매층을 두어 평소 저농도로 유출되는 VOC를 흡착제층에서 농축한 후 이를 서서히 승온 탈착하여 산화촉매층에서 분해시켜 제거하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템과, 둘째로 소수성 제올라이트 흡착제에 촉매기능을 도입한 하나의 흡착/촉매층에서 흡착과 촉매산화가 주기적으로 반복되며 일어나는 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템을 제안하였다.In the present invention, a hydrophobic zeolite adsorbent and a VOC oxidation catalyst are implemented on one system. In the present invention, first, an independent adsorbent layer and an oxidation catalyst layer are used to concentrate VOC, which is usually discharged at a low concentration, in the adsorbent layer, and then gradually warmed up and desorbed to oxidize. Independent adsorption / catalyzed VOC removal system that decomposes and removes in catalyst layer, and secondly, integrated dual function adsorption / catalytic oxidation that occurs periodically by adsorption and catalytic oxidation in one adsorption / catalyst layer incorporating catalytic function into hydrophobic zeolite adsorbent A VOC removal system is proposed.

Description

저농도 VOC 처리용 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템 {Adsorption/catalyst-oxidation VOC removing system for low-concentration VOC disposal} Adsorption / catalyst-oxidation VOC removing system for low-concentration VOC disposal}

본 발명은 흡착과 촉매 산화반응을 통한 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compound :VOC) 처리기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 산업공정, 세탁소, 인쇄소, 도장시설 및 주유소 등의 휘발성유기화합물 배출원 중 특히 저농도로 배출되는 작업장에서 적용하기 위한 효과적인 시스템 개발에 관한 것으로 이를 위한 기술적 접근법은 첫째로 VOC에 친화력을 보이는 흡착제를 사용하여 평소 VOC 유출 작업도중 저농도로 유입되는 VOC를 흡착 농축하며 둘째로 농축된 VOC를 우수한 산화촉매를 사용하여 인체에 무해한 물질로 분해하여 배출시키는 것이다.The present invention relates to volatile organic compound (VOC) treatment technology through adsorption and catalytic oxidation, and more particularly, among volatile organic compound discharge sources, such as various industrial processes, laundry, printing, painting facilities and gas stations The technical approach is to first adsorb and concentrate low concentration VOCs during normal VOC effluent using adsorbents that have affinity for VOCs, and secondly concentrated VOCs. By using an excellent oxidation catalyst to decompose into substances that are harmless to the human body.

휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compound, VOC)은 증기압이 10-2kPa 이상의 증기압을 가지는 탄화수소화합물의 총칭으로 방향족탄화수소와 지방족탄화수소(Paraffin계와 Olefin계) 등의 일반 탄화수소와 질소, 수소 및 할로겐원소를 포함하는 비균질탄화수소(Heterogeneous Hydrocarbon. 예 - 알데히드, 케톤류 등)로 분류되며, 이들 대부분은 그 자체로 인체에 유해할 뿐만 아니라 도심스모그의 원인 물질로서 대기오염, 수질오염, 악취, 환경호르몬 등의 여러 가지 문제를 일으킨다.Volatile Organic Compound (VOC) is a generic term for hydrocarbon compounds with a vapor pressure of 10 -2 kPa or more. Heterogeneous hydrocarbons (eg, aldehydes, ketones, etc.) are included, and most of them are not only harmful to the human body but also cause substances of urban smog, such as air pollution, water pollution, odors, and environmental hormones. Cause problems.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 일반적으로 사용되고 있는 VOC 물질 제거 기술로는 흡착법 (adsorption), 응축법 (condensation), 흡수법 (absorption), 막분리법 (membrane separation) 등의 회수기술과 열소각법(thermal incineration), 촉매소각법(catalytic incineration), UV-산화법(UV-oxidation), 생물막법(biofitration) 등의 제거기술들이 적용되고 있다. VOC material removal techniques generally used to solve the above problems include recovery techniques such as adsorption, condensation, absorption, membrane separation, and thermal incineration. Removal techniques such as thermal incineration, catalytic incineration, UV-oxidation and biofitration have been applied.

이러한 기술들은 화합물의 조성 및 농도, 경제성, 에너지 공급능력, 공정운행 및 유지능력 등을 고려하여 가장 적합한 제거공정이 선택되어야 한다. These techniques should be selected based on the composition and concentration of the compound, economics, energy supply capacity, process operation and maintenance capacity, and the most suitable removal process.

상기의 여러 처리기술 중에서 가장 널리 사용되고 있는 흡착법, 소각법(열 또는 촉매), 그리고 흡착/소각 혼성법은 다음과 같은 특징을 가지고 있다. The adsorption method, incineration method (heat or catalyst), and adsorption / incineration hybrid method, which are most widely used among the various treatment techniques, have the following characteristics.

흡착법은 활성탄 또는 제올라이트와 같은 흡착제를 이용하여 제거하는 방법으로써, 열소각법 및 촉매소각법에 비해 설치비가 적게 든다. The adsorption method is a method of removing using an adsorbent such as activated carbon or zeolite, which requires less installation cost than the thermal incineration method and the catalytic incineration method.

특히, 활성탄을 사용한 VOC 흡착 제거법은 활성탄이 가지는 고표면적에 의한 높은 흡착 능력 때문에 가장 널리 이용되어 왔다. In particular, VOC adsorption removal using activated carbon has been most widely used because of its high adsorption capacity due to the high surface area of activated carbon.

그러나, 활성탄이 가지는 발화성, 난재생성(難再生性) 및 공정에 적용하기 전에 처리가스의 습도조절(<50% RH)이 필요하다는 단점 때문에 최근 들어 높은 표면적, 열적 안정성과 함께 습도조절의 필요가 없는(<96% RH) 소수성 제올라이트가 유망한 흡착제로 제시되고 있다.However, due to the disadvantages that activated carbon has ignition, refractory properties, and humidity control (<50% RH) of the processing gas prior to application to the process, in recent years, the need for humidity control along with high surface area and thermal stability is required. Free (<96% RH) hydrophobic zeolites have been suggested as promising adsorbents.

열소각법은 VOC를 고온(700-1100℃)에서 직접 연소시켜 제거하는 방법으로 많은 양의 VOC를 처리할 수 있으나, 부하 변동이 심하거나 농도가 낮고 유량이 적을 경우에는 비경제적이다. Thermal incineration is a method of directly burning and removing VOCs at high temperatures (700-1100 ° C), which can handle a large amount of VOCs, but it is uneconomical for heavy load fluctuations, low concentrations, and low flow rates.

또한, 배가스 중에 난분해성 VOC 물질이 존재할 경우 연소온도가 높아져 운전비가 비교적 많이 들게 되며, 반응온도가 높기 때문에 고온 연소시 공기 중의 질소가 산화반응을 통해 2차 대기오염 물질인 NOX(Thermal NOX) 발생이 우려되며, 시스템이 비교적 커서 설치면적이 많이 들어 설비확장이 어렵다는 단점이 있다.Further, when the recalcitrant VOC substances in exhaust gas present increases the combustion temperature and driving rain picked relatively large, since the reaction temperature is high, the nitrogen in the high temperature combustion air through an oxidation reaction of the secondary air pollutants NO X (Thermal NO X ), The system is relatively large, the installation area is difficult to expand due to the large installation area.

촉매소각법은 고정원에서 발생하는 VOC 물질을 촉매를 이용하여 연소시켜 제거하는 방법으로써, 비교적 낮은 농도의 유기물 제거에 적합하며, 고온 연소법과 비교하여 매우 낮은 반응온도에서 VOC 물질을 효과적으로 제거할 수 있다는 특징이 있다. Catalytic incineration is a method of burning VOC material from a fixed source by burning it with a catalyst, which is suitable for the removal of relatively low concentration of organic matter, and can effectively remove VOC material at a very low reaction temperature compared to high temperature combustion method. There is a characteristic.

반응온도가 낮기 때문에 운전비가 적게 들어 경제적이며, NOX가 거의 발생되지 않는다는 장점이 있다. 또한, 시스템이 간편하여 설비확장이 용이하다는 장점이 있다.Since the reaction temperature is low, the operation cost is low and economical, and there is an advantage that little NO x is generated. In addition, there is an advantage that the system is easy to expand the equipment is simple.

흡착/소각 혼성법은 저농도의 VOC를 흡착법으로 농축한 후에 열이나 촉매로 소각 처리하는 공법으로, 상기 흡착법과 소각법의 장점을 모두 가지고 있어, 환경규제의 강화와 함께 수요가 점차 증가하고 있다. The adsorption / incineration hybrid method is a method in which a low concentration of VOC is concentrated by adsorption followed by incineration with heat or a catalyst, and has both advantages of the adsorption method and the incineration method, and demand is gradually increasing with the strengthening of environmental regulations.

따라서, 점차 강화되는 환경규제에 맞추어 VOC의 제거효율을 높일 수 있는 시스템의 개발이 더욱 요구된다.Therefore, the development of a system that can increase the removal efficiency of the VOC in accordance with gradually increasing environmental regulations is required.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 저농도로 배출되는 VOC를 보다 효과적으로 제거하기 위하여 Si/Al 비가 큰 소수성의 제올라이트를 흡착제로 사용한 흡착/촉매소각 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention devised to solve the above problems is to provide an adsorption / catalyst incineration system using a hydrophobic zeolite having a large Si / Al ratio as an adsorbent in order to more effectively remove VOCs emitted at low concentrations.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기의 제올라이트에 여러 가지 금속원소를 도입한 흡착제이면서 동시에 촉매성능을 가지는 이중기능 흡착촉매제를 사용한 흡착/촉매소각 시스템을 제공하는 것이다. It is still another object of the present invention to provide an adsorption / catalyst incineration system using a dual function adsorption catalyst which is an adsorbent incorporating various metal elements into the zeolite and has catalytic performance.

본 발명은 저농도 VOC 배출원에서 VOC를 경제적으로 처리하기 위한 흡착/촉매 소각 장치 구현에 관한 것으로 소수성 제올라이트 흡착제층과 산화촉매제 층이 각각 분리되어 있는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템과 소수성 제올라이트 흡착제에 촉매성분을 도입한 이중기능 흡착/촉매제를 통한 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템의 두 가지 시스템을 제안하고자 한다. The present invention relates to the implementation of an adsorption / catalyst incineration apparatus for economically treating VOCs at low concentrations of VOC sources. The present invention provides a catalyst for a standalone adsorption / catalyzed VOC removal system having a hydrophobic zeolite adsorbent layer and an oxidizing catalyst layer, and a hydrophobic zeolite adsorbent We propose two systems of integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system through dual function adsorption / catalyst with components.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 한 성분 이상의 휘발성유기화합물(VOC) 증기를 흡착과 촉매산화를 통해 정화시킬 수 있는 장치로써 VOC를 함유하는 오염된 공기를 받아들이도록 송풍모터를 가지는 오염공기 흡기팬; 상기 오염공기 흡기팬을 통해 유입된 공기의 미세먼지를 물리적으로 제거해주는 집진기; 상기 집진기를 통과한 공기 중의 VOC를 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 VOC를 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 흡착부; 흡착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC가 제거된 공기를 상온에서 배출시키고, 탈착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC를 가열수단에 의해 가열된 촉매층에서 촉매산화시킬 수 있는 촉매산화 및 배기부; 상기 오염공기 흡기팬과 집진기를 연결시켜주는 오염공기 흡입유로; 상기 집진기와 흡착부를 연결시켜주는 흡착부 도입유로; 상기 흡착부와 촉매산화 및 배기부를 연결시켜주는 흡착부 배출유로; 및 상기 흡입팬의 공기 흡입량을 조절하는 흡입팬 조절기와, 흡착부의 가열수단을 조절하는 흡착층 온도조절기, 촉매층의 가열수단을 조절하는 온도조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a device capable of purifying one or more volatile organic compound (VOC) vapors through adsorption and catalytic oxidation, and contaminated air having a blower motor to receive contaminated air containing VOC. Intake fan; A dust collector for physically removing fine dust from the air introduced through the contaminated air intake fan; An adsorption unit having an adsorbent layer capable of adsorbing and concentrating VOCs in the air passing through the dust collector, and heating means for heating the desorbable VOCs to the adsorbent layer; A catalytic oxidation and exhaust unit capable of discharging the air from which the VOC supplied from the adsorption unit is removed in the adsorption mode at room temperature, and catalytically oxidizing the VOC supplied from the adsorption unit in the desorption mode in a catalyst layer heated by a heating unit; A polluted air intake passage connecting the polluted air intake fan and a dust collector; An adsorption part introduction passage connecting the dust collector and the adsorption part; An adsorption part discharge passage connecting the adsorption part to the catalytic oxidation and exhaust part; And an adsorption fan controller for adjusting the air suction amount of the suction fan, an adsorption bed temperature controller for controlling the heating means of the adsorption unit, and a temperature controller for controlling the heating means of the catalyst layer. Removal system.

또 다른 발명은, 한 성분 이상의 휘발성유기화합물(VOC) 증기를 흡착과 촉매산화를 통해 정화시킬 수 있는 장치로써 VOC를 함유하는 오염된 공기를 국부적으로 유입이 가능하게 한 공기흡입노즐; 상기 공기흡입노즐을 통해 유입된 공기의 미세먼지를 물리적으로 제거해주는 집진기; 상기 집진기에 연결되어 상기 집진기를 통과한 공기 중의 VOC를 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 VOC를 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 흡착부; 상기 흡착부 다음에 설치되어 VOC를 함유하는 오염된 공기를 받아들이도록 송풍모터를 가지는 오염공기 흡기팬; 상기 흡기팬 이후에 설치되어 흡착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC가 제거된 공기를 상온에서 배출시키고, 탈착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC를 가열수단에 의해 가열된 촉매층에서 촉매산화시킬 수 있는 촉매산화 및 배기부; 시스템을 이동시킬 수 있는 이동식바퀴; 및 상기 흡입팬의 공기 흡입량을 조절하는 흡입팬 조절기와, 흡착부의 가열수단을 조절하는 흡착층 온도조절기, 촉매층의 가열수단을 조절하는 온도조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템이다.Another invention is an apparatus capable of purifying one or more components of volatile organic compound (VOC) vapor through adsorption and catalytic oxidation, including an air suction nozzle capable of locally introducing contaminated air containing VOCs; A dust collector for physically removing fine dust from the air introduced through the air suction nozzle; An adsorption unit connected to the dust collector and having an adsorbent layer capable of adsorbing and concentrating VOCs in the air passing through the dust collector, and heating means for heating to desorb the VOC adsorbed on the adsorbent layer; A polluted air intake fan installed after the adsorption unit and having a blower motor to receive polluted air containing VOCs; Installed after the intake fan to discharge the air from the VOC is removed from the adsorption unit in the adsorption mode at room temperature, and in the desorption mode can be catalytically oxidized VOC supplied from the adsorption unit in the catalyst layer heated by the heating means Catalytic oxidation and exhaust; A movable wheel capable of moving the system; And an adsorption fan controller for adjusting the air suction amount of the suction fan, an adsorption bed temperature controller for controlling the heating means of the adsorption unit, and a temperature controller for controlling the heating means of the catalyst layer. Removal system.

상기에서 흡착제층은 물과의 경쟁흡착에서 휘발성 유기화합물만을 선택적으로 흡착하는 소수성 제올라이트를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The adsorbent layer is preferably composed of a hydrophobic zeolite that selectively adsorbs only volatile organic compounds in competitive adsorption with water.

상기에서 소수성 제올라이트는 MFI(HZSM-5) 또는 FAU(HY) 또는 Mordenite(HMOR) 또는 Beta(H-Beta)의 구조를 적어도 하나 이상 혼합한 것이 바람직하다.The hydrophobic zeolite is preferably a mixture of at least one structure of MFI (HZSM-5) or FAU (HY) or Mordenite (HMOR) or Beta (H-Beta).

상기에서 흡착제층은 탈착 온도조건 18∼300℃ 범위를 특징으로 하는 소수성 제올라이트를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In the above, the adsorbent layer is preferably configured to include a hydrophobic zeolite characterized by a desorption temperature range of 18 to 300 ℃.

상기에서 촉매층은 VOC 산화온도범위 100∼500℃ 인 촉매를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The catalyst layer preferably comprises a catalyst having a VOC oxidation temperature range of 100 to 500 ° C.

상기의 목적을 달성하기 위한 또 다른 발명은, 한 성분 이상의 휘발성유기화합물 증기를 이중기능 흡착촉매제를 사용해 흡착과 촉매산화의 동시작용으로 정화시킬 수 있는 장치로써 VOC를 함유하는 오염된 공기를 받아들이도록 송풍모터를 가지는 오염공기 흡기팬; 상기 오염공기 흡기팬을 통해 유입된 공기의 VOC성분을 제외한 미세먼지를 물리적으로 제거해주는 집진기; 상기 집진기를 통과한 VOC 함유 공기의 주입방향을 선택하여 상향흐름 또는 하향흐름 중 어느 하나를 결정해 주는 밸브 방향조절기가 구비된 4웨이밸브; 상기 4웨이밸브를 통해 유입된 상향흐름 또는 하향흐름의 VOC 함유 공기 중에서 VOC를 흡착하고 탈착과 동시에 촉매산화시킬 수 있는 적어도 3개 이상의 온도조절이 가능한 이중기능 흡착촉매층을 포함하는 이중기능 흡착촉매 시스템; 상기 오염공기 흡기팬과 집진기를 연결시켜주는 오염공기 흡입유로; 상기 집진기와 4웨이밸브를 연결시켜주는 집진기 퇴출유로; 상기 4웨이밸브와 이중기능 흡착촉매 시스템의 상하단의 각각의 입출구를 연결해 주는 2개의 입출력 유로; 상기 4웨이밸브와 배기부를 연결해주는 배기유로; 및 상기 오염공기 흡입팬 송풍모터 조절기, 각 이중기능 흡착촉매층 온도조절기, 밸브 방향 조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 일체형 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템이다.Another invention for achieving the above object is a device capable of purifying one or more volatile organic compound vapors by the simultaneous action of adsorption and catalytic oxidation using a dual function adsorption catalyst to receive contaminated air containing VOC. Polluted air intake fan having a blowing motor; A dust collector for physically removing fine dust except for VOC components of air introduced through the contaminated air intake fan; A four-way valve having a valve direction controller for selecting one of an upflow and a downflow by selecting an injection direction of VOC-containing air passing through the dust collector; Dual function adsorption catalyst system comprising at least three or more temperature-controlled dual function adsorption catalyst layer capable of adsorbing VOC in the upflow or downflow VOC-containing air introduced through the four-way valve and simultaneously catalytically desorption ; A polluted air intake passage connecting the polluted air intake fan and a dust collector; A dust collector exit passage connecting the dust collector and the four-way valve; Two input / output flow paths connecting the four-way valves to respective inlets and outlets of the upper and lower ends of the dual function adsorption catalyst system; An exhaust passage connecting the four-way valve and the exhaust unit; And the contaminated air suction fan blower motor regulator, each dual function adsorption catalyst bed temperature controller, and a valve direction controller.

상기의 이중기능 흡착촉매제는 흡착제이면서 촉매산화반응활성을 보이는 귀금속 또는 전이금속의 촉매산화활성성분이 담지된 Si/Al 비가 큰 소수성 제올라이트로 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The dual function adsorption catalyst is preferably composed of a hydrophobic zeolite having a large Si / Al ratio on which a catalytic oxidation active component of a noble metal or a transition metal, which is an adsorbent and exhibits catalytic oxidation reaction activity, is supported.

상기의 소수성 제올라이트는 MFI(HZSM-5) 또는 FAU(HY) 또는 Mordenite(HMOR) 또는 Beta(H-Beta)의 구조를 적어도 하나 이상 혼합한 것이 바람직하다.The hydrophobic zeolite is preferably a mixture of at least one structure of MFI (HZSM-5) or FAU (HY) or Mordenite (HMOR) or Beta (H-Beta).

상기의 소수성 제올라이트 내에 포함된 촉매산화활성성분은 Pt 또는 Pd 등의 귀금속이나 Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni 등의 전이금속 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.The catalytically active component contained in the hydrophobic zeolite preferably contains at least one or more of a noble metal such as Pt or Pd or a transition metal such as Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni, or the like.

상기의 이중기능 흡착촉매제는 흡착모드시 운전온도범위 18∼100℃, 탈착 및 촉매산화 모드시 운전온도범위 18∼500℃인 것이 바람직하다.The dual function adsorption catalyst is preferably in the operating temperature range of 18 to 100 ℃ in the adsorption mode, the operating temperature range of 18 to 500 ℃ in the desorption and catalytic oxidation mode.

상기의 이중기능 흡착촉매 시스템은 이중기능 흡착촉매제가 적어도 3층 이상으로 구성되어 있고, 층과 층 사이에 가열수단이 있어 상향흐름 또는 하향흐름의 방향에 따라 흡착촉매제의 상단이나 하단을 가열해줄 수 있는 독립적인 온도조절이 가능한 것이 바람직하다.In the dual function adsorption catalyst system, the dual function adsorption catalyst is composed of at least three layers, and there is a heating means between the layers, so that the upper or lower portion of the adsorption catalyst can be heated according to the direction of upflow or downflow. It is desirable to have independent temperature control.

상기의 4웨이밸브에는 이중기능 흡착제의 흡착용량에 맞추어 미리 설정된 흡착 시간 경과 후 탈착종료와 동시에 흐름의 방향을 바꾸어 주는 방향조절기가 연결된 것이 바람직하다.It is preferable that the four-way valve is connected to a direction controller for changing the flow direction at the same time as the desorption termination after the predetermined adsorption time has elapsed in accordance with the adsorption capacity of the dual function adsorbent.

이하, 본 발명을 도면 및 실시예를 통하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings and examples.

도 1은 흡착제층과 VOC 산화 촉매층이 분리된 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템(10)의 흐름도이며, 도면 2는 이를 응용한 소용량 이동식 처리장치(30)의 구조도이다. FIG. 1 is a flowchart of a standalone adsorption / catalyzed VOC removal system 10 in which an adsorbent layer and a VOC oxidation catalyst layer are separated, and FIG. 2 is a structural diagram of a small capacity mobile processing apparatus 30 using the same.

도 1의 흐름도를 통해 저농도, 고유량의 VOC흐름이 처리되는 과정을 설명하면 다음과 같다. Referring to the process of low concentration, high flow VOC flow is processed through the flow chart of Figure 1 as follows.

먼저 독립형 VOC 제거 시스템은 흡입 및 전처리부, 흡착부(13), 촉매산화 및 배기부(14)의 세 부분으로 구분된다. First, the standalone VOC removal system is divided into three parts: the suction and pretreatment unit, the adsorption unit 13, the catalytic oxidation and the exhaust unit 14.

상기 흡입 및 전처리부는 흡기팬(11)과 집진기(12)를 포함하여 구성된다.The suction and pretreatment unit includes an intake fan 11 and a dust collector 12.

상기 흡착부(13)는 소수성 제올라이트 흡착제층(15), 탈착용 열교환기 또는 가열선(16) 그리고 흡착제층 온도조절기(20) 및 온도시그널라인(28)으로 이루어진다.The adsorption part 13 includes a hydrophobic zeolite adsorbent layer 15, a desorption heat exchanger or heating line 16, an adsorbent layer temperature controller 20, and a temperature signal line 28.

상기 촉매산화 및 배기부(14)는 VOC를 산화처리할 수 있는 촉매층(17)과 촉매산화를 위한 열교환기 혹은 가열선(18) 그리고 촉매층 온도조절기(21) 및 온도시그널라인(29)으로 이루어진다. The catalytic oxidation and exhaust unit 14 includes a catalyst layer 17 capable of oxidizing VOC, a heat exchanger or heating line 18 for catalytic oxidation, a catalyst bed temperature controller 21 and a temperature signal line 29. .

운전은 흡착모드와 탈착-촉매산화모드를 주기적으로 반복하며 진행된다. The operation is performed by repeating the adsorption mode and the desorption-catalytic oxidation mode periodically.

흡착모드에서의 운전에서는 VOC를 함유한 오염공기(22)가 흐름 유량을 조절할 수 있는 송풍기와 같은 오염공기 흡기팬(11)을 통해 제거 시스템 안으로 주입된다. In operation in adsorption mode, contaminated air 22 containing VOCs is injected into the removal system through contaminated air intake fans 11, such as blowers that can regulate the flow rate.

주입된 오염공기는 오염공기 흡입유로(23)를 통해 집진기(12)로 들어간다.The injected contaminated air enters the dust collector 12 through the contaminated air suction passage 23.

상기 집진기(12)를 통해 공기중에 함유된 입자상 물질이 제거된 흐름은 흡착부 도입유로(24)를 통해 흡착부(13)로 들어간 후 저온으로 유지된 흡착제층(15)을 통과하면서 VOC가 흡착되어 제거된다. The particulate matter contained in the air is removed through the dust collector 12, enters the adsorption section 13 through the adsorption section introduction passage 24, and then passes through the adsorbent layer 15 maintained at a low temperature. And removed.

흡착시 흡착제층(15)의 온도는 저온(상온 ∼ 100℃)의 흡착온도로 유지된다.At the time of adsorption, the temperature of the adsorbent layer 15 is maintained at an adsorption temperature of low temperature (room temperature ~ 100 ° C).

상기 흡작제층(15)의 흡착을 통해 VOC가 제거된 흐름은 흡착부 배출 유로(25)를 통해 촉매산화 및 배기부(14)로 들어간다. The VOC-removed flow through the adsorption of the adsorbent layer 15 enters the catalytic oxidation and exhaust portion 14 through the adsorption part discharge passage 25.

흡착모드 운전시 촉매산화 및 배기부(14)는 저온(상온 ∼ 100℃)을 유지하며 촉매작용은 일어나지 않는 비활성상태이다. In the adsorption mode operation, the catalytic oxidation and exhaust 14 maintain a low temperature (room temperature ~ 100 ° C) and are in an inactive state in which catalysis does not occur.

비활성상태의 촉매층(17)을 통과한 흐름은 정화된 공기흐름(26)으로 대기 중으로 배출된다.The flow through the inert catalyst bed 17 is discharged to the atmosphere as a purified air stream 26.

흡착제층(15)의 흡착 용량에 맞는 적정 흡착 운전시간동안 흡착모드로 운전한 후 탈착-촉매산화모드로 전환된다. 탈착-촉매산화모드의 운전은 다음과 같다.After operating in the adsorption mode for an appropriate adsorption operation time suitable for the adsorption capacity of the adsorbent layer 15, the mode is switched to the desorption-catalyzed oxidation mode. Operation of the desorption-catalyst oxidation mode is as follows.

탈착-촉매산화모드의 운전을 위해서 입력되는 공기(22)는 반드시 정화된 공기를 쓸 필요는 없다. The air 22 input for the operation of the desorption-catalyzed oxidation mode does not necessarily need to use purified air.

흡착모드에서 제거 대상 흐름이었던 저농도의 VOC-공기 흐름을 그대로 쓸 수 있다. 이는 입력흐름에 다소의 VOC가 존재하여도 최종단계인 촉매 산화시에 촉매층(17)에서 흡착제층(15)에서 탈착된 VOC와 함께 산화될 것이기 때문이다. In the adsorption mode, the low concentration of VOC-air, which was the flow to be removed, can be used. This is because even if some VOC is present in the input flow, it will be oxidized together with the VOC desorbed from the adsorbent layer 15 in the catalyst layer 17 at the final stage of the catalytic oxidation.

오염공기 흡기팬(11)을 통해 유입된 공기 또는 저농도의 VOC-공기 흐름은 오염공기 흡입유로(23)를 통해 집진기(12)로 유입된 후 흡착부 도입유로(24)를 통해 흡착부(13)로 인도된다. The air introduced through the contaminated air intake fan 11 or the low concentration of VOC-air flows into the dust collector 12 through the contaminated air intake passage 23 and then the adsorption portion 13 through the adsorption portion introduction passage 24. Is led to.

상기 흡착부(13)에서는 흡착모드에서 흡착 농축된 VOC를 온도조절기와 열교환기 혹은 가열선(16)을 통해 승온 탈착 시킨다. In the adsorption unit 13, the temperature of the adsorption-concentrated VOCs in the adsorption mode is elevated and desorbed through the temperature controller and the heat exchanger or the heating line 16.

탈착을 위한 흡착층의 온도범위는 중온(상온 ∼ 300℃) 범위이며 처리하는 VOC와 흡착제의 상호작용에 따라 조절된다. The temperature range of the adsorption layer for desorption is in the middle temperature (room temperature ~ 300 ℃) range and is adjusted according to the interaction of the adsorbent and the VOC.

탈착된 VOC는 촉매층(17)에서 산화 제거되어야 하므로 촉매층(17)에 유입되기 전 운전의 안전을 위하여 적절한 농도를 초과하지 않도록 해야 한다. Since the desorbed VOC should be oxidized and removed from the catalyst layer 17, it should not exceed an appropriate concentration for safety of operation before entering the catalyst layer 17.

이러한 작용은 송풍모터조절기(19)가 송풍모터 조절시그널라인(27)을 통해 보내는 공기의 유속조절시그널과, 흡착제층 온도조절기(20)가 온도시그널라인(28)을 통해 보내는 승온속도 조절시그널에 의해서, 흡착부 배출유로(25)의 VOC농도가 폭발하한선(LEL: Lower explosive limit)을 넘지 않도록 한다. This action is applied to the flow rate control signal of the air sent by the blower motor controller 19 through the blower motor control signal line 27, and the temperature increase rate control signal sent by the adsorbent layer temperature controller 20 through the temperature signal line 28. As a result, the VOC concentration of the adsorption part discharge passage 25 is not exceeded the lower explosive limit (LEL).

흡착부 배출 유로(25)를 통해 촉매산화 및 배기부(14)로 이송된 탈착흐름은 촉매층(17)에서 촉매산화 된다. The catalytic oxidation and the desorption flow transferred to the exhaust part 14 through the adsorption part discharge passage 25 are catalytically oxidized in the catalyst layer 17.

촉매 산화온도는 촉매의 종류와 주 처리 VOC에 따라 결정되고, 촉매층 온도조절기(21)가 온도시그널라인(29)을 통해 100~500℃의 산화운전온도범위에서 조절한다. The catalyst oxidation temperature is determined according to the type of catalyst and the main treatment VOC, and the catalyst bed temperature controller 21 is controlled in the oxidation operation temperature range of 100 to 500 ° C. through the temperature signal line 29.

독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템에 사용되는 흡착제층(15)과 촉매층(17)은 펠렛형과 하니컴형이 적용될 수 있으나, 저농도 고유량흐름에의 적용에는 하니컴형의 흡착제층과 촉매층이 다소 바람직하다. The adsorbent layer 15 and catalyst layer 17 used in the stand-alone adsorption / catalyzed VOC removal system may be of the pellet type and the honeycomb type, but the honeycomb type adsorbent layer and the catalyst layer are somewhat preferred for the application of low concentration high flow rate. Do.

흡착층에는 MFI(HZSM-5), FAU(HY), Mordenite(HMOR), Beta(H-Beta) 등의 구조를 가지는 소수성 제올라이트를 제거 대상 VOC에 따라 각각 혹은 혼합하여 적용한다. A hydrophobic zeolite having a structure of MFI (HZSM-5), FAU (HY), Mordenite (HMOR), Beta (H-Beta), or the like is applied to the adsorption layer according to the target VOC to be removed or mixed.

단, 흐름중의 수분이 거의 없을 경우에는 소수성 제올라이트 외에 활성탄 등의 흡착제도 사용가능하다. However, when there is little water in the flow, an adsorbent such as activated carbon may be used in addition to the hydrophobic zeolite.

촉매층에는 Pt, Pd 등의 귀금속이나 Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni 등의 전이금속이 단일성분 혹은 다중성분으로 알루미나 또는 소수성 제올라이트에 담지된 펠렛 혹은 하니컴형의 촉매를 사용한다.In the catalyst layer, a pellet or honeycomb type catalyst in which precious metals such as Pt and Pd, transition metals such as Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, and Ni are supported on alumina or hydrophobic zeolite as a single component or multiple components is used.

도 2는 도 1의 원리를 응용한 간단한 소용량 이동식 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템(30)의 구조도를 나타낸 것이다. FIG. 2 shows a schematic diagram of a simple small capacity mobile standalone adsorption / catalyzed VOC removal system 30 applying the principles of FIG. 1.

이동식 바퀴(32)를 사용한 소형 장치로 유동적인 공기흡입노즐(31)을 통하여 부분적인 오염공기(22)의 흡입이 가능하다. A small device using the movable wheel 32 allows partial intake of contaminated air 22 through the fluid air intake nozzle 31.

흡착모드 운전시 흡입모터(35)와 송풍팬(34)을 통해 외부의 오염공기(22)를 흡입한다. In the adsorption mode operation, the external air 22 is sucked through the suction motor 35 and the blowing fan 34.

집진기(12) 및, 공기필터(33)를 사용하여 1차로 정화된 VOC-공기 흐름(37)은 흡착부(13)내의 하니컴 흡착제층(15)을 통과하며 VOC가 흡착 제거된다. The VOC-air stream 37 first purified using the dust collector 12 and the air filter 33 passes through the honeycomb adsorbent layer 15 in the adsorption section 13 and the VOC is adsorbed and removed.

이 때, 흡착 온도는 온도시그널라인(28)으로 연결된 흡착제층 온도조절기(20)에 의해 탈착용 열교환기 혹은 가열선(16)을 조절하여 저온(상온 ∼ 100℃)으로 유지된다. At this time, the adsorption temperature is maintained at a low temperature (normal temperature ~ 100 ℃) by adjusting the desorption heat exchanger or heating line 16 by the adsorbent bed temperature controller 20 connected to the temperature signal line (28).

흡착 후, 송풍팬(34)을 통해 빠져나온 정화된 공기(38)는 저온(상온 ∼ 100℃)으로 조절된 촉매층(17)을 통과하여 배기구(36)로 나온다. 도면부호 26은 최종적으로 정화된 공기흐름이다.After adsorption, the purified air 38 exiting through the blower fan 34 passes through the catalyst layer 17 adjusted to low temperature (room temperature ~ 100 ° C) and exits to the exhaust port 36. Reference numeral 26 denotes a finally purified air stream.

상기 송풍팬(34)은 흡입모터(35)에 의해 작동되며, 상기 흡입모터는 송풍모터 조절시그널라인(27)으로 연결된 송풍모터조절기(19)에 의해 조절된다. The blowing fan 34 is operated by the suction motor 35, the suction motor is controlled by the blower motor controller 19 connected to the blowing motor control signal line (27).

흡착제층(15)의 흡착 용량에 맞는 적정 흡착 운전시간동안 흡착모드로 운전한 후 탈착-촉매산화모드로 전환된다. After operating in the adsorption mode for an appropriate adsorption operation time suitable for the adsorption capacity of the adsorbent layer 15, the mode is switched to the desorption-catalyzed oxidation mode.

탈착-촉매산화모드에서는 흡착부(13)는 승온탈착이 이루어지며 촉매산화 및 배기부(14)에서는 산화운전온도(100∼500℃)로 유지되어 탈착된 VOC의 촉매분해 반응이 일어나게 된다. In the desorption-catalytic oxidation mode, the adsorption unit 13 is heated and desorbed, and the catalytic oxidation and exhaust unit 14 are maintained at an oxidation operation temperature (100 to 500 ° C.) to cause the catalytic decomposition reaction of the desorbed VOC.

소용량 이동식 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템에 사용되는 흡착제층(15)과 촉매층(17)은 펠렛형과 하니컴형이 적용될 수 있으나, 저농도 고유량흐름에의 적용에는 하니컴형의 흡착제층과 촉매층이 다소 바람직하다. Pellet type and honeycomb type may be applied to the adsorbent layer 15 and the catalyst layer 17 used in the small-capacity mobile stand-alone adsorption / catalyzed VOC removal system. Somewhat preferred.

흡착층에는 MFI(HZSM-5), FAU(HY), Mordenite(HMOR), Beta(H-Beta) 등의 구조를 가지는 소수성 제올라이트를 제거 대상 VOC에 따라 각각 혹은 혼합하여 적용한다. 촉매층에는 Pt, Pd 등의 귀금속이나 Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni 등의 전이금속이 단일성분 혹은 다중성분으로 알루미나 또는 소수성 제올라이트에 담지된 펠렛 혹은 하니컴형의 촉매를 사용한다.A hydrophobic zeolite having a structure of MFI (HZSM-5), FAU (HY), Mordenite (HMOR), Beta (H-Beta), or the like is applied to the adsorption layer according to the target VOC to be removed or mixed. In the catalyst layer, a pellet or honeycomb type catalyst in which precious metals such as Pt and Pd, transition metals such as Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, and Ni are supported on alumina or hydrophobic zeolite as a single component or multiple components is used.

[실시예 1] Example 1

도 3에서 대표적인 VOC의 하나인 톨루엔의 흡착 파과곡선을 나타내었다.3 shows an adsorption breakthrough curve of toluene, which is one of the representative VOCs.

흡착파과에 사용된 소수성 제올라이트의 종류와 물리적 성질은 표1과 같다. Table 1 shows the types and physical properties of the hydrophobic zeolites used in the adsorption breakthrough.

종류Kinds N2 흡착데이타N 2 adsorption data Si/Al2 Si / Al 2 surface area[m2/g]surface area [m 2 / g] pore volume[cm3/g]pore volume [cm 3 / g] FAU (HY)FAU (HY) 8080 753753 0.540.54 Mordenite(HMOR)Mordenite (HMOR) 9090 553553 0.330.33 MFI (HZSM-5)MFI (HZSM-5) 280280 393393 0.240.24 Beta (H-Beta)Beta (H-Beta) 300300 661661 0.390.39 Activated Carbon (A.C.)Activated Carbon (A.C.) 936936 0.730.73

모든 흡착제 시료는 400℃, 헬륨 흐름 하에서 2시간 동안 전처리하여 표면에 있을 수 있는 수분을 포함한 불순물을 제거 해 주었다. All adsorbent samples were pretreated for 2 hours under a helium stream at 400 ° C to remove impurities, including water, which may be present on the surface.

전처리가 끝난 시료는 상온(27℃)으로 냉각시킨 후 약 1시간 동안 유지하였다. After pretreatment, the sample was cooled to room temperature (27 ° C) and maintained for about 1 hour.

흡착에 쓰인 분석가스는 고순도 공기에 톨루엔 1000ppm의 혼합가스를 사용하였다. 흡착은 27℃에서 흐름식으로 실시하였고 파과가 일어나 C/Co가 1이 유지될 때까지 실시하였다. As the analytical gas used for adsorption, a mixed gas of toluene 1000 ppm was used for high purity air. Adsorption was carried out by flow at 27 ° C. until breakthrough occurred until C / Co was maintained at 1.

흡착에 사용된 시료는 0.03~0.05g이었으며, 모든 시료는 확산에 따른 영향을 일정하게 해주기 위하여 125∼250㎛의 크기를 갖도록 해주었다. Samples used for adsorption ranged from 0.03 to 0.05 g, and all samples were sized 125-250 μm to make constant the effect of diffusion.

도 3 에서 기공크기가 작은 HZSM-5 (10 ring : 5.1∼5.6Å), HMOR (12 ring : 7.0∼6.5Å, 8 ring : 2.6∼5.7Å)의 경우 적은 흡착량을 보이고 기공크기가 큰 HY(12 ring, 7.4Å), H-Beta (12 ring: 5.6∼7.7Å)의 경우 비교적 큰 흡착량을 보이고 있다. 특히 13Å 정도 크기의 기공(supercage)을 보유하고 있는 HY의 경우 흡착 파과가 보다 이상적으로 일어나고 있다.In FIG. 3, HZSM-5 (10 rings: 5.1 to 5.6 kPa) and HMOR (12 rings: 7.0 to 6.5 kPa, 8 rings: 2.6 to 5.7 kPa) that have a small pore size show a small adsorption amount and a large pore size HY. (12 rings, 7.4 Å) and H-Beta (12 rings: 5.6 to 7.7 Å) show a relatively large adsorption amount. In particular, the adsorption breakthrough is more ideal in the case of HY which has a pore size of about 13 Å.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에서 포화 흡착된 소수성 제올라이트 시료들은 일정시간 헬륨 흐름 하에 방치하여 기공내 또는 입자사이에서의 응축된 톨루엔을 제거한 후, 일정한 유량(20 SCCM)의 헬륨 흐름하에서 승온 속도 5℃/min 으로 승온 탈착실험을 하였다. Saturated adsorbed hydrophobic zeolite samples in Example 1 were left under constant helium flow to remove condensed toluene in pores or between particles, and then heated at a rate of temperature increase of 5 ° C./min under constant flow (20 SCCM). Desorption experiment was performed.

우수한 흡착 특성을 갖는 HY 제올라이트의 경우 다른 제올라이트보다 비교적 낮은 온도(100℃미만)에서 탈착이 일어나고 있음을 알 수 있다. In the case of HY zeolite having excellent adsorption properties, it can be seen that desorption occurs at a relatively lower temperature (less than 100 ° C.) than other zeolites.

활성탄의 경우 실시예 1의 흡착특성에서는 우수한 결과를 보였으나, 도 4에 나타난 탈착특성은 탈착가능 온도면에서 제올라이트에 비해 좋지 못하다. Activated carbon showed excellent results in the adsorption characteristics of Example 1, but the desorption characteristics shown in FIG. 4 are not as good as those of zeolite in terms of the detachable temperature.

실시예 1에서 활성탄에 근접하는 흡착특성을 보인 HY 제올라이트의 경우 탈착이 낮고 좁은 온도 범위에서 급격히 일어나는데, 이와 같은 탈착특성은 흡착과 탈착을 반복해야만 하는 시스템에 적용될 때 활성탄보다 우수한 특성이다.In Example 1, HY zeolite exhibiting adsorption characteristics close to activated carbon occurs rapidly in a low desorption and narrow temperature range. Such desorption characteristics are superior to activated carbon when applied to a system in which adsorption and desorption must be repeated.

[실시예 3]Example 3

실시예 3은 소수성 제올라이트 HY와 친수성 NaX 흡착제 상의 물-톨루엔 이성분계 흡착 파과 및 승온 탈착실험이다.Example 3 is a water-toluene bicomponent adsorption breakthrough and hydrothermal desorption experiments on hydrophobic zeolite HY and hydrophilic NaX adsorbent.

실제 VOC 처리가 이루어질 작업장은 다량의 수분이 함유되고, 처리하고자 하는 VOC의 종류도 단일성분이 아닌 다중 성분인 경우가 대부분이다. Actually, the workplace where the VOC treatment is to be carried contains a large amount of water, and most of the VOCs to be treated are not multi-components but single components.

따라서, 제올라이트의 흡착성능에 가장 중요한 영향을 미칠 수분의 영향에 대하여 알아보기 위해 톨루엔-물의 이성분계 흡착 파과 실험을 수행하였다.Therefore, to determine the effect of water on the adsorption performance of the zeolite, the two-component adsorption breakthrough experiment was conducted.

톨루엔과 물은 각각 마이크로 주사펌프로 주입속도를 조절하여 적정의 농도(톨루엔 1000ppm, 상대습도 10%)를 유지하도록 하였다. Toluene and water were controlled by micro injection pump, respectively, to maintain an appropriate concentration (1000 ppm of toluene, 10% relative humidity).

이성분계는 석영비드가 충진된 혼합기에서 교반되어 균일한 흐름으로 흡착제 층을 통과하도록 하였다. The binary system was stirred in a mixer filled with quartz beads to pass through the adsorbent bed in a uniform flow.

흡착 후 흐름은 쿼드러플 매스(quadrupole mass)를 통해 실시간으로 농도 변화를 모니터링하였다. Post-adsorption flow was monitored for concentration changes in real time through quadrupole mass.

실험에 사용된 흡착제는 0.1g 분말상태를 썼고 유량은 250 ㎖/min 로 유지하였다. 흡착전 모든 샘플들은 공기흐름 하에 300℃에서 2시간 동안 전처리하였다.The adsorbent used in the experiment was 0.1 g powder and the flow rate was maintained at 250 ml / min. All samples were pretreated for 2 hours at 300 ° C. under airflow before adsorption.

실험에 사용된 흡착제는 소수성 HY 제올라이트와 친수성 NaX 제올라이트를 대상으로 하였다. The adsorbents used in the experiments were hydrophobic HY zeolites and hydrophilic NaX zeolites.

도 5와 도 6은 각각 소수성 HY 제올라이트와 NaX 제올라이트의 톨루엔 단일성분 파과와 이성분계 흡착 파과곡선을 나타낸 것이다. 5 and 6 show toluene monocomponent breakthrough and bicomponent adsorption breakthrough curves of hydrophobic HY zeolite and NaX zeolite, respectively.

도면에서 'dry'로 표시된 곡선은 톨루엔 단일성분만의 파과 및 승온탈착 실험을 나타낸 것이며, 'wet'으로 표기된 곡선은 수분의 함량이 상대습도(H) 10%로 유지된 흐름의 톨루엔과 물의 파과 및 승온 탈착실험을 나타낸 것이다. The curve labeled 'dry' in the figure shows the breakthrough and temperature increase and desorption experiments of the toluene single component alone, and the curve labeled 'wet' indicates the breakthrough of toluene and water in a stream in which the moisture content is maintained at 10% relative humidity (H) and The temperature desorption experiment is shown.

도 5에서는 소수성 HY 제올라이트에 대한 톨루엔 단일성분 흡착파과의 형태가 수분이 포함된 조건의 흐름과 거의 같은 패턴을 보이고 있음을 알 수 있다. In Figure 5 it can be seen that the shape of the toluene monocomponent adsorption breakthrough for the hydrophobic HY zeolite shows the same pattern as the flow of conditions containing water.

왜냐하면 소수성 담체인 HY가 우수한 소수성 특성을 가지고 있어서, 톨루엔만을 선택적으로 흡착하고 있기 때문이다. This is because HY, a hydrophobic carrier, has excellent hydrophobic properties and selectively adsorbs only toluene.

물의 파과곡선의 형태를 볼 때 대부분의 물은 흡착초기에 흡착제로부터 배제되고 있음을 알 수 있다. The breakthrough curve of the water indicates that most of the water is excluded from the adsorbent at the beginning of the adsorption.

반면, 도 6에서 친수성 흡착제인 NaX 제올라이트에서는 파과패턴이 반대의 경향을 보인다. On the other hand, in NaX zeolite, a hydrophilic adsorbent in FIG. 6, the breakthrough pattern shows the opposite trend.

NaX와 같은 친수성 흡착제에서는 물이 포함되지 않은 흐름에서는 만족할 만한 흡착 성능을 보였지만, 수분이 함유된 흐름에서는 톨루엔과 경쟁흡착하는 물의 작용으로 인해 톨루엔의 흡착이 완전히 배제되고 있다. Hydrophilic adsorbents such as NaX showed satisfactory adsorption performance in water-free streams, while adsorption of toluene was completely excluded due to the action of water to compete with toluene in water-containing streams.

따라서, 수분이 많이 함유된 작업장에 적용하기 위해서는 물과의 경쟁흡착 시 VOC만을 선택적으로 흡착하는 특성을 가지는 소수성 제올라이트의 사용이 필수적이다. Therefore, in order to apply to a workplace containing a lot of water, it is essential to use a hydrophobic zeolite having a characteristic of selectively adsorbing only VOC when competing adsorption with water.

[실시예 4]Example 4

도 7은 HY를 코팅한 코디에라이트 하니컴(400 cell/in2) 흡착제상의 단일성분(톨루엔)흡착시 얻어진 파과곡선이다.7 is a breakthrough curve obtained upon adsorption of a single component (toluene) on HY-coated cordierite honeycomb (400 cell / in 2 ) adsorbent.

흡착에 사용된 흐름은 5.05L/min 흐름의 약 140ppm 정도의 톨로엔 흐름이었고, 흡착에는 직경 55 mm 높이 74 mm의 400 cell/in2 코디에라이트 하니컴 4개를 사용하였다.The flow used for adsorption was about 140 ppm of toloene flow of 5.05 L / min flow, and four 400 cell / in 2 cordierite honeycombs having a diameter of 55 mm and a height of 74 mm were used.

각 하니컴의 소수성 HY 제올라이트 코팅량은 약 13.5g으로 총 제올라이트 함량은 54g 이었다. The hydrophobic HY zeolite coating amount of each honeycomb was about 13.5 g and the total zeolite content was 54 g.

도 7에서 얻어진 파과가 일어난 시간은 약 1000분이었다. The breakthrough time obtained in FIG. 7 was about 1000 minutes.

상기 시간까지의 처리한 톨루엔의 양을 g으로 환산하면 약 3g 정도가 된다. When the amount of toluene treated up to the time is converted into g, it is about 3 g.

도 8은 같은 하니컴 흡착제에 대한 이성분계(물-톨루엔) 흡착실험 결과로 얻어진 파과곡선이다. 수분의 도입은 약 7000ppm으로 조절하였다. 8 is a breakthrough curve obtained as a result of a two-component (water-toluene) adsorption experiment for the same honeycomb adsorbent. The introduction of moisture was controlled to about 7000 ppm.

도 8에서 얻어진 파과가 일어난 시간은 약 800분으로 약간 줄었으나, 처리흐름이 6.05L/min 인 것을 감안하여 계산하면, 역시 처리한 톨루엔은 약 3g이 계산되었다. The breakthrough time obtained in FIG. 8 was slightly reduced to about 800 minutes. However, considering that the treatment flow was 6.05 L / min, about 3 g of toluene was also treated.

흡착제 HY/코디에라이트 하니컴의 경우, 소수성 제올라이트의 선택적 VOC 흡착특성이 보존되어 수분의 함량이 상당한 조건에서도 우수한 흡착능력을 잃지 않고 있음을 알 수 있었다. In the case of the adsorbent HY / cordierite honeycomb, the selective VOC adsorption characteristic of the hydrophobic zeolite was preserved, so that it was found that the adsorption capacity was not lost even in the condition where the moisture content was considerable.

[실시예 6]Example 6

실시예 6은 HY를 코팅한 코디에라이트 하니컴 흡착제 상의 승온 탈착 실험이다.Example 6 is a temperature desorption experiment on cordierite honeycomb adsorbent coated with HY.

흡착 농축된 VOC를 촉매반응기의 운전조건에 맞는 적절한 공간속도와 농도의 흐름으로 탈착시키는 것은 흡/탈착 시스템을 설계하는데 있어서 중요한 변수이다. 왜냐하면, 탈착되는 농도가 너무 높을 경우 촉매반응시 안전성에 지대한 영향을 미칠 수 있기 때문이다. Desorption of the adsorption-concentrated VOCs at an appropriate space velocity and concentration stream for the operating conditions of the catalytic reactor is an important parameter in designing the adsorption / desorption system. This is because, if the concentration to be desorbed is too high can have a significant impact on the safety of the catalytic reaction.

톨루엔의 LEL을 12000ppm으로 보는데 이상의 농도에서는 발화위험성 때문에 시스템의 안전성을 보장 할 수가 없다. The LEL of toluene is 12000ppm. At higher concentrations, the safety of the system cannot be guaranteed due to the risk of ignition.

따라서, 탈착흐름의 농도를 탈착공기 흐름의 속도나 승온속도를 조절해서 적절한 선으로 유지하는 것은 유연하고 안전한 시스템 운전을 위해 필수적이다. Therefore, maintaining the concentration of the desorption flow at an appropriate line by controlling the speed of the desorption air flow or the rate of temperature increase is essential for flexible and safe system operation.

도 9 와 10은 톨루엔이 흡착된 하니컴 흡착제를 일정유량 3L/min에서 반응기 승온속도를 조절함으로 탈착흐름의 농도를 조절하는 예를 나타낸 실험이다. 9 and 10 are experiments showing an example of adjusting the concentration of the desorption flow by adjusting the temperature rise rate of the reactor at a constant flow rate 3L / min of the toluene adsorbed honeycomb adsorbent.

도 9에서 대부분의 탈착이 약 60 - 100℃ 사이에서 일어난다는 정보로부터 도 10의 실험에서는 이 구간의 승온 속도를 느리게 조절하여 6000ppm 정도의 탈착흐름 농도를 넘지 않도록 조절할 수 있었다. From the information that most of the desorption takes place between about 60 to 100 ℃ in Figure 9 in the experiment of Figure 10 it was able to adjust so as not to exceed the desorption flow concentration of 6000ppm by slowly adjusting the temperature increase rate of this section.

다음으로 또 다른 발명인 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템에 대해 기술한다.Next, another invention, an integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system, is described.

도 11과 12는 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템(39)의 흐름도로써, 도 11은 VOC-공기 흐름이 이중기능 흡착/촉매층을 상향통과하는 경우이고 도 12는 VOC-공기 흐름이 이중기능 흡착/촉매층을 하향통과하는 경우이다. 11 and 12 are flow charts of the integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system 39 where FIG. 11 is the case where the VOC-air flow passes upward through the dual function adsorption / catalyst bed and FIG. 12 shows that the VOC-air flow is dual This is the case where the functional adsorption / catalyst layer passes downward.

상향흐름과 하향흐름의 전환은 밸브방향조절기(50)와 밸브방향조절 시그널라인(51)에 의해 연결된 4웨이밸브(41)의 구동에 의해 이루어진다. Switching of the upstream and the downflow is performed by driving the four-way valve 41 connected by the valve direction controller 50 and the valve direction control signal line 51.

저농도의 VOC-공기 흐름이 연속적으로 흡착/촉매산화되는 원리를 설명하면 다음과 같다. The principle of continuous adsorption / catalysis of low concentrations of VOC-air streams is as follows.

흡착모드 시작은 상향흐름(도 11)이나 하향흐름(도 12)중 어느 하나의 흐름에서 시작된다. The adsorption mode starts with either the upstream (FIG. 11) or the downstream flow (FIG. 12).

먼저 도 11의 상향흐름에서부터 흡착이 진행된다고 본다. First, the adsorption proceeds from the upward flow of FIG. 11.

외부의 오염공기(22)는 오염공기 흡기팬(11)을 통해 시스템으로 유입된다.Outside polluted air 22 is introduced into the system through the polluted air intake fan (11).

유입된 오염공기는 오염공기 흡입유로(23)를 통해 집진기(12)로 유입되며 집진기(12)에서 미세 입자들이 제거된다. The introduced contaminated air is introduced into the dust collector 12 through the contaminated air suction passage 23 and fine particles are removed from the dust collector 12.

집진기 퇴출유로(40)를 통해 나온 미세입자가 제거된 오염공기흐름은 4웨이밸브(41)의 방향선택에 의해 하단입출력유로(42)로 인도된다. The polluted air flow from which the fine particles from the dust collector exit passage 40 are removed is led to the lower I / O passage 42 by the direction selection of the four-way valve 41.

하단입출력유로(42)로부터 이중기능 흡착/촉매산화 시스템(47)으로 유입된 VOC-공기 흐름은 하단의 이중기능 흡착제/촉매층(451,452,453,454,455,456)부터 접촉하여 흡착된다. The VOC-air stream entering the dual function adsorption / catalytic oxidation system 47 from the bottom input and output flow passage 42 is contacted and adsorbed from the bottom of the dual function adsorbent / catalyst layers 451,452, 453, 454, 455, 456.

도 11과 도 12에서 편의상 6개의 이중기능 흡착제층만을 나타내어 설명하였으나, 실제 적용에서는 3개 이상의 층을 가지는 모든 시스템에서 운전원리는 동일하며 층의 수는 흡착용량 및 시간, 탈착시간 등의 변수와 연계되는 디자인 변수이다. In FIG. 11 and FIG. 12, only six dual function adsorbent layers are shown for convenience. However, in practical applications, the operating principle is the same in all systems having three or more layers, and the number of layers is determined by variables such as adsorption capacity, time, and desorption time. The associated design variable.

이중기능 흡착/촉매산화 시스템(47)내의 흡착온도는 각 흡착제/촉매층 사이의 전열선(461,462,463,464,465,466,467)을 통해 일정하게 유지되며, 전열선(461,462,463,464,465,466,467)은 온도시그널라인(49)에 의해 연결된 온도조절기(49)에 의해 고정된 흡착온도(상온∼100℃)로 유지된다. The adsorption temperature in the dual function adsorption / catalytic oxidation system 47 is maintained constant through the heating wires 461,462,463,464,465,466,467 between each adsorbent / catalyst layer, and the heating wires 461,462,463,464,465,466,467 are connected to the temperature controller 49 by the temperature signal line 49. Is maintained at a fixed adsorption temperature (normal temperature to 100 ° C).

흡착이 진행되면 이중기능 흡착제/촉매층은 하단부터 흡착 포화되기 시작한다. As adsorption proceeds, the dual function adsorbent / catalyst bed begins to saturate adsorption from the bottom.

흡착으로 VOC가 제거된 공기흐름은 상단입출력유로(43)를 통과하여 4웨이밸브(41)의 방향선택에 의해 배기유로(44)로 흘러 대기 중으로 배출된다. The air flow from which VOC is removed by adsorption passes through the upper I / O flow path 43 and flows to the exhaust flow path 44 by the direction selection of the four-way valve 41 to be discharged into the atmosphere.

흡착과정은 이중기능 흡착제/촉매층(451,452,453,454,455,456)의 흡착용량내의 범위에서 일어나며 VOC의 포화는 하단부터 상단으로 진행된다. The adsorption process takes place within the adsorption capacity of the dual function adsorbent / catalyst layers (451,452,453,454,455,456) and saturation of the VOC proceeds from the bottom to the top.

최상단의 이중기능 흡착제/촉매층의 VOC 흡착이 시작되기 직전까지 상기의 흡착과정이 진행되도록 한다. 이러한 흡착과정의 시간은 이중기능 흡착제/촉매층의 흡착용량으로부터 예측할 수 있다. The adsorption process is allowed to proceed until the VOC adsorption of the uppermost dual function adsorbent / catalyst layer starts. The time of this adsorption process can be estimated from the adsorption capacity of the dual function adsorbent / catalyst bed.

흡착과정이 종료되면서 탈착/촉매산화 과정으로 전환된다. 탈착/촉매산화과정은 최상단의 흡착제/촉매층을 가열하고 가열층이 하단으로 이동하는 상향흐름 탈착/촉매산화모드이다. At the end of the adsorption process, it is converted to desorption / catalytic oxidation. The desorption / catalytic oxidation process is an upward flow desorption / catalytic oxidation mode in which the uppermost adsorbent / catalyst layer is heated and the heating layer moves to the bottom.

최초에 전열선 중 461과 462를 가열하여 최상단 흡착제/촉매층(451)을 촉매분해가능온도(100∼500℃)에 도달하도록 한다. Initially, 461 and 462 of the heating wires are heated so that the uppermost adsorbent / catalyst layer 451 reaches the catalytically degradable temperature (100-500 ° C.).

최상단 흡착제/촉매층(451)의 온도가 적정 촉매산화온도에 도달한 후 인접한 하단의 흡착제/촉매층(452)의 온도를 전열선(463)의 가열을 통해 서서히 승온시켜 촉매산화온도에 도달하도록 한다. After the temperature of the uppermost adsorbent / catalyst layer 451 reaches an appropriate catalytic oxidation temperature, the temperature of the adsorbent / catalyst layer 452 adjacent to the lower end is gradually raised by heating the heating wire 463 to reach the catalytic oxidation temperature.

이 때 촉매 산화온도에 도달하기 전 흡착제/촉매층(452)에 흡착된 VOC가 탈착되며, 탈착된 VOC는 상단의 흡착제/촉매층(451)의 촉매분해작용에 의해 물과 이산화탄소로 분해된다. At this time, the VOC adsorbed on the adsorbent / catalyst layer 452 is desorbed before reaching the catalyst oxidation temperature, and the desorbed VOC is decomposed into water and carbon dioxide by the catalytic decomposition of the upper adsorbent / catalyst layer 451.

흡착제/촉매층(452)에 흡착된 VOC가 모두 탈착되어 상단 흡착제/촉매층(451)에서 촉매산화된 후 흡착제/촉매층(453)의 온도를 전열선(464)의 가열을 통해 서서히 올려주고 흡착제/촉매층(451)은 촉매산화온도 유지를 멈추어 자연냉각 되도록 한다. After all the VOC adsorbed on the adsorbent / catalyst layer 452 has been desorbed and catalyzed by the upper adsorbent / catalyst layer 451, the temperature of the adsorbent / catalyst layer 453 is gradually raised by heating the heating wire 464 and the adsorbent / catalyst layer ( 451) stops the catalytic oxidation temperature to be naturally cooled.

흡착제/촉매층(453)에서 탈착된 VOC는 흡착제/촉매층(452)에서 촉매분해되며, 분해 산물인 물과 이산화탄소를 포함하는 공기는 흡착제/촉매층(451)을 접촉하여 층을 냉각시키고 대기로 배출된다. The VOC desorbed from the adsorbent / catalyst layer 453 is catalytically decomposed in the adsorbent / catalyst layer 452, and air containing the decomposition product water and carbon dioxide contacts the adsorbent / catalyst layer 451 to cool the layer and discharge it to the atmosphere. .

상기와 같이 가열층을 순차로 하단으로 이동시켜주면서 흡착된 VOC를 탈착과 동시에 촉매산화시킨다. 가열층이 상단에서 하단으로 내려가면서 최초 가열되었던 상단의 흡착제/촉매층은 자연적으로 냉각되어 흡착온도(상온∼100℃)가 되도록 조절한다. As described above, the adsorbed VOC is catalytically oxidized simultaneously with desorption while sequentially moving the heating layer to the lower end. As the heating layer descends from the top to the bottom, the adsorbent / catalyst layer on the top, which was initially heated, is naturally cooled to adjust to the adsorption temperature (room temperature ~ 100 ° C).

가열층의 이동이 하단으로 완전히 종료된 후 4웨이밸브(41)의 방향이 바뀌어 도 12와 같은 하향흐름 흡착모드가 시작된다. After the movement of the heating layer is completely finished to the lower end, the direction of the four-way valve 41 is changed to start the downward flow adsorption mode as shown in FIG. 12.

하향흐름의 흡착모드에서는 상향흐름 흡착모드와 마찬가지로 이중기능 흡착제/촉매층(451,452,453,454,455,456)의 흡착용량내의 범위에서 일어나지만, 흡착제/촉매층의 VOC 포화는 상단에서부터 하단방향으로 이루어진다. In the downflow adsorption mode, as in the upflow adsorption mode, it occurs within the adsorption capacity of the dual function adsorbent / catalyst layers 451,452,453,454,455,456, but the VOC saturation of the adsorbent / catalyst layer is from the top to the bottom.

최하단의 이중기능 흡착제/촉매층의 VOC 흡착이 시작되기 직전까지 계산된 시간동안 흡착이 진행되도록 한다. Adsorption is allowed to proceed for a calculated time just before VOC adsorption of the lowest bifunctional adsorbent / catalyst bed begins.

흡착이 종료되면 탈착/촉매산화 과정으로 전환된다. 탈착/촉매산화과정은 상향흐름 탈착/촉매산화모드와 반대로 최하단의 흡착제/촉매층을 가열하고 가열층을 순차적으로 상층으로 이동시키는 하향흐름 탈착/촉매산화모드로 수행된다. At the end of the adsorption, the process is desorbed / catalyzed. The desorption / catalytic oxidation process is performed in a downward flow desorption / catalytic oxidation mode in which the lowermost adsorbent / catalyst layer is heated and the heating layer is sequentially moved to the upper layer as opposed to the upflow desorption / catalytic oxidation mode.

하향흐름 탈착/촉매산화모드에서는 상단에서 탈착된 VOC가 하단의 흡착제/촉매층에 의해 분해되어 대기중으로 배출된다. 하향흐름 탈착/촉매산화모드가 종료되면 최초의 운전이었던 상향흐름 흡착모드로 회귀하게 된다. In the downflow desorption / catalytic oxidation mode, the VOC desorbed at the top is decomposed by the adsorbent / catalyst at the bottom and discharged into the atmosphere. When the downflow desorption / catalytic oxidation mode ends, the flow returns to the upstream adsorption mode, which was the original operation.

따라서, 전체적인 연속공정은 상향흐름흡착, 상향흐름 탈착/촉매산화, 하향흐름흡착, 하향흐름 탈착/촉매산화, 상향흐름흡착모드의 순환으로 이루어진다.Therefore, the overall continuous process consists of upstream adsorption, upflow desorption / catalytic oxidation, downflow adsorption, downflow desorption / catalytic oxidation, and upflow adsorption mode.

흡착모드와 탈착/촉매산화모드에서 사용되는 유입공기는 같은 저농도 VOC 함유 오염공기이며, 유속은 흡착모드와 비교해 탈착/촉매산화모드시 촉매층 유입농도를 시스템 안전과 최적운전을 위한 적정 농도로 유지하기 위해 가열층 이동속도와 연계해 송풍모터 조절시그널라인(27)으로 연결된 송풍모터조절기(19)를 통해 조절할 수 있다.The inlet air used in the adsorption mode and the desorption / catalytic oxidation mode is the same low concentration of VOC-contaminated air, and the flow rate is compared with the adsorption mode to maintain the catalyst bed inlet concentration in the desorption / catalytic oxidation mode at the proper concentration for system safety and optimal operation. In order to control the heating layer moving speed in conjunction with the blower motor control signal line (27) can be adjusted through the blower motor controller (19).

도 11과 도 12와 같은 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템에 사용되는 이중기능 흡착제/촉매층은 펠렛형과 하니컴형이 적용될 수 있으나, 저농도 고유량흐름에의 적용에는 하니컴형의 흡착제/촉매층이 다소 바람직하다. The dual function adsorbent / catalyst layer used in the integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system as shown in Figs. 11 and 12 may be applied to the pellet type and the honeycomb type, but the honeycomb type adsorbent / catalyst layer is applied to the low concentration high flow rate. This is somewhat desirable.

흡착제/촉매층의 단의 수는 VOC의 처리량, 흡착모드와 탈착/촉매산화모드의 운전시간 등의 설계변수에 따라 조절할 수 있다. The number of stages of the adsorbent / catalyst layer can be adjusted according to design variables such as the throughput of VOC, the operating time of adsorption mode and desorption / catalytic oxidation mode.

도 11과 도 12의 시스템에 사용되는 흡착제/촉매층은 흡착제이면서 촉매산화반응활성을 보이는 성질을 보이는 이중기능 흡착제/촉매로 귀금속 또는 전이금속성분의 산화 촉매성분이 담지 된 Si/Al 비가 큰 소수성 제올라이트이다. The adsorbent / catalyst layer used in the systems of FIGS. 11 and 12 is an adsorbent and a bifunctional adsorbent / catalyst exhibiting catalytic oxidation activity, and a hydrophobic zeolite having a large Si / Al ratio carrying an oxidation catalyst component of a noble metal or a transition metal to be.

제올라이트는 MFI(HZSM-5), FAU(HY), Mordenite(HMOR), Beta(H-Beta) 등의 구조를 가지는 소수성 제올라이트를 제거 대상 VOC에 따라 각각 혹은 혼합하여 적용할 수 있으며, 소수성 제올라이트를 내에 포함된 촉매성분으로써 Pt, Pd 등의 귀금속이나 Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni 등 전이금속의 단일성분 혹은 다중성분의 물질을 사용할 수 있다. The zeolite can be applied to the hydrophobic zeolites having the structures of MFI (HZSM-5), FAU (HY), Mordenite (HMOR), Beta (H-Beta), etc., respectively or mixed according to the VOC to be removed. As the catalyst component contained therein, noble metals such as Pt and Pd or single or multi-component materials of transition metals such as Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, and Ni can be used.

상기와 같은 본 발명은 기존의 저농도의 VOC를 촉매산화 처리에 비해 높은 에너지 효율로 처리하는 방법을 제공한다. 그 방법은 첫째로 소수성 제올라이트를 그자체로 독립적인 VOC 흡착제로써 적용하여 도1 및 도 2와 같은 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템과 같이 이용하는 것이고, 둘째 좀더 진보된 형태로, 소수성 제올라이트에 Pt, Pd 등의 귀금속이나 Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni 등의 VOC 촉매성분을 담지한 이중기능 흡착제/촉매를 도 11및 도 12와 같은 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템에 적용하여 저농도 VOC를 보다 효과적으로 처리하는 것이다. The present invention as described above provides a method for treating the existing low concentration of VOC with high energy efficiency compared to the catalytic oxidation treatment. The first method is to apply the hydrophobic zeolite itself as an independent VOC adsorbent and use it as a standalone adsorption / catalyzed VOC removal system as shown in Figures 1 and 2, and in a second, more advanced form, Pt, A dual function adsorbent / catalyst carrying precious metals such as Pd and VOC catalyst components such as Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni, etc., is incorporated into the integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system shown in Figs. It is applied to treat low concentration VOC more effectively.

제 1도는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템1 is a stand-alone adsorption / catalyzed VOC removal system

제 2도는 소용량 이동식 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템2 is a small capacity mobile stand-alone adsorption / catalyzed VOC removal system

제 3도는 소수성 제올라이트 흡착제상의 톨루엔 흡착파과곡선3 is a toluene adsorption breakthrough curve on a hydrophobic zeolite adsorbent.

제 4도는 소수성 제올라이트 흡착제상의 톨루엔 승온탈착곡선4 is a toluene temperature rise and desorption curve on a hydrophobic zeolite adsorbent.

제 5도는 소수성 HY 제올라이트상의 톨루엔-물 이성분계 흡착파과곡선5 is a toluene-water binary adsorption breakthrough curve on a hydrophobic HY zeolite.

제 6도는 NaX 제올라이트상의 톨루엔-물 이성분계 흡착파과곡선6 is a toluene-water binary adsorption breakthrough curve on NaX zeolite.

제 7도는 400cell 코디에라이트 하니컴에 코팅된 소수성 HY 제올라이트 흡착제상의 톨루엔 단일성분 흡착파과곡선 Figure 7 shows the toluene monocomponent adsorption breakthrough curves on a hydrophobic HY zeolite adsorbent coated on a 400cell cordierite honeycomb.

제 8도는 400cell 코디에라이트 하니컴에 코팅된 소수성 HY 제올라이트 흡착제상의 톨루엔-물 이성분계 흡착파과곡선 8 is a toluene-water binary adsorption breakthrough curve on a hydrophobic HY zeolite adsorbent coated on a 400cell cordierite honeycomb.

제 9도는 400cell 코디에라이트 하니컴에 코팅된 소수성 HY 제올라이트 흡착제상의 톨루엔 승온탈착곡선 (온도조절 조건 I)9 is a toluene temperature rise and desorption curve of a hydrophobic HY zeolite adsorbent coated on a 400 cell cordierite honeycomb (temperature control condition I).

제 10도는 400cell 코디에라이트 하니컴에 코팅된 소수성 HY 제올라이트 흡착제상의 톨루엔 승온탈착곡선 (온도조절 조건 II)Figure 10 shows the toluene temperature desorption curve on a hydrophobic HY zeolite adsorbent coated on a 400cell cordierite honeycomb (temperature control condition II).

제 11도는 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템(상향 흐름)11 is an integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system (upflow)

제 12도는 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템(하향 흐름)12 is an integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system (downstream).

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10: 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템 11: 오염공기 흡기팬10: stand-alone adsorption / catalyzed VOC removal system 11: contaminated air intake fan

12: 집진기 13: 흡착부12: dust collector 13: adsorption part

14: 촉매산화 및 배기부 15: 흡착제층14: catalytic oxidation and exhaust 15: adsorbent layer

16: 탈착용 열교환기 또는 가열선 17: 촉매층16: desorption heat exchanger or heating line 17: catalyst bed

18: 촉매산화를 위한 열교환기 혹은 가열선 19: 송풍모터 조절기18: Heat exchanger or heating line for catalytic oxidation 19: Blower motor controller

20: 흡착제층 온도조절기 21: 촉매층 온도조절기20: adsorbent bed temperature controller 21: catalyst bed temperature controller

22: VOC 함유 오염공기흐름 23: 오염공기 흡입유로22: Contaminated air flow with VOC 23: Contaminated air inlet flow path

24: 흡착부 도입유로 25: 흡착부 배출유로24: flow path for adsorption part 25: flow path for adsorption part

26: 정화된 공기흐름 27: 송풍모터 조절시그널라인26: Purified air flow 27: Blowing motor control signal line

28: 29: 온도시그널라인 28: 29: temperature signal line

30: 소용량 이동식 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템30: Small capacity mobile standalone adsorption / catalyzed VOC removal system

31: 공기흡입노즐 32: 이동식 바퀴31: air suction nozzle 32: movable wheel

33: 공기필터 34: 송풍팬33: air filter 34: blowing fan

35: 흡입모터 36: 배기구35: suction motor 36: exhaust port

37: VOC-공기 흐름 37: VOC-Air Flow

38: 흡착 후 정화된공기 또는 탈착 VOC-공기 흐름38: Purified air or desorbed VOC-air flow after adsorption

39: 일체형 이중기능 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템39: Integrated dual function adsorption / catalyzed VOC removal system

40: 집진기 퇴출유로 41: 4웨이밸브40: dust collector discharge passage 41: 4-way valve

42: 하단 입출력유로 43: 상단 입출력유로42: lower I / O channel 43: upper I / O channel

44: 배기유로 44: exhaust passage

451,452,453,454,455,456: 이중기능 흡착제/촉매층451,452,453,454,455,456: dual function adsorbent / catalyst bed

461,462,463,464,465,466,467: 열교환기 또는 전열선 461,462,463,464,465,466,467: heat exchanger or heating wire

47:이중기능 흡착/촉매산화 시스템 48: 온도조절기47: dual function adsorption / catalytic oxidation system 48: temperature controller

49: 온도시그널라인 50: 밸브방향 조절기49: temperature signal line 50: valve direction regulator

51: 밸브방향조절 시그널라인51: valve direction control signal line

Claims (13)

한 성분 이상의 휘발성유기화합물(VOC) 증기를 흡착과 촉매산화를 통해 정화시킬수 있는 장치로써 VOC를 함유하는 오염된 공기를 받아들이도록 송풍모터를 가지는 오염공기 흡기팬;A device capable of purifying one or more volatile organic compound (VOC) vapors through adsorption and catalytic oxidation, and a contaminated air intake fan having a blower motor to receive contaminated air containing VOC; 상기 오염공기 흡기팬을 통해 유입된 공기의 미세먼지를 물리적으로 제거해주는 집진기;A dust collector for physically removing fine dust from the air introduced through the contaminated air intake fan; 상기 집진기를 통과한 공기 중의 VOC를 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 VOC를 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 흡착부;An adsorption unit having an adsorbent layer capable of adsorbing and concentrating VOCs in the air passing through the dust collector, and heating means for heating the desorbable VOCs to the adsorbent layer; 흡착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC가 제거된 공기를 상온에서 배출시키고, 탈착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC를 가열수단에 의해 가열된 촉매층에서 촉매산화시킬 수 있는 촉매산화 및 배기부; A catalytic oxidation and exhaust unit capable of discharging the air from which the VOC supplied from the adsorption unit is removed in the adsorption mode at room temperature, and catalytically oxidizing the VOC supplied from the adsorption unit in the desorption mode in a catalyst layer heated by a heating unit; 상기 오염공기 흡기팬과 집진기를 연결시켜주는 오염공기 흡입유로;A polluted air intake passage connecting the polluted air intake fan and a dust collector; 상기 집진기와 흡착부를 연결시켜주는 흡착부 도입유로;An adsorption part introduction passage connecting the dust collector and the adsorption part; 상기 흡착부와 촉매산화 및 배기부를 연결시켜주는 흡착부 배출유로; 및 An adsorption part discharge passage connecting the adsorption part to the catalytic oxidation and exhaust part; And 상기 흡입팬의 공기 흡입량을 조절하는 흡입팬 조절기와, 흡착부의 가열수단을 조절하는 흡착층 온도조절기, 촉매층의 가열수단을 조절하는 온도조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템.Independent adsorption / catalytic oxidation VOC removal comprising a suction fan controller for adjusting the air suction amount of the suction fan, an adsorption bed temperature controller for controlling the heating means of the adsorption unit, a temperature controller for controlling the heating means of the catalyst bed system. 한 성분 이상의 휘발성유기화합물(VOC) 증기를 흡착과 촉매산화를 통해 정화시킬 수 있는 장치로써 VOC를 함유하는 오염된 공기를 국부적으로 유입이 가능하게 한 공기흡입노즐;An apparatus for purifying one or more volatile organic compound (VOC) vapors through adsorption and catalytic oxidation, wherein the apparatus includes an air suction nozzle capable of locally introducing contaminated air containing VOCs; 상기 공기흡입노즐을 통해 유입된 공기의 미세먼지를 물리적으로 제거해주는 집진기;A dust collector for physically removing fine dust from the air introduced through the air suction nozzle; 상기 집진기에 연결되어 상기 집진기를 통과한 공기 중의 VOC를 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 VOC를 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 흡착부;An adsorption unit connected to the dust collector and having an adsorbent layer capable of adsorbing and concentrating VOCs in the air passing through the dust collector, and heating means for heating to desorb the VOC adsorbed on the adsorbent layer; 상기 흡착부 다음에 설치되어 VOC를 함유하는 오염된 공기를 받아들이도록 송풍모터를 가지는 오염공기 흡기팬;A polluted air intake fan installed after the adsorption unit and having a blower motor to receive polluted air containing VOCs; 상기 흡기팬 이후에 설치되어 흡착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC가 제거된 공기를 상온에서 배출시키고, 탈착모드에서 상기 흡착부에서 공급된 VOC를 가열수단에 의해 가열된 촉매층에서 촉매산화시킬 수 있는 촉매산화 및 배기부;Installed after the intake fan to discharge the air from the VOC is removed from the adsorption unit in the adsorption mode at room temperature, and in the desorption mode can be catalytically oxidized VOC supplied from the adsorption unit in the catalyst layer heated by the heating means Catalytic oxidation and exhaust; 시스템을 이동시킬 수 있는 이동식바퀴; 및A movable wheel capable of moving the system; And 상기 흡입팬의 공기 흡입량을 조절하는 흡입팬 조절기와, 흡착부의 가열수단을 조절하는 흡착층 온도조절기, 촉매층의 가열수단을 조절하는 온도조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템.Independent adsorption / catalytic oxidation VOC removal comprising a suction fan controller for adjusting the air suction amount of the suction fan, an adsorption bed temperature controller for controlling the heating means of the adsorption unit, a temperature controller for controlling the heating means of the catalyst bed system. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 흡착제층은 물과의 경쟁흡착에서 휘발성 유기화합물만을 선택적으로 흡착하는 소수성 제올라이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템.3. The standalone adsorption / catalyzed VOC removal system of claim 1 or 2, wherein the adsorbent layer comprises a hydrophobic zeolite that selectively adsorbs only volatile organic compounds in competitive adsorption with water. 제 3항에 있어서, 소수성 제올라이트는 MFI(HZSM-5) 또는 FAU(HY) 또는 Mordenite(HMOR) 또는 Beta(H-Beta)의 구조를 적어도 하나 이상 혼합한 것을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템.4. The standalone adsorption / catalyzed VOC of claim 3 wherein the hydrophobic zeolite is a mixture of at least one structure of MFI (HZSM-5) or FAU (HY) or Mordenite (HMOR) or Beta (H-Beta). Removal system. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡착제층은 탈착 온도조건 18∼300℃ 범위를 특징으로 하는 소수성 제올라이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템.3. The standalone adsorption / catalyzed VOC removal system of claim 1 or 2, wherein the adsorbent layer comprises a hydrophobic zeolite characterized by a desorption temperature condition of 18 to 300 ° C. 제1항 또는 제2항에 있어서, 촉매층은 VOC 산화온도범위 100∼500℃인 촉매를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 독립형 흡착/촉매산화 VOC 제거 시스템.3. The standalone adsorption / catalyzed VOC removal system of claim 1 or 2, wherein the catalyst layer comprises a catalyst having a VOC oxidation temperature range of 100 to 500 ° C. 한 성분 이상의 휘발성유기화합물 증기를 이중기능 흡착촉매제를 사용해 흡착과 촉매산화의 동시작용으로 정화시킬 수 있는 장치로써 VOC를 함유하는 오염된 공기를 받아들이도록 송풍모터를 가지는 오염공기 흡기팬;A contaminated air intake fan having a blower motor for receiving contaminated air containing VOCs as a device capable of purifying at least one component of volatile organic compound vapors by a simultaneous action of adsorption and catalytic oxidation using a dual function adsorption catalyst; 상기 오염공기 흡기팬을 통해 유입된 공기의 VOC성분을 제외한 미세먼지를 물리적으로 제거해주는 집진기;A dust collector for physically removing fine dust except for VOC components of air introduced through the contaminated air intake fan; 상기 집진기를 통과한 VOC 함유 공기의 주입방향을 선택하여 상향흐름 또는 하향흐름 중 어느 하나를 결정해 주는 밸브 방향조절기가 구비된 4웨이밸브;A four-way valve having a valve direction controller for selecting one of an upflow and a downflow by selecting an injection direction of VOC-containing air passing through the dust collector; 상기 4웨이밸브를 통해 유입된 상향흐름 또는 하향흐름의 VOC 함유 공기 중에서 VOC를 흡착하고 탈착과 동시에 촉매산화시킬 수 있는 적어도 3개 이상의 온도조절이 가능한 이중기능 흡착촉매층을 포함하는 이중기능 흡착촉매 시스템;Dual function adsorption catalyst system comprising at least three or more temperature-controlled dual function adsorption catalyst layer capable of adsorbing VOC in the upflow or downflow VOC-containing air introduced through the four-way valve and simultaneously catalytically desorption ; 상기 오염공기 흡기팬과 집진기를 연결시켜주는 오염공기 흡입유로;A polluted air intake passage connecting the polluted air intake fan and a dust collector; 상기 집진기와 4웨이밸브를 연결시켜주는 집진기 퇴출유로;A dust collector exit passage connecting the dust collector and the four-way valve; 상기 4웨이밸브와 이중기능 흡착촉매 시스템의 상하단의 각각의 입출구를 연결해 주는 2개의 입출력 유로;Two input / output flow paths connecting the four-way valves to respective inlets and outlets of the upper and lower ends of the dual function adsorption catalyst system; 상기 4웨이밸브와 배기부를 연결해주는 배기유로; 및An exhaust passage connecting the four-way valve and the exhaust unit; And 상기 오염공기 흡입팬 송풍모터 조절기, 각 이중기능 흡착촉매층 온도조절기, 밸브 방향 조절기를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 일체형 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.The contaminated air suction fan blower motor regulator, each dual function adsorption catalyst bed temperature regulator, valve integrated regulator comprising a dual function adsorption catalyst oxidation, characterized in that it comprises a valve direction controller. 제7항에 있어서, 이중기능 흡착촉매제는 흡착제이면서 촉매산화반응활성을 보이는 귀금속 또는 전이금속의 촉매산화활성성분이 담지된 Si/Al 비가 큰 소수성 제올라이트로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.The dual function adsorption catalyst of claim 7, wherein the dual function adsorber catalyst comprises an hydrophobic zeolite having a Si / Al ratio having a catalytic oxidation active component of a noble metal or a transition metal which is an adsorbent and exhibits catalytic oxidation activity. Adsorption Catalyst Oxidation VOC Removal System. 제8항에 있어서, 소수성 제올라이트는 MFI(HZSM-5) 또는 FAU(HY) 또는 Mordenite(HMOR) 또는 Beta(H-Beta)구조를 적어도 하나 이상 혼합한 것을 특징으로 하는 일체형 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.The method of claim 8, wherein the hydrophobic zeolite MOC (HZSM-5) or FAU (HY) or Mordenite (HMOR) or beta (H-Beta) structure, characterized in that at least one mixture of dual-functional adsorption catalytic oxidation VOC Removal system. 제8항에 있어서, 소수성 제올라이트 내에 포함된 촉매산화활성성분은 Pt 또는 Pd 등의 귀금속이나 Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni 등의 전이금속 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.The method of claim 8, wherein the catalytically active component contained in the hydrophobic zeolite comprises at least one or more of noble metals such as Pt or Pd or transition metals such as Cu, Co, Cr, Mn, Fe, Ag, Ni, etc. Integrated dual function adsorption catalyst oxidation VOC removal system. 제7항에 있어서, 이중기능 흡착촉매제는 흡착모드시 운전온도범위 18∼100℃, 탈착 및 촉매산화 모드시 운전온도범위 18∼500℃인 것을 특징으로 하는 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.The dual function adsorption catalyst oxidized VOC removal system according to claim 7, wherein the dual function adsorption catalyst has an operating temperature range of 18 to 100 ° C in adsorption mode and an operating temperature range of 18 to 500 ° C in desorption and catalytic oxidation mode. 제7항에 있어서, 이중기능 흡착촉매 시스템은 이중기능 흡착촉매제가 적어도 3층 이상으로 구성되어 있고, 층과 층 사이에 가열수단이 있어 상향흐름 또는 하향흐름의 방향에 따라 흡착촉매제의 상단이나 하단을 가열해줄 수 있는 독립적인 온도조절이 가능한 것을 특징으로 하는 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.8. The dual function adsorption catalyst system of claim 7, wherein the dual function adsorber catalyst comprises at least three layers of the dual function adsorption catalyst, and there is a heating means between the layers, so that the upper or the lower part of the adsorption catalyst according to the direction of the upflow or the downflow. Dual function adsorption catalyst oxidized VOC removal system, characterized in that the independent temperature control capable of heating. 제7항에 있어서, 4웨이밸브에는 이중기능 흡착제의 흡착용량에 맞추어 미리 설정된 흡착 시간 경과 후 탈착종료와 동시에 흐름의 방향을 바꾸어 주는 방향조절기가 연결된 것을 특징으로 하는 이중기능 흡착촉매산화 VOC 제거 시스템.The dual function adsorption catalyst oxidation VOC removal system according to claim 7, wherein the four-way valve is connected to a direction controller for changing the flow direction at the same time as the desorption termination after the predetermined adsorption time has elapsed in accordance with the adsorption capacity of the dual function adsorbent. .
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