KR20070082493A - The method to seize volatile organic compounds by using mist of organic solvents - Google Patents
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Abstract
Description
[ 도 1] 스크러버 모식도1 is a schematic diagram of a scrubber.
(11) : VOC 유입구 (11): VOC inlet
(12) : 분무용 유기성용매 유입구 (12): organic solvent inlet for spraying
(13) : 안개분무 노즐 (13): mist spray nozzle
(14) : 분무안개와 VOC의 혼합영역 (14): Mixing zone of spray fog and VOC
(15) : 스크러버 셀 (15): scrubber cell
(16) : 포집용매 배출구 (16): collecting solvent outlet
(17) : 청정가스 배출 (17): clean gas discharge
(18) : 분무노즐 상세도 (18): detail view of spray nozzle
(19) : 스크러버 셀 상세도 (19): scrubber cell detailed view
[ 도 2 ] 분무액 순환 시스템의 예2 is an example of a spray liquid circulation system
(21) : 미로형 스크러버 본체 (21): maze-type scrubber body
(22) : 분무액 저장조 (22): spray liquid reservoir
(23) : 분무펌프 (23): spray pump
(24) : 스프레이측 필터 (24) spray side filter
(25) : 회수액측 필터 (25): Recovery liquid side filter
(26) : 폐액저장조 (26): waste liquid storage tank
(27) : 농도조절밸브 (27): concentration control valve
(28) : 첨가제 저장조 (28): additive storage tank
[도 3] 실험에 사용된 스크러버[Figure 3] Scrubber used in the experiment
본 발명은 BTX로 일컬어지는 벤젠, 톨루엔, 크실렌은 물론 VOC로 일컬러지는 유기화합물로 구성된 가스상 물질을 포집하기 위한 방법으로 가스가 통과하는 덕트나 쳄버안에 유기물과 용해성이 좋은 미립의 유기용매 입자를 분무하여 VOC와 입자를 충돌시켜 VOC를 유기용매입자에 용해시킨 후, 미립자 포집이 가능한 스크러버를 이용하여 유기용매입자를 회수함으로서 덕트나 쳄버안에서 VOC를 포집해 내는 방법에 관한 것이다.The present invention is a method for trapping a gaseous substance composed of benzene, toluene, xylene, also known as BTX, as well as an organic compound called VOC, so that fine organic solvent particles having good solubility with organic matter in a duct or chamber through which gas passes. The present invention relates to a method of collecting VOCs in a duct or chamber by spraying the particles with VOCs to dissolve the VOCs in the organic solvent particles and then recovering the organic solvent particles using a scrubber capable of collecting particulates.
즉, 본 발명이 이루고자하는 기술은 대기환경오염의 방지와 악취방지기술에 속하는 배출가스 제어에 관한 기술인 동시에 가스취급공정에서 VOC의 회수에 관한 기술분 야에 속한다. That is, the technology to be achieved by the present invention belongs to the technology related to the recovery of VOC in the gas handling process as well as the technology related to the emission control of air pollution prevention and odor prevention technology.
본 발명의 독창성은 가스가 지나는 유로를 좌우로 구불구불하게 하여 유체가 좌우로 회전하면서 지나도록 유도하여, 이때 발생하는 원심력을 이용하여 액적의 관성으로 벽면에 출돌하게 함으로서 액적을 포집하는 미로형태의 스크러버를 이용하여, VOC를 포함한 기체에 유기용매를 100미크론 이하의 미립자 형태로 분무하여 VOC를 포집하는 방법에 관한 것이다. The uniqueness of the present invention induces the flow path of the gas to the left and right to induce the fluid to pass through the rotation left and right, by using the centrifugal force generated at this time in the inertia of the droplet to collect on the wall of the maze form to collect the droplets A scrubber is used to collect VOCs by spraying organic solvents into particulates of 100 microns or less in a gas containing VOCs.
종래에는 첨가제가 함유된 물을 충진탑에서 500 미크론 이상의 스프레이와 충진물을 이용하여 VOC와 접촉시켜 회수하는 방법과 일부 시험적인 방법으로 충진탑에 석유류를 분무하여 VOC를 포집한 실험이 있긴 하나, 종래의 방법은 액적이 비대하고 충진물이 있다해도 실제로 액적과 기체가 접촉하는 충분한 면적과 시간을 얻기가 쉽지 않았으며, 그로인해 충진탑에서의 효율은 극히 미미하였고, 그러한 사유들로 인해 실제로 VOC포집에 충진탑을 사용하는 것은 어려웠다. Conventionally, although water containing additives is contacted and recovered by contacting VOCs using a spray and a filling material of 500 microns or more in a packing tower, some experiments have been conducted to collect VOCs by spraying petroleum in the packing tower. The method was not easy to get enough area and time for the droplet to actually contact the gas even if the droplet was bulky and filled, and the efficiency in the packing tower was extremely small, and for such reasons, Using a packed tower was difficult.
액체를 분무하여 기체와 접촉하는 문제는 분무액적의 표면적문제로 미립화할수록 표면적은 넓어지고 효율은 증대한다는 것은 당연하나 이를 달성하기 위해서는 미립화된 액적을 후단에서 포집하여 회수할 수 방법이 동반되어야 한다. The problem of spraying liquid and contacting gas with the surface area of spray droplets is that the surface area becomes wider and the efficiency increases as it is atomized. However, in order to achieve this, a method for acquiring and recovering the atomized droplets from the rear stage must be accompanied.
또한 미립액적이라 해도 VOC를 포집함에 있어서는 가스상 유기물의 화학적 작용기가 유사한 것끼리 흡수가 잘 되는 특성을 갖는다. 일 예로 우선적으로 볼 수 있는 부분은 VOC가 친수성인가 소수성인가 하는 문제와 어떤 작용기를 가지고 있는가 하는 문제가 흡수를 하는 중요인자로 작용할 수 있다.In addition, even in the case of fine droplets, similar chemical functional groups of gaseous organic substances are easily absorbed in the collection of VOCs. For example, the first priority is the question of whether VOC is hydrophilic or hydrophobic, and what functional groups it can act as an important factor for absorption.
허나 공기가 혼재된 상태의 가스에서는 미립액적일수록 산소와의 접촉도 많 아지며 그로인한 폭발위험성도 고려되어야 할 부분이다.However, in the gas mixture with air, the finer the droplets, the more the contact with oxygen becomes, and the risk of explosion is also considered.
본 발명은 기체를 농축 포집함에 있어서 기체의 용매에 대한 용해도를 이용하여 포집대상 기체를 액체의 표면에 접촉시킴으로서 기체는 액체에 용해되게 하고, 기체를 용해시킨 액적은 물리적 방법을 통해 회수함으로서 농축, 포집하고자 하는 기체를 취급이 용이하도록 액상화하고자 하는 목적을 갖는 방법에 관한 것이다.In the present invention, the gas is concentrated in contact with the surface of the liquid by using the solubility of the gas in the solvent to collect the gas, the gas is dissolved in the liquid, and the liquid droplets are dissolved by recovering the liquid by physical methods, It relates to a method having the purpose of liquefying the gas to be collected to facilitate handling.
본 발명의 요구는 우선적으로 벤젠이나 톨루엔 크실렌과 같이 페인트용해제 도는 세척제용로 많이 사용되는 신나, 또는 유기용제가 충진탑이나 세정탑 도는 그와 유사한 여러 가지 방법에서 주로 물을 용매로 사용하는 장치에서 흡수력이 떨어진다는 데 착안한 것이며, 가능한 표면적을 넓게 활용하고자 하는데서 미립분무를 활용하게 되었다. The present invention is primarily directed to thinners, such as benzene or toluene xylene, that are commonly used for paint dissolving or cleaning agents, or to devices that use water as the solvent primarily in a variety of methods, such as filling towers or washing towers or similar organic solvents. It was conceived that the absorptive power was inferior, and the atomizing spray was used in order to use as much surface area as possible.
허나 본 발명은 나름대로의 해결요건을 안고 있다.However, the present invention has its own solution.
본 발명에서 사용하고자 하는 유기용매는 대부분 화재에 취약하며, 특히 미립분무를 함으로서 산소와의 접촉면적도 증가함에 따라 폭발위험을 동반하고 있다는 점이다. 이런한 점의 해결방안으로 본 발명에서는 할로겐계 탄화수소를Most of the organic solvents to be used in the present invention are susceptible to fire, and in particular, the atomization is accompanied by an explosion risk as the contact area with oxygen increases. As a solution to this point, the present invention provides a halogenated hydrocarbon.
일반 탄화수소계와 희석하여 사용함으로서 해결할 수 있었고, 할로겐계 탄화수소의 비중이 1.2~1.3 수준으로 무겁기 때문에 회수에도 도움이 되었다.It was solved by diluting with general hydrocarbon type, and it was helpful for recovery because the specific gravity of halogen type hydrocarbon is 1.2 ~ 1.3 heavy.
본 발명에서 이루고자 하는 부분은 적은양의 용매를 분무하여 기체를 최대한 포집하기 위해서는 안개형의 분무가 효율적이긴 하나 이는 분무 후 미립분무입자를 포집할 수 있는 기술이 동반되어야 하며, BTX등 비극성 VOC에 대해 기존 의 물을 사용하는 세정탑이 효과를 발휘하지 못하는 것에 대한 대안으로서 비휘발성 유기용매를 사용함으로서 효율을 증대코자 함이다. Part of the present invention is to spray a small amount of solvent in order to capture the gas as much as possible, but the mist-type spray is efficient, which must be accompanied by a technology that can collect the fine atomized particles after spraying, non-polar VOC such as BTX As an alternative to the conventional washing towers using water, it is intended to increase efficiency by using non-volatile organic solvents.
본 발명의 구성은 [도 1]의 VOC가 통과하면서 포집되는 스크러버와 [도 2]의 스크러버 운전을 위한 분무액의 순환시스템으로 나누어 볼 수 있다.The configuration of the present invention can be divided into a circulating system of the scrubber and the spray solution for the scrubber operation of the [FIG.
[도 1]에서 직각형태로 미로를 구성한 스크러버 셀(19)을 쌓아놓은 구조를 갖은 스크러버의 유입구(11)로 VOC가 유입되면 안개분무노즐(11)은 분무액 시스템으로부터 공급되는 분무액(12)을 공급받아 분무액을 안개상태로 분무한다.In FIG. 1, when the VOC flows into the
분무된 안개상의 미립분무액은 스크러버내 혼합영역(14)에서 VOC와 혼합되고 상호충돌하면서 VOC를 포함한 상태의 미립자로 스크러버셀(15)를 통과하면서 미립자의 질량으로 인한 관성에 의하여 셀의 벽면세 충돌하면서 셀의 벽면에 포집되어 액체상태로 흘러 내리며 포집된 액은 배출관(16)을 통해 다시 분무액 순환시스템으로 들어가게 되며, VOC가 제거된 청정기체는 배기구(17)를 통해 방출된다.The sprayed mist-like atomized liquid is mixed with the VOC in the
본 발명에서 분무액의 순환시스템은 포집된 액을 연료로 연소할 것인가 또는 재활용을 위해 증류할 것인가에 따라 구성은 변화할 수 있으나 본 발명의 이해를 돕기 위하여 [도 2]의 경우와 같은 단순순환시스템을 일 예로 한다. In the present invention, the circulation system of the spray liquid may vary depending on whether the collected liquid is combusted with fuel or distilled for recycling, but the simple circulation as in the case of [FIG. 2] to help the present invention is understood. Take the system as an example.
[도 2]에서 분무액 저장조(22)의 액은 분무펌프(23)에 의해 스프레이측 필터(24)를 지나 스크러버(21)에서 미립상태로 분무되고, 회수된 액은 회수액측 필터(25)를 지나 분무액 저장조로 순환하게 된다. 일정기간 시스템을 사용하여 회수액측 필터가 막히게 되면 역세가 가능하도록 하며 역세된 액은 폐액저장조(26)에 저장되어 후처리 되도록 한다. 사용 중 역세에 의해 소실되는 순환액은 농도조절밸브(27)을 통해 보충되도록 하며, 시스템의 성격상 첨가제가 필요한 경우 농도조절밸브의 하단은 첨가제 저장조(28)에 연결하여 일정농도로 희석되도록 구성한다.In FIG. 2, the liquid of the spray
본 발명의 유효성을 파악하기 위한 예로 실시한 실험의 예를 하기에 서술한다.Examples of experiments carried out as examples for grasping the effectiveness of the present invention are described below.
실험을 위하여 [도 1]과 [도 2]의 기계적 구성을 갖춘 장치를 준비하였으며, 그 사양은 하기와 같다. For the experiment was prepared a device having a mechanical configuration of [1] and [2], the specifications are as follows.
< 실험장치의 사양 ><Specification of experimental device>
스크러버셀 크기 (mm) : 900 x 400 x 350 Scrubber cell size (mm): 900 x 400 x 350
셀의 통기면적 (mm) : 900 x 200 Aeration area of the cell (mm): 900 x 200
통과유속 (m/s) : 2.5 Flow rate (m / s): 2.5
처리속도 (m3/min) : 27 Throughput Speed (m3 / min): 27
분무노즐 수/분무량 : 40개 / 3.72 lpm Spray Nozzle Number / Spray: 40 / 3.72 lpm
노즐 한개의 분무량 (lpm): 0.093 lpm Spray rate (lpm) per nozzle: 0.093 lpm
분무평균입자경 (㎛) : 30 Spray average particle diameter (㎛): 30
분무압력 (bar) : 40 max Spray Pressure (bar): 40 max
액기비 (분무액 liter/ 가스 m3) : 0.186 Liquid ratio (spray liquid / gas m3): 0.186
상기의 장치조건에서 실제의 가스포집효율을 확인하기 위하여 사용한 대표적인 분무용 유기용매는 다음과 같다.Representative spray organic solvents used to confirm the actual gas collection efficiency in the above device conditions are as follows.
< 분무용매 > <Spray Solvent>
용매 1. 스핀들 기유 (제조사:쌍용정유)Solvent 1. Spindle base oil (manufacturer: Ssangyong Refinery Oil)
비중(15/4℃) : 0.88 Specific gravity (15/4 ℃): 0.88
동점도 (40℃,cSt) : 7.5 Kinematic Viscosity (40 ℃, cSt): 7.5
방향족함량 (wt%) : 8.4 Aromatic Content (wt%): 8.4
인화점(℃) : 156 Flash point (℃): 156
냄새 : 없음 Odor: None
용매 2. 염화파라핀 (제조사 : 일본 도요파락스)Solvent 2. Paraffin chloride (manufacturer: Toyo Parax, Japan)
비중(15/4℃) : 1.25 Specific gravity (15/4 ℃): 1.25
염소함량(wt%) : 50 Chlorine Content (wt%): 50
동점도 (40℃,cSt) : 9 Kinematic Viscosity (40 ℃, cSt): 9
인화점(℃) : 없음 Flash Point (℃): None
냄새 : 없음 Odor: None
용매 3. 기유 + 염화파라핀Solvent 3. Base oil + paraffin chloride
혼합비 : 50 : 50% Mixing ratio: 50: 50%
비중(15/4℃) : 1.06 Specific gravity (15/4 ℃): 1.06
염소함량(wt%) : 25 Chlorine Content (wt%): 25
동점도(40℃,cSt) : 8.2 Kinematic Viscosity (40 ℃, cSt): 8.2
인화점(℃) : 없음 Flash Point (℃): None
냄새 : 없음 Odor: None
상기와 같은 유기용매를 배합하여 분무제로 사용하고 포집대상가스로는 물로 포집이 어려운 아세트알데히드 유화물, 락카신나(벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메틸에틸케톤의 혼합물)와 계면활성제 유화물을 포집하는 예에서 다음과 같은 포집효율을 얻을 수 있었다. In the example of combining the above-mentioned organic solvents and using them as a spray agent and acquiring acetaldehyde emulsion, laccasinna (a mixture of benzene, toluene, xylene, methyl ethyl ketone) and surfactant emulsion, which are difficult to collect with water, The same collection efficiency was obtained.
상기 시험결과는 가스텍을 이용하여 검지한 것으로 상세한 수치는 아니지만 고농도의 VOC를 실험한 결과 포집효율이 물을 사용하는것보다는 월등항것을 확인하였다.The test results were detected using gastec, but not detailed figures, but the results of experiments with high concentration of VOC showed that the collection efficiency was superior to that of water.
이러한 실험결과는 지속적으로 연구되고 적정한 용매와 분사속도, 유속등을 보다 체계적으로 정립함으로서 현재 대기오염의 주원인이 되고 있는 VOC의 방지시설을 보다 효율적으로 운영할 수 있고, 석유화학에서나 제철화학에서 연소하거나 방출되는 가스를 포집하는데 활용될 수 있을 것으로 판단한다.These experimental results are continuously studied and more systematically established the proper solvent, injection speed, and flow rate, so that VOC prevention facilities, which are currently the main cause of air pollution, can be operated more efficiently. It can be used to capture or release the emitted gas.
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