KR20090082949A

KR20090082949A - 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템 및연속농축방법

Info

Publication number: KR20090082949A
Application number: KR1020080008832A
Authority: KR
Inventors: 김상국
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2009-08-03
Also published as: US20090188387A1; JP2009178711A; KR100966481B1; US7959712B2; JP4709270B2

Abstract

본 발명은 휘발성유기물질 농축시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휘발성유기물질 연속농축시스템은 흡착베드라인과 탈착-냉각베드라인으로 구성되며 각 베드라인에는 모쥴이 내제되어, 흡착베드라인 입구측에 위치된 모쥴이 포화상태에 도달하면 흡착베드에서 탈착베드로 이동하고, 탈착베드에 있던 모쥴은 냉각모드로 이동하며, 냉각모드에 있는 모쥴은 다시 흡착베드라인의 출구지점에 위치한 장소로 순차적으로 이동하고, 모쥴이 이동하는 순간에도 휘발성유기물질은 연속적으로 흡착베드라인으로 공급되고 처리되어, 모쥴이 이동하면서 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 싸이클이 짧아 장치크기가 현저하게 작게 구성되고, 유입되는 휘발성유기물질의 양에 비하여 소량의 탈착공기를 사용되어 고도 농축이 가능하며, 고도농축된 휘발성유기물질은 응축에 의한 유기용제로 회수되거나 또는 탈착용 공기를 가열하기 위한 자체 에너지원으로 사용되도록 구성될 수 있도록 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템에 관한 것이다.

휘발성유기물질, 연속농축, 모쥴, 챔버, 흡착, 탈착, 냉각, 무빙베드, 송풍기

Description

무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템 및 연속농축방법{CONTINUOUS CONCENTRATING SYSTEM AND METHOD OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS USING MOVING-BED REACTOR}

본 발명은 산업현장에서 발생하는 휘발성유기물질을 흡착과정 및 탈착과정이 연속적으로 진행되도록 하여, 휘발성유기물질의 제거율이 향상되도록 하고, 시스템의 크기를 현저히 줄이며, 농축비를 높이도록 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템에 관한 것이다.

근래 산업화, 인구 집중화로 인하여 많은 오염물질이 발생되고 있으며, 이러한 산업환경, 도시환경에서 발생되는 오염물질 중에서 휘발성유기물질(VOC, Volatile Organic Compounds)는 발암성물질 등 인체에 유해한 성분이 다량 포함되어 있다.

이와 같은 휘발성유기물질은 농축장치를 이용하여 부피를 줄이고, 농축 후에는 별도로 탈착하여 태워서 무해화하는데, 이때 농축비가 낮아 탈착된 휘발성유기 물질 농도가 충분히 높지 못하여 보조연료가 필요하고, 큰 규모의 시설이 요구되며 처리과정도 복잡한 문제점이 있었다.

이에 일부 휘발성유기물질의 농축장치로 회전형흡착로타가 이용되고 있다. 이러한 종래의 농축장치에 의하면, 원통형 로타에 흡착제가 들어가 있으며 흡착, 탈착, 냉각으로 구분된다. 하나의 로타가 회전함에 따라 상온에서의 흡착영역에서 흡착된 부분이 탈착영역으로 이동하면서 고온의 공기게 의하여 탈착되고, 연속적인 회전에 의하여 냉각영역에서는 상온의 공기를 통과시켜 냉각을 하고 다시 흡착영역으로 회전되는 등 연속적인 로터의 회전으로 합착 및 탈착이 반복된다.

하지만 휘발성유기물질을 포함한 공기가 로타 흡착층을 통과시, 완전히 흡착되기 위하여는 흡착제가 충분한 두께로 설치되어 있어야 한다. 그러나 하나의 로타에 대하여 흡착, 탈착 및 냉각이 이루어지기 때문에 탈착 및 냉각구간의 영역과 구분없이 동일한 두께로 되어 있기 때문에 탈착과 냉각에 대비하여 흡착영역의 두께가 두껍지 않게 된다. 따라서 탈착 및 냉각에 비하여 흡착의 두께가 두껍지 않으면서, 또한 단일의 로터만을 통과하기 때문에 흡착성능이 저하되며, 반면 탈착구간에서는 흡착된 대부분의 유기성휘발물질이 탈착되어야 하기 때문에 충분한 탈착시간을 확보하기 위하여 로타의 회전속도가 느리게 동작하여야 하므로 전체 싸이클의 주기가 느려지는 문제가 있으며, 이러한 정황에 의하여 흡착로타의 크기가 전체적으로 커지게 되어 장치설치비용 및 운영비용이 증가하는 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 연속적인 흡착공정 및 탈착공정이 이루어지도록 하여 휘발성유기물질을 농축하되 장치크기를 콤팩트하게 하여 장치 크기를 줄이면서, 고농도의 농축이 되도록 하는 목적이 있다.

또한 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 흡착제가 모쥴의 후레임 내부에 내재되고, 이와 같은 모쥴은 흡착베드라인과 탈착-냉각베드라인으로 구성된 무빙베드챔버 내부를 주기로 하여 이동되면서 흡착과정과 탈착과정 및 냉각과정의 싸이클로 이루어지도록 하여, 흡착성능이 탁월할 뿐만 아니라 흡착-탈착 시간이 짧아지도록 하는 목적이 있다.

그리고 흡착베드라인의 경우 5개 또는 그 이상의 모쥴에 의하여 구성되어, 물질전달구간 길이의 약 3배 이상이 되어 휘발성유기물질이 완전 흡착되는 효과가 있으며, 흡착베드라인에서 다수 개의 모쥴에 의하여 흡착되는 반면, 탈착-냉각베드라인에서는 원칙적으로 각각 1개의 모쥴에 대하여 탈착 및 냉각이 이뤄지고, 특히 탈착시 탈착용 고온공기를 모쥴에 통과시킬 때 풍량을 줄여 농축비를 높일 수 있고, 1개의 모쥴을 통과하게 되므로 압력손실도 작아지도록 하는 목적이 있다.

나아가 고농도로 탈착하고 유기용제를 회수하기 위하여 탈착가스로 비활성가스(예:질소)를 사용하며, 이처럼 질소를 캐리어 가스로 이용하면 폭발의 위험이 없이 안전하게 고농도로 농축이 가능하도록 하고, 질소와 혼합된 휘발성유기물질이 콘덴서에서 응축되어 용제로 회수되고 질소는 탈착용으로 재순환되도록 하는 목적 이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 구비되는 휘발성유기물질 연속농축장치에 있어서, 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 모쥴이 내재되는 무빙베드챔버(B)가 구비되어지되, 상기 무빙베드챔버(B)는 휘발성유기물질이 공급되어 상기 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고, 상기 무빙베드챔버(B)의 타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)은 휘발성유기물질이 모쥴에 흡착되도록 하여 흡착과정이 진행되도록 하는 흡착챔버로 이루어지고, 상기 탈착-냉각베드라인(26)은 탈착과정이 진행되도록 하기 위한 탈착챔버(2')와 냉각과정이 진행되도록 하기 위한 냉각챔버(1')로 이루어지며, 상기 흡착챔버와 상기 탈착챔버(2') 사이에는 모쥴챔버(8')가 구비되고, 상기 냉각챔버(1')와 흡착챔버 사이에는 모쥴챔버(9')가 구비될 수 있다.

그리고 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)과 상기 모쥴챔버(8') 사이에는 게이트(10)가 구비되고, 상기 모쥴챔버(8')와 상기 탈착챔버(2') 사이에는 게이트(11)가 구비되며, 상기 탈착챔버(2')와 상기 냉각챔버(1') 사이에는 게이트(14)(15)가 구비되고, 상기 냉각챔버(1')와 상기 모쥴챔버(9') 사이에는 게이트(12)가 구비되며, 상기 모쥴챔버(9')와 상기 흡착베드라인(25) 사이에는 게이트(13)가 구비될 수 있다.

또한 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)에 위치되는 모쥴이 상기 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하는 액튜에이터(16)가 구비되고, 상기 모쥴챔버(8')에 위치되는 모쥴이 상기 탈착챔버(2')로 이동되도록 하는 액튜에이터(20)가 구비되며, 상기 탈착챔버(2')에 위치되는 모쥴이 상기 냉각챔버(1')로 이동되도록 하는 액튜에이터(17)가 구비되고, 상기 냉각챔버(1')에 위치되는 모쥴이 상기 모쥴챔버(9')로 이동되도록 하는 액튜에이터(18)가 구비되며, 상기 모쥴챔버(9')에 위치되는 모쥴이 상기 흡착베드라인(25)으로 이동되도록 하는 액튜에이터(21)가 구비되고, 상기 흡착베드라인(25) 내에 위치되는 모쥴이 이동되도록 하는 액튜에이터(19)가 구비될 수 있다.

그리고 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 모쥴의 내부에는 휘발성유기물질이 흡착되도록 하기 위한 흡착제(24)가 내재되고, 상기 모쥴은 내부에 내재되는 상기 흡착제(24)가 감싸여지도록 하는 후레임(23)이 외체를 이루며, 상기 후레임(23)은 휘발성유기물질이 공급되고 배출되는 측 방향으로 개방되고, 상기 무빙베드챔버(B)에 대하여 상기 흡착베드라인(25) 측 방향으로 막혀지도록 형성될 수 있다.

또한 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 무빙베드챔버(B)의 흡착베드라인(25) 및 상기 탈착-냉각베드라인(26)을 순환되면서 이동되는 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착과정과 탈착과정이 연속되도록 구성되어지되, 상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하는 송풍기(30)가 구비되고, 상기 모쥴 내에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하기 위하여 상기 탈착-냉각베드라인(26)으로 캐리어가스가 공급되도록 하기 위한 탈착송풍기(32)가 구비되며, 상기 탈착-냉각베드라인(26)에서 캐리어가스에 농축되어 탈착되는 탈착가스가 응축기(41)로 보내어지고, 냉각탑(42)으로 순환되는 냉매에 의하여 휘발성유기물질이 응축되는 유기용제로 되어 유기용제회수탱크(43)로 회수되도록 구비되며, 상기 응축기(41) 내의 캐리어가스는 재순환하여 열교환기(46)로 공급되어 가열된 후 다시 상기 탈착송풍기(32)에 의하여 순환되도록 구비될 수 있다.

그리고 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 무빙베드챔버(B)의 흡착베드라인(25) 및 상기 탈착-냉각베드라인(26)을 순환하면서 이동되는 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착과정과 탈착과정이 연속되도록 구성되어지되, 상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하는 송풍기(30)가 구비되고, 상기 모쥴 내에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하기 위하여 상기 탈착-냉각베드라인(26)으로 캐리어가스가 공급되도록 하기 위한 탈착송풍기(32)가 구비되며, 상기 탈착-냉각베드라인(26)에서 캐리어가스에 농축되어 탈착되는 탈착가스가 버퍼탱크(40)를 거쳐 연소로(50)의 가스버너(51)에서 연소된 후 고온의 연소배가스가 되어 열교환기(46)에서 탈착용 캐리어가스가 가열되도록 구비되고, 상기 탈착-냉각베드라인(26)의 냉각챔버(1') 내의 모쥴이 냉각되도록 냉각송풍기(33)로부터 냉각공기가 공급되고, 냉각 후 냉각공기가 열교환기(46)에서 가열되어 탈착용 열풍으로 이용되도록 구비되며, 상기 모쥴의 이동으로 탈착가스의 공급이 중단되는 기간 중에 상기 연소로(50)로 엘피지탱크(52) 내의 엘피지 가스가 공급되도록 하여 연소작용이 연속되도록 구비될 수 있다.

또한 이러한 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템은 상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 게이트(10)(11)(12)(13)(14)(15)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 게이트신호처리모듈(62); 상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 액튜에이터(16)(17)(18)(19)(20)(21)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 액튜에이터신호처리모듈(63); 상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 밸브(48)(49)(53) 및 상기 3방밸브(35)(36)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 밸브신호처리모 듈(64); 상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 송풍팬(30)(32)(33)(54)이 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 팬신호처리모듈(65); 및 상기 게이트신호처리모듈(62), 상기 액튜에이터신호처리모듈(63), 상기 밸브신호처리모듈(64), 그리고 상기 팬신호처리모듈(65)의 작동을 제어하기 위한 메인컨트롤러(61)가 구비될 수 있다.

이에 더하여 본 발명에 따른 무빙베드챔버는 휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축장치용 무빙베드챔버에 있어서, 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 모쥴이 내재되도록 구비되고, 휘발성유기물질이 공급되어 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고, 타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 모쥴은 휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축장치용 모쥴에 있어서, 상기 모쥴은 휘발성유기물질이 흡착되도록 무빙베드챔버(B) 내에 구비되어지되, 상기 무빙베드챔버(B)는 휘발성유기물질이 공급되어 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고, 상기 무빙베드챔버(B)의 타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되며, 상기 모쥴의 내부에는 휘발성유기물질이 흡착되도록 하기 위한 흡착제(24)가 내재되고, 상기 모쥴은 내부에 내재되는 상기 흡착제(24)가 감싸여지도록 하는 후레임(23)이 외체를 이루며, 상기 후레임(23)은 휘발성유기물질이 공급되고 배출되는 측 방향으로 개방되고, 상기 무빙베드챔버(B)에 대하여 상기 흡착베드라인(25) 측 방향으로 막혀지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축방법에 있어서, 휘발성유기물질이 흡착되는 흡착베드라인(25) 및 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되는 탈착-냉각베드라인(26)으로 되는 챔버 내에 휘발성유기물질을 흡착하는 모쥴이 위치되도록 하는 흡착준비단계(S01);

송풍팬(30)의 작동으로 상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하여 상기 흡착베드라인(25) 내의 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 휘발성유기물질 흡착개시단계(S02);

상기 흡착베드라인(25)에서 휘발성유기물질이 흡착된 상기 모쥴이 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하는 모쥴이동단계(S03);

상기 모쥴이 상기 모쥴챔버(8')에서 상기 탈착챔버(2')로 이동된 후 상기 모쥴에 흡착되어 있는 휘발성유기물질이 캐리어가스에 의하여 탈착되도록 하는 탈착단계(S04);

상기 탈착단계(S04)에 의하여 휘발성유기물질이 탈착되어진 상기 모쥴이 상 기 탈착챔버(2')에서 냉각챔버(1')로 이동되도록 하여 냉각가스에 의하여 냉각되도록 하는 모쥴냉각단계(S05);

냉각된 상기 모쥴이 모쥴챔버(9')로 이동되도록 하는 2차모쥴이동단계(S06);

상기 모쥴챔버(9')의 상기 모쥴이 상기 흡착베드라인(25)으로 이동되도록 하는 모쥴순환주기완료단계(S07)가 포함되도록 구비되어,

상기 모쥴이 상기 흡착베드라인(25), 상기 탈착-냉각베드라인(26) 및 상기 모쥴챔버(8')(9')를 순환되어 이동되면서 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되고 탈착되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이에 이러한 본 발명에 따른 연속농축방법은 상기 모쥴이동단계(S03) 및 상기 2차모쥴이동단계(S06)에서는 상기 흡착베드라인(25)으로 공급되는 휘발성유기물질이 상기 탈착-냉각베드라인(26)으로 인입되지 않도록 하기 위하여 게이트(10)와 게이트(12)가 먼저 개방되었다 닫히고, 이후 게이트(11)와 게이트(13)가 개방되었다 닫히도록 작동되며, 상기 모쥴은 액튜에이터(16)(17)(18)(19)(20)(21)에 의하여 이동되도록 구비될 수 있다.

상기와 같이 구비되는 본 발명은 연속적인 흡착공정 및 탈착공정이 이루어지도록 하여 휘발성유기물질을 농축하되 장치크기를 콤팩트하게 하여 장치 크기를 줄이면서, 고농도의 농축이 되도록 하는 효과가 있다.

또한 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 흡착제가 모쥴의 후레임 내부에 내재되고, 이와 같은 모쥴은 흡착베드라인과 탈착-냉각베드라인으로 구성된 무빙베드챔버 내부를 주기로 하여 이동되면서 흡착과정과 탈착과정 및 냉각과정의 싸이클로 이루어지도록 하여, 흡착성능이 탁월할 뿐만 아니라 흡착-탈착 시간이 짧아지도록 하는 효과가 있다.

그리고 흡착베드라인의 경우 5개 또는 그 이상의 모쥴에 의하여 구성되어, 물질전달구간 길이의 약 3배 이상이 되어 휘발성유기물질이 완전 흡착되는 효과가 있으며, 흡착베드라인에서 다수 개의 모쥴에 의하여 흡착되는 반면, 탈착-냉각베드라인에서는 각각 1개의 모쥴에 대하여 탈착 및 냉각이 이뤄지고, 특히 탈착시 탈착용 고온공기를 모쥴에 통과시킬 때 풍량을 줄여 농축비를 높일 수 있고, 1개의 모쥴을 통과하게 되므로 압력손실도 작아지도록 하는 효과가 있다.

나아가 고농도로 탈착하고 유기용제를 회수하기 위하여 탈착가스로 비활성가스(예:질소)를 사용하며, 이처럼 질소를 캐리어 가스로 이용하면 폭발의 위험이 없이 안전하게 고농도로 농축이 가능하도록 하고, 질소와 혼합된 휘발성유기물질이 콘덴서에서 응축되어 용제로 회수되고 질소는 탈착용으로 재순환되도록 하는 효과가 있다.

이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 연속농축시스템에 대한 개략적인 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 연속농축시스템에 적용되는 모쥴에 대한 사시도, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 연속농축시스템의 무빙베드챔버 내에서의 모쥴의 이동상태에 대한 설명도, 도 4는 본 발명에 따른 연속농축시스템에서의 휘발성유기물질을 유기용제로 회수하는 과정에 대한 개략적인 구성도, 도 5는 본 발명에 따른 연속농축시스템에서의 휘발성유기물질의 연소과정에 따른 개략적인 구성도, 도 6은 본 발명에 따른 연속농축시스템의 제어구성에 대한 개략적인 구성도, 그리고 도 7은 본 발명에 따른 연속농축시스템에 의한 단위모듈에 따른 연속농축방법의 흐름도가 각각 도시된 것이다.

즉 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템(A)은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축장치에 관한 것으로, 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 모쥴이 내재되는 무빙베드챔버(B)가 구비되어지되, 상기 무빙베드챔버(B)는 휘발성유기물질이 공급되어 상기 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고, 상기 무빙베드챔버(B)의 타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되는 것이다.

이에 상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)은 휘발성유기물질이 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착과정이 진행되는 흡착챔버로 이루어지고, 상기 탈착-냉 각베드라인(26)은 탈착과정이 진행되도록 하기 위한 탈착챔버(2')와 냉각과정이 진행되도록 하기 위한 냉각챔버(1')로 이루어지며, 상기 흡착챔버와 상기 탈착챔버(2') 사이에는 모쥴챔버(8')가 구비되고, 상기 냉각챔버(1')와 흡착챔버 사이에는 모쥴챔버(9')가 구비되는 것이다. 이에 상기 흡착챔버는 복수 개로 하여 구비될 수도 있는 것이다. 이에 본 발명의 바람직한 실시에에서는 다수의 흡착챔버를 구성함에 각 흡착챔버 내에서 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되도록 함과 함께, 액튜에이터(19)에 의하여 모쥴이 이동되도록 구성되는 것이 특징인 것이다. 따라서 모쥴에 의하여 휘발성유기물질의 흡착과정이 이루어지는 동시에 연속해서 모쥴의 이동이 가능하기 때문에 부가적인 과정으로 인해서 기타의 공정이 순환싸이클로 하여 연속작동이 가능한 것이다.

따라서 이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 연속농축시스템(A)의 무빙베드챔버(B)는 평면형태가, 일측으로는 흡착영역인 흡착베드라인(25)이 형성되고, 타측으로는 탈착-냉각베드라인(26)이 형성되는 것으로, 서로 양측 베드라인이 원호형상 또는 타원형상으로 하여, 전체 무빙베드챔버(B)가 원형 또는 타원형 형상의 평면형상을 갖을 수 있을 것이다. 나아가 도면의 예에서와 같이 사각형 형상으로 형성될 수도 있는 것이다. 물론 기타 다양한 형태의 평면형상을 갖도록 구성될 수도 있는 것이다. 이에 보다 바람직하게는 평면도의 형상이 사각형상으로 형성되는 경우에는 휘발성유기물질을 포함하는 기체의 흐름이 용이하고, 보다 탈취과정 및 냉각과정이 용이하게 진행되도록 구성할 수도 있을 것이다.

특히 본원발명의 주요 특징으로는 이와 같은 사각형상의 무빙베드챔버(B) 내 에서 각각 작용에 따라 나뉘어지는 챔버를 모쥴이 이동하면서 흡착, 탈착 및 냉각작용을 하기 때문에 보다 높은 효율을 갖도록 하는 것이다.

이에 본 발명의 일 실시예의 예시에서는 흡착챔버가 총 5개인 것을 예로하여 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 연속농축시스템(A)의 설치여건에 따라 그 수를 선택적으로 적용하여 이용할 수 있음은 당연한 것이다.

또한 본 발명은 상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)과 상기 모쥴챔버(8') 사이에는 게이트(10)가 구비되고, 상기 모쥴챔버(8')와 상기 탈착챔버(2') 사이에는 게이트(11)가 구비되며, 상기 탈착챔버(2')와 상기 냉각챔버(1') 사이에는 게이트(14)(15)가 구비되고, 상기 냉각챔버(1')와 상기 모쥴챔버(9') 사이에는 게이트(12)가 구비되며, 상기 모쥴챔버(9')와 상기 흡착베드라인(25) 사이에는 게이트(13)가 구비되는 것이 특징이다.

이는 각 챔버들 사이에서 포화상태에 이른 모쥴이 이동되는 과정 중에 휘발성유기물질, 캐리어가스 및 냉각공기 등이 다른 구역의 챔버로 빠져나가지 않도록 구성되는 것이다.

그리고 각 챔버들 사이에서 모쥴이 이동되도록 하기 위한 수단으로 액튜에이터가 구비되는 것으로, 이러한 액튜에이터의 작동은 스템모터 등의 모터작동, 유압 또는 공압에 의한 실린더 등으로 구성될 수도 있는 것이다.

상세 구성을 보면, 도 1에서와 같이, 상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)에 위치되는 모쥴이 상기 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하는 액튜에이터(16)가 구비되고, 상기 모쥴챔버(8')에 위치되는 모쥴이 상기 탈착챔버(2')로 이동되도 록 하는 액튜에이터(20)가 구비되며, 상기 탈착챔버(2')에 위치되는 모쥴이 상기 냉각챔버(1')로 이동되도록 하는 액튜에이터(17)가 구비되고, 상기 냉각챔버(1')에 위치되는 모쥴이 상기 모쥴챔버(9')로 이동되도록 하는 액튜에이터(18)가 구비되며, 상기 모쥴챔버(9')에 위치되는 모쥴이 상기 흡착베드라인(25)으로 이동되도록 하는 액튜에이터(21)가 구비되고, 상기 흡착베드라인(25) 내에 위치되는 모쥴이 이동되도록 하는 액튜에이터(19)가 구비되는 것이다.

물론 상기의 액튜에이터 중 액튜에이터(16)(17)(18)(19) 등은 해당 모쥴을 밀도록 구성될 수 있으며, 나머지 액튜에이터(20)(21) 등은 각각 챔버(8') 및 챔버(9') 등에 있는 모쥴을 잡아당기도록 하여 작동되는 것이다. 이를 위하여 걸고리 형태로 하여 작동될 수도 있고, 흡착판 또는 자력을 이용하여 작동되도록 구성될 수도 있는 등, 다양한 방법으로 작동되도록 구성될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속농축시스템(A)의 모쥴(22)은 흡착베드라인(25)으로 공급되는 휘발성유기물질이 용이하게 흡착되도록 구성되면서, 또한 가열된 캐리어가스에 의하여 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 구성되는 것이다. 이에 이러한 모쥴(22)은 본 발명에 따른 무빙베드챔버(B)에 적용되도록 최적화된 것으로, 도 2에서와 같이, 상기 모쥴의 내부에는 휘발성유기물질이 흡착되도록 하기 위한 흡착제(24)가 내재되고, 상기 모쥴은 내부에 내재되는 상기 흡착제(24)가 감싸여지도록 하는 후레임(23)이 외체를 이루도록 구성됨이 바람직하다. 특히 상기 후레임(23)은 휘발성유기물질이 공급되고 배출되는 측 방향으로 개방되고, 상기 무빙베드챔버(B)에 대하여 상기 흡착베드라인(25) 측 방향으로 막혀지도록 형성되는 것으로, 모쥴(22)이 흡착챔버(3')에서 모쥴챔버(8') 및 탈착챔버(2')로 이동하는 중에 무빙베드챔버(B)에 대하여 흡착베드라인(25) 측 방향이 막혀있기 때문에, 흡착베드라인(25)으로 공급되는 휘발성유기물질이 빠져나가지 않도록 하기 위한 것이다. 또한 이러한 모쥴(22)은 무빙베드팸버(B)의 각 챔버 내부 형상과 대응되는 형상으로 형성되도록 하되, 사각 함체형상으로 모쥴(22)의 후레임(23)이 형성되도록 구비될 수 있다.

이와 같이 구성되는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템(A)에 의한 휘발성유기물질의 농축작용을 위한 구성은 도 1 및 도 4에서와 같이, 송풍팬(30)에 의하여 휘발성유기물질이 공급되는 것이고, 이후 탈착-냉각베드라인(26)의 캐리어가스에 의하여 휘발성유기물질이 탈착되어 응축기(41)로 보내어져 유기용제로 회수되는 것이다.

또한 도 1 및 도 5에서와 같이, 이와 같이 탈착된 휘발성유기물질을 연소시켜 연소된 고온의 배기가스에 의하여 캐리어가스가 가열되도록 구성될 수도 있다.

상기와 같이 구비되는 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템의 제어구성을 살펴보면, 도 1 및 도 6과 같이, 상기 게이트(10)(11)(12)(13)(14)(15)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 게이트신호처리모듈(62); 상기 액튜에이터(16)(17)(18)(19)(20)(21)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 액튜에이터신호처리모듈(63); 상기 밸브(48)(49)(53) 및 상기 3방밸브(35)(36)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 밸브신호처리모듈(64); 상기 송풍팬(30)(32)(33)(54)이 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 팬신호처리모듈(65)이 구비되고, 또한 상기 게이트신호처리모듈(62), 상기 액튜에이터신호처리모듈(63), 상기 밸브신호처리모듈(64), 그리고 상기 팬신호처리모듈(65)의 작동을 제어하기 위한 메인컨트롤러(61)가 구비되는 것이다.

이와 같이 구비되는 본 발명에 따른 연속농축시스템(A)의 연속농축방법은 메인컨트롤러(61)에 의하여 제어되는 것이다. 즉 도 1, 도 6 및 도 7에서와 같이, 휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축방법을 단위모쥴의 이동경로로 하여 살펴보면, 우선 휘발성유기물질이 흡착되는 흡착베드라인(25) 및 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되는 탈착-냉각베드라인(26)으로 되는 챔버 내에 휘발성유기물질을 흡착하는 모쥴이 위치되도록 하는 흡착준비단계(S01)가 수행된다. 또한 본 발명에 따른 연속농축시스템(A)의 각 부재들도 작동되도록 하기 위하여 설치된 상태에서 각 부재들의 센서값이 입력되어 정상작동 준비여부가 판별되는 것이다.

이와 같이 작동준비가 완려된 상태에서, 송풍팬(30)의 작동으로 상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하여 상기 흡착베드라인(25) 내의 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 휘발성유기물질 흡착개시단계(S02)가 수행된다. 이때의 무빙베드챔버(B)는 도 3a에서와 같이, 흡착베드라인(25)의 각 흡착챔버(3')(4')(5')(6')(7') 내에 복수 개의 모쥴(3)(4)(5)(6)(7)이 내재된 상태에서 흡착작동을 하게 된다.

이후 상기 흡착베드라인(25)에서 휘발성유기물질이 흡착된 상기 모쥴이 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하는 모쥴이동단계(S03)가 수행되는 것이다.

또한 상기 모쥴이 상기 모쥴챔버(8')에서 상기 탈착챔버(2')로 이동된 후 상기 모쥴에 흡착되어 있는 휘발성유기물질이 캐리어가스에 의하여 탈착되도록 하는 탈착단계(S04)가 수행되어 포화상태의 모쥴로부터 휘발성유기물질이 탈착되는 것으로, 응축기 또는 연소기 등으로 이송되어 이후의 과정이 진행되는 것이다.

그리고 이와 같이 상기 탈착단계(S04)에 의하여 휘발성유기물질이 탈착되어진 상기 모쥴이 상기 탈착챔버(2')에서 냉각챔버(1')로 이동되도록 하여 냉각가스에 의하여 냉각되도록 하는 모쥴냉각단계(S05)가 수행되는 것이다.

또한 냉각된 상기 모쥴이 모쥴챔버(9')로 이동되도록 하는 2차모쥴이동단계(S06) 및 상기 모쥴챔버(9')의 상기 모쥴이 상기 흡착베드라인(25)으로 이동되도록 하는 모쥴순환주기완료단계(S07)가 수행되어, 다시 흡착베드라인(25)에서 휘발성유기물질에 대한 흡착작용을 하게 된다.

따라서 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템(A)에 의하여, 상기 모쥴이 상기 흡착베드라인(25), 상기 탈착-냉각베드라인(26) 및 상기 모쥴챔버(8')(9')를 순환되어 이동되면서 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되고 탈착되도록 구비되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템(A)에 대하여 하기의 실시예로 하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

이러한 본 발명은 휘발성유기물질을 흡착방식 및 탈착방식으로 연속적으로 제거하되 장치의 크기를 줄이고 고도농축이 가능한 특징을 지니고 있어 산업현장에서 배출되는 휘발성유기물질을 다양한 용도의 원료로 사용이 가능하도록 구성된 것이다.

즉 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축장치(A)는 흡착부재에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되고, 가열에 의한 탈착된 후, 다시 냉각과정을 거치는 등, 흡착부재의 재생 싸이클이 연속적으로 이루어지는 장치에 관한 것이다.

상기 연속농축장치(A)는 내부로 유입되는 휘발성유기물질이 포함된 가스량보다 탈착시 배출되는 휘발성유기물질이 포함된 가스량이 매우 적은 것이 특징이다. 즉 본 발명의 연속농축장치(A)는 휘발성유기물질이 포함된 가스의 고도농축이 가능한 것이 특징인 것으로, 배출되는 고농도의 휘발성유기물질이 포함된 가스는 휘발성유기물질의 탈착을 위한 열풍발생에너지원, 유기용제를 회수하기 위한 원료, 연료전지를 구동하기 위한 개질기에서의 수소생산을 위한 원료, 가스엔진을 구동하기 위한 원료 등으로 다양하게 사용될 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축장치(A)의 구성을 살펴보면, 도 1 내지 도 6에서와 같이, 흡착베드라인(25)과 탈착-냉각베드라인(26)으로 구성된다. 이러한 각 베드라인에는 다수의 모쥴(22)이 위치되는 데, 모쥴(22)은 후레임(23)의 내부에 흡착제(24)가 구비되며, 이동이 가능하도록 구성된다.

상기 흡착제(24)로는 활성탄소섬유, 유전가열물질이 코팅된 활성탄소섬유, 제올라이트를 담지시킨 세라믹섬유지 등 다양한 흡착소자가 사용될 수 있다.

그리고 도 1에는 모쥴(22)이 각 베드라인(25)(26)에서 이동가능하도록 하는 이동수단의 간단한 구조가 예시되어 있다. 이에 이동수단으로는 에어실린더, 유압실린더, 써보모터 등의 모터로 하는 액튜에이터가 구성될 수 있는 것이다. 이와 같은 이동수단인 액튜에이터의 구동은 PLC(Programmable Controller)에 의하여 제어되고 작동되도록 구성될 수 있는 것이다.

따라서 최초 휘발성유기물질이 포함된 가스는 송풍기(30)에 의하여 흡착베드라인(25) 측으로 연속적으로 공급되어 흡착챔버(3') 내지 흡착챔버(7')에 위치된 모쥴(22)(도 1에서 모쥴(3) ~ 모쥴(7))을 거쳐 흡착라인출구(31)로 배출된다. 이렇게 휘발성유기물질이 포함된 가스가 모쥴(3) 내지 모쥴(7)을 통과하면서 각 모쥴(22)에 휘발성유기물질이 흡착되는 것이다.

이와 같이 휘발성유기물질이 흡착된 모쥴(22)에 대하여, 탈착용 고온가스가 탈착송풍기(32)에 의하여 탈착-냉각베드라인(26)의 탈착챔버(2')에 위치된 모쥴(2)을 통과하면 휘발성유기물질이 탈착용 고온가스와 함께 버퍼탱크(40)을 거쳐 배출되며, 이와 같이 배출되는 휘발성유기물질이 포함된 가스는 전술한 바와 같이 후처리과정을 거쳐 다양한 용도로 사용이 되는 것이다. 이처럼 탈착된 휘발성유기물질은 고농도의 가스로 배출되는 것으로, 화재위험성을 피하기 위하여 캐리어가스로 비활성가스를 사용할 수도 있는 것이다. 그리고 탈착과정을 거친 모쥴(22)은 냉각모드로 운전되는 냉각챔버(1')로 이동되어 냉각챔버(1')에 위치되는 모쥴(1)이 냉각송풍기(33)에 의하여 냉각되는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속농축시스템(A)에 따른 시스템의 작용과정을 살펴보면 다음과 같다. 즉 도 3a 내지 도 3d의 예시에서와 같이 각 모쥴(22)은 흡착과정, 탈착과정, 냉각과정으로 순환되는 연속농축 싸이클이 반복되도록 구성되는 것이다.

이에 흡착베드라인(25)에서는 입구측인 흡착챔버(3')에 위치한 모쥴(3)의 흡착제가 가장 먼저 포화상태에 도달하게 된다. 이처럼 모쥴(3)의 흡착제가 포화상태에 도달하게 되면 흡착성능을 상실할 때 모쥴의 이동이 시작된다.

이러한 흡착챔버(3')에 있던 포화상태의 모쥴(3)은 탈착-냉각베드라인(26)의 탈착위치인 탈착챔버(2')로 이동되도록 하고, 또한 탈착지점인 탈착챔버(2')에 있던 모쥴(2)은 냉각위치인 냉각챔버(1')로 이동되도록 하며, 냉각위치인 냉각챔버(1')에 있던 모쥴(1)은 흡착베드라인(25)의 출구지점인 흡착챔버(7')로 각각 이동되도록 작동시키는 것이다.

따라서 상기 냉각챔버(1')에 있던 모쥴(1)이 휘발성유기물질이 제거된 청정가스가 배출되는 측의 흡착챔버(7')로 위치되기 때문에, 흡착베드라인(25)에서의 최종위치인 흡착챔버(3')에서의 모쥴(22)은 가장 많이 흡착이 이루어진 상태가 되는 것이고, 따라서 흡착이 많이 이루어진 순서대로 각 모쥴(22)은 다음 과정인 탈착-냉각베드라인(26)으로 이동되도록 구비되는 것이다.

이처럼 흡착챔버(3')에서의 포화상태의 모쥴(22)이 이동되어 생긴 빈 공간인 각 흡착챔버(3')(4')(5')(6')(7')에는 그 다음에 위치되어 있던 모쥴(22)이 채워지는 것이며, 따라서 휘발성유기물질이 탈착되어 재생된 모쥴(22)은 흡착베드라 인(25)의 맨뒤 출구지점인 흡착챔버(7')로 이동되는 것이다.

이에 탈착과정 및 냉각과정은 각각 1개의 모쥴을 대상으로 이루어짐을 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 탈착과정 및 냉각과정 시에 다수의 모쥴에 대하여 이루어질 수도 있는 것이다.

특히 탈착과정 및 냉각과정에서 1개의 모쥴을 대상으로 하고 있다. 따라서 단일 모쥴(22)로 하기 때문에 흡착제 길이가 짧아 압력손실이 적게 발생하며, 탈착과정에서 소풍량의 고온 탈착공기를 보내 농축비를 높일 수 있다. 그리고 흡착베드라인(25)에서 휘발성유기물질이 유입되는 입구측인 챔버(3')에 있는 모쥴(3)이 이동함에 따라, 전체 모쥴이 순차적으로 이동하지만 PLC제어에 의하여 신속하게 이루어지므로 운전중 모쥴(22)의 이동 시간이 차지하는 비율은 매우 낮아, 결국 흡착성능이 향상되는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에서는 흡착베드라인(25)에서 5개의 챔버를 구성하여 총 5개의 모쥴이 동시에 흡착과정이 되도록 구성됨을 보이고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다수 개의 모쥴이 연속농축시스템의 설치 상황, 휘발성유기물질의 처리용량, 탈착된 물질의 사용 등의 환경에 따라 흡착용 모쥴의 수를 선택적으로 적용할 수도 있는 것이다. 또한 탈착과정 및 냉각과정에서의 모쥴도 각각 단일의 챔버 및 단일의 모쥴로 하는 실시예를 보이고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 복수개의 챔버 또는 복수개의 모쥴로 하여 구성될 수도 있는 것이다.

그리고 본 발명에 따른 무빙베드식 연속농축시스템(A)에 의하여, 휘발성유기 물질을 응축하여 유기용제로 회수하는 용제회수공정에 대하여 도 4에서의 일실시예를 살펴보면 다음과 같다. 이에 고도농축을 하게 되므로 전술한 바와 같이 화재위험성이 있어 캐리어가스로 비활성가스를 사용함이 바람직하다. 그리하여 열원공급관(47)에 의하여 열원이 공급되는 열교환기(46)에서 가열된 캐리어가스인 질소가 탈착송풍기(32)를 통하여 탈착챔버(2')에 있는 모쥴(2)로 공급된다. 따라서 탈착되어 농축된 휘발성유기물질이 포함된 가스는 버퍼탱크(40)를 거쳐 응축기(41)로 보내어진다. 이후 응축기(41)는 냉각탑(42)에서 냉각수를 공급받으며, 냉각되어 응축된 휘발성유기물질이 포함된 가스는 유기용제회수탱크(43)로 회수되고 비응축가스인 질소는 열교환기(46)으로 보내어져 가열되어 재순환된다. 이때 운전중 약간의 손실이 발생하면 질소탱크(45)에서 보충한다. 입력된 스케쥴에 따라 모쥴이 이동하여 탈착모드에 있는 모쥴(2)은 냉각모드인 챔버(1')로 이동한다. 모쥴이 이동하기전에 뜨거운 탈착공기의 라인상에 있는 3방밸브(35)가 버퍼탱크(40)로 방향이 전환되고, 이때 밸브(49)가 열리고 밸브(48)가 닫히게 되며, 냉각공기 3방밸브(36)가 외부 배기상태로 전환된다.

그리고 게이트(14)(15)가 열리며 모쥴(2)이 챔버(1') 위치로 이동되며, 이동 후 게이트(14)(15)가 닫히게 된다. 이동이 끝나면 3방밸브(35)(36)가 원래의 정상위치로 전환되고 밸브(48)가 열리고 밸브(49)가 닫힌다. 모쥴의 이동시 농축된 휘발성유기물질이 포함된 가스의 흐름이 순간적으로 정지되지만 응축기(41)을 가동하는데 전혀 지장을 초래하지 않는다. 모쥴의 이동시에도 휘발성유기물질이 포함된 가스가 정상적으로 송풍기(30)를 통하여 공급되고, 흡착라인출구(31)로 배출되어 시스템이 정상적으로 운전된다.

그리고 농축되어 배출된 휘발성유기물질이 포함된 가스를 연소하여 발생하는 열을 외부공기와 열교환하여 열풍을 발생시켜 탈착용 공기로 사용하고자 하는 경우에는 도 5와 같이 시스템을 구성할 수도 있다. 즉 열풍에 의하여 농축되어 탈착된 휘발성유기물질이 포함된 가스는 버퍼탱크(40)을 거쳐 버너(51)에 의하여 연소실(50)에서 연소되며, 생성된 뜨거운 연소배가스는 열교환기(46)에서 열을 전달하여 주고 외부로 배출된다. 이에 탈착된 가스는 휘발성유기물질의 농도가 높으므로 자체연소가 가능하다. 그리고 버퍼탱크(40)는 모쥴 이동시 탈착된 휘발성유기물질의 공급량 변화가 심하므로 이를 완화시켜주는 역할을 한다.

또한 냉각공기는 냉각챔버(1')의 모쥴(1)을 통과하여 냉각배출구(34)를 지나 열교환기(46)로 들어가 연소배가스로부터 열을 받아 가열되어 탈착용 공기로 사용되도록 구성할 수도 있다. 탈착모드에 있던 모쥴(2)이 냉각모드의 냉각챔버(1')로 이동할 때 게이트(14)(15)가 열려야 하므로, 뜨거운 탈착공기 라인상에 있는 3방밸브(35)가 외부배기로 전환되고 밸브(48)가 닫히게 된다. 이때 연소실(50)에 가스공급이 일시적으로 중단되므로, 밸브(48)가 닫히는 기간 중에는 엘피지밸브(53) 작동으로, 엘피지탱크(52)의 가스가 연소실(50)에 공급되고 연소용공기팬(54)이 가동되며, 모쥴(22)의 이동이 끝나 밸브(48)가 열리고 엘피지 공급이 서서히 중단되도록 구성될 수 있다. 모쥴이동 시에도 휘발성유기물질을 포함한 가스가 정상적으로 송풍기(30)을 통하여 공급되어 흡착라인출구(31)로 배출되어 시스템이 정상적으로 운전된다.

-- 실시예에 따른 공정 동작 설명

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 무빙베드식 연속농축시스템(A)의 동작과정을 살펴보면 다음과 같다. 즉 흡착베드라인(25)에서 휘발성유기물질이 들어오는 입구에 위치한 모쥴의 흡착제가 활성적영역을 벗어나는 시점에서 모쥴의 이동이 시작되며 그 일실시예의 순서는 도 3a 내지 도 3d와 같다. 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축장치(A)는 모쥴(3)에서 모쥴(7)이 위치되는 흡착챔버(3')(4')(5')(6')(7')로 구성된 흡착베드라인(25); 모쥴(2)과 모쥴(1)이 위치되는 탈착팸버(2') 및 냉각챔버(1')로 구성된 탈착-냉각베드라인(26) 등으로 구성된다.

우선 각 모쥴(22)이 정지상태에 있을 때에는 각 모쥴의 위치는 도 3a와 같다. 즉 흡착베드라인(25)에 5개의 챔버(3')(4')(5')(6')(7')에는 모쥴(3)(4)(5)(6)(7)이 채워진 경우이다. 흡착베드라인(25)의 입구측 챔버(3')에 위치된 모쥴(3)이 흡착과정에 의하여 포화상태가 되면, 탈착과정을 위하여 게이트(10)(12)가 열린다. 흡착챔버(3')에 위치되었던 모쥴(3)은 모쥴챔버(8')로 이동하게 되고, 모쥴(1)은 모쥴챔버(9')로 이동된 후, 게이트(10)(12)가 다시 닫혀 도 3b와 같은 상태가 된다.

이때 게이트(11)는 닫혀있는 상태이므로 휘발성유기물질은 탈착-냉각베드라인(26)으로 들어가지 못한다. 또한 모쥴(22)의 형상이 도 2에서와 같이 옆으로 후레임에 의하여 막혀있고, 가운데에는 흡착제가 위치되어 있어, 오직 송풍기(30) 측 방향에서 흡착라인출구(31) 측 방향으로만 가스가 흘러갈 수 있는 것이며, 그리하여 모쥴(22)의 후레임(23)에 의하여 흡착베드라인(25)에서 탈착-냉각베드라인(26)으로 가스가 흘러가지 않도록 차단되는 구조로 이루어진 것이다. 따라서 모쥴의 이동시에도 처리하고자 하는 휘발성유기물질을 포함한 가스는 연속적으로 흡착챔버(3')로 들어가서 흡착챔버(7')를 통하여 배출되기 때문에, 흡착베드라인(25)에서 모쥴(3)이 흡착챔버(3')에서 제거된 상태에서도, 모쥴(4)(5)(6)(7)에 의하여 휘발성유기물질에 대한 흡착작용이 계속되는 것이다.

그리고 다음으로 게이트(14)(15)가 열리며 탈착모드에 있던 모쥴(2)이 냉각모드의 냉각챔버(1') 측으로 이동되고, 흡착베드라인(25)에서 흡착챔버(4')에 있던 모쥴(4)이 흡착챔버(3')로, 흡착챔버(5')에 있던 모쥴(5)이 흡착챔버(4')로, 흡착챔버(6')에 있던 모쥴(6)이 흡착챔버(5')로, 흡착챔버(7')에 있던 모쥴(7)이 흡착챔버(6')로 이동되며, 각 모쥴의 이동이 종료되면 게이트(14)(15)가 닫히게 되어, 결과는 3c와 같다. 이 과정에서 뜨거운 탈착용공기와 냉각용공기가 탈착-냉각베드라인(26)의 빈 공간에서 서로 만나게 될 수 있으므로, 이를 방지하기 위하여 전술한 바와 같이 모쥴(2) 이동기간 중에는 탈착용공기는 3방밸브(35)에서 외부로 방향이 전환도록 구성될 수 있다.

그리고 다음으로 게이트(11)(13)가 열리고 모쥴챔버(8')에 있던 모쥴(3)이 탈착챔버(2')로 이동하고 모쥴챔버(9')에 있던 모쥴(1)이 흡착챔버(7')로 이동한 다음, 게이트(11)(13)가 닫히고 결과는 도 3d와 같이 된다. 이 과정에서 게이트 (10)(12)는 닫혀있기 때문에 흡착모쥴라인(25)으로 공급되는 휘발성유기물질은 탈 착-냉각베드라인(26)으로 들어가지 못한다.

상기와 같이 작동되는 본 발명에 따른 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템(A)의 세부 작동에 대한 일 실시예를 살펴보면 다음과 같다. 즉 각 챔버에 위치되는 각 모쥴들은 액튜에이터에 의하여 이동될 수 있는 것이다. 이러한 액튜에이터로는 써보모타 등으로 하는 모터에 의하여 작동될 수 있으며, 또한 유압실린더 또는 공압실린더에 의하여 작동되도록 구성될 수 있다. 이에 실린더로 구성되는 경우의 작동 예를 살펴보면, 흡착챔버(3')의 모쥴(3)과 냉각챔버(1')의 모쥴(1)의 이동이 시작되기 위하여 게이트(10)(12)가 열리게 된다. 이후 실린더(16)에 의하여 모쥴(3)이 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하고, 실린더(액튜에이터(18))에 의하여 모쥴(1)이 모쥴챔버(9')로 이동하게 되는 것이다. 그리고 게이트(10)(12)가 닫히면 도 3b와 같은 상태가 되는 것이다.

그리고 게이트(14)(15)가 열리고 모쥴(2)은 실린더(17)에 의하여 냉각챔버(1')로 이동되고, 모쥴(4)(5)(6)(7)은 실린더(액튜에이터(19))에 의하여 각각 흡착챔버(3')(4')(5')(6')로 이동되며, 각 모쥴들의 이동이 끝나면 게이트(14)(15)가 닫히게 되어, 결과는 도 3c와 같이 된다.

다음으로 게이트(11)(13)가 열리고, 실린더(20)에 의하여 모쥴챔버(8')에 있는 모쥴(3)이 탈착챔버(2')로 이동되고, 실린더(21)에 의하여 모쥴챔버(9')에 있는 모쥴(1)이 흡착챔버(7')로 이동되는 것이다. 이후 게이트(11)(13)가 닫히며 결과는 도 3d와 같다.

물론 이러한 각 모쥴의 이동 중에도 게이트(10)(11)(12)(13)가 서로 순차적으로 개방 및 폐쇄가 되기 때문에 흡착베드라인(25)으로 공급되는 휘발성유기물질이 포함된 기체는 탈착-냉각베드라인(26) 측으로 빠져나가지 않도록 구성되어 있어, 결국 연속해서 휘발성유기물질에 대한 흡착과정을 수행되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연속농축시스템에 대한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 연속농축시스템에 적용되는 모쥴에 대한 사시도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 연속농축시스템의 무빙베드챔버 내에서의 모쥴의 이동상태에 대한 설명도.

도 4는 본 발명에 따른 연속농축시스템에서의 휘발성유기물질을 유기용제로 회수하는 과정에 대한 개략적인 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 연속농축시스템에서의 휘발성유기물질의 연소과정에 따른 개략적인 구성도.

도 6은 본 발명에 따른 연속농축시스템의 제어구성에 대한 개략적인 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 연속농축시스템에 의한 단위모쥴에 따른 연속농축방법의 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

A : 연속농축시스템 B : 무빙베드챔버

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 22 : 모쥴

1' : 냉각챔버 2' : 탈착챔버

3', 4', 5', 6', 7' : 흡착챔버

8', 9' : 모쥴챔버

10, 11, 12, 13, 14, 15 : 게이트

16, 17, 18, 19, 20, 21 : 액튜에이터

23 : 후레임 24 : 흡착제

25 : 흡착베드라인 26 : 탈착-냉각베드라인

30 : 송풍기 31 : 흡착라인출구

32 : 탈착송풍기 33 : 냉각송풍기

34 : 냉각배출구 35, 36 : 3방밸브

40 : 버퍼탱크 41 : 응축기

42 : 냉각탑 43 : 유기용제회수탱크

45 : 질소탱크 46 ; 열교환기

47 : 열원공급관 48, 49 : 밸브

50 : 연소실 51 : 버너

52 : 엘피지탱크 53 ; 엘피지밸브

54 : 연소용공기팬

Claims

휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 구비되는 휘발성유기물질 연속농축장치에 있어서,

휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 모쥴이 내재되는 무빙베드챔버(B)가 구비되어지되,

상기 무빙베드챔버(B)는 휘발성유기물질이 공급되어 상기 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고,

상기 무빙베드챔버(B)의 타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 1항에 있어서,

상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)은 휘발성유기물질이 모쥴에 흡착되도록 하여 흡착과정이 진행되도록 하는 흡착챔버로 이루어지고, 상기 탈착-냉각베드라인(26)은 탈착과정이 진행되도록 하기 위한 탈착챔버(2')와 냉각과정이 진행되도록 하기 위한 냉각챔버(1')로 이루어지며,

상기 흡착챔버와 상기 탈착챔버(2') 사이에는 모쥴챔버(8')가 구비되고, 상 기 냉각챔버(1')와 흡착챔버 사이에는 모쥴챔버(9')가 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 2항에 있어서,

상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)과 상기 모쥴챔버(8') 사이에는 게이트(10)가 구비되고,

상기 모쥴챔버(8')와 상기 탈착챔버(2') 사이에는 게이트(11)가 구비되며,

상기 탈착챔버(2')와 상기 냉각챔버(1') 사이에는 게이트(14)(15)가 구비되고,

상기 냉각챔버(1')와 상기 모쥴챔버(9') 사이에는 게이트(12)가 구비되며,

상기 모쥴챔버(9')와 상기 흡착베드라인(25) 사이에는 게이트(13)가 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 2항에 있어서,

상기 무빙베드챔버(B)의 상기 흡착베드라인(25)에 위치되는 모쥴이 상기 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하는 액튜에이터(16)가 구비되고,

상기 모쥴챔버(8')에 위치되는 모쥴이 상기 탈착챔버(2')로 이동되도록 하는 액튜에이터(20)가 구비되며,

상기 탈착챔버(2')에 위치되는 모쥴이 상기 냉각챔버(1')로 이동되도록 하는 액튜에이터(17)가 구비되고,

상기 냉각챔버(1')에 위치되는 모쥴이 상기 모쥴챔버(9')로 이동되도록 하는 액튜에이터(18)가 구비되며,

상기 모쥴챔버(9')에 위치되는 모쥴이 상기 흡착베드라인(25)으로 이동되도록 하는 액튜에이터(21)가 구비되고,

상기 흡착베드라인(25) 내에 위치되는 모쥴이 이동되도록 하는 액튜에이터(19)가 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 1항에 있어서,

상기 모쥴의 내부에는 휘발성유기물질이 흡착되도록 하기 위한 흡착제(24)가 내재되고, 상기 모쥴은 내부에 내재되는 상기 흡착제(24)가 감싸여지도록 하는 후레임(23)이 외체를 이루며,

상기 후레임(23)은 휘발성유기물질이 공급되고 배출되는 측 방향으로 개방되고, 상기 무빙베드챔버(B)에 대하여 상기 흡착베드라인(25) 측 방향으로 막혀지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 무빙베드챔버(B)의 흡착베드라인(25) 및 상기 탈착-냉각베드라인(26)을 순환되면서 이동되는 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착과정과 탈착과정이 연속되도록 구성되어지되,

상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하는 송풍기(30)가 구비되고,

상기 모쥴 내에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하기 위하여 상기 탈착-냉각베드라인(26)으로 캐리어가스가 공급되도록 하기 위한 탈착송풍기(32)가 구비되며,

상기 탈착-냉각베드라인(26)에서 캐리어가스에 농축되어 탈착되는 탈착가스가 응축기(41)로 보내어지고, 냉각탑(42)으로 순환되는 냉매에 의하여 휘발성유기물질이 응축되는 유기용제로 되어 유기용제회수탱크(43)로 회수되도록 구비되며,

상기 응축기(41) 내의 캐리어가스는 재순환하여 열교환기(46)로 공급되어 가열된 후 다시 상기 탈착송풍기(32)에 의하여 순환되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 무빙베드챔버(B)의 흡착베드라인(25) 및 상기 탈착-냉각베드라인(26)을 순환하면서 이동되는 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착과정과 탈착과정이 연속되도록 구성되어지되,

상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하는 송풍기(30)가 구비되고,

상기 모쥴 내에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하기 위하여 상기 탈착-냉각베드라인(26)으로 캐리어가스가 공급되도록 하기 위한 탈착송풍기(32)가 구비되며,

상기 탈착-냉각베드라인(26)에서 캐리어가스에 농축되어 탈착되는 탈착가스가 버퍼탱크(40)를 거쳐 연소로(50)의 가스버너(51)에서 연소된 후 고온의 연소배가스가 되어 열교환기(46)에서 탈착용 캐리어가스가 가열되도록 구비되고,

상기 탈착-냉각베드라인(26)의 냉각챔버(1') 내의 모쥴이 냉각되도록 냉각송풍기(33)로부터 냉각공기가 공급되고, 냉각 후 냉각공기가 열교환기(46)에서 가열되어 탈착용 열풍으로 이용되도록 구비되며,

상기 모쥴의 이동으로 탈착가스의 공급이 중단되는 기간 중에 상기 연소로(50)로 엘피지탱크(52) 내의 엘피지 가스가 공급되도록 하여 연소작용이 연속되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 게이트(10)(11)(12)(13)(14)(15)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 게이트신호처리모듈(62);

상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 액튜에이터(16)(17)(18)(19)(20)(21)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 액튜에이터신호처리모듈(63);

상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 밸브(48)(49)(53) 및 상기 3방밸브(35)(36)가 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 밸브신호처리모듈(64);

상기 무빙베드챔버(B)에 구비되는 송풍팬(30)(32)(33)(54)이 작동되도록 하는 제어신호를 처리하는 팬신호처리모듈(65); 및

상기 게이트신호처리모듈(62), 상기 액튜에이터신호처리모듈(63), 상기 밸브신호처리모듈(64), 그리고 상기 팬신호처리모듈(65)의 작동을 제어하기 위한 메인컨트롤러(61)가 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템.
휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축장치용 무빙베드챔버에 있어서,

휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 모쥴이 내재되도록 구비되고,

휘발성유기물질이 공급되어 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고,

타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템용 무빙베드챔버.
휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축장치용 모쥴에 있어서,

상기 모쥴은 휘발성유기물질이 흡착되도록 무빙베드챔버(B) 내에 구비되어지되,

상기 무빙베드챔버(B)는 휘발성유기물질이 공급되어 모쥴에 흡착되도록 하는 흡착베드라인(25)이 일측에 구비되고,

상기 무빙베드챔버(B)의 타측으로는 모쥴에 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되도록 하는 탈착과정이 진행되고, 탈착과정을 거친 모쥴이 냉각되도록 하는 냉각과정이 진행되도록 하는 탈착-냉각베드라인(26)이 구비되며,

상기 모쥴의 내부에는 휘발성유기물질이 흡착되도록 하기 위한 흡착제(24)가 내재되고, 상기 모쥴은 내부에 내재되는 상기 흡착제(24)가 감싸여지도록 하는 후레임(23)이 외체를 이루며,

상기 후레임(23)은 휘발성유기물질이 공급되고 배출되는 측 방향으로 개방되고, 상기 무빙베드챔버(B)에 대하여 상기 흡착베드라인(25) 측 방향으로 막혀지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템용 모쥴.
휘발성유기물질이 흡착과정 및 탈착과정을 거쳐 농축되도록 하는 휘발성유기물질 연속농축방법에 있어서,

휘발성유기물질이 흡착되는 흡착베드라인(25) 및 흡착된 휘발성유기물질이 탈착되는 탈착-냉각베드라인(26)으로 되는 챔버 내에 휘발성유기물질을 흡착하는 모쥴이 위치되도록 하는 흡착준비단계(S01);

송풍팬(30)의 작동으로 상기 흡착베드라인(25)으로 휘발성유기물질이 공급되도록 하여 상기 흡착베드라인(25) 내의 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되도록 하는 휘발성유기물질 흡착개시단계(S02);

상기 흡착베드라인(25)에서 휘발성유기물질이 흡착된 상기 모쥴이 모쥴챔버(8')로 이동되도록 하는 모쥴이동단계(S03);

상기 모쥴이 상기 모쥴챔버(8')에서 상기 탈착챔버(2')로 이동된 후 상기 모쥴에 흡착되어 있는 휘발성유기물질이 캐리어가스에 의하여 탈착되도록 하는 탈착단계(S04);

상기 탈착단계(S04)에 의하여 휘발성유기물질이 탈착되어진 상기 모쥴이 상기 탈착챔버(2')에서 냉각챔버(1')로 이동되도록 하여 냉각가스에 의하여 냉각되도록 하는 모쥴냉각단계(S05);

냉각된 상기 모쥴이 모쥴챔버(9')로 이동되도록 하는 2차모쥴이동단계(S06);

상기 모쥴챔버(9')의 상기 모쥴이 상기 흡착베드라인(25)으로 이동되도록 하는 모쥴순환주기완료단계(S07)가 포함되도록 구비되어,

상기 모쥴이 상기 흡착베드라인(25), 상기 탈착-냉각베드라인(26) 및 상기 모쥴챔버(8')(9')를 순환되어 이동되면서 상기 모쥴에 의하여 휘발성유기물질이 흡착되고 탈착되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템에 의한 연속농축방법.
제 11항에 있어서,

상기 모쥴이동단계(S03) 및 상기 2차모쥴이동단계(S06)에서는 상기 흡착베드라인(25)으로 공급되는 휘발성유기물질이 상기 탈착-냉각베드라인(26)으로 인입되지 않도록 하기 위하여 게이트(10)와 게이트(12)가 먼저 개방되었다 닫히고, 이후 게이트(11)와 게이트(13)가 개방되었다 닫히도록 작동되며,

상기 모쥴은 액튜에이터(16)(17)(18)(19)(20)(21)에 의하여 이동되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 무빙베드식 휘발성유기물질 연속농축시스템에 의한 연속농축방법.