KR20120132192A

KR20120132192A - 진공 및 열 교환 탈착방식 ｖｏｃ 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 ｖｏｃ 농축 방법

Info

Publication number: KR20120132192A
Application number: KR1020110050874A
Authority: KR
Inventors: 서석정; 정석우
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-12-05
Also published as: KR101271557B1

Abstract

본 발명은 탈착 시 진공과 가열 방식을 함께 적용한 고효율의 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법에 관한 것이다.
본 발명은 이에 따라, VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUND)를 농축하는 장치에 있어서, 쉘(shell); 상기 쉘의 내부에 형성되며, 내부에 ACF(Activated Carbon Fiber)를 충진하고 상부와 하부가 외부와 연통되어 상부로 가스를 유입하고 하부로 가스를 배출하는 튜브(tube); 상기 튜브의 하부와 연통하여 상기 튜브 내부의 가스를 흡입하는 팬; 상기 쉘의 외표 면을 따라 거리를 갖게 형성되는 2중 외벽; 가열 공기를 상기 쉘 내부로 제공하는 가열장치; 상기 쉘의 내부를 진공상태로 유도하는 진공펌프; 및 상기 가열공기가 상기 쉘 내부에서 상기 쉘과 상기 2중 외벽 사이로 순환하며 외부로 배출되게 하고 일부는 상기 튜브로 유입되게 하는 가열공기 순환로를 포함하여, 진공 및 가열로 VOC를 농축하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공 및 열 교환 탈착방식 ＶＯＣ 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 ＶＯＣ 농축 방법{VOLATILE ORGANIC COMPOUND CONCENTRATION DEVICE WITH VACUUM AND HEAT EXCHANGE DESORPTION METHOD AND VOLATILE ORGANIC COMPOUND CONCENTRATION METHOD WITH VACUUM AND HEAT EXCHANGE DESORPTION METHOD}

본 발명은 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 탈착 시 진공과 가열 방식을 함께 적용한 고효율의 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공정에서 배출되는 VOC의 경우 활성탄을 이용한 흡착탑을 통해 제거되거나 제올라이트 등의 흡착제를 이용한 흡/탈착 후 연소방식을 통해 제거된다.

이러한 종래기술의 경우 활성탄을 이용한 흡착탑은 활성탄을 충진한 고정층 탑에 일정주기 VOC를 제거한 후 활성탄을 교체한다. 이 경우의 흡착 장치는 VOC 제거 효율이 낮고 VOC의 회수 및 재활용을 전혀 고려하지 않았다.

또한, 연소방식에 사용되는 흡/탈착 장치의 경우도 일반 고정층 방식으로 탈착시 많은 양의 공기를 가열하여 주입하므로 에너지 효율성이 떨어지며, 탈착되는 VOC와 고온의 공기가 직접 접촉하므로 화재의 위험성이 있다.

그뿐 아니라 흡착제의 경우 ACF가 제올라이트보다 흡/탈착에 유리한 반면에 온도에 취약하여 사용이 제한적이다. 탈착 시 사용되는 많은 양의 공기는 VOC 농축에 불리하며 회수는 불가능하다.

또한, 기존 장치는 가열에 필요한 공기량으로 인해 진공 방식과 가열을 동시에 적용하기에 부적합하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진공 및 가열 방식을 조합하여 소량의 이동용 공기 유입으로도 효율적으로 탈착되어 고농도의 VOC 농축을 할 수 있게 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치는, VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUND)를 농축하는 장치에 있어서, 쉘(shell); 상기 쉘의 내부에 형성되며, 내부에 ACF(Activated Carbon Fiber)를 충진하고 상부와 하부가 외부와 연통되어 상부로 가스를 유입하고 하부로 가스를 배출하는 튜브(tube); 상기 튜브의 하부와 연통하여 상기 튜브 내부의 가스를 흡입하는 팬; 상기 쉘의 외표 면을 따라 거리를 갖게 형성되는 2중 외벽; 가열 공기를 상기 쉘 내부로 제공하는 가열장치; 상기 쉘의 내부를 진공상태로 유도하는 진공펌프; 및 상기 가열공기가 상기 쉘 내부에서 상기 쉘과 상기 2중 외벽 사이로 순환하며 외부로 배출되게 하고 일부는 상기 튜브로 유입되게 하는 가열공기 순환로를 포함하여, 진공 및 가열로 VOC를 농축하는 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는 상부에 상기 쉘을 관통하여 외부에서 상기 튜브의 내부와 연통하게 하는 제1입구와 하부에 상기 쉘을 관통하여 상기 튜브의 내부와 외부를 연통하게 하는 제1출구를 포함하고, 상기 팬은 상기 제1출구와 연통되는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 있어서, 상기 가열공기 순환로는 상기 쉘의 일측면 하부에 상기 2중 외벽을 관통하여 외부에서 상기 쉘의 내부로 연통하게 하는 제2입구와 상기 쉘의 타측면 상부에 상기 2중 외벽을 관통하여 상기 쉘의 내부와 외부를 연통하게 하는 제2출구와 상기 쉘과 상기 2중 외벽 사이에 형성되는 기체이동로와 상기 2중 외벽의 타측면 하부를 관통하여 상기 제2출구와 상기 기체이동로가 연통하게 하는 제1기체 이동로 입구와 상기 2중 외벽의 상부면 타측을 관통하여 상기 제2출구와 상기 기체이동로가 연통하게 하는 제2기체 이동로 입구와 상기 2중 외벽의 하부면 타측을 관통하여 상기 제2출구와 상기 기체이동로가 연통하게 하는 제3기체 이동로 입구와 상기 2중 외벽의 일측면 상부를 관통하여 상기 기체이동로와 외부를 연통하게 하는 제1기체 이동로 출구와 상기 2중 외벽의 상부면 일측을 관통하여 상기 기체이동로와 외부를 연통하게 하는 제2기체 이동로 출구와 상기 2중 외벽의 하부면 일측을 관통하여 상기 기체이동로와 외부를 연통하게 하는 제3기체 이동로 출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 튜브는 내부에 충진된 ACF를 통해 내부로 유입되는 VOC가 함유된 가스에서 VOC를 제거하는 흡착 공정을 하는 것을 특징으로 한다.

상기 가열장치를 통해 상기 쉘의 내부로 제공되는 가열공기 중 일부는 상기 가열공기 순환로를 통과하고 다시 상기 튜브 내부로 유입되어 진공상태에 의해 탈착된 VOC와 함께 상기 진공펌프를 통해 배출되는 탈착 공정을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법은, VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUND)를 농축하는 방법에 있어서, 튜브의 내부로 VOC가 함유된 가스가 유입되게 하여 튜브에 충진된 ACF를 통해 VOC가 제거되게 하고, VOC가 제거된 청정가스는 팬을 통해 배출되는 흡착공정; 및 가열장치를 통해 가열공기를 쉘의 내부로 유입하여 튜브에 충진된 ACF를 가열한 후 쉘의 외부로 배출하고, 쉘을 통과한 가열공기는 쉘과 이중 외벽 사이로 유입되어 순환하며 상기 쉘의 내부를 가열한 후 배출되고, 배출된 가열공기 중 일부는 튜브의 내부로 다시 유입되어 진공상태로 탈착된 VOC와 함께 진공펌프를 통해 배출되는 탈착공정을 포함하는 것을 특징으로

이상과 같이 본 발명에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법에 의하면, 진공 및 가열 방식의 조합에 의해 소량의 이동용 공기 유입으로도 효율적인 탈착이 되게 하여 고농도의 VOC 농축을 할 수 있게 함으로써, VOC 회수 공정이 효율적이고 경제적이라는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법에 의하면, 가열방식을 가열 물질이 흡착제 및 농축된 VOC 가스와 직접 접촉하는 방식이 아닌 간접 열교환 방식을 적용하여 화재의 안정성을 높이는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치 및 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법에 의하면, 이중 외벽의 재순환을 통해 보온에 필요한 추가 비용을 줄이고 보온효과는 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치의 흡착공정을 보인 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치의 탈착공정을 보인 개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법을 보인 흐름도이다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치의 흡착공정을 보인 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치의 탈착공정을 보인 개략도이다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치는 VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUND)를 농축하는 장치에 있어서, 쉘(shell, 10), 상기 쉘(10)의 내부에 형성되며, 내부에 ACF(Activated Carbon Fiber, 21)를 충진하고 상부와 하부가 외부와 연통되어 상부로 가스를 유입하고 하부로 가스를 배출하는 튜브(tube, 20)를 포함한다. 그리고 상기 튜브(20)의 하부와 연통하여 상기 튜브(20) 내부의 가스를 흡입하는 팬(70), 상기 쉘(10)의 외표 면을 따라 거리를 갖게 형성되는 2중 외벽(40), 가열 공기를 상기 쉘(10) 내부로 제공하는 가열장치(50), 상기 쉘(10)의 내부를 진공상태로 유도하는 진공펌프(30) 및 상기 가열공기가 상기 쉘(10) 내부에서 상기 쉘(10)과 상기 2중 외벽(40) 사이로 순환하며 외부로 배출되게 하고 일부는 상기 튜브(20)로 유입되게 하는 가열공기 순환로(60)를 포함한다.

상기 튜브(20)는 상부에 상기 쉘(10)과 상기 2중 외벽(40)을 관통하여 외부에서 유입되는 VOC를 포함한 가스를 상기 튜브(10)의 내부로 유입하는 제1입구(11)가 형성되고, 하부에 상기 쉘(10)과 상기 2중 외벽(40)을 관통하여 상기 튜브(10)의 내부에 차있는 VOC가 제거된 가스를 외부로 배출하도록 외부와 연통하게 하는 제1출구(13)를 포함한다.

상기 가열공기 순환로(60)는 상기 가열장치(50)를 통해 제공되는 가열 공기가 상기 튜브(20)에 충진된 ACF(21)를 직접적인 접촉 없이 가열하도록 상기 쉘(10)의 일측면 하부에 상기 2중 외벽(40)을 관통하여 상기 가열 공기가 상기 쉘(10)의 내부로 연통하게 하는 제2입구(61)를 포함한다. 그리고 상기 쉘(10)의 타측면 상부에 상기 2중 외벽(40)을 관통하여 상기 튜브(20)에 충진된 ACF(21)를 가열한 가열 공기를 상기 쉘(10)의 외부로 배출하게 하는 제2출구(62)를 포함한다. 그리고 상기 쉘(10)과 상기 2중 외벽(40) 사이에 형성되는 기체이동로(63)를 포함한다. 그리고 상기 2중 외벽(40)의 타측면 하부를 관통하여 상기 제2출구(62)로 배출되는 가열 공기 중 일부를 타측면 하부의 상기 기체이동로(63)로 유입하게 하기 위해 상기 제2출구(62)와 상기 기체이동로(63)가 연통하게 하는 제1기체 이동로 입구(64)를 포함한다. 그리고 상기 2중 외벽(40)의 상부면 타측을 관통하여 상기 제2출구(62)로 배출되는 가열 공기 중 다른 일부를 상부 타측의 상기 기체이동로(63)로 유입하게 하기 위해 상기 제2출구(62)와 상기 기체이동로(63)가 연통하게 하는 제2기체 이동로 입구(65)를 포함한다. 그리고 상기 2중 외벽(40)의 하부면 타측을 관통하여 상기 제2출구(62)로 배출되는 가열 공기 중 또 다른 일부를 하부면 타측의 상기 기체이동로(63)로 유입하게 하기 위해 상기 제2출구(62)와 상기 기체이동로(63)가 연통하게 하는 제3기체 이동로 입구(66)를 포함한다. 그리고 상기 2중 외벽(40)의 일측면 상부를 관통하여 상기 기체이동로(63)를 순환하는 가열 공기를 외부로 배출하게 하기 위해 상기 기체이동로(63)와 외부를 연통하게 하는 제1기체 이동로 출구(67)를 포함한다. 그리고 상기 2중 외벽(40)의 상부면 일측을 관통하여 상기 기체이동로(63)를 순환하는 가열 공기를 외부로 배출하게 하기 위해 상기 기체이동로(63)와 외부를 연통하게 하는 제2기체 이동로 출구(68)를 포함한다. 그리고 상기 2중 외벽(40)의 하부면 일측을 관통하여 상기 기체이동로(63)를 순환하는 가열 공기를 외부로 배출하게 하기 위해 상기 기체이동로(63)와 외부를 연통하게 하는 제3기체 이동로 출구(69)를 포함한다.

이와 같은 상기 가열공기 순환로(60)의 구조에 의해 상기 쉘(10)은 전(全) 몸체가 골고루 가열될 수 있게 한다.

한편, 상기 제1입구(11)와 상기 가열공기 순환로(60) 사이에는 가스 이동로(미도시)가 연통되게 형성될 수 있다.

상기 튜브(20)는 내부에 충진된 ACF(21)를 통해 상기 쉘(10)의 내부로 유입된 VOC가 함유된 가스에서 VOC를 흡착하여 VOC를 제거하고 청정가스를 외부로 배출하는 흡착 공정을 할 수 있다.

상기 가열장치(50)를 통해 제공되는 가열공기는 쉘 내부에서 상기 ACF(21)를 가열하여 VOC의 탈착을 유도하고 상기 가열공기 순환로(60)를 순환하다, 그리고 상기 진공펌프(30)는 상기 쉘(10)의 내부를 진공상태로 만들어 VOC의 탈착을 돕는다. 그리고 가열공기 중 일부는 상기 가열공기 순환로(60)를 통과하고 다시 상기 튜브(20) 내부로 유입되어 진공상태에 의해 탈착된 VOC와 함께 상기 진공펌프(30)를 통과하여 고농도로 농축된 VOC 가스를 배출하게 하는 탈착 공정을 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법을 보인 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법은 튜브의 내부로 VOC가 함유된 가스가 유입되게 하여 튜브에 충진된 ACF를 통해 VOC가 제거되게 하고, VOC가 제거된 청정가스는 진공펌프를 통해 배출되는 흡착공정(S1)을 포함한다.

그리고 가열장치를 통해 가열공기를 쉘의 내부로 유입하여 튜브에 충진된 ACF를 가열한 후 쉘의 외부로 배출하고, 쉘을 통과한 가열공기는 쉘과 이중 외벽 사이로 유입되어 순환하며 쉘의 내부를 가열한다. 그리고 진공펌프를 이용하여 쉘의 내부를 진공상태로 만들고, 배출된 가열공기 중 일부는 튜브의 내부로 다시 유입되게 하여 진공상태로 탈착된 VOC와 함께 진공펌프를 통해 배출되게 하는 탈착공정(S2)을 포함한다.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10: 쉘
20: 튜브
30: 진공펌프
40: 2중 외벽
50: 가열장치
60: 가열공기 순환로

Claims

VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUND)를 농축하는 장치에 있어서,
쉘(shell);
상기 쉘의 내부에 형성되며, 내부에 ACF(Activated Carbon Fiber)를 충진하고 상부와 하부가 외부와 연통되어 상부로 가스를 유입하고 하부로 가스를 배출하는 튜브(tube);
상기 튜브의 하부와 연통하여 상기 튜브 내부의 가스를 흡입하는 팬;
상기 쉘의 외표 면을 따라 거리를 갖게 형성되는 2중 외벽;
가열 공기를 상기 쉘 내부로 제공하는 가열장치;
상기 쉘의 내부를 진공상태로 유도하는 진공펌프; 및
상기 가열공기가 상기 쉘 내부에서 상기 쉘과 상기 2중 외벽 사이로 순환하며 외부로 배출되게 하고 일부는 상기 튜브로 유입되게 하는 가열공기 순환로를 포함하여,
진공 및 가열로 VOC를 농축하는 것을 특징으로 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 튜브는
상부에 상기 쉘을 관통하여 외부에서 상기 튜브의 내부와 연통하게 하는 제1입구와
하부에 상기 쉘을 관통하여 상기 튜브의 내부와 외부를 연통하게 하는 제1출구를 포함하고,
상기 팬은 상기 제1출구와 연통되는 것을 특징으로 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가열공기 순환로는
상기 쉘의 일측면 하부에 상기 2중 외벽을 관통하여 외부에서 상기 쉘의 내부로 연통하게 하는 제2입구와
상기 쉘의 타측면 상부에 상기 2중 외벽을 관통하여 상기 쉘의 내부와 외부를 연통하게 하는 제2출구와
상기 쉘과 상기 2중 외벽 사이에 형성되는 기체이동로와
상기 2중 외벽의 타측면 하부를 관통하여 상기 제2출구와 상기 기체이동로가 연통하게 하는 제1기체 이동로 입구와
상기 2중 외벽의 상부면 타측을 관통하여 상기 제2출구와 상기 기체이동로가 연통하게 하는 제2기체 이동로 입구와
상기 2중 외벽의 하부면 타측을 관통하여 상기 제2출구와 상기 기체이동로가 연통하게 하는 제3기체 이동로 입구와
상기 2중 외벽의 일측면 상부를 관통하여 상기 기체이동로와 외부를 연통하게 하는 제1기체 이동로 출구와
상기 2중 외벽의 상부면 일측을 관통하여 상기 기체이동로와 외부를 연통하게 하는 제2기체 이동로 출구와
상기 2중 외벽의 하부면 일측을 관통하여 상기 기체이동로와 외부를 연통하게 하는 제3기체 이동로 출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 튜브는 내부에 충진된 ACF를 통해 내부로 유입되는 VOC가 함유된 가스에서 VOC를 제거하는 흡착 공정을 하는 것을 특징으로 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가열장치를 통해 상기 쉘의 내부로 제공되는 가열공기 중 일부는 상기 가열공기 순환로를 통과하고 다시 상기 튜브 내부로 유입되어 진공상태에 의해 탈착된 VOC와 함께 상기 진공펌프를 통해 배출되는 탈착 공정을 하는 것을 특징으로 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 장치.
VOC(VOLATILE ORGANIC COMPOUND)를 농축하는 방법에 있어서,
튜브의 내부로 VOC가 함유된 가스가 유입되게 하여 튜브에 충진된 ACF를 통해 VOC가 제거되게 하고, VOC가 제거된 청정가스는 팬을 통해 배출되는 흡착공정; 및
가열장치를 통해 가열공기를 쉘의 내부로 유입하여 튜브에 충진된 ACF를 가열한 후 쉘의 외부로 배출하고, 쉘을 통과한 가열공기는 쉘과 이중 외벽 사이로 유입되어 순환하며 상기 쉘의 내부를 가열한 후 배출되고, 배출된 가열공기 중 일부는 튜브의 내부로 다시 유입되어 진공상태로 탈착된 VOC와 함께 진공펌프를 통해 배출되는 탈착공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 및 열 교환 탈착방식 VOC 농축 방법.