KR20160136988A - SYSTEM FOR REMOVING VOCs USING MICROWAVE - Google Patents

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KR20160136988A
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adsorption
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이동채
윤성진
조성종
김정연
박상준
허태경
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주식회사 에코프로
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Abstract

The present invention relates to a system for removing volatile organic compounds (VOCs) using a microwave. The system of the present invention comprises: a cylindrical adsorption rotor in a honeycomb shape rotationally driven, which includes an adsorption region where VOCs are adsorbed among VOCs-containing gases supplied from the outside, a regenerative region which detaches the VOCs adsorbed in the adsorption region by high-temperature regenerating air, and a cooling region where cooling of the adsorption rotor is carried out after the VOCs are detached; a microwave irradiator installed on one side of the honeycomb-shaped adsorption rotor; an oxidation catalyst unit installed on the other side of the honeycomb-shaped adsorption rotor and disposed on an extension line in a microwave irradiating direction; and a heat exchanger which exchanges a waste heat generated in the oxidation catalyst or the cooling area to be supplied to the regenerating air. Therefore, health safety and efficiency of energy can be maximized by recycling a remaining microwave, and the waste heat is collected to be recycled.

Description

마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템{SYSTEM FOR REMOVING VOCs USING MICROWAVE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a system for removing VOCs using a microwave,

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, VOCs 제거 시스템에서 VOCs 탈착에 활용되고 남은 잔류 마이크로웨이브를 산화촉매의 열원으로 활용하고, 폐열을 회수하여 재생공기에 활용하는 에너지 절약형 VOCs 제거 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a VOCs removal system using a microwave. More particularly, the present invention relates to a system for removing energy-saving VOCs that utilizes residual microwaves used for VOCs removal in a VOCs removal system as a heat source of an oxidation catalyst, and recovers waste heat for use in regeneration air.

휘발성 유기화합물(VOCs)은 증기압이 매우 높기 때문에 대기 중에서 쉽게 증발됨과 동시에 질소산화물과 공존시 태양광을 받아 광화학반응을 일으켜 오존 및 광화학 산화성 물질을 생성시켜 광화학 스모그를 유발하는 대표적인 물질이다. 이러한 문제들로 인해 현재 국내/외로 엄격한 규제들이 시행되고 있으며, 시급히 해결해야 할 국가적 최우선 과제로 남아있다.
Volatile organic compounds (VOCs) are highly volatile organic compounds (VOCs) that are easily evaporated in the air and coexist with nitrogen oxides to generate photochemical reactions that generate ozone and photochemical oxidants, leading to photochemical smog. Due to these problems, strict domestic and foreign regulations are currently being implemented and remain a national priority to be urgently addressed.

현재 반도체 및 디스플레이 제조는 여러 단계의 복잡한 공정으로 이루어져 있다. 반도체 및 디스플레이의 제조를 위해서는 다양한 성분의 VOCs 물질을 사용하고 있으며, 프로세스 및 분위기 배기 라인을 통해 옥상으로 보낸 후 궁극적으로는 농도를 낮춰 처리하여 대기로 배출시키게 된다. 특히, LCD나 OLED와 같은 디스플레이 생산현장에서는 다량의 VOCs 들이 발생되어 작업 공간에 존재하여 냄새를 유발하고 있는 상황이다.
Currently, semiconductor and display manufacturing consists of several complex processes. For the production of semiconductors and displays, various components of VOCs are used, routed through the process and atmospheric exhaust lines to the roof, ultimately treated at lower concentrations and discharged to the atmosphere. In particular, large quantities of VOCs are generated in display production sites such as LCDs and OLEDs, which are present in the work space and cause odors.

또한, 반도체 및 LCD 생산 공정 시스템 외 대한민국의 대표적인 기반산업 중의 하나인 화학 산업 플랜트에서도 VOCs 배출 문제로 인해 지난 수십 년 동안 이를 해결하기 위해 많은 노력을 하였다. 최근에는 여천과 울산지역이 VOCs 저감 특별대책 지역으로 선정되었고 모든 공장의 신축 및 증설시 VOCs 감소 효과 90% 이상의 저감 시설 또는 회수 설비를 갖추어야 한다고 발표하였다.
In addition, the chemical industry plant, which is one of the representative infrastructure industries of Korea other than the semiconductor and LCD production process system, has made a lot of efforts to solve this problem for the past decades due to the problem of the emission of VOCs. In recent years, Yeochun and Ulsan have been selected as special measures to reduce VOCs, and all facilities should have facilities for reducing or eliminating VOCs by 90% or more.

현재, 허니컴형 흡착 로터를 이용한 VOCs 흡/탈착방법은 반도체 공정의 대표적인 VOCs 저감기술로 알려져 있다. 이는 세라믹 섬유질인 허니컴형 흡착 로터를 이용하여 상온에서 VOCs를 제거하는 것으로, VOCs를 흡착하는 흡착영역과 허니컴 로터의 재생을 위한 탈착(재생)영역 그리고 재생된 허니컴 로터를 상온에서 VOCs를 재흡착하기 위하여 냉각하는 냉각영역으로 구성되어 있다. 특히, 흡착된 VOCs를 재생영역에서 탈착하기 위해서는 다량의 고온 공기가 이용되기 때문에 전기히터나 마이크로웨이브 등을 통한 일정한 열원공급이 반드시 요구된다.
At present, the VOC absorption / desorption method using a honeycomb type adsorption rotor is known as a representative VOC reduction technique in a semiconductor process. This is to remove VOCs at room temperature by using a honeycomb type adsorption rotor which is a ceramic fiber. The adsorption area for adsorbing VOCs, the desorption (regeneration) area for regeneration of the honeycomb rotor, and the regenerated honeycomb rotor to adsorb VOCs at room temperature And a cooling region to be cooled. Particularly, in order to desorb the adsorbed VOCs from the regeneration zone, a large amount of hot air is used, so that a constant heat source supply through an electric heater or microwave is necessarily required.

특히 마이크로웨이브는 재현성이 좋은 에너지원으로 알려져 있으며, 마이크로웨이브를 이용한 가열방식은 혼합물로 존재하는 분자와 직접 짝을 이뤄 반응함으로 인해 온도를 급속히 상승시켜 신속한 가열이 가능하며, 전기히터와 같이 열전도에 의한 가열방식에 비해 에너지효율을 증진시킬 수 있다는 장점이 있다.
In particular, microwaves are known as energy sources with good reproducibility. The heating method using microwaves reacts directly with the molecules present in the mixture, thereby rapidly raising the temperature and allowing rapid heating. As in the case of electric heaters, It is advantageous in that the energy efficiency can be improved as compared with the heating method by the heating method.

그러나, 허니컴형 흡착 로터는 공기가 통과할 수 있는 다수의 통로가 형성되어 있어 흡착된 VOCs를 탈착하기 위해 마이크로웨이브를 조사하게 되면, 일부의 마이크로웨이브는 흡착 로터에 흡수되어 탈착반응에 관여하나, 나머지 일부의 마이크로웨이브는 흡수되지 않아 탈착반응에 활용되지 못하고 흡착 로터를 통과하게 되어, 마이크로웨이브 누설에 따른 안정성 문제가 대두된다.However, since a plurality of passages through which air can pass are formed in the honeycomb type adsorption rotor, when microwave is irradiated to desorb the adsorbed VOCs, some microwaves are absorbed by the adsorption rotor and are involved in the desorption reaction, The remaining microwave is not absorbed and is not used for the desorption reaction, but passes through the adsorption rotor, resulting in a stability problem due to microwave leakage.

따라서, 별도의 마이크로웨이브 차단 또는 차폐시설이 필요하게 되어 설비부담이 가중되며, 에너지 활용 측면에서도 비효율적이라는 문제가 있다.
Therefore, there is a problem that additional microwave shielding or shielding facilities are required, which increases the installation cost and is inefficient in terms of energy utilization.

따라서, 별도의 마이크로웨이브 차단 시설 부담을 줄이면서도 에너지효율을 극대화할 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템의 개발이 필요하다.
Therefore, it is necessary to develop microwave - assisted VOCs removal system that can maximize energy efficiency while reducing the burden on separate microwave shielding facilities.

본 발명의 일 측면은 허니컴형 흡착 로터 시스템에서 탈착에 활용되지 못하고 잔류하는 마이크로웨이브를 재활용할 수 있고, 에너지 효율을 극대화할 수 있는 VOCs 제거 시스템을 제시하고자 한다.
One aspect of the present invention is to propose a VOCs removal system that can recycle the remaining microwave that can not be utilized for desorption in a honeycomb type adsorption rotor system and maximize energy efficiency.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 외부로부터 공급된 VOCs함유 가스 중의 VOCs가 흡착되는 흡착영역, 고온의 재생공기를 통하여 상기 흡착영역에서 흡착된 VOCs를 탈착시키는 재생영역, 및 상기 VOCs가 탈착된 후 냉각이 진행되는 냉각영역을 포함하고, 회전구동되는 원통형태의 허니컴형 흡착 로터; 상기 허니컴형 흡착 로터의 일측에 설치되어 상기 VOCs함유 가스의 공급방향과 평행하게 상기 재생영역에 마이크로웨이브를 조사하여 가열하는 마이크로웨이브 조사장치; 상기 허니컴형 흡착 로터의 타측에 설치되고 상기 마이크로웨이브 조사방향의 연장선 상에 배치되어 상기 재생영역에서 흡수되지 못하고 통과한 마이크로웨이브를 열원으로 이용하여 상기 재생영역에서 탈착된 VOCs를 산화시키는 산화촉매부; 상기 산화촉매부 또는 상기 냉각영역에서 발생하는 폐열을 열교환하여 상기 재생공기에 공급하는 열교환기; 및 상기 냉각영역으로 냉각공기를 공급하는 냉각공기 주입부를 포함하여 이루어지는 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, an aspect of the present invention is a method for removing VOCs adsorbed in the adsorption region through a high-temperature regeneration air, a regeneration region for desorbing VOCs adsorbed in the adsorption region, And a cooling region in which cooling is performed after the VOCs are desorbed, the honeycomb-shaped adsorption rotor being rotatably driven in a cylindrical shape; A microwave irradiation device installed on one side of the honeycomb-shaped adsorption rotor for heating and heating the microwave to the regeneration zone in parallel with the feeding direction of the VOCs-containing gas; An oxidation catalyst part provided on the other side of the honeycomb type adsorption rotor and disposed on an extension of the microwave irradiation direction to oxidize the VOCs desorbed in the regeneration area using a microwave that has not been absorbed in the regeneration area but passes therethrough, ; A heat exchanger for heat-exchanging waste heat generated in the oxidation catalytic unit or the cooling zone and supplying the heat to the regeneration air; And a cooling air injecting unit for supplying cooling air to the cooling region. The present invention also provides a method of manufacturing a VOCs removal system using microwaves.

본 발명에 의하면, 잔류 마이크로웨이브의 재활용으로 인체의 안정성 및 에너지 효율 극대화를 도모함과 동시에 탈착된 VOCs를 청정공기로 전환하여 배출할 수 있고, 폐열을 회수하여 재활용할 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템을 제공할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to maximize the stability and energy efficiency of the human body by recycling the residual microwaves, remove the VOCs using the microwave that can discharge the desorbed VOCs into clean air and discharge the waste heat to be recycled System can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템의 개략 구성도이다.1 is a schematic block diagram of a system for removing VOCs using a microwave according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

본 명세서에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
The use of terms such as " comprising "or" comprising "in this specification should not be construed as necessarily including the various elements or steps described in the specification, including some or all of the steps Or may further include additional components or steps.

본 발명은 허니컴형 흡착 로터를 재생하는 과정에서 마이크로웨이브를 조사하는 장치가 포함된 VOCs 제거 시스템에 관한 것이다. 마이크로웨이브를 사용하는 장치, 특히 다수의 유로를 가지고 있는 허니컴형 흡착 로터에 마이크로웨이브를 조사할 경우 미처 흡수되지 못한 마이크로웨이브가 시스템 외부로 누출될 수 있는 위험성이 있다. 시스템 외부로 누출된 마이크로웨이브가 인체에 도달하여 피부 깊이까지 침투한 마이크로파는 대부분 열로 변환되어 생체 조직의 온도를 상승시킴에 따라 체온을 상승시키고, 이로 인하여 인체의 면역 기능을 파괴하고 암을 유발시킬 뿐만 아니라, 생식기능을 파괴하여 인체에 치명적인 영향을 끼치는 유해요소로 대두되고 있다. 따라서, 기존에는 잔류 마이크로웨이브를 흡수하거나 차폐/차단시설을 별도로 도입하였다.
The present invention relates to a VOCs removal system including a device for irradiating a microwave in the process of regenerating a honeycomb type adsorption rotor. When a microwave is irradiated to a device using microwaves, particularly a honeycomb type adsorption rotor having a plurality of flow paths, a microwave that has not been absorbed may be leaked to the outside of the system. Microwaves leaked to the outside of the system reach the human body and penetrate to the depth of the skin. Most of the microwaves are converted into heat, which increases the temperature of the living tissue, thereby raising the body temperature, thereby destroying the immune function of the human body and causing cancer In addition, the reproductive function is destroyed and has become a harmful factor that has a fatal influence on the human body. Therefore, in the past, absorption of residual microwave or shielding / blocking facility was introduced separately.

본 발명에서는 이와 같이 탈착반응에 관여하지 않고 잔류하는 마이크로웨이브를 VOCs의 분해반응에 활용하여 추가적인 설비부담을 줄이고 에너지효율의 극대화를 도모하고자 한다.
In the present invention, the remaining microwave not participating in the desorption reaction is utilized in the decomposition reaction of VOCs, thereby reducing the additional installation burden and maximizing the energy efficiency.

이를 위하여, 본 발명은 허니컴형 흡착 로터의 일측에 마이크로웨이브 조사장치를 배치하고, 상기 허니컴형 흡착 로터의 타측에 설치되어 상기 마이크로웨이브 조사방향의 연장선 상에 배치되어 잔류 마이크로웨이브를 흡수하여 열원으로 이용하는 VOCs 산화촉매부를 구비하도록 한다.
In order to achieve this, the present invention is characterized in that a microwave irradiation device is disposed on one side of a honeycomb type adsorption rotor, and is disposed on the other side of the honeycomb type adsorption rotor and disposed on the extension line of the microwave irradiation direction, And a VOCs oxidation catalyst part to be used.

도 1에 도시된 VOCs 제거 시스템의 개략 구성도를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하고자 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to the schematic block diagram of the VOCs removal system shown in FIG.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 VOCs 제거 시스템은, 외부로부터 공급된 VOCs함유 가스 중의 VOCs가 흡착되는 흡착영역(2), 고온의 재생공기를 통하여 상기 흡착영역(2)에서 흡착된 VOCs를 탈착시키는 재생영역(3), 및 상기 VOCs가 탈착된 후 냉각이 진행되는 냉각영역(4)을 포함하고, 회전구동되는 원통형태의 허니컴형 흡착 로터(1); 상기 허니컴형 흡착 로터(1)의 일측에 설치되어 상기 VOCs함유 가스의 공급방향과 평행하게 상기 재생영역(3)에 마이크로웨이브를 조사하여 가열하는 마이크로웨이브 조사장치(6); 상기 허니컴형 흡착 로터(1)의 타측에 설치되고 상기 마이크로웨이브 조사방향의 연장선 상에 배치되어 상기 재생영역(3)에서 흡수되지 못하고 통과한 마이크로웨이브를 열원으로 이용하여 상기 재생영역(3)에서 탈착된 VOCs를 산화시키는 산화촉매부(15); 상기 산화촉매부(15) 또는 상기 냉각영역(4)에서 발생하는 폐열을 열교환하여 상기 재생공기에 공급하는 열교환기(12); 및 상기 냉각영역(4)으로 냉각공기를 공급하는 냉각공기 주입부(8)를 포함하여 이루어져 있다.
As shown in the figure, the VOCs removal system according to an embodiment of the present invention includes an adsorption region 2 in which VOCs in the VOC-containing gas supplied from the outside is adsorbed, A regeneration zone 3 for desorbing the adsorbed VOCs, and a cooling zone 4 for cooling after the VOCs are desorbed, the honeycomb adsorptive rotors 1 being rotationally driven; A microwave irradiating device (6) installed at one side of the honeycomb-shaped adsorption rotor (1) for irradiating and heating microwave to the regeneration zone (3) parallel to the feeding direction of the VOCs containing gas; (3), which is provided on the other side of the honeycomb-shaped adsorption rotor (1) and which is disposed on an extension of the microwave irradiation direction and is not absorbed in the regeneration area (3) An oxidation catalyst section 15 for oxidizing the desorbed VOCs; A heat exchanger (12) for heat-exchanging waste heat generated in the oxidation catalyst unit (15) or the cooling zone (4) and supplying the heat to the regeneration air; And a cooling air injection unit (8) for supplying cooling air to the cooling zone (4).

상기 허니컴형 흡착 로터(1)에 적용되는 VOCs 제거를 위한 흡착물질은 다공성 물질인 제올라이트 또는 활성탄이 적합하며, 이러한 흡착물질들을 파형화된 세라믹 페이퍼 또는 허니컴에 코팅하여 제조한다. 제올라이트 또는 활성탄의 평균 세공 반경은 0.1 ~ 60 nm, 세공 용적은 0.05 ~ 5 cm3/g 가 바람직할 것이다.The adsorbent material for removing the VOCs applied to the honeycomb type adsorption rotor 1 may be zeolite or activated carbon, which is a porous material, and is manufactured by coating these adsorbed materials on corrugated ceramic paper or honeycomb. The zeolite or activated carbon preferably has an average pore radius of 0.1 to 60 nm and a pore volume of 0.05 to 5 cm 3 / g.

흡착 로터(1)의 재생시 원활한 탈착을 위해 마이크로웨이브 흡수율이 높은 물질, 예를 들어, 실리콘카바이드를 첨가하면 짧은 시간 내에 목표 온도(210℃)까지 상승할 수 있기 때문에 VOCs 탈착이 잘 이루어질 것이며, 이를 통해 에너지 효율을 증진시킬 수 있을 것이다.
When a material having a high microwave absorption rate, for example, silicon carbide, is added for smooth desorption of the adsorption rotor 1 during the regeneration of the adsorption rotor 1, the VOCs can be desorbed well because the temperature can be raised to the target temperature (210 ° C) This will improve energy efficiency.

본 발명에 따른 흡착 로터(1)는 흡착영역(2), 재생(탈착)영역, 냉각영역(4)으로 이루어져 있으며, 흡착 로터(1)의 80% 이상이 흡착영역(2), 나머지 20%는 재생영역(3) 및 냉각영역(4)이 차지하고 있다. 현재 사용되고 있는 일반적인 흡착 로터(1)의 지름은 작게는 1000mm 크게는 3000mm 이상 되는 대용량 로터까지 매우 다양하다. The adsorption rotor 1 according to the present invention is composed of the adsorption region 2, the regeneration (desorption) region and the cooling region 4 where more than 80% of the adsorption rotor 1 is adsorbed in the adsorption region 2, the remaining 20% Is occupied by the regeneration region 3 and the cooling region 4. Generally, the diameter of a general adsorption rotor 1 is wide ranging from a small diameter of 1000 mm to a large capacity rotor of 3000 mm or more.

상기 VOCs 흡착, 재생 및 냉각 작업은 주기적으로 이루어져야 하기 때문에 상기 흡착 로터(1)는 원통형태로 하여 회전구동되도록 구동수단(9)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 구동수단(9)은 타이밍벨트를 이용하여 흡착 로터(1)를 회전시키도록 설계될 수도 있으며, 원활한 VOCs 제거를 위해서는 흡착 로터(1)의 회전속도는 1~ 6 RPM이 적당하다.
Since the adsorption, regeneration and cooling of the VOCs must be performed periodically, it is preferable that the adsorption rotor 1 is provided with the driving means 9 so as to be rotationally driven in the form of a cylinder. The driving means 9 may be designed to rotate the adsorption rotor 1 using a timing belt. In order to smoothly remove VOCs, the rotation speed of the adsorption rotor 1 is preferably 1 to 6 RPM.

상기 흡착영역(2)으로는 외부로부터 VOCs함유 가스가 공급되며, 상기 VOCs함유 가스 중의 VOCs가 흡착된다. VOCs가 흡착제거된 신선한 공기는 배출구(14)를 통해 외기로 배출된다. 또는 상기 흡착영역(2)에서 VOCs가 흡착제거된 공기 일부를 상기 냉각영역(4)에 공급되는 냉각공기로 활용할 수도 있다.
A VOC-containing gas is supplied from the outside to the adsorption region (2), and VOCs in the VOCs-containing gas are adsorbed. The fresh air adsorbed and removed by the VOCs is discharged to the outside air through the discharge port (14). Or a part of the air adsorbed and removed by the VOCs in the adsorption region 2 may be used as the cooling air supplied to the cooling region 4. [

필요에 따라, 상기 흡착 로터(1) 일측의 VOCs함유 가스 공급측에는 전처리 필터(11)를 구비하고, 상기 흡착 로터(1) 타측의 VOCs가 제거된 공기가 통과하는 측에는 헤파필터(13)를 설치하여 공기 중에 포함된 입자성 물질을 제거하도록 할 수 있다.
A pretreatment filter 11 is provided on the side of the adsorption rotor 1 on the side of the adsorption rotor 1 where the VOCs containing gas is supplied and a HEPA filter 13 is installed on the side of the adsorption rotor 1 through which the VOC- So that the particulate matter contained in the air can be removed.

상기 재생영역(3)에서는 고온의 재생공기를 통하여 상기 흡착영역(2)에서 흡착된 VOCs를 탈착시킨다. VOCs 탈착을 위해서는 고온(약 210℃)의 열원이 필요하며, 이를 위하여 본 발명에서는 상기 허니컴형 흡착 로터(1)의 일측에 설치되어 상기 VOCs함유 가스의 공급방향과 평행하게 상기 재생영역(3)에 마이크로웨이브를 조사하여 가열하도록 마이크로웨이브 조사장치(6)를 구비한다. 즉, 상기 마이크로웨이브의 조사 방향은 VOCs함유 가스의 공급방향과 중첩되지는 않지만 동일한 방향일 수도 있고, 역방향일 수도 있다.
In the regeneration zone (3), VOCs adsorbed in the adsorption region (2) are desorbed through high temperature regeneration air. In order to accomplish this, a high temperature (about 210 ° C) heat source is required for VOCs desorption. To this end, in the present invention, the regeneration zone 3, which is provided on one side of the honeycomb-type adsorption rotor 1, And a microwave irradiation device 6 for heating and heating the microwave. That is, the irradiation direction of the microwave may not be overlapped with the supply direction of the VOC-containing gas, but may be the same direction or may be reverse.

일반적으로 마이크로웨이브 주파수는 300MHZ부터 30GHZ의 교류의 범위를 통상적으로 사용하고 있으며, 파장은 1cm에서 100cm에 이른다. 모든 마이크로파는 마이크로웨이브 발생기(Microwave generator)를 통해 조사되며 이를 일측으로 이동시키기 위해 마이크로웨이브 도파관(Microwave guideline)(5)이 연결되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도파관(5)은 가로 110mm 높이 55mm로 이루어져 있으며, 재질은 마이크로웨이브를 흡수하지 않고 반사만 해야 하기 때문에 열전도율이 높은 구리, 석영 또는 알루미나 관이 널리 이용되고 있으며, 본 발명에서는 알루미나 관을 사용하였다. 도파관(5)의 형태는 절단면이 원형인 원형 도파관과 장방형인 구형 도파관이 있으며, 본발명의 일 실시예에 따르면, 장방형인 구형 도파관을 이용하였다. 재생공기의 주입을 위해 각각의 도파관(5) 끝 부분에 타공판을 설치하여 공기를 공급할 수 있다. 또한, 재생공기가 마이크로웨이브 조사장치(6)에 들어가지 않게 하기 위해 테프론 판 등으로 이루어진 차단판을 설치할 수 있다. 원통형 흡착 로터(1)의 탈착 면적은 0.11m2, 부피는 44 리터이기 때문에 여러 개의 마이크로웨이브 조사장치들이 요구되며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 4개의 마이크로웨이브 조사장치를 병렬로 구성하였으며, 흡착 로터(1)의 수평방향으로 조사하도록 설치되어 있다.
Generally, the microwave frequency is commonly used in the range of AC from 300 MHz to 30 GHz, and the wavelength ranges from 1 cm to 100 cm. All the microwaves are irradiated through a microwave generator, and a microwave guideline 5 is connected to move the microwaves to one side. According to one embodiment of the present invention, the waveguide 5 is 110 mm high and 55 mm high, and copper, quartz or alumina tubes having high thermal conductivity are widely used because the materials must reflect only without absorbing microwaves. In the present invention, an alumina tube was used. The shape of the waveguide 5 is a circular waveguide having a circular cross section and a rectangular waveguide having a rectangular shape. According to an embodiment of the present invention, a rectangular waveguide having a rectangular shape is used. Air can be supplied by installing a perforated plate at the end of each waveguide (5) for the injection of the regeneration air. Further, in order to prevent the regeneration air from entering the microwave irradiation device 6, a shield plate made of a Teflon plate or the like can be provided. Since the desorption area of the cylindrical adsorption rotor 1 is 0.11 m 2 and the volume is 44 liters, a plurality of microwave irradiation devices are required. According to one embodiment of the present invention, four microwave irradiation devices are arranged in parallel And in the horizontal direction of the adsorption rotor 1.

상기 허니컴형 흡착 로터(1)의 타측에는 상기 재생영역(3)에서 탈착된 VOCs를 산화시키는 산화촉매부(15)가 설치되어 있다. 상기 산화촉매부(15)는 상기 마이크로웨이브 조사방향의 연장선 상에 배치되어 상기 재생영역(3)에서 흡수되지 못하고 통과한 마이크로웨이브를 열원으로 이용하여 상기 재생영역(3)에서 탈착된 VOCs를 산화 분해시킨다. 즉, 상기 산화촉매부(15)에서는 대략 200℃의 가온조건 하에서 VOCs를 이산화탄소(CO2) 및 물(H2O)로 산화시키는 것으로, 산화촉매로는 Pd촉매, Pt촉매, Ru촉매 또는 Rh촉매 등이 이용될 수 있다.
An oxidation catalyst unit 15 for oxidizing the VOCs desorbed in the regeneration zone 3 is provided on the other side of the honeycomb adsorption rotor 1. The oxidation catalyst unit 15 is disposed on an extension of the microwave irradiation direction and oxidizes the VOCs desorbed from the regeneration zone 3 by using microwaves that have not been absorbed by the regeneration zone 3 as a heat source, Decompose. That is, in the oxidation catalyst unit 15, VOCs are oxidized to carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) under a warming condition of about 200 ° C. As the oxidation catalyst, a Pd catalyst, a Pt catalyst, Catalyst and the like may be used.

필요에 따라, 상기 산화촉매부(15)는 별도의 마이크로웨이브 모듈을 추가로 구비하여 열원으로 활용할 수도 있다.
If necessary, the oxidation catalytic unit 15 may be provided with a separate microwave module to serve as a heat source.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 산화촉매부(15)는 내부에 SiC 하니컴 형태의 촉매 구조물을 형성하여 안정적인 구조를 갖도록 할 수도 있으며, 상기 구조물에 산화촉매가 코팅된 형태일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the oxidation catalyst unit 15 may have a stable structure by forming a SiC honeycomb-shaped catalyst structure therein, or may be coated with an oxidation catalyst.

또는 상기 산화촉매부(15)는 망체의 내부에 다수의 펠렛을 구비하여서 된 것으로서, 상기 펠렛은 구리-망간, 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 촉매로 구성되고, 대략 200~300℃에서 VOCs 분해능력을 가지며 잔류 마이크로웨이브를 흡수하여 온도 상승을 위한 열원으로 활용할 수 있다. Alternatively, the oxidation catalyst part 15 may include a plurality of pellets in the inside of the net, and the pellet may be made of a catalyst such as copper-manganese, platinum (Pt), or palladium (Pd) And it can absorb residual microwave and utilize it as a heat source for temperature rise.

이와 같이 구성된 본 발명의 산화촉매부(15)는 반응기 본체의 내부에 탈착된 VOCs 함유 더운 가스가 유입되고, 잔류 마이크로웨이브를 흡수하여 열원으로 사용하여 VOCs의 분해를 촉진시켜 제거 및 처리한다.
In the oxidation catalyst unit 15 of the present invention, the hot gas containing VOCs desorbed into the reactor body flows into the reactor body, absorbs the residual microwave, and is used as a heat source to accelerate the decomposition of VOCs.

상기 산화촉매부(15)를 통과한 CO2/H2O 함유 더운 공기는 폐열이 열교환기(12)에서 열교환되어 재생공기 주입부(7)를 통하여 상기 재생공기에 공급된다. 상기 재생공기 주입부(7)는 외부에서 주입한 신선한 공기와 열교환기(12)를 통과한 더운 공기를 마이크로웨이브 도파관(5)에 설치된 타공판을 통해 주입한다. 상기 재생공기는 연속식 또는 펄스식으로 공급 가능하다.
The hot air containing CO 2 / H 2 O passing through the oxidation catalyst unit 15 is heat-exchanged in the heat exchanger 12 and supplied to the regeneration air through the regeneration air injection unit 7. The regeneration air injecting unit 7 injects fresh air injected from the outside and hot air passed through the heat exchanger 12 through a perforated plate installed in the microwave waveguide 5. The regeneration air can be supplied continuously or in a pulsed manner.

상기 냉각영역(4)에서는 상기 VOCs가 탈착된 후 마이크로웨이브에 의하여 표면온도가 높아진 흡착 로터(1)의 냉각이 진행되는데, 이때, 냉각공기 주입부(8)를 통하여 상기 냉각영역(4)으로 냉각공기를 공급하여 상온까지 냉각시킨다. 상기 냉각공기 주입부(8)에서 주입된 공기는 흡착 로터(1)의 냉각영역(4)을 통과하면서 약 50~100℃ 정도의 열풍으로 전환되며, 산화촉매부(15)를 통과한 CO2/H2O 함유 더운 공기와 유사하게, 상기 냉각영역(4)을 통과한 더운 공기의 폐열 또한, 열교환기(12)에서 열교환되어 재생공기 주입부(7)를 통하여 상기 재생공기에 공급되어 재생영역(3)의 탈착 반응을 위한 에너지로 재활용될 수 있다. After the VOCs are desorbed in the cooling region 4, the cooling of the adsorption rotor 1, in which the surface temperature is increased by the microwave, proceeds. At this time, the cooling air is injected into the cooling region 4 through the cooling air injection portion 8 Cooling air is supplied to cool to room temperature. The air injected from the cooling air injecting portion 8 is converted into hot air of about 50 to 100 ° C. while passing through the cooling region 4 of the adsorption rotor 1 and CO 2 / H 2 O containing analogy to the hot air, waste heat of the hot air passing through the cooling zone (4) Further, the heat-exchanged by the heat exchanger 12 is reproduced is supplied to the regeneration air through a regeneration air inlet (7) Can be recycled as energy for the desorption reaction of the region (3).

한편, 열교환기(12)를 통과하면서 냉각된 공기와 CO2/H2O는 외기로 배출된다.
On the other hand, the cooled air and CO 2 / H 2 O pass through the heat exchanger 12 and are discharged to the outside air.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 탈착반응이 관여하지 않고 흡착 로터를 통과한 미반응의 마이크로웨이브를 흡수할 수 있도록 상기 흡착 로터를 기준으로 마이크로웨이브 조사장치와 일직선상에 산화촉매부를 배치하여 탈착된 VOCs를 산화분해하는 열원으로 활용하여 인체 안정성과 에너지 효율을 도모하였다. As described above, according to the present invention, the oxidation catalyst part is arranged on a straight line with the microwave irradiation device on the basis of the adsorption rotor so that the desorption reaction is not involved and the unreacted microwave that has passed through the adsorption rotor can be absorbed, VOCs were oxidized and decomposed to provide human body stability and energy efficiency.

아울러, 냉각영역을 통과한 더운 공기와 상기 산화촉매부를 통과한 CO2/H2O 함유 더운 공기의 폐열을 열교환하여 상기 재생영역에 공급되는 재생공기에 이용하여 에너지 절약할 수 있으며, 추가적으로, 흡착영역을 통과한 신선한 공기를 냉각영역에 공급되는 냉각공기로 활용하여 설비의 간소화를 도모하였다.
Further, heat exchange between the hot air passing through the cooling region and the waste heat of CO 2 / H 2 O-containing hot air passing through the oxidation catalyst portion can be used for the regeneration air supplied to the regeneration region, thereby saving energy. The fresh air passing through the region was utilized as the cooling air supplied to the cooling region, thereby simplifying the facility.

1: 흡착 로터 2: 흡착영역
3: 재생영역 4: 냉각영역
5:도파관 6: 마이크로웨이브 조사장치
7: 재생공기 주입부 8: 냉각공기 주입부
9: 구동수단 10: VOCs함유 가스 공급부
11: 전처리 필터 12: 열교환기
13: 헤파필터 14: 신선공기 배출구
15: 산화촉매부1: adsorption rotor 2: adsorption area
3: playback area 4: cooling area
5: Waveguide 6: Microwave irradiation device
7: regeneration air injection part 8: cooling air injection part
9: Driving means 10: VOC-containing gas supply part
11: Pretreatment filter 12: Heat exchanger
13: Hepa filter 14: fresh air outlet
15: oxidation catalyst part

Claims (6)

외부로부터 공급된 VOCs함유 가스 중의 VOCs가 흡착되는 흡착영역, 고온의 재생공기를 통하여 상기 흡착영역에서 흡착된 VOCs를 탈착시키는 재생영역, 및 상기 VOCs가 탈착된 후 냉각이 진행되는 냉각영역을 포함하고, 회전구동되는 원통형태의 허니컴형 흡착 로터;
상기 허니컴형 흡착 로터의 일측에 설치되어 상기 VOCs함유 가스의 공급방향과 평행하게 상기 재생영역에 마이크로웨이브를 조사하여 가열하는 마이크로웨이브 조사장치;
상기 허니컴형 흡착 로터의 타측에 설치되고 상기 마이크로웨이브 조사방향의 연장선 상에 배치되어 상기 재생영역에서 흡수되지 못하고 통과한 마이크로웨이브를 열원으로 이용하여 상기 재생영역에서 탈착된 VOCs를 산화시키는 산화촉매부;
상기 산화촉매부 또는 상기 냉각영역에서 발생하는 폐열을 열교환하여 상기 재생공기에 공급하는 열교환기; 및
상기 냉각영역으로 냉각공기를 공급하는 냉각공기 주입부를 포함하여 이루어지는 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템.A regeneration zone for desorbing the VOCs adsorbed in the adsorption zone through the high temperature regeneration air, a cooling zone for cooling after the VOCs are desorbed, and an adsorption zone for adsorbing the VOCs in the VOCs- A cylindrical honeycomb type adsorption rotor which is rotatably driven;
A microwave irradiation device installed on one side of the honeycomb-shaped adsorption rotor for heating and heating the microwave to the regeneration zone in parallel with the feeding direction of the VOCs-containing gas;
An oxidation catalyst part provided on the other side of the honeycomb type adsorption rotor and disposed on an extension of the microwave irradiation direction to oxidize the VOCs desorbed in the regeneration area using a microwave that has not been absorbed in the regeneration area but passes therethrough, ;
A heat exchanger for heat-exchanging waste heat generated in the oxidation catalytic unit or the cooling zone and supplying the heat to the regeneration air; And
And a cooling air injection unit for supplying cooling air to the cooling region. 제 1항에 있어서,
상기 흡착영역에서 VOCs가 흡착제거된 공기를 상기 냉각공기로 활용하여 냉각영역에 공급하는, 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템.The method according to claim 1,
And the air that has been adsorbed and removed by the VOCs in the adsorption region is used as the cooling air to supply the cooling air to the cooling region. 제 1항에 있어서,
상기 산화촉매부는 별도의 마이크로웨이브 모듈을 추가로 구비하는 것인, 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the oxidation catalyst unit further comprises a separate microwave module. 제 1항에 있어서,
상기 산화촉매부는 SiC 허니컴 구조물에 산화촉매가 코팅된 형태인 것인, 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the oxidation catalytic portion is a SiC honeycomb structure coated with an oxidation catalyst. 제 1항에 있어서,
상기 산화촉매는 Pd촉매, Pt촉매, Ru촉매 또는 Rh촉매인 것인, 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템.The method according to claim 1,
Wherein the oxidation catalyst is a Pd catalyst, a Pt catalyst, a Ru catalyst, or a Rh catalyst. 제 1항에 있어서,
상기 흡착 로터 일측의 VOCs함유 가스 공급측에는 전처리 필터가 구비되고, 상기 흡착 로터 타측의 VOCs가 제거된 공기가 통과하는 측에는 헤파필터가 설치되는 것인, 마이크로웨이브를 이용한 VOCs 제거 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein a pretreatment filter is provided on the side of the VOC-containing gas supply side of the adsorption rotor, and a HEPA filter is installed on the side of the other side of the adsorption rotor through which the VOCs are removed.
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