KR20200078876A - 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법 - Google Patents

휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200078876A
KR20200078876A KR1020180168154A KR20180168154A KR20200078876A KR 20200078876 A KR20200078876 A KR 20200078876A KR 1020180168154 A KR1020180168154 A KR 1020180168154A KR 20180168154 A KR20180168154 A KR 20180168154A KR 20200078876 A KR20200078876 A KR 20200078876A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
volatile organic
gas
organic compound
condensation
organic compounds
Prior art date
Application number
KR1020180168154A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102202900B1 (ko
Inventor
김대근
송무근
이현지
Original Assignee
서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울과학기술대학교 산학협력단 filed Critical 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority to KR1020180168154A priority Critical patent/KR102202900B1/ko
Publication of KR20200078876A publication Critical patent/KR20200078876A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102202900B1 publication Critical patent/KR102202900B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75—Multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/047—Pressure swing adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은, 휘발성 유기화합물의 회수 장치 및 휘발성 유기화합물의 회수 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 배출 시설과 연결되고, 상기 배출 시설에서 유입된 상기 가스에서 휘발성 유기화합물을 응축하는 응축부; 및 상기 응축부에서 배출된 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 흡착부;를 포함하고, 상기 농축된 휘발성 유기화합물은, 탈착 공정 이후에 상기 응축부로 유입되고, 상기 배출 시설에서 유입되는 상기 가스와 혼합되는 것인, 휘발성 유기화합물의 회수 장치 및 휘발성 유기화합물의 회수 방법에 관한 것이다.

Description

휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법{APPARATUS FOR RECOVERY OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS AND METHOD FOR RECOVERY OF VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS}
본 발명은, 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법에 관한 것이다.
휘발성 유기화합물 (Volatile organic compounds, 이하 VOCs)은 연료를 사용하는 이동오염원, 생산 및 제조공정, 도장시설 등 용제를 사용하는 고정배출원 등 다양한 오염원에서 배출된다. 이 중 세탁소, 주유소 등 생활에서 흔히 접할 수 있는 생활밀착형 오염원에 대한 관심도가 높아지고 있다.
유기용제를 사용하는 시설(세탁소 등)에서는 공정 운영 주기가 불규칙적이고 순간적이며, VOCs는 고농도(수천 ppmv)에서 저농도(수 ppmv)로 넓은 농도 범위로 발생되나 그 발생시간이 수십 분이 된다. 현재 VOCs를 처리하기 위하여 사용하는 방법은, 연소, 흡수, 흡착, 응축, 막분리, 생물학적 처리 등 다양한 방법이 있다. 특히 유기용제를 직접 사용하는 시설(예, 세탁공정, 주유소 등)은 고농도 VOCs가 배출되며, 제거보다는 회수를 선택하는 방법이 효과적이다. 또한, 짧은 시간에 고농도에서 저농도로 배출되는 시설에서는 기존 공정의 한계가 분명히 나타나고 있다.
종래의 냉각응축공정은, 처리대상물질의 온도에 따른 증기압의 차이를 이용하여 낮은 온도에서 액상으로 회수하는 방식이다. 이 종래 기술은 다성분의 배출가스를 처리할 시 물질들의 증기압이 상이하여 높은 회수효율을 유지하는데 한계가 있으며, 낮은 온도를 유지해야 하기 때문에 경제성을 확보하기 쉽지 않다. 또한, 공정내 과열 및 과냉 현상이 발생하여 운영 상의 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2012-0086829호(“농축 및 응축에 의한 휘발성 유기화합물 회수장치”)를 요약하면, 흡착제가 수용되어 회전하는 원통형 구조체를 이용하여 배출 가스를 흡착시키고 VOCs가 제거된 공기를 배출한다. 이후 가열된 탈착가스가 탈착영역을 통과하여 VOCs가 탈착되고 냉각영역을 지나 응축기를 통해 VOCs를 회수한 후 나온 저농도 VOCs 가스를 다시 흡착영역으로 공급하여 재순환하도록 하는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나 이는, 흡착 공정 이후 응축 공정이 이어지게 되면 초기에 고농도의 가스가 유입되기 때문에 대량의 흡착제가 필요하다. 또한 흡착이 완료된 흡착제를 재생시키는 과정에서 많은 양의 가열된 탈착공기를 사용하기 때문에 많은 에너지가 필요하다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 유기용제를 사용하는 시설에서 고농도의 휘발성 유기화합물(VOCs)이 주기적 또는 간헐적으로 발생될 시 응축과 흡착의 공정을 유기적으로 결합하여 휘발성 유기화합물의 회수율과 공정 효율을 향상시킬 수 있는, 휘발성 유기화합물의 회수 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 휘발성 유기화합물의 회수 장치를 이용하는, 에너지 소비를 낮추고, 회수율을 향상시킬 수 있는, 휘발성 유기화합물의 회수 방법에 관한 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 배출 시설과 연결되고, 상기 배출 시설에서 유입된 상기 가스에서 휘발성 유기화합물을 응축하는 응축부; 및 상기 응축부에서 배출된 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 흡착부; 를 포함하고, 상기 농축된 휘발성 유기화합물은, 탈착 공정 이후에 상기 응축부로 유입되고, 상기 배출 시설에서 유입되는 상기 가스와 혼합되는 것인, 휘발성 유기화합물의 회수 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스는, 수천 PPM에서 수%의 고농도 휘발성 유기화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 응축부는, 저온 응축기를 포함하고, 상기 응축부 내에 유입되는 가스는, 상기 저온 응축기에 의해 응축 공정을 통과한 가스와 서로 열교환하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 농축은, 진공흡착공정 또는 압력흡착공정인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 흡착부는 농축 공정 이후에 가스를 배출하는 가스 배출관을 포함하고, 상기 가스 배출관은 상기 가스를 대기 환경으로 배출하거나 상기 흡착부 또는 상기 응축기 내로 순환시키고, 상기 가스 배출관은 휘발성 유기화합물의 감지 센서를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치에서 처리되고 외부로 배출되는 가스는, 휘발성 유기화합물 프리(free)인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 탈착 공정은, 상기 응축기 내로 새로운 가스의 유입 시점, 농축 공정의 파과 도달 이전 시점, 또는 이 둘의 시점에서 실시되고, 상기 농축 공정은 파과에 도달하지 않는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 농축된 휘발성 유기화합물은, 탈착 공정 이후에 응축부로 유입되고, 상기 농축된 휘발성유기화합물은, 상기 배출 시설에서 유입되는 가스 보다 높은 가스 분압으로 유입되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 배출 시설에서 유입된 휘발성 유기화합물 포함하는 가스를 저온 응축하는 제1 응축 단계; 상기 제1 응축 단계 이후에 배출되는 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 제1 흡착 단계; 상기 제1 흡착 단계에서 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착하는 제1 탈착 단계; 상기 제1 탈착 단계에서 분리된 휘발성 유기화합물 및 배출 시설에서 유입된 새로운 휘발성 유기화합물 포함하는 가스를 혼합하고 응축하는 제2 응축단계; 및 상기 제2 응축단계 이후에 배출되는 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 제2 흡착 단계; 를 포함하고, 상기 제2 응축 단계 및 제2 흡착 단계는, 1회 이상 반복하는 것인, 휘발성 유기화합물의 회수 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 응축 단계 및 제2 응축 단계는, 처리 대상 가스의 증기압에 따라 냉각 온도, 시간 또는 이 둘을 조절하는 것일 수 있다.
본 발명은, 응축 및 농축이 순환적으로 작동하는 가스순환 공정을 적용하여 휘발성 유기화합물의 회수율 및 공정 효율을 향상시킬 수 있는 휘발성 유기화합물의 회수 장치 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물의 회수 방법을 제공할 수 있다. 또한, 이러한 가스 순환 공정에 의해서 휘발성 유기화합물을 회수하고 잔여 가스를 재순환시킴으로써 기존의 방법 보다 적은 에너지로 휘발성 유기화합물을 회수할 수 있다.
본 발명의 회수 장치는, 응축순환공정에 의해서 장치 및 전체 공정의 크기의 조절이 가능하므로, 배출공정 현상에 용이하게 장착 가능하고, 유기용제 성분이 공기 중으로 배출되어 고농도의 상태로 주기적 및 간헐적으로 발생되는 대형 및 소형 산업 현장에 용이하게 적용 가능하고, 세탁소 드라이클리닝 공정, 주유소의 유증기 회수 시설, 선박 등과 같은 소규모 시설에 효과적으로 적용할 수 있다.
본 발명은, 고농도의 휘발성 유기화합물을 회수하여 대기환경 중으로 배출 제로(zero)를 달성하여 대기 환경 오염을 방지하고, 용제 회수공정의 경제성을 확보하고, 회수된 휘발성 유기화합물의 재활용 효과를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명이 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 휘발성 유기용제의 회수 장치를 예시적으로 나타낸 것이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 본 발명에 의한 휘발성 유기용제의 회수 방법의 공정 흐름도를 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따라, 본 발명에 의한 휘발성 유기용제의 회수 방법의 각 공정에서 휘발성 유기용제의 농도 및 가스의 온도를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 휘발성 유기화합물의 회수 장치에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
본 발명은, 휘발성 유기화합물의 회수 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치는, 응축-농축-응축 공정이 순환적으로 작동하는 가스순환 공정이 이루어지고, 이는 잔류 가스의 재순환 및 재회수에 의해서 휘발성 유기화합물의 액상 회수율 및 운전 비용을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치는 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에서 상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치는, 응축부(100) 및 흡착부(200)를 포함할 수 있다.
응축부(100)는, 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 저온 응축하여 상기 가스 내의 휘발성 유기화합물을 응축하고 액상으로 회수하는 응축유닛이다. 응축부(100)는, 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 배출 시설과 연결되고, 이는 제1 가스 유입관(P1)을 통하여 배출 시설에서 배출되는 가스가 유입된다.
상기 배출 시설에서 배출되는 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스는, 수천 PPM에서 수%까지의 고농도 범위의 고농도의 휘발성 유기화합물을 포함할 수 있다. 상기 휘발성 유기화합물은, 액상, 기상 및/또는 증기 형태로 상기 배출되는 가스에 포함될 수 있다.
응축부(100)는, 저온 응축기를 구비하고, 저온 응축 공정에 의해서 상기 유입된 가스 내의 휘발성 유기화합물을 응축하고 응축된 휘발성 유기화합물은 액상으로 액상 배출관(L1)을 통하여 배출된다. 또한, 응축 공정을 거친 잔류 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스는 제1 가스 배출관(P1)을 통하여 흡착부(200)로 배출된다. 이는 흡착부에 유입 이전에 응축 공정을 진행하여 휘발성 유기화합물을 응축함으로써, 흡착부(200)에서 농축 공정의 공정 효율과 에너지 소비를 줄일 수 있다.
가스 유입관(P)은, 흡착부(200)에서 배출되는 가스가 흐르는 제2 가스 배출관(P2)과 제5 가스 배출관(P5)과 연결된다. 이는 가스 순환에 의해서 응축부(100)에 유입 이전에, 제2 가스 배출관(P2) 및 제5 가스 배출관(P5)에 흐르는 가스와 배출 시설에서 새로 유입되는 가스는, 제1 가스 유입관(P1) 내에서 혼합되어 응축부(100) 내에 유입될 수 있다.
제1 가스 배출관(P1)은, 밸브(V2) 통과하기 이전에 가스 유입관(P)과 인접하게 또는 접촉하도록 배치하여, 제1 가스 배출관(P1)과 가스 유입관(P) 간에 열교환을 유도할 수 있다. 즉, 제1 가스 배출관(P1) 내에 흐르는 가스의 온도는, 가스 유입관(P) 내에 흐르는 가스 보다 낮고, 이러한 열교환에 의해서 가스 유입관(P) 내에 흐르는 가스의 온도를 낮게 유지할 수 있다. 이러한 열교환에 의해서 응축부의 에너지 절감과 회수율을 향상시킬 수 있다.
상기 저온 응축 공정은, 응축부(100) 내에 유입된 처리 대상 가스의 증기압, 예를 들어, 배출 시설에서 유입된 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스, 상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치 내에서 순환되어 유입된 가스, 또는 이 둘의 증기압에 의해서 저온 응축 공정의 조건을 조절할 수 있다. 예를 들어, 저온 응축 공정에서 냉각 온도, 압력 및 시간 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 또한, 상기 저온 응축 공정은, 상기 처리 대상 가스의 휘발성 유기화합물의 농도에 의해서 공정 조건이 더 조절될 수 있다. 이러한 농도는 각 유입관 및 배출관에 장착된 휘발성 유기화합물의 감지 센서에 의해서 결정될 수 있다.
응축부(100)는, 상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치의 가스 순환 공정에 의해서 상기 배출 시설에서 배출되는 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스; 및 흡착부(200)에서 배출된 가스, 농축 이후에 탈착된 휘발성 유기화합물 또는 둘 다;가 유입되고, 응축 공정을 진행할 수 있다. 이때, 상기 가스들은 혼합된 가스로 응축부(100)에 유입되고, 혼합된 가스는 상기 배출 시설에서 유입되는 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스 보다 높은 가스 분압으로 유입됨으로써, 휘발성 유기화합물의 액상 회수량을 높일 수 있다.
흡착부(200)는, 응축부(100)에서 응축 공정 이후에 배출된 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 흡착유닛이며, 이는 응축부(100)에서 응축되지 않은 잔류 휘발성 유기화합물을 농축 공정으로 회수하여 회수율을 증가시킬 수 있다. 또한, 이러한 농축 공정을 거친 가스를 재순환시키거나 또는 최종적으로 대기 환경으로 배출될 수 있다.
상기 농축은, 흡착 공정을 이용하고 예를 들어, 진공흡착공정 또는 압력흡착공정일 수 있다.
흡착부(200)는, 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착 시켜 배출되는 제2 가스 배출관(P2) 및 농축 공정을 거친 가스를 배출하는 제3 가스 배출관(P3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡착부(200)에서 농축 공정으로 농축된 휘발성 유기화합물은, 탈착 공정을 거쳐 제2 가스 배출관(P2)을 통하여 응축부(100)로 유입되어 응축 공정에 의해서 액상으로 재회수되고, 농축 공정을 거친 가스는 제3 가스 배출관(P3)을 통과한 이후, 제4 가스 배출관(P4)을 통하여 대기 환경으로 배출되거나 또는 제5 가스 배출관(P5)을 통하여 응축부(100)로 유입될 수 있다. 또한, 농축 공정을 거친 가스는, 제3 가스 배출관(P3)을 통하여 다른 흡착부로 유입될 수 있다. 이는 제3 가스 배출관(P3)에 장착된 휘발성 유기화합물의 감지 센서에 의해서 가스 순환 및 배출을 결정할 수 있다.
상기 탈착 공정은, 응축기(100) 내로 새로운 가스의 유입 시점, 농축 공정의 파과 도달 이전 시점, 또는 이 둘의 시점에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 진공흡착 공정의 파과 도달할 것으로 판단되는 시점에 응축부(100)에 새로운 가스의 도입과 무관하게 탈착 공정이 가동되고, 진공흡착 공정이 파과에 도달되지 않도록 유지시킬 수 있다. 이는 제3 가스 배출관(P3)에 장착된 휘발성 유기화합물의 감지 센서에 의해서 탈착공정의 자동 가동될 수 있다.
상기 탈착 공정 이후에 응축기(100)에 유입되는 휘발성 유기화합물은, 상기 배출 시설에서 유입되는 새로운 가스 보다 높은 가스 분압으로 상기 새로운 가스와 혼합될 수 있다. 이로써, 응축기(100)에 도입되는 가스의 가스 분압을 높게 유지할 수 있다.
제3 가스 배출관(P3)는, 휘발성 유기화합물의 감지 센서를 장착하고 있으며, 감시 센서에 의해 배출되는 가스의 휘발성 유기화합물의 농도에 따라 재순환 또는 대기 환경으로 배출을 결정하거나 또는 농축 공정 및 탈착 공정의 공정 주기를 결정할 수 있다.
흡착부(200)은, 제4 가스 배출관(P4)을 통하여 휘발성 유기화합물이 회수된 가스를 배출하고, 상기 배출되는 가스는 휘발성 유기화합물 프리(free)일 수 있다.
흡착부(200)은, 단일 또는 복수 개의 흡착유닛(210, 220, 흡착기)을 포함하고, 복수 개의 흡착유닛은 각각 농축 및 탈착 공정이 순차적 또는 동시에 이루어질 수 있다. 각 공정은 제3 가스 배출관(P3)의 휘발성 유기화합물의 감시 센서에 의해서 배출되는 가스의 휘발성 유기화합물의 감지 여부 및/또는 흡착부(200)의 탈착과정의 휘발성 유기화합물의 농도에 따라 자동 설정될 수 있다.
배출관 및 유입관에서 밸브(V1, V2, V3, V4)는, 가스 흐름을 제어하고, 가스 흐름 및 가스 분압을 조절하기 위해서 펌프와 연결 또는 장착될 수 있다(도면에는 도시하지 않음.)
본 발명은, 본 발명에 의한 휘발성 유기화합물의 회수 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 회수 방법은, 본 발명에 의한 휘발성 유기화합물의 회수 장치를 이용하고, 응축-농축-응축의 순환 공정을 이용하여 휘발성 유기화합물의 회수율과 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 휘발성 유기화합물의 회수 방법은, 도 2를 참조하여 설명하여, 도 2에서 상기 휘발성 유기화합물의 회수 방법은, 제1 응축 단계(S100); 제1 흡착 단계(S200); 제1 탈착 단계(S300), 제2 응축단계(S400) 및 제2 흡착 단계(S500)를 포함할 수 있다.
제1 응축 단계(S100)는, 배출 시설에서 유입된 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 응축기(S100) 내에서 저온 응축하는 단계이며, 제1 응축 단계(S100)에서 휘발성 유기화합물의 회수율은, 70 % 이상; 또는 70 내지 80 %일 수 있다. 이는 제1 흡착 단계(200) 이전에 응축에 의한 휘발성 유기화합물의 일부분을 응축함으로써, 흡착 단계에서 공정 효율 및 에너지 소비를 개선시킬 수 있다.
제1 응축 단계(S200)는, 처리 대상 가스의 증기압에 따라 냉각 온도, 시간 또는 이 둘을 조절할 수 있다. 예를 들어, 냉각 온도는 263 K 에서 283 K,이고, 시간은 배출 시설에서 가스 배출 시간에 따라 적절하게 선택할 수 있고, 예를 들어, 30분 내지 수 시간일 수 있다.
상기 배출 시설에서 유입된 휘발성 유기화합물 포함하는 가스는, 수천 PPM에서 수%까지의 고농도 범위의 고농도의 휘발성 유기화합물을 포함할 수 있다. 제1 응축 단계(S100)를 통과하는 가스는, 응축기(100) 내에 새로 유입되는 가스와 열교환할 수 있다.
제1 흡착 단계(S200)는, 제1 응축 단계(S100) 이후에 배출되고, 응축되지 않은 잔류 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 흡착부(200)에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 단계이다. 제1 흡착 단계(S200)는, 진공흡착공정, 압력흡착공정 또는 이 둘을 이용하여 잔류 휘발성 유기화합물을 농축할 수 있다.
제1 탈착 단계(S300)는, 제1 흡착 단계(S200)에서 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착하는 단계이며, 상기 탈착된 휘발성 유기화합물은, 응축부(100)에 유입되고 제2 응축 단계에 적용되어 액상으로 재회수된다.
제2 응축 단계(S400)는, 배출 시설에서 유입된 새로운 휘발성 유기화합물 포함하는 가스; 및 제1 압축단계(S200)에서 배출된 가스, 제1 탈착 공정에서 탈착된 휘발성 유기화합물; 또는 이 둘을 혼합하고 응축부(100) 내에 유입하여 응축하는 단계이다.
제2 응축 단계(S400)에서 유입되는 가스 분압은, 제1 응축단계(S100)에 비하여 높게 유지되고, 이는 에너지 소비를 줄이고, 휘발성 유기화합물의 액상 회수율을 향상시킬 수 있다.
제2 응축단계(S400)에서 응축부(100) 내에 유입되는 혼합 가스는, 응축 공정을 거친 가스와 열교환하여 낮은 온도를 유지할 수 있고, 이는 회수율과 응축 공정의 효율을 향상시킬 수 있다
제2 응축 단계(S400)는, 처리 대상 가스의 증기압에 따라 냉각 온도, 시간 또는 이 둘을 조절할 수 있다.
제2 흡착 단계(S500)는, 제2 응축단계(S400) 이후에 배출되는 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 단계이며, 제1 흡착 단계와 유사한 공정으로 진행된다.
제2 응축 단계(S400) 및 제2 흡착 단계(S500)는, 응축-흡착-응축 순환 공정에 의해 휘발성 유기화합물의 회수율을 높이고, 회수 공정의 효율적으로 작동하기 위해서 1회 이상 반복되고, 최종적으로 100 % 가까운 회수율을 달성하면, 가스를 대기 중으로 배출하고, 예를들어, 휘발성 유기화합물 프리(free)인 가스를 대기 환경으로 배출하고, 휘발성 유기화합물은 액상으로 회수될 수 있다. 또한, 이러한 반복 과정에서 탈착 단계가 더 추가될 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
0.9 %에서 0.0001% 범위의 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스 (1) 를 응축부 내에 유입하고 283 K 온도에서 40 분 동안 응축 공정을 진행하고, 잔류 가스 (2) 는 흡착부(활성탄, 상압 조건)에서 진공흡착한 이후 탈착 공정에 의해서 탈착된 휘발성 유기화합물 (3) 과 새로 유입되는 가스 (1) 를 혼합하고 283 K 온도에서 40 분 동안 응축 공정을 진행하고, 다시 잔류 가스 (2) 는 흡착부(활성탄, 상압조건)에서 농축하고 농축 공정을 통과한 가스 (4) 는 최종적으로 배출하였다.
각 (1) 내지 (4) 단계에서 가스의 휘발성 유기화합물의 농도를 측정하여 도 3에 나타내었다. 도 3을 살펴보면, 1) 배출시설에서 배출되어 응축 공정으로 유입되는 가스가 (2) 응축 공정에서는 휘발성 유기화합물의 회수율이 낮지만 3) 내지 4) 단계를 거치면서 가스 내 잔류하는 휘발성 유기화합물의 양이 급격하게 낮아지고, 4) 단계 이후에 최종적으로 배출되는 가스에서 휘발성 유기화합물의 검출되지 않는 것을 확인할 수 있다.
이에 본 발명에 의한 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 회수 방법의 이용 시 100 % 가까운 휘발성 유기화합물의 회수율을 제공할 수 있음을 보여준다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다

Claims (10)

  1. 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스를 배출하는 배출 시설과 연결되고, 상기 배출 시설에서 유입된 상기 가스에서 휘발성 유기화합물을 응축하는 응축부; 및
    상기 응축부에서 배출된 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 흡착부;
    를 포함하고,
    상기 농축된 휘발성 유기화합물은, 탈착 공정 이후에 상기 응축부로 유입되고, 상기 배출 시설에서 유입되는 상기 가스와 혼합되는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휘발성 유기화합물을 포함하는 가스는, 수천 PPM에서 수%의 고농도 휘발성 유기화합물을 포함하는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응축부는, 저온 응축기를 포함하고,
    상기 응축부 내에 유입되는 가스는, 상기 저온 응축기에 의해 응축 공정을 통과한 가스와 열교환하여 낮은 온도를 유지하는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 농축은, 진공흡착공정 또는 압력흡착공정인 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부는 농축 공정 이후에 가스를 배출하는 가스 배출관을 포함하고,
    상기 가스 배출관은 상기 가스를 대기 환경으로 배출하거나 상기 흡착부 또는 상기 응축기 내로 순환시키고,
    상기 가스 배출관은 휘발성 유기화합물의 감지 센서를 포함하는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 휘발성 유기화합물의 회수 장치에서 처리되고 외부로 배출되는 가스는 휘발성 유기화합물 프리(free)인 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탈착 공정은, 상기 응축기 내로 새로운 가스의 유입 시점, 농축 공정의 파과 도달 이전 시점, 또는 이 둘의 시점에서 실시되고,
    상기 농축 공정은 파과에 도달하지 않는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 농축된 휘발성 유기화합물은, 탈착 공정 이후에 응축부로 유입되고,
    상기 농축된 휘발성유기화합물은, 상기 배출 시설에서 유입되는 가스 보다 높은 가스 분압으로 유입되는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 장치.
  9. 배출 시설에서 유입된 휘발성 유기화합물 포함하는 가스를 저온 응축하는 제1 응축 단계;
    상기 제1 응축 단계 이후에 배출되는 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 제1 흡착 단계;
    상기 제1 흡착 단계에서 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착하는 제1 탈착 단계;
    상기 제1 탈착 단계에서 분리된 휘발성 유기화합물 및 배출 시설에서 유입된 새로운 휘발성 유기화합물 포함하는 가스를 혼합하고 응축하는 제2 응축단계; 및
    상기 제2 응축단계 이후에 배출되는 가스에서 잔류 휘발성 유기화합물을 농축하는 제2 흡착 단계;
    를 포함하고,
    상기 제2 응축 단계 및 제2 흡착 단계는, 1회 이상 반복하는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 응축 단계 및 제2 응축 단계는, 처리 대상 가스의 증기압에 따라 냉각 온도, 시간 또는 이 둘을 조절하는 것인,
    휘발성 유기화합물의 회수 방법.
KR1020180168154A 2018-12-24 2018-12-24 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법 KR102202900B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180168154A KR102202900B1 (ko) 2018-12-24 2018-12-24 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180168154A KR102202900B1 (ko) 2018-12-24 2018-12-24 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200078876A true KR20200078876A (ko) 2020-07-02
KR102202900B1 KR102202900B1 (ko) 2021-01-15

Family

ID=71599564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180168154A KR102202900B1 (ko) 2018-12-24 2018-12-24 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102202900B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102380238B1 (ko) * 2021-08-25 2022-03-30 주식회사 삼흥에너지 수분 및 휘발성유기화합물 회수 분리 장치
KR102380902B1 (ko) * 2020-10-12 2022-03-31 주식회사 정향씨앤알 순환식 휘발성 유기 화합물 농축장치
CN116726696A (zh) * 2023-08-03 2023-09-12 四川恒泰环境技术有限责任公司 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010007885A (ko) * 2000-10-17 2001-02-05 안창덕 휘발성 유기화합물의 흡착-응축식 회수 방법 및 이를 위한장치
KR20090093077A (ko) * 2008-02-28 2009-09-02 세계화학공업(주) 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 회수 방법
KR20120086829A (ko) * 2011-01-27 2012-08-06 한국에너지기술연구원 농축 및 응축에 의한 휘발성 유기화합물 회수장치
KR101823394B1 (ko) * 2016-05-30 2018-03-14 주식회사 애니텍 유류 운반선용 VOCs 탈착 장치 및 이를 이용한 방법
KR101926171B1 (ko) * 2018-06-15 2018-12-06 한국산업기술시험원 휘발성 유기용제 회수 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010007885A (ko) * 2000-10-17 2001-02-05 안창덕 휘발성 유기화합물의 흡착-응축식 회수 방법 및 이를 위한장치
KR20090093077A (ko) * 2008-02-28 2009-09-02 세계화학공업(주) 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 회수 방법
KR20120086829A (ko) * 2011-01-27 2012-08-06 한국에너지기술연구원 농축 및 응축에 의한 휘발성 유기화합물 회수장치
KR101823394B1 (ko) * 2016-05-30 2018-03-14 주식회사 애니텍 유류 운반선용 VOCs 탈착 장치 및 이를 이용한 방법
KR101926171B1 (ko) * 2018-06-15 2018-12-06 한국산업기술시험원 휘발성 유기용제 회수 장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102380902B1 (ko) * 2020-10-12 2022-03-31 주식회사 정향씨앤알 순환식 휘발성 유기 화합물 농축장치
KR102380238B1 (ko) * 2021-08-25 2022-03-30 주식회사 삼흥에너지 수분 및 휘발성유기화합물 회수 분리 장치
CN116726696A (zh) * 2023-08-03 2023-09-12 四川恒泰环境技术有限责任公司 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺
CN116726696B (zh) * 2023-08-03 2024-03-26 四川恒泰环境技术有限责任公司 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺

Also Published As

Publication number Publication date
KR102202900B1 (ko) 2021-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102202900B1 (ko) 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법
KR101173011B1 (ko) 농축 및 응축에 의한 휘발성 유기화합물 회수장치
US9403122B2 (en) VOC source removal and off gas purification system
CN103463928B (zh) 吸附回收有机废气方法及装置
US8313568B1 (en) Off gas extraction and chemical recovery system and related methods
JP2007105657A (ja) ガス処理装置
JP2007248114A (ja) ガス分析装置
KR20150086246A (ko) 휘발성 유기화합물 회수장치
KR101926171B1 (ko) 휘발성 유기용제 회수 장치
CN103480233B (zh) 多级吸附回收有机废气装置及方法
US8986429B2 (en) Off gas extraction and chemical recovery system and related methods
CN109503314B (zh) 一种三氯蔗糖生产尾气中三氯乙烷的回收方法
KR101660469B1 (ko) 수은 함유 폐기물의 처리 장치 및 이러한 장치를 사용한 고순도 원소 수은의 회수 방법
JP6565357B2 (ja) 濃縮装置および有機溶剤回収システム
CN101862547B (zh) 一种旋转式溶剂回收装置及方法
JP2012139657A (ja) 溶剤回収システム
KR20000054223A (ko) 휘발성 유기화합물 처리방법
CN104906916B (zh) 挥发性有机污染场地土壤修复废气处理系统及其工艺
CN211435154U (zh) 有机溶剂清洗设备的减排系统
CN211913236U (zh) 一种有机废气回收系统
JP2007014919A (ja) 排ガス処理装置および排ガス処理システム
CN112588075A (zh) 一种具有深度脱附功能有机废气净化回收装置及其方法
CN110812876A (zh) 有机溶剂清洗设备的减排系统
CN105749700A (zh) 一种新型连续式气缸型吸收挥发性有机化合物的方法
CN205288003U (zh) 废气处理用冷凝回收装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right