KR20200126093A - 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 악취가스가 상향 유동되는 과정에서 충진된 흡착제를 골고루 통과할 수 있게 함으로써 흡착제를 통과하면서 발생되는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 유입구가 마련되는 인렛유닛; 상기 인렛유닛의 상부에 분리 가능하게 설치되는 것으로, 중앙에 개구부가 형성되는 다공판 및 상부가 차폐된 중공의 관체로 형성되어 상기 개구부에 상향 설치되는 다공튜브를 포함하는 다공체층이 내부에 설치되는 흡착유닛; 상기 다공체층의 상부에 충진되는 흡착제; 및, 상기 흡착유닛의 상부에 분리 가능하게 설치되며 상기 인렛유닛으로부터 흡착유닛을 통과하여 탈취되는 악취가스가 배출되는 배출구가 마련된 아웃렛유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑{Dry adsorption tower to reduce pressure loss}

본 발명은 건식 흡착탑 기술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하폐수처리장 및 가축분뇨처리장 등의 환경기초시설에서 악취가스의 탈취 공정에서 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑 기술분야에 관한 것이다.

최근 하ㆍ폐수처리장 및 가축분뇨처리장 등의 환경기초시설에서 발생하는 고농도의 악취가스를 제거하기 위하여, 화학적으로 약액을 이용한 중화, 환원반응을 일으켜서 악취를 제거하는 약액 세정식 탈취탑이 주로 적용되고 있다.

여기서 화학약품을 이용한 탈취공법으로 충분히 처리되지 않을 경우 및 사용처에서 발생하는 매우 높은 고농도의 악취가스에 대해서 추가적인 악취제거 요소기술을 추가하여 탈취효율을 최대화시킬 수 있다.

즉 자외선 및 오존 탈취 또는 촉매산화법을 추가하여 탈취공정을 설계할 수 도 있으며, 특수 금속 산화물 또는 활성탄을 흡착제로 활용하는 건식 흡착탑을 약액 세정식 탈취탑과 함께 설치한다면 대단히 효과적일 수 있다.

기존의 건식 흡착탑은 처리장 또는 습식 세정탑으로부터 악취가스와 함께 유입되는 수분을 응축하여 1차적으로 제거하는 데미스터를 보유하고 있으며, 이 데미스터에서 미스트를 제거한 가스는 상향류의 흐름관을 통과하여 흡기팬에 의해 일정한 공기 유량의 악취가스를 흡착탑 하부로 유입시키는 구조로 구성되어 있다.

여기서 흡기팬은 예상되는 후단의 건식 흡착탑을 통과하는데 걸리는 압력손실과 연결 배관에서 발생하는 압력손실 등을 감안하여 충분한 동력으로 설치되어야 하는데, 그렇지 못하면 악취발생원인 환경기초시설로부터 충분한 유량의 악취가스 체적을 흡기 유입시키지 못하기 때문에 처리장 내부에서 악취가 처리장 외부로 빠져나가는 사고가 발생되며, 이는 주변 민원 발생의 원인이 될 수도 있다.

아울러 기존의 흡착탑은 악취가스가 최하단의 흡착제를 통하여 충진된 높이만큼의 조밀하게 충진된 최상단의 흡착제를 통과해야 하므로 높은 압력손실이 발생할 수밖에 없는 구조로 되어 있다.

또한, 흡착재의 아래부분은 악취가스가 충진층을 상향류 흐름으로 통과할 때 가장 높은 농도의 악취물질을 흡착하게 됨으로써, 흡착제의 기공은 막히거나 수명이 다하는 클로킹 현상을 일으키게 되는 문제점이 있어 왔다.

대한민국 등록특허공보 제10-1875682호(등록일자: 2018.07.02) 대한민국 등록특허공보 제10-0901300호(등록일자: 2009.06.01)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 악취가스가 상향 유동되는 과정에서 충진된 흡착제를 골고루 통과할 수 있게 함으로써 흡착제를 통과하면서 발생되는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑을 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명에 따른 건식 흡착 방식에 최적화된 흡착제가 마련되어 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑을 제공하는 데 목적이 있다.

이와 함께 본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 더욱 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑은, 유입구가 마련되는 인렛유닛; 상기 인렛유닛의 상부에 분리 가능하게 설치되는 것으로, 중앙에 개구부가 형성되는 다공판 및 상부가 차폐된 중공의 관체로 형성되어 상기 개구부에 상향 설치되는 다공튜브를 포함하는 다공체층이 내부에 설치되는 흡착유닛; 상기 다공체층의 상부에 충진되는 흡착제; 및, 상기 흡착유닛의 상부에 분리 가능하게 설치되며 상기 인렛유닛으로부터 흡착유닛을 통과하여 탈취되는 악취가스가 배출되는 배출구가 마련된 아웃렛유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 함께 본 발명은 유입구가 마련되는 인렛유닛; 상기 인렛유닛의 상부에 분리 가능하게 다단 설치되는 것으로, 중앙에 개구부가 형성되는 다공판 및 상부가 차폐된 중공의 관체로 형성되어 상기 개구부에 상향 설치되는 다공튜브를 포함하는 다공체층이 내부에 설치되는 흡착유닛; 상기 다공체층의 상부에 충진되는 흡착제; 및, 상기 흡착유닛의 최상부에 분리 가능하게 설치되며 상기 인렛유닛으로부터 흡착유닛들을 통과하여 탈취되는 악취가스가 배출되는 배출구가 마련된 아웃렛유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 흡착제는 입자의 형태가 불규칙 각형으로 형성되며, 표면에 다양한 금속산화물이 코팅되어 열처리됨에 따라 다수의 기공이 형성되어 흡착반응을 일으키는 표면적이 증대된 활성탄으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 흡착제는 상기 흡착유닛에서 다공튜브의 높이에 대응되는 높이만큼 충진되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 유입구에는 악취가스와 함께 유입되는 수분의 응축과 미스트의 제거를 위한 데미스터가 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

압력 손실을 최소화할 수 있는 건식 흡착탑을 제공할 수 있게 됨으로써, 전반적인 악취가스의 탈취 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

아울러 악취발생원 및 탈취 분야 산업에서 건식 흡착탑 및 흡착제의 수요 창출을 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

이와 함께 본 발명의 다른 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 측면에서 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다공체층을 개념도로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 유동해석을 통한 압력분포를 나타낸 그림이다.
도 4는 종래의 건식 흡착탑의 유동해석을 통한 압력분포를 나타낸 그림이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 이러한 용어 중 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하는 것이고, 설명 상에 방향을 지칭하는 단어는 설명의 이해를 돕기 위한 것으로 시점에 따라 변경 가능함을 주지하는 바이다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑은 인렛유닛(100), 흡착유닛(200), 흡착제(미도시) 및 아웃렛유닛(300)을 포함하여 이루어진다.

인렛유닛(100)은 일정 압력으로 공급되는 악취가스의 유입을 위한 유입구(110)가 마련되며 악취가스가 흡착유닛(200)을 통과하여 아웃렛유닛(300)으로 배출되는 상향 유동을 가능하게 하는 구조로 이루어진다.

이러한 유입구(110)에는 하ㆍ폐수처리장 등 또는 습식 세정탑으로부터 악취가스와 함께 유입되는 수분의 응축과 미스트의 제거를 위한 데미스터(미도시)가 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.

다음으로 흡착유닛(200)은 인렛유닛(100)의 상부에 분리 가능하게 설치되며 내부에는 다공체층(210)이 설치된다. 다공체층(210)은 다공판(211) 및 다공튜브(212)를 포함하여 이루어진다. 이러한 다공판(211)은 흡착유닛(200) 내부에 설치되며 중앙에 개구부가 형성되는 판재에 다수개의 구멍이 형성된 형태로 이루어진다.

그리고 다공튜브(212)는 상부가 차폐되어 막혀진 중공의 관체형상으로 이루어져 개구부에서 상부 방향으로 설치되는 것으로, 다수개의 구멍이 형성된 판재를 벤딩 가공하여 원통형으로 형성하고 그 상부를 판재로 덮어 제작할 수 있다.

여기에서 다공판(211)과 다공튜브(212)에 형성되는 구멍은 후술되는 흡착제보다 더 작은 미세한 구멍의 형태로 판재 상에 매우 조밀하게 형성된다.

상기한 흡착유닛(200)은 인렛유닛(100)의 상부에 분리 가능하게 다단으로 설치되어 탈취효율을 향상시키는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명에서는 도 1에서와 같이 흡착유닛(200)이 2단(하단 및 상단)으로 마련되어, 각각이 상호간에 분리 가능하며, 2개소의 흡착구간을 제공하는 것을 바람직한 실시예를 채택하여 설명하기로 한다.

이어서 흡착제는 각각의 다공체층(210)의 상부에 충진되는 것으로, 입자의 형태가 불규칙 각형으로 형성되며, 표면에 다양한 금속산화물이 코팅되어 열처리됨에 따라 다수의 기공이 형성되어 흡착반응을 일으키는 표면적이 증대된 활성탄으로 이루어져, 일반적인 활성탄보다 10배 정도 높은 흡착 성능을 발휘하게 된다.

이와 같은 흡착제를 다공체층(210) 상부에 충진시키되, 충진되는 높이는 다공튜브(220)의 높이와 맞추어 주어 각각의 흡착유닛(200) 사이에 공간을 마련될 수 있게 한다. 이에 유입구(110)를 통해 상향 유동되는 악취가스는 다공판(211) 및 다공튜브(212)를 통과하게 됨으로써 흡착제가 충진된 높이만큼 골고루 접촉할 수 있게 되며, 그 결과 흡착제를 통과할 때 발생되는 압력 손실을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

다음으로 배출유닛(300)은 최상단 흡착유닛(200)의 상부에 분리 가능하게 설치되며, 인렛유닛(100)으로부터 흡착유닛(200)들을 통과하여 탈취되는 악취가스를 배출하기 위한 배출구(310)가 마련된다.

상기한 인렛유닛(100), 흡착유닛(200) 및 배출유닛(300) 각각이 상호간에 분리 가능하게 설치되는 것은 각각을 분리하여 유지보수를 용이하게 할 수 있기 때문이다.

상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 상향 유동되는 악취가스의 압력 손실이 줄어 드는 것을 아래의 실험을 통해 확인할 수 있었다.

실험의 경계조건으로 유입 측의 유동압력은 100m³/min이며, 배출 측은 대기압으로 설정하였다. 그리고 흡착제는 불규칙각형으로 다공도 및 2차 저항계수(C_R2)를 0.58 및 983Kg/m⁴로 적용하여 유동해석을 실시하였다.

본 발명(도 3) 및 종래기술(도 4)의 유입 측과 배출 측의 압력 측정 차이 값이 71.203mmAq 및 193.033 mmAq로 종래기술에 비해 압력차가 63%가 감소하는 결과를 확인하였다.

즉, 본 발명에 따르면 전체 악취 가스의 통과 유량에 대한 건식 흡착탑 내부의 흡착제를 통과하는 데 걸리는 압력손실은 대단히 낮은 값으로서 종래의 건식 흡착탑의 1/2이하 수준을 유지할 수 있을 정도로 획기적인 압력 손실의 최소화를 달성할 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 부수적으로 각각의 다공체층(210)은 충진된 흡착제의 중량을 지탱하기 위해 다공판(211)의 하부에 평철의 보강재가 격자형태로 설치될 수 있으며, 각각의 다공체층(210)에 충진된 흡착제에 해당되는 높이의 흡착유닛(200)에는 외부 점검과 흡착제의 교환을 위하여 별도의 사이드 글래스와 맨홀을 점검구로 설치될 수 있으며, 흡착유닛(200) 각각의 내부 다수의 개소에는 흡착제의 막힘으로 인한 흡착제 교환주기를 확인하기 위하여 압력센서가 설치될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 그리고 상술한 바와 같이 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 인렛유닛
110: 유입구
200: 흡착유닛
210: 다공체층
211: 다공판
212: 다공튜브
300: 아웃렛유닛
310: 배출구

Claims (5)

1. 유입구가 마련되는 인렛유닛;
   상기 인렛유닛의 상부에 분리 가능하게 설치되는 것으로, 중앙에 개구부가 형성되는 다공판 및 상부가 차폐된 중공의 관체로 형성되어 상기 개구부에 상향 설치되는 다공튜브를 포함하는 다공체층이 내부에 설치되는 흡착유닛;
   상기 다공체층의 상부에 충진되는 흡착제; 및,
   상기 흡착유닛의 상부에 분리 가능하게 설치되며 상기 인렛유닛으로부터 흡착유닛을 통과하여 탈취되는 악취가스가 배출되는 배출구가 마련된 아웃렛유닛;
   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑.
2. 유입구가 마련되는 인렛유닛;
   상기 인렛유닛의 상부에 분리 가능하게 다단 설치되는 것으로, 중앙에 개구부가 형성되는 다공판 및 상부가 차폐된 중공의 관체로 형성되어 상기 개구부에 상향 설치되는 다공튜브를 포함하는 다공체층이 내부에 설치되는 흡착유닛;
   상기 다공체층의 상부에 충진되는 흡착제; 및,
   상기 흡착유닛의 최상부에 분리 가능하게 설치되며 상기 인렛유닛으로부터 흡착유닛들을 통과하여 탈취되는 악취가스가 배출되는 배출구가 마련된 아웃렛유닛;
   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 흡착제는,
   입자의 형태가 불규칙 각형으로 형성되며, 표면에 다양한 금속산화물이 코팅되어 열처리됨에 따라 다수의 기공이 형성되어 흡착반응을 일으키는 표면적이 증대된 활성탄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑.
4. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 흡착제는,
   상기 흡착유닛에서 다공튜브의 높이에 대응되는 높이만큼 충진되는 것을 특징으로 하는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑.
5. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 유입구에는,
   악취가스와 함께 유입되는 수분의 응축과 미스트의 제거를 위한 데미스터가 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 압력 손실을 줄일 수 있는 건식 흡착탑.

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