KR830000349B1 - 활성탄 탈착장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

활성탄 탈착장치

본 도면의 용제 탈착 공정의 플로우시이트를 도시한 것으로 제1도는 종래법, 제2도 내지 제5도는 본 발명의 방법을 도시한 것으로, 제2도는 감압법, 제3도는 승압법, 제4도는 승압감압 병용법, 제5도는 증류탑을 설치한 감압법을 도시한 것이다.

본 발명은 활성탄에 흡착시킨 물질을 활성탄으로부터 수증기로서 탈착하는 활성탄의 재생시, 탈착에 사용된 수증기를 특별한 열교환계(계)에 도입시켜 수증기의 보유열을 회수함으로서 탈착에 적합한 새로운 수증기를 발생시켜 순환 재사용하는 장치에 관한 것이다.

유기물을 함유하는 가스를 활성탄을 사용하여 처리해서 그 속에 함유된 유기물을 활성탄에 흡착시킨 다음, 수증기를 사용하여 이 흡착된 유기물을 활성탄으로부터 탈착하여 활성탄을 재생하는 방법은 널리 알려져 있다.

예를들면, 각종 프라스틱 제품의 제조공정이나 인쇄공업 등에 있어서 여러가지의 조작에 따라 발생되는 폐가스 중에 함유된 유기용제를 회수하는데 있어, 활성탄을 충전한 흡착조에 이 폐가스(이하 원가스라 한다)를 통과시켜 유기용제를 활성탄에 흡착시키고, 활성탄이 소정의 흡착량에 도달 전후에는 원가스의 흐름을 중단시키고, 그 흡착조에 수증기를 통과시켜 흡착된 용제의 탈착을 행하여 회수하는 일련의 조작을 주기적으로 반복하는 고정상 타입의 용제 회수장치가 사용되어 왔다.

이와 같은 장치에는 2기 또는 그 이상의 흡착조가 병렬식으로 설치되어 있어, 흡착과 탈착을 교대로 반복 행함으로서 원가스를 연속적으로 처리할 수가 있다.

또 붕단탑(붕단탑)의 탑 꼭대기로부터 활성탄을 연속적으로 강하시켜 탑저부로부터 송입되는 원가스에 의해 활성탄을 유동시킴으로서 함유 유기용제의 흡착을 행하고, 탑하단에서 얻어지는 흡착이 끝난 활성탄을 별도로 설치되어 있는 탈착기에서 직접 취입되는 수증기에 의해 유동시킴으로서 탈착시키는 유동층 타입의 흡착장치도 공지되어 있다. 이들의 장치에 있어서는 활성탄에 흡착된 유기용제를 탈착하기 위하여 사용되는 수증기는 그 수증기가 보유하고 있는 열의 일부가 탈착계를 가열하기 위해 사용될 뿐이며, 대부분의 수증기는 그 수증기는 활성탄층을 통과한 후에 탈착계 외부로 배출된다.

즉, 탈착용 수증기는 실질적으로는 탈착한 유기물증기의 반송용으로 사용될 뿐이며, 그데로 응축기에서 응축된 후 방기되어 탈착용 수증기로서 재사용할 수가 없다. 예를들면, 제1도는 이와 같은 종래에 일반으로 사용되어 왔던 2조(조) 고정상 타입의 장치 계통도를 도시한 것으로서, 이 그림에 있어서 원가스 1은 송풍기 3'에 의해 흡착조 2-1에 송입되고, 원가스 중의 유기용제는 고정상을 형성하는 활성탄에 흡착되어 폐가스는 대기중에 방출된다. 흡착조 2-1에서는 상기와 같은 흡착조작이 행하여지는 동안, 흡착조 2-2에서는 수증기 S가 취입되어 흡착전 유기용제는 탈착이 행하여져서 수증기와 함께 가스상으로 방출된다. 이 혼합증기(탈착증기)는 응축냉각기 5'에 도입되어 수냉각에 의해서 전량 응축된다. 이때, 물과 회수유기용제가 서로 불용인 경우에는 응축물은 경사분리기 6에서 비중차에 의해 유기용제층과 수층의 2층으로 분리되어 물은 배출되고 유기용제는 회수된다. 양자가 일부 또는 전부 서로 용해되는 경우에는 분리 수 또는 응축물은 임의의 증류탑에 이송되어 물과 유기용제의 분리가 행하여진다.

또, 탈착시에 생성되는 비응축성 가스는 통기관 7에 의해서 계외부로 방출된다. 탈착에 사용되는 수증기의 일부는 흡착에서 탈착으로 전환되는 조기에 흡착조의 활성탄층 및 용기를 흡착온도(일반으로 약 30℃)로부터 탈착온도(일반으로 약 100℃)까지 가열하는데 사용되며, 또 다른 수증기의 일부는 흡착된 물질을 흡착시키기 위하여 사용되며, 이들 열의 소비에 의해서 응축된다.

이외의 수증기는 유기용제를 활성탄으로 부터 유출시키는 반송용 가스로서만 사용되고, 잠열은 전부 이용되지 않는체로 응축냉각기 5'에 도달되어 물에 그 열을 제공하고 그 자신은 응축되어 물로 된다. 즉 종래법의 경우에는, 탈착후의 수증기는 다시 탈착용 수증기로서 이용될 수가 없다.

통상의 유기용제의 흡탈착에 있어서, 이 탈착계로 부터의 이 수증기의 탈착용 수증기 전량의 7할 이상, 경우에 따라서는 9할까지도 도달되는 경우가 있으며, 이 수증기의 잠열을 탈착용 수증기의 잠열로서 재이용할 수가 있다면, 극히 효율적인 장치계를 얻을 수 있음은 자명한 것이다.

본 발명의 탈착방식은 이러한 탈착계로부터의 수증기의 잠열을 폐기하지 않고, 이것을 이용하여 새로운 수증기를 발생시켜, 이 수증기를 탈착용으로서 사용하는 것이며, 종래법에 비하여 수증기의 소비량을 대폭적으로 감소시키는 수단을 제공하는 것이다. 또, 이 방식은 흡착수단의 여하를 불문하고, 탈착에 있어서, 수증기를 직접으로 활성탄에 접촉시키는 형식이며는 모든 흡착 탈착시스템에 적용이 가능한 것이다.

본 발명을 실시하는 예로서, 제1의 예를 제2도에 도시한다.

이하 이것을 감압법이라 한다.

제2도에서 흡착조 2-1 및 활성탄층 4-1은 흡착공정이고, 흡착조 2-2 및 활성탄층 4-2는 탈착공정으로, 각조 내부는 거의 상압이다.

탈착용 수증기는 활성탄층 4-2에 취입되어 흡착된 유기용제는 이 취입전 수증기에 의해서 흡착된 수증기와 유기용제 증기와의 혼합가스 흡착조 2-2로부터 배출된다. 이 배출가스는 다음에 증발관 3에 부설된 열교환기 5의 응축수 5-2에 도입되어 약 100℃ 부근에서 응축된다. 열교환기 5의 증발축 5-1에는 후술하는 수층 중간조(8)로부터 물이 조절발브 Ⅴ-1을 통해 송입된다. 여기서 증발전(3)의 관체(9) 및 열교환기 증발축(5-1)은 감압송풍기(10) 또는 진공펌프의 흡인에 의하여 감압상태로 되기 때문에 증발축(5-1)에서의 물은 2의 감압도에 상당하는 비점 온도에서 비등한다.

따라서, 증발축(5-1)을 통과하는 물은 열교환기(5)를 통하여 전술한 증발축(5-2)에서의 응축령에 의해 가열을 받아 비등되어 수증기를 발생한다. 이때, 감압도가 높아지며는 권내의 증발온도는 저하되고 열교환기에 있어서 응축축(5-2)와 증발축(5-1) 사이의 온도차는 증대되기 때문에 소요전열 면적은 적어지지만, 반면에 감압송풍기(10)의 동력은 증대된다. 응축액은 제1도의 종래법과 같이 경사분리기에 도입되어 처리되며, 경사분리기 하중의 분리수는 수층 중간조(8)에 저장되어 상기와 같이 순환 이용된다.

발생한 수증기는 감압송풍기(10)의 토출측에서의 흡착조 흡입압력까지 압축된 다음, 탈착용 수증기로서 탈착공정의 흡착조(2-2)로 송입되어 흡착물과의 탈착에 사용된다. 탈착용 수증기 송입 배관중에 설치된 유량지시 조절계(FIC)에 의하여 흡착조에 송입되는 전수증기 량은 항상 일정하게 유지되도록 외부로부터 부족되는 수증기를 조절밸브(Ⅴ-2)를 통하여 보급할 수가 있다. 이것은 특히 흡착조를 탈착 사이클로 전환한 직후의 과도상태에서의 유효한 수단이다.

이 시스템에 있어서는 감압송풍기(10)의 흡인력을 다시 상승시켜 증발전(3)의 전내 압력을 다시 감소시키면 열교환기 전열면의 온도차가 증대되기 때문에 전열량은 증대되어, 다시 다량의 탈수용 수증기를 얻을 수가 있다.

이렇게 하기 위해서는, 감압송풍기의 회전수를 전술한 FIC 연결하여 변화시키는 것이 실시상에 있어서 하나의 유력한 수단이다.

다음에 본 발명을 실시하는 예로서, 제2의 예를 제3도에 도시한다. 이하 이것을 승압법이라 한다. 즉, 탈착공정의 흡착조(2-2)로부터 유출되는 탈착증기는 승압송풍기(11) 또는 압축기에 의해 승압되어 증발관(3)의 열교환기(5)의 응축측(5-2)에 도입된다.

탈착증기는 달열압축에 의해서 과도화 상태까지 승온되지마는, 응축은 그 압력에

있어서의 비점온도(예를들면, 1.5㎏/㎠에서는 약 110℃)에서 일어난다.

또 증발전 열교환기 증발축(5-1)은 거의 상압으로 유지되기 때문에 비점온도(약 100℃)하의 물과의 사이에서 생기는 온도차로 열교환이 행해지고, 상기와 같은 탈착증기는 응축되어 증발권내의 물은 비등증발된다.

응축액은 승압된 압력 상태로 경사분리기(6)에 도입된 다음, 이하 제1도에서와 같이 유기용제층과 수층으로 나뉘어져 유기용제는 경사분리기 상층으로부터 플루오르발브(Ⅴ-4)를 통해 상압하의 수층중간조(8)에 도입되고, 제2도에서의 경우와 같이 증발전(3)의 열교환기 증발측(5-1)에 이송되어 탈착용 수증기로서 흡착조(2-2)로 송입된다. 또, 증발관(9)에서의 수증기 부족분을 보충하기 위한 외부로 부터의 수증기는 전술한 감압법과 같은 흡착조 탈착 수증기라인에 설치된 유량 지시조절에 FIC와 유량 조절발브(Ⅴ-2)와의 년동에 의해 보급된다.

또, 본 발명의 제3의 예로서, 전술한 감압법, 승압법 외에 감압 승압을 동시에 조합시킨 방식도 사용할수가 있다. 즉 제4도에서와 같이(이하 승압 감압 병용법이라 한다), 흡착조(2-2)에서 배출되는 탈착증기를 승압송풍기(11)에 의해서 승압 전후, 증발관열 교환기 응축측(5-2)에서 응축되고, 경사분리기(6)에서 분리된 응축수는 수층 중간조(8)을 통해 증발전 열교환기 증발축(5-1)에 도입되어, 관체(9)의 내부에서 감압송풍기(10)에 의해 감압하에 증발되어 조정발브(Ⅴ-2)로부터의 외부수증기와 합체되어 흡착조(2-2)로 탈착용 수증기로서 회수된다.

이와같이 승압, 감압 2개의 송풍기를 설치하여 열교환기의 증발측(5-1)과 응축측(5-2)와의 온도차를 일정하게 유지해주는 수단인, 이 승압, 감압 병용법은 한쪽에만 1기의 송풍기를 배치한 것에 비하여 송풍기의 기계효울이 높아지기 때문에 소요동력 조절이 가능한 것이다. 또 승압송풍기와 감압송풍기를 병용함으로서 흡착조내의 탈착조작 압력을 용이하게 조절할 수가 있다.

이상은 본 발명의 실시 방법으로서, 감압법, 승압법 및 승압감압 병용법에 의한 탈착용 수증기 회수방식을 물과 서로 불용성 또는 난용성을 나타내는 유기용제를 예로서 설명하였다. 이때는, 탈착증기의 응축액이 경사분리기 내에 있어서 용제와 물로 거의 완전히 분리되어 경사분리기- 수층은 그대로 증발전으로 이송되어 탈착용 수증기로서 회수하는 방법을 생각할 수가 있다.

이와같은 용제의 대표적인 예로서는, 톨루엔, 크실렌, n-헥산 등의 탄화수소계 용제가 있다.

본 발명은 이외에 물과 부분적으로 용해성을 갖는 물질, 이를테면 초산에틸, 메틸이소부틸 케톤을 대상으로 하는 경우에도 적용할 수가 있다. 즉, 경사분리기에 있어서 회수용제가 수층중으로 많이 용해될 경우에는, 전술한 방법을 적용하며는 이 용제는 증발된 다음, 탈착용 수증기와 함계 흡착조 내로 송입되어 활성탄층에 흡착되고, 이 흡착조가 흡착공정으로 전환될 때, 탈착 공정중에 흡착된 용제가 흡착처리 후의 폐가스중으로 같이 배출되기 때문에 공해규제상 또는 회수 효율상의 문제로 될 가능성이 있다.

이와 같은 염려가 있을 경우에는 경사분리기로 부터 수층을 별도로 설치한 증류탑으로 도입시켜 용제를 완전히 제거하고, 얻어지는 물을 탈착수증기용수로서 사용함으로서 해결할 수가 있다.

제5도는 그와 같은 실시예를 도시한 것이다.

증발전 열교환기(5)에 있어서 응축된유기용제 및 물은 경사분리기(6)에서 2층으로 분리된 후, 물은 수층 중간조(8)을 거쳐 회수증류탑(12)의 탑꼭대기 부근으로 부터 송입된다. 여기에 수중에 용해되어 있는 유기용제는 증류탑 탑저부로 부터 취입되는 생(생) 증기(13)에 의해 추출되고, 탑꼭대기에서 일부의 물과 함께 유출되어 라인(14)를 거쳐 증발권 열교환기 응축측(5-2)에 도입되며, 흡착조로 부터의 탈착증기와 함께 여기서 증기측(5-1)에 잠열을 제공하고 응축되어 경사분리기(6)으로 회수한다. 회수증류탑에서 유기용제가 제거된 물은 탑저부로부터 배출되어 유량조절발브(Ⅴ-1)을 거쳐 증발권 열교환기 증발축(5-1)로 송입된 다음, 이하 제2도의 감압법에서와 동일한 조작으로 운전이 행해진다.

이상은 흡착물질로서 모두 유기용제를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위는 유기용제만으로 국한되지 않고, 널리 활성탄에 흡착되어 수증기에 의해 탈착되는 모든 유기물질에 적용할 수 있음은 자명한 것이다.

하기에 실시예를 열거하여 본 발명을 설명하겠다.

[실시예]

활성탄을 충전한 흡착조 2기를 상요하여 각조에 대해 흡착과 탈착을 일정시간마다 교대로 반복행하여, 건조기로부터 발생하는 톨루엔을 함유하는 가스중에서 톨루엔을 회수하는 용제 회수장치에 있어 종래법의 수증기 탈착방식에 의해 회수를 행한 경우와, 본 발명에 의한 수증기 탈착방식에 의해 회수를 행한 경우에 대하여 동일한 방법 조건하에서 비교하였다.

하기에 그 부대설비 소비량에 대한 비교치를 기재한다.

(1) 운전조건

톨루엔함유 가스유량 7300N㎥/H 가스중의 톨루엔 농도 2000ppm

톨루엔 회수량 60㎏/H 흡착조 내경 27㎜ø 높이 1.5m 2조(槽)

활성탄충전무게 1200k/1조 전환시간 흡착 2시간, 탈착 2시간

사용수증기 2㎏/㎤G 포화 사용냉각수 30℃

(2) 탈착 부대설비

*경사분리기-6의 외부에서 냉각(도시안함)

**승압 송풍기

이상의 설명에 있어서, 증발전 열교환기의 증발측에 이송되는 물, 즉 탈착용 수증기의 원수는 경사분리기에서 분리된 응축수 또는 경사분리기로 부터 필요에 다라 용해되는 용제를 유거한 물을 사용함을 알 수가 있다.

그러나, 이들의 처수수에 함유될 수 있는 미량의 불순물이 본래의 목적인 흡탈착공정에 악영향을 미칠 우려가 있는 경우에는, 경사분리기의 분리수를 사용하지 않고 별도로 청징수를 수증기용 원수로서 보급해도 무방하다.

본 발명의 탈착법에 대한 수증기 회수에 있어서는 증발전의 권체나 감압 또는 승압 송풍기 및 배관,계기의 설비등의 비율증가가 당연히 필요하다. 그러나, 상기와 같은 탈착을 위한 수증기의 대폭적인 저하에 의한 약간의 전력량의 상승은 있으나, 총체적으로는 큰 경제적 효과가 얻어진다. 이와같은 투자는 처리능력의 증대와 함께, 또 수증기비(탈착용 수증기 회수용제량)의 큰 물자에 대하여 한층 효과적이다.

Claims (1)

1. 유기물질을 함유한 활성탄의 재생장치로서, 그 활성탄에 탈착용 가스로서 수증기를 접촉시켜 유기물질을 탈착하기 위한 탈착대와, 그 탈착대로 부터의 수증기 및 탈착유기 물질을 함유하는 배출가스를 공급수에 간접 접촉시킴으로서 열교환시키고, 이 공급수를 가열하여 수증기를 발생시키기 위한 열교환식 증발대와, 그 열교환식 증발대에 그 공급수를 공급하기 위한 도관과, 그 배출가스를 그 열교환식 증발대로 도입시키기 위한 라인과, 그 열교환식 증발대에서 발생한 수증기를 전술한 탈착용 가스로서 도입시키기 위한 라인 및 그 배출가스 도입라인에 설치되어 그 배출가스를 승압하여 그 열교환식 증발대로 도입시키기 위한 승압수단과, 그 탈착용 수증기 도입라인에 설치되어 흡인측이 그 증발대측에 연결되고, 또한 토출측이 그 탈착대측에 연결되 그 증발대를 감압시키기 위한 감압수단의 2개의 수단중에서 적어도 하나의 수단을 포함하는 장치.

Images