KR970004281B1 - Circulated air filtering system for eliminating chemical agent - Google Patents

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Abstract

A air filtering system is composed of two adsorbing layers(1,2) where an adsorbent that adsorbs selectively a poisonous gas from air is filled, a conduit(3) connecting these and four solenoid valves(S1,S2,S3,S4), and four check valves(C1,C2,C3,C4) and two flow rate control valves. And the conduit is equipped with an entrance pipe flowing in the polluted air, an exhaust pipe exhausting refined filtering air filtered in an adsorption step, and an exit pipe exhausting the desorbed gas of polluted air through an adsorption/desorption procedure by decompressing it with atmospheric pressure.

Description

화학작용제 제거용 순환식 공기 여과 시스템Circulating air filtration system for chemical agent removal

제 1 도는 본 발명의 일예에 대한 구성 형태를 도시한 개략도1 is a schematic diagram showing a configuration form of an example of the present invention

제 2 도는 본 발명의 단계별 운전 과정을 도시한 공기 흐름도.2 is an air flow chart showing the step-by-step operating process of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1,2 : 흡착층3 : 도관1,2: adsorption layer 3: conduit

4 : 압력게이지S1,S2,S3,S4 : 솔레노이드 밸브4: Pressure gauge S1, S2, S3, S4: Solenoid valve

C1,C2,C3,C4 : 첵크 밸브V1,V2 : 유량 조절 밸브C1, C2, C3, C4: Check valve V1, V2: Flow control valve

본 발명은 압력변환 흡착방법을 이용하여 재생 가능한 화학작용에 제거용 순환식 공기 여과 시스템 및 이를 이용한 화학작용제의 순환식 여과방법에 관한 것이다.The present invention relates to a circulating air filtration system for removing a renewable chemical reaction using a pressure conversion adsorption method and a circulating filtration method of a chemical agent using the same.

현재 운용하고 있는 화생방 집단 보호 시스템에서 오염 공기로부터 유독가스를 흡착, 제거하고 정화 공기를 공급하는 가스 여과기의 형태는 드럼이나 판넬, 또는 방사형의 흐름을 갖는 카트리지 등에 활성탄을 충진한 고정층 여과기이며 이러한 여과기는 사용 수명이 다하면 폐기하는 단순 흡착 방식을 채택하고 있다.In the current NBC collective protection system, a gas filter that adsorbs, removes toxic gases from polluted air, and supplies purified air is a fixed bed filter filled with activated carbon in a drum, a panel, or a cartridge having a radial flow. Adopts a simple adsorption method that discards at the end of its service life.

그러나 이러한 가스 여과기는 여과 성능은 뛰어나지만 한정된 수명, 잔여 수명의 판단 불가, 여과기 교체시 유독가스에 노출하는 위험성 및 사용한 여과기의 폐기 문제 등 여러 가지 단점을 지니고 있다.However, these gas filters have excellent filtration performance but have various disadvantages such as limited lifetime, indeterminate remaining life, risk of exposure to toxic gas when the filter is replaced, and disposal of used filters.

또한, 분자량이 큰 화학작용제, 이를 테면 Sarin(GB), Soman(GD) 및 Mustard(HD)는 활성탄이나 고분자 수지와 같이 가공 크기가 큰 흡착제에 잘 흡착하며, 분자량이 작은 화학작용제, 이를 테면 시안화수소(AC) 및 염화시안(CK)은 분자체에 잘 흡착한다. 이러한 물리적 흡착은 흡착 세기가 강하든 약하든 간에 매우 빠르게 진행하지만 강하게 흡착된 성분의 탈착은 매우 느린 반면, 약하게 흡착된 성분은 매우 빠르게 탈착된다. 이러한 흡착 특성에서 불구하고 지금까지의 화생방 가스 여과방법에 대한 기술 개발은 한정된 양의 흡착제를 사용하여 더 많은 양의 화학작용제를 제거하기 위한, 즉 여과 수명 연장을 위한 흡착제의 개발에 한정되었으며, 특히 흡착력이 약한, 즉 흡착층의 파괴가 빨리 일어나는 저분자량의 화학작용제를 제거하기 위하여 금속 및 화학물질의 처리에 중점을 두고 진행되어 왔다. 따라서, 광범위한 화학작용제에 대한 여과수명을 연장시킬 수는 없었다.In addition, high molecular weight chemical agents such as Sarin (GB), Soman (GD), and Mustard (HD) are well adsorbed on adsorbents of large processing size, such as activated carbon or polymer resins, and have low molecular weight chemicals such as cyanide. Hydrogen (AC) and cyanide chloride (CK) adsorb well on molecular sieves. This physical adsorption proceeds very quickly, whether strong or weak, but the adsorption of strongly adsorbed components is very slow, while the weakly adsorbed components desorb very quickly. Despite these adsorption characteristics, the technical development of the CBR method has been limited to the development of an adsorbent for removing a larger amount of chemical agent using a limited amount of adsorbent, that is, to extend the filtration life. The emphasis has been on the treatment of metals and chemicals in order to remove low molecular weight chemical agents that have weak adsorption forces, that is, the breakdown of the adsorption layer occurs quickly. Thus, it was not possible to extend the filter life for a wide range of chemical agents.

이러한 문제점을 해결하고자 연구하던차, 본 발명자들은 화학작용제에 오염된 공기로부터 유독 성분을 제거하고 여과된 공기를 집단 보호시설에 공급하는 화학작용에 여과 시스템에 여러 가지 밸브를 이용한 압력변화 흡착 방법을 도입함으로서 흡착과 탈착과정을 번갈아 수행하여 오염 공기를 정화함과 동시에 사용한 흡착제를 여과기내에서 바로 재생하여 재사용이 가능하게 하였고 따라서 여과기를 이동없이 재생함으로서 종래의 화학작용제 여과 시스템이 갖는 수용 문제, 교체 및 폐기시 수반되는 경제적 부담 및 그의 위험성 등을 해결할 수 있었다. 이와 같이 흡착제에 흡착과 탈착 과정이 순환됨과 동시에 흡착제가 여과기내에서 재사용됨으로서 흡착 특성 및 화학작용제의 종류에 관계없이 다양한 화학작용제에 대하여도 여과 수명을 연장시킬 수 있었다.In order to solve this problem, the present inventors have introduced a pressure change adsorption method using various valves in a filtration system in a chemical action of removing toxic components from air contaminated with a chemical agent and supplying filtered air to a collective protection facility. By alternately performing the adsorption and desorption process, the polluted air is purged and the used adsorbent can be recycled directly in the filter to be reused. Therefore, the filter can be recycled without moving. The economic burden and risks involved in disposal were solved. As the adsorption and desorption processes are circulated in the adsorbent and the adsorbent is reused in the filter, the filtration life can be extended for various chemical agents regardless of the adsorption characteristics and types of chemical agents.

본 발명의 목적은 흡착제가 충진된 복수의 흡착층, 각 흡착층의 양측에 각각 두개의 가지를 가지며, 한측에는 두 개의 가지를 교차로 연결하는 여과공기용 출구관, 다른 한축에는 각 가지에 탈착가스용 출구관과 오염공기용 입구관의 좌우측에 각각 설치된 솔레노이드 밸브, 여과 공기용 출구관의 좌우측에 각각 설치된 첵크 밸브와 여과공기용 출구관의 선상으로서 두 개 가지의 도관 상방에 각각 설치된 유량조절 밸브로 구성된 화학작용제 제거용 순환식 공기 여과 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a plurality of adsorption layer filled with the adsorbent, each having two branches on each side of each of the adsorption layer, the outlet pipe for filtration air connecting the two branches on one side, the desorption gas on each branch on the other axis Solenoid valves provided on the left and right sides of the outlet pipe for the contaminated air and the inlet pipe for the contaminated air, check valves installed on the left and right sides of the outlet pipe for the filtered air, and flow control valves respectively installed above the two conduits above the outlet pipe for the filtered air. It is to provide a circulating air filtration system for the chemical agent removal consisting of.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 순환식 공기 여과 시스템을 이용하여 압력 변환에 따라 다음의 세 단계를 한 순환주기로 하여 흡착 탈착 과정을 교대로 반복 수행함으로서 화학작용제에 의해 오염된 공기로부터 유독 성분을 흡착 제거하고 여과된 정화 공기를 연속 공급하는 것으로 이루어진 화학작용제의 순환식 여과방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to use the circulating air filtration system to alternately repeat the adsorption and desorption process in one circulation cycle according to the pressure conversion to remove the toxic components from the air contaminated by the chemical agent. It is to provide a circulating filtration method of a chemical agent consisting of adsorption removal and continuous supply of filtered purge air.

(a) 고압의 오염 공기를 흡착층에 도입하여 유독 성분을 흡착, 제거하고 여과 공기를 출구로 배기하는 흡착 단계.(a) Adsorption step of introducing high pressure contaminated air into the adsorption bed to adsorb and remove toxic components and exhaust the filtered air to the outlet.

(b) 흡착층의 압력을 대기압으로 감압시켜 흡착된 유독성분을 흡착층 입구로 탈착시킨 수 다른 흡착층에서 배기되는 여과 공기의 일부를 세정 가스로 하여 세정하는 감압/세정 단계,(b) a pressure reduction / cleaning step of cleaning a portion of the filtration air exhausted from several other adsorption layers desorbed from the adsorption layer by depressurizing the pressure of the adsorption layer to atmospheric pressure and desorbed to the inlet of the adsorption layer,

(c) 여과 공기를 이용하여 흡착층을 가압하는 가압 단계.(c) a pressurizing step of pressurizing the adsorption layer using filtered air.

본 발명에서 압력 변화 흡착방법은 각종 밸브를 이용하여 고압의 흡착 단계와 이보다 낮은 압력하에 탈착 단계를 번갈아 수행하는 것으로 이루어지며, 이와 같은 방법에 의해 화학작용제를 분리하는 공정을 수행함과 동시에 흡착제를 재생할 수 있다.In the present invention, the pressure change adsorption method is performed by alternately performing a high pressure adsorption step and a desorption step under a lower pressure using various valves, and at the same time performing the process of separating chemical agents and regenerating the adsorbent. Can be.

즉, 공기 압축기를 사용하여 먼저 분리 정제하고자 하는 성분과 제거하고자 하는 성분을 함유하는 혼합가스를 고압으로 하여 솔레노이드 밸브를 통해 흡착제가 충진된 흡착층으로 유입하여 제거하고자 하는 성분을 선택적으로 흡착시키고 정제된 성분을 첵크 밸브와 유량조절 밸브를 통해 배기시킨다. 다음에 일정기간 동안 흡착과정을 수행한 흡착층의 압력을 다른 솔레노이드 밸브를 열어 대기압으로 감압함으로서 흡착된 성분을 탈착시킨후 다른 유량조절 밸브와 첵크 밸브를 통해 정제 성분의 일부를 세정가스로 사용하여 흡착층 밖으로 밀어내어 사용한 흡착제를 재생한다. 이와 같이 압력변화에 의한 흡착/탈착 과정을 번갈아 수행함으로서 흡착제의 재생/재사용이 가능하게 된다. 이러한 과정을 연속적으로 수행하기 위해서는 적어도 두 개의 흡착층을 필요로 한다.That is, using an air compressor, the mixed gas containing the component to be separated and the component to be removed first is subjected to a high pressure, and the solenoid valve is introduced into the adsorption layer filled with the adsorbent to selectively adsorb and purify the component to be removed. The discharged component is evacuated through the check valve and the flow control valve. Next, the pressure of the adsorption layer, which has undergone the adsorption process for a certain period of time, is opened to reduce the atmospheric pressure by opening another solenoid valve to desorb the adsorbed component, and then use a part of the purified component as a cleaning gas through another flow control valve and check valve. The used adsorbent is regenerated by pushing out of the adsorption layer. In this way, by alternately performing the adsorption / desorption process by the pressure change it is possible to regenerate / reuse the adsorbent. In order to perform this process continuously, at least two adsorption beds are required.

상술한 압력변환 흡착방법의 기본 원리를 본 발명의 일예인 두 개의 흡착층을 사용한 순환식 공기 여과시스템에 적용하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.The basic principle of the above-described pressure conversion adsorption method will be described in more detail by applying to a circulating air filtration system using two adsorption beds as an example of the present invention.

본 발명의 순환식 공기 여과 시스템은 본 발명에서 제시된 솔레노이드 밸브, 첵크 밸브 및 유량조절 밸브를 이용하여 다음의 각 단계별 공정을 순환주기로 수행할 수 있다.In the circulating air filtration system of the present invention, each of the following step-by-step processes may be performed in a circulation cycle by using the solenoid valve, the check valve, and the flow control valve provided in the present invention.

Ⅰ. 흡착 단계I. Adsorption stage

Ⅱ. 향류 감압/향류 세정 단계II. Counter-current decompression / counter-current cleaning steps

Ⅲ. 여과 공기에 의한 향류 가압 단계III. Countercurrent pressurization by filtered air

상기 단계별 공정은 다음 표와 같이 두 개의 흡착층이 번갈아 수행하는데 하나의 흡착층이 흡착단계를 수행할 동안 다른 흡착층은 감압, 세정 및 가압 단계를 차례로 수행하도록 1/2 주기로 나누어서 여과 공기를 지속적으로 회수하게 한다.The step-by-step process is carried out by two adsorption layers alternately as shown in the following table. While one adsorption layer performs the adsorption step, the other adsorption layer is divided into 1/2 cycles to carry out the depressurization, cleaning and pressurization steps in order to continuously filter the air. To recover.

[표 ]Table

본 발명의 순환식 공기 여과 시스템을 일예를 들어 그 구성과 각 단계를 첨부 도면과 관련하여 설명하면 다음과 같다.For example, the configuration and each step of the circulation air filtration system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제 1 도에서는 본 발명의 순환식 공기 여과 시스템에서 흡착층이 두 개로 구성된 시스템을 도시하고 있으며, 구체적으로 공기중 유독가스를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 충진한 두 개의 흡착층(1,2), 이들을 연결하고 있는 도관(3) 및 네 개의 솔레노이드 밸브(S1,S2,S3,S4), 네 개의 첵크 밸브(C1,C2,C3,C4) 및 두 개의 유량조절 밸브(V1,V2)로 구성되어 있다. 도관에는 오염 공기를 유입하는 입구관, 흡착단계를 통해 여과된 정제 여과 공기를 배기하는 배기관 및 흡착/탈착 과정을 거친 오염 공기의 탈착 가스를 대기압으로 감압하여 배기하는 출구관이 구비되어 있으며, 특히 솔레노이드 밸브는 프로그램이 가능한 마이크로 프로세서와 연결하여 자동 개폐될 수 있도록 마이크로 프로세서의 설치가 가능하다. 또한, 솔레노이드 밸브를 거쳐 오염 공기가 흐르는 도관에는 오염 공기의 압력을 적정 수준으로 유지하는지를 확인할 수 있도록 압력게이지(3)를 부착한다.FIG. 1 shows a system consisting of two adsorption layers in the circulating air filtration system of the present invention. Specifically, two adsorption layers (1, 2) filled with an adsorbent capable of selectively adsorbing toxic gases in the air are illustrated in FIG. ), The conduits (3) connecting them, four solenoid valves (S1, S2, S3, S4), four check valves (C1, C2, C3, C4) and two flow control valves (V1, V2). Consists of. The conduit is provided with an inlet pipe for introducing contaminated air, an exhaust pipe for exhausting the filtered filtered air filtered through the adsorption step, and an outlet pipe for evacuating the desorbed gas of the contaminated air that has undergone the adsorption / desorption process to atmospheric pressure. The solenoid valve can be connected to a programmable microprocessor to allow the microprocessor to be opened and closed automatically. In addition, a pressure gauge 3 is attached to the conduit through which the polluted air flows through the solenoid valve so as to confirm that the pressure of the polluted air is maintained at an appropriate level.

제 2 도에서는 본 발명의 일예에 따라 각 단계의 1주기 진행시 그 운전 과정을 통한 공기의 흐름도를 개략적으로 도시하고 있다. 각 단계의 수행 과정은 흡착층(1)-흡착층(2)에 대해 흡착-가압 공정, 감압/세정-흡착 공정, 가압-흡착 공정 및 가압-흡착 공정의 4공정으로 구분할 수 있다.FIG. 2 schematically illustrates a flow of air through the operation process during one cycle of each step according to an embodiment of the present invention. The performance of each step may be divided into four steps of adsorption-pressurization process, pressure-reduction / cleaning-adsorption process, pressure-adsorption process, and pressure-adsorption process for the adsorption layer (1) -adsorption layer (2).

제 1 공정 : 흡착층(1)-흡착 단계, 흡착층(2)-감압/세정 단계First step: adsorption layer (1)-adsorption step, adsorption layer (2)-pressure reduction / cleaning step

오염 공기를 공기 압축기를 사용하여 가압시킨후, 솔레노이드 밸브(S1)를 통해 흡착층(1)으로 유입시킨다. 유독성 가스는 충진한 활성탄에 의해 흡착 제거되고 여과된 공기만이 유량조절 밸브(V2)를 통해 출구로 배기 공급된다. 이 때 배기되는 여과 공기의 일부는 유량조절 밸브(V1)를 거쳐 감압된 후 일정 유량으로 흡착층(2)으로 도입되어 세정 가스로 사용된다. 한편 일정 시간 동안 흡착 단계를 마친 흡착층(2)은 솔레노이드 밸브(S4)가 열리면서 대기압까지 감압된다. 이때 흡착층(2)내의 가스 흐름은 흡착 단계의 반대 방향으로 흐르며, 흡착층(2)내의 압력이 감소되면서 흡착되어 있던 유독 성분의 가스는 팽창하여 분압이 낮아져 흡착제로부터 탈착된다. 대기압까지의 감압과 동시에 흡착층(1)으로부터 공급된 세정 가스를 이용하여 감압에 의해 탈착된 유독 성분을 흡착층(2)의 밖으로 밀어냄으로서 사용한 활성탄을 재생시키는 세정 단계를 수행한다. 본 공정에서는 제 1 도에서 알 수 있는 바와 같이 감압 및 세정 단계를 흡착 방향과 반대 방향으로 수행하였으며, 첵크 밸브(C2)를 이용하여 탈착성분의 역류를 방지하였다. 또한, 이 두 단계를 동시에 수행하여 흡착제의 재생에 필요한 세정 시간을 조금이라도 더 부여하였으며, 불필요한 밸브 개폐를 줄일 수 있었다.The contaminated air is pressurized using an air compressor and then introduced into the adsorption bed 1 through the solenoid valve S1. Toxic gas is adsorbed and removed by the filled activated carbon, and only the filtered air is exhausted to the outlet through the flow control valve (V2). A part of the filtered air discharged at this time is depressurized through the flow control valve V1 and introduced into the adsorption layer 2 at a constant flow rate to be used as a cleaning gas. On the other hand, the adsorption layer (2) after the adsorption step for a predetermined time is reduced to atmospheric pressure while the solenoid valve (S4) is opened. At this time, the gas flow in the adsorption layer 2 flows in the opposite direction to the adsorption step. As the pressure in the adsorption layer 2 decreases, the gas of the toxic components adsorbed expands to lower the partial pressure and desorbs from the adsorbent. At the same time as the reduced pressure up to atmospheric pressure, a cleaning step is performed in which the activated carbon is regenerated by pushing the toxic components desorbed by the reduced pressure out of the adsorption layer 2 using the cleaning gas supplied from the adsorption layer 1. In this process, as shown in FIG. 1, the depressurization and washing steps were performed in the opposite direction to the adsorption direction, and the check valve C2 was used to prevent backflow of the desorbed components. In addition, by performing these two steps at the same time to give a little more cleaning time required for the regeneration of the adsorbent, it was possible to reduce unnecessary valve opening and closing.

제 2 공정 : 흡착층(1)-흡착단계, 흡착층(2)-가압 단계2nd process: adsorption layer (1)-adsorption step, adsorption layer (2)-pressurization step

제 1 공정에 이어서 흡착층(1)은 흡착 단계를 계속 수행하고 솔레노이드 밸브(S4)가 닫히면서 감압/세정 단계를 완결한 흡착층(2)은 흡착층(1)에서 배기하는 여과 공기를 유량조절 밸브(V1)와 첵크 밸브(C2)를 통해 도입하여 흡착 압력까지 가압 과정을 수행한다. 본 공정에서 오염 공기를 이용한 병류 가압의 경우에는 흡착층(2)의 압력이 흡착 압력까지 도달하여 흡착층 전체에 걸쳐 균일한 압력을 유지할 동안 오염 공기의 유속이 높아져서 유독 가스가 흡착제에 의해 충분히 흡착 제거되지 못한다. 이로 인해 유독 성분에 의한 흡착층(2)의 파괴가 쉽게 일어날 수 있다. 따라서 여과 공기를 이용한 상기 공정에 의해 향류 가압을 수행함으로서 흡착층 출구로 유독 성분의 이동을 억제할 수 있으며 흡착층의 순환에 따라 배기공급되는 여과공기를 압력 변동없이 균압하에서 계속 공급할 수 있도록 하였다. 가압 단계는 20초 이내에 완료되었다.Following the first process, the adsorption layer 1 continues the adsorption step and the solenoid valve S4 is closed and the adsorption layer 2 which has completed the decompression / cleaning step flows through the filtered air discharged from the adsorption layer 1. It is introduced through the control valve (V1) and the check valve (C2) to perform a pressurization process up to the adsorption pressure. In the case of cocurrent pressurization using contaminated air in this process, while the pressure in the adsorption layer 2 reaches the adsorption pressure and maintains a uniform pressure throughout the adsorption layer, the flow rate of the contaminated air is increased so that the toxic gas is sufficiently adsorbed by the adsorbent. It cannot be removed. For this reason, destruction of the adsorption layer 2 by the toxic component may easily occur. Therefore, by performing countercurrent pressurization by the above-mentioned process using filtered air, it is possible to suppress the movement of toxic components to the outlet of the adsorption layer and to continuously supply the filtered air exhausted by the circulation of the adsorption layer under pressure without fluctuation of pressure. . The pressurization step was completed within 20 seconds.

제 3 고정 : 흡착층(1)-감압/세정 단계, 흡착층(2)-흡착 단계Third fixation: adsorption layer (1)-depressurization / washing step, adsorption layer (2)-adsorption step

오염 공기는 솔레노이드 밸브(S2)를 통하여 흡착층(2)으로 유입되어 여과/배기됨과 동시에 솔레노이드 밸브(S3)가 열리면서 흡착층(1)은 흡착 단계를 완료하고 감압/세정 단계를 수행한다. 흡착층(1)에서 세정 가스는 흡착 단계를 수행하고 있는 흡착층(2)에서 유량조절 밸브(V1)와 첵크 밸브(C1)를 통해 공급받는다. 제 1 공정과 동일한 과정을 흡착층(1 및 2)이 교대하여 수행한다.The contaminated air is introduced into the adsorption layer 2 through the solenoid valve S2 and filtered / exhausted, and the solenoid valve S3 is opened while the adsorption layer 1 completes the adsorption step and performs the depressurization / cleaning step. The cleaning gas in the adsorption layer 1 is supplied through the flow control valve V1 and the check valve C1 in the adsorption layer 2 which is performing the adsorption step. The same process as the first process is performed by the adsorption layers 1 and 2 alternately.

제 4 공정 : 흡착층(1)-가압 단계, 흡착층(2)-흡착 단계Fourth process: adsorption layer (1) -pressurization step, adsorption layer (2) -adsorption step

제 3 공정에 이어서 흡착층(2)은 흡착 공정을 계속 수행하고, 솔레노이드 밸브(S3)가 닫히면서 흡착층(1)은 가압 단계를 수행한다. 가압 가스는 흡착층(2)으로부터 유량조절 밸브(V1)와 첵크 밸브(C1)로부터 공급받는다. 제 2 공정과 동일한 과정을 흡착층(1 및 2)이 교대하여 수행한다.Following the third process, the adsorption layer 2 continues the adsorption process, and the solenoid valve S3 is closed while the adsorption layer 1 performs the pressurization step. Pressurized gas is supplied from the adsorption layer 2 from the flow control valve V1 and the check valve C1. The same process as the second process is performed by the adsorption layers 1 and 2 alternately.

본 발명은 상기 공정을 한 순환주기로 순차적으로 계속 반복 수행함으로서 오염 공기를 계속적으로 정화함과 동시에 사용한 흡착층은 흡착/탈착 과정을 통해 재생하여 재사용되므로 여과수명이 연장되고 여과기의 교체 및 폐기에 따른 위험성이 해결될 수 있다.The present invention continuously purifies the contaminated air by continuously repeating the above process in one circulation cycle, and the used adsorption layer is recycled and reused through the adsorption / desorption process, so that the filtration life is extended and the risk of replacement and disposal of the filter is increased. This can be solved.

본 발명의 일예에 따라 사용된 흡착제는 종래의 활성탄이 사용된다. 물론 다른 흡착제도 가능하나 여러 종류의 화학작용제의 제거용으로 활성탄이 바람직하다.Adsorbents used in accordance with one embodiment of the present invention are conventional activated carbon. Of course, other adsorbents are possible, but activated carbon is preferred for the removal of various chemical agents.

또한, 흡착층의 흡착 압력은 공기 압축기에 의해 압축된 오염공기의 압력으로 표시되며 이 압력은 50-60psig가 바람직하다. 이 압력 보다 적으면 흡착 압력이 적어서 흡착층에 화학작용제의 흡착이 원활하지 못하며, 이 범위 보다 크면 흡착층의 흡착 효과가 더 크게 나타나지만 압력증가에 대한 흡착층의 흡착량 증가 속도는 점차 둔화되므로 이 범위 이상의 압력 증가는 불필요한 운전 비용를 증가시키는 결과를 초래한다.In addition, the adsorption pressure of the adsorption bed is expressed as the pressure of the polluted air compressed by the air compressor, which is preferably 50-60 psig. If it is less than this pressure, the adsorption pressure of the adsorption layer is less than the adsorption layer because the adsorption pressure of the adsorption layer is greater than this range, but the adsorption effect of the adsorption layer is gradually slowed down due to the pressure increase. Increasing pressure beyond the range results in unnecessary operating costs.

본 발명의 다른 일예에 따라 상기 세단계로 이루어진 순환주기에서 사용된 흡착제의 신속한 재생을 고려할 때 주기당 순환시간을 10분 이내로 한정하는 것이 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, in consideration of the rapid regeneration of the adsorbent used in the cycle consisting of the three steps, it is preferable to limit the cycle time per cycle within 10 minutes.

본 발명의 다른 일예는 상기 감압/세정 단계에서 세정 단계를 흡착층의 압력이 대기압까지 감압됨과 동시에 수행하는 것이다. 또한 세정 단계는 세정 가스량 대 유입되는 오염 공기량의 부피비로 1.2-1.3으로 세정 가스를 흡착층에 유입함으로서 충분한 세정 효과를 얻을 수 있도록 수행되는 것이 바람직하다.Another example of the present invention is to perform the washing step in the depressurization / cleaning step at the same time as the pressure of the adsorption layer is reduced to atmospheric pressure. In addition, the washing step is preferably carried out so that a sufficient cleaning effect can be obtained by introducing the cleaning gas into the adsorption layer at a ratio of 1.2 to 1.3 by volume of the cleaning gas to the amount of contaminated air introduced.

본 발명의 바람직한 일예는 상기 가압 및 감압/세정 단계를 여과 공기의 일부를 이용하여 흡착 단계의 반대 방향으로 수행하는 것이다.One preferred embodiment of the present invention is to perform the pressurization and depressurization / cleaning steps in the opposite direction of the adsorption step using a portion of the filtration air.

한편, 본 발명에 따른 화학작용제의 순환식 여과방법은 화학작용제의 종류가 다양하고, 또한 이들의 흡착제에 대한 흡착 정도과 광범위함에도 불구하고 다양한 화학작용제에 대해 여과 수명을 연장시킬 수 있는 유용한 여과방법이다. 그의 실예로서 Sarin(GB) 또는 Soman(GD), 및 Mustard(HD)와 같은 분자량이 크고 옹축 가능한 화학작용제 그리고 Hydrogen cyanide(AC) 및 Cyanogen chloride(CK)와 같은 분자량이 작은 화학작용제를 들 수 있다.On the other hand, the circulating filtration method of the chemical agent according to the present invention is a useful filtration method that can extend the filtration life for a variety of chemical agents in spite of the variety of chemical agents and the degree and extent of their adsorption to the adsorbents. . Examples thereof include large molecular weight and soluble chemical agents such as Sarin (GB) or Soman (GD), and Mustard (HD) and small molecular weight chemicals such as Hydrogen cyanide (AC) and Cyanogen chloride (CK). .

다음의 실시예는 본 발명의 실시를 예시하고 있으나, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.The following examples illustrate the practice of the invention, but are not intended to limit the scope of the invention.

[실시예 1]Example 1

본 발명에 따라 구성된 시스템에서 할성탄(미국 Calgon사 제품, 입도 : 12-30메쉬)을 직경 30㎜, 높이 300㎜인 두 개의 흡착층에 각각 120g씩 충진한 후 DMMP(디메틸메틸포스포노에이트)증기를 함유하는 오염 공기를 50psig의 압력하에서 35 ℓ/min의 유속으로 흡착층에 공급한다. DMMP는 신경작용제인 Sarin의 유사작용제로 증기압이 매우 낮고 활성탄에 강하게 흡착하는 유기인 화합물이며, 오염 공기중 DMMP 증기함유량은 0.6㎎/ℓ로 증기 발생기를 통해 일정한 농도로 흡착장체 공급하였다. 첨부 도면 제 2 도에 나타낸 공정을 다음의 제시 시간에 따라 반복 수행한다.In the system configured according to the present invention, 120 parts of the activated charcoal (manufactured by Calgon, USA, particle size: 12-30 mesh) were respectively filled with two adsorption layers of 30 mm in diameter and 300 mm in height, and then DMMP (dimethylmethyl phosphonoate). Contaminated air containing steam is fed to the adsorption bed at a flow rate of 35 l / min under a pressure of 50 psig. DMMP is an analog of Sarin, a nerve agent. It is an organic phosphorus compound with very low vapor pressure and strong adsorption on activated carbon. DMMP vapor content in contaminated air was 0.6 mg / l, and the adsorption body was supplied at a constant concentration through a steam generator. The process shown in FIG. 2 of the accompanying drawings is repeated according to the following presentation time.

제 1 공정-220초, 제 2 공정-20초1st process-220 seconds, 2nd process-20 seconds

제 3 공정-220초, 제 4 공정-20초3rd process-220 seconds, 4th process-20 seconds

활성탄에 의해 DMMP 증기는 흡착, 제거되고 여과된 공기중 12 ℓ/min의 공기는 세정 가스로 사용하고 실제 회수하는 여과 공기는 23 ℓ/min의 유속으로 수득된다. 여과 공기의 농도 분석은 유기인 화합물만을 선택적으로 분석하는 가스 분석기(Phosphorous gas analyzer)를 이용하였는데, 이때의 기준 검출 농도는 0.01ppm이다. 16,200분 동안 계속 운전하였는데도 여과 공기중 DMMP 증기는 검출되지 않았으며, 수행 시간 동안 처리한 DMMP 양은 0.6㎎/ℓ×35 ℓ/min×16,200min=340,200㎎이며, 회수한 여과 공기량은 23 ℓ/min×16,200min=372,600이다.DMMP vapor is adsorbed and removed by the activated carbon, and 12 L / min of the filtered air is used as the cleaning gas, and the actual recovered filtration air is obtained at a flow rate of 23 L / min. The concentration analysis of the filtered air was performed using a phosphorous gas analyzer that selectively analyzes only organophosphorus compounds, and the reference detection concentration at this time was 0.01 ppm. DMMP vapor in the filtered air was not detected even though the operation was continued for 16,200 minutes, and the amount of DMMP treated during the run time was 0.6 mg / L × 35 L / min × 16,200 min = 340,200 mg, and the amount of recovered filtered air was 23 L /. min x 16,200 min = 372,600.

[비교예 1]Comparative Example 1

활성탄을 직경 30㎜, 높이 300㎜인 흡착층에 120g 충진한 후 DMMP 증기를 0.6㎎/ℓ 함유하는 오염 공기를 50psig의 압력하에서 30 ℓ/min의 유속을 흡착층에 공급하였는데 흡착층은 1,875분만에 파괴되었다. 수행시간 동안 처리한 DMMP 양은 0.6㎎/ℓ×30ℓ/min ×1875min=33,750㎎이고, 회수한 여과 공기량은 30 ℓ/min ×1875min=56,250 이다.120 g of activated carbon was packed into an adsorption bed having a diameter of 30 mm and a height of 300 mm, and then a flow rate of 30 l / min was supplied to the adsorption bed under a pressure of 50 psig with contaminated air containing 0.6 mg / l of DMMP vapor. Was destroyed. The amount of DMMP treated during the run time was 0.6 mg / L × 30 L / min × 1875 min = 33,750 mg, and the recovered filtered air amount was 30 L / min × 1875 min = 56,250.

[실시예 2]Example 2

활성탄을 직경 30㎜, 높이 300㎜인 흡착층에 80g 충진한 후 아세톤 증기의 농도가 40㎎/ℓ인 혼합 가스를 50psig의 압력하에서 7 ℓ/min의 유속으로 흡착층에 공급하였다. 실시예 1과는 달리 하나의 흡착층을 이용하여 두 개의 흡착층으로 이루어진 공정을 모사 수행하도록 실험 장치를 구성하여 실험하였다.80 g of activated carbon was packed into an adsorption layer having a diameter of 30 mm and a height of 300 mm, and then a mixed gas having acetone vapor concentration of 40 mg / L was supplied to the adsorption layer at a flow rate of 7 L / min under a pressure of 50 psig. Unlike Example 1, an experimental apparatus was configured to simulate a process consisting of two adsorption layers using one adsorption layer.

첨부한 도면 제 2 도에 나타낸 공정을 다음의 제시 시간에 따라 반복 수행하였다.The process shown in FIG. 2 of the accompanying drawings was repeated according to the following presentation time.

제 1 공정-220초, 제 2 공정-20초1st process-220 seconds, 2nd process-20 seconds

제 3 공정-220초, 제 4 공정-20초3rd process-220 seconds, 4th process-20 seconds

활성탄에 의해 아세톤 증기는 흡착, 제거되고 여과된 공기중 2.5 ℓ/min의 공기는 세정 가스로 사용하고 나머지 4.5 ℓ/min의 여과 공기를 회수하였다. 여과 공기의 농도 분석을 탄화수소 가스 분석기(Htdrocarbongas analyzer)를 이용하였는데, 이때의 기준 검출 농도는 0.01ppm이다. 7,320분 동안 계속 운전하였는데도 여과 공기중 아세톤 증기는 검출되지 않았으며, 수행 시간 동안 처리한 아세톤 양은 4.0㎎/ℓ×7 ℓ/min×7,320min=16,470 ℓ이다.Acetone vapor was adsorbed and removed by activated charcoal, 2.5 L / min air in the filtered air was used as the cleaning gas, and the remaining 4.5 L / min filtered air was recovered. The concentration analysis of the filtered air was carried out using a hydrocarboncarbon analyzer, and the reference detection concentration at this time was 0.01 ppm. Acetone vapor in the filtered air was not detected even though the operation was continued for 7,320 minutes, and the amount of acetone treated during the running time was 4.0 mg / L × 7 L / min × 7,320 min = 16,470 L.

[비교예 2]Comparative Example 2

활성탄을 직경 30㎜, 높이 300㎜인 흡착층에 80g 충진한 후 아세톤 증기의 농도가 40㎎/ℓ인 혼합 가스를 50psig의 압력하에서 7 ℓ/min의 유속으로 흡착층에 공급하였는데 흡착층은 360분만에 파괴되었다. 수행시간동안 처리한 아세톤 양은 4.0㎎/ℓ×7 ℓ/min×6hr×60min=10,080㎎이고, 회수한 여과 공기량은 7 ℓ/min×360min=2,520 ℓ이다.80 g of activated carbon was packed into an adsorption bed having a diameter of 30 mm and a height of 300 mm, and then a mixed gas having acetone vapor concentration of 40 mg / l was supplied to the adsorption bed at a flow rate of 7 l / min under a pressure of 50 psig. Destroyed in minutes. The amount of acetone treated during the run time was 4.0 mg / L × 7 L / min × 6hr × 60 min = 10,080 mg, and the recovered filtered air amount was 7 L / min × 360 min = 2,520 L.

실험 결과 본 발명에 의한 방법과 기존의 흡착 방법에 의한 여과 수명을 비교해 볼 때 본 발명에 의한 방법을 이용시 사용한 활성탄 양에 대한 흡착질 처리량을 기준으로 약 5배, 여과 공기 회수량을 기준으로 3배 이상의 여과 성능 향상을 나타냈다.Experimental results When comparing the filtration life by the method according to the present invention and the conventional adsorption method, about 5 times based on the amount of adsorbate treated using the method according to the present invention, and 3 times based on the amount of filtered air recovered. The above filtration performance improvement was shown.

본 발명을 화학작용제 여과 시스템에 적용시 종래의 단순 흡착방식의 여과 시스템 보다 획기적으로 여과수명을 연장할 수 있으며, 이에 따른 경제성의 제고 및 화학전 상항하에서 전력 향상 등 파급효과는 매우 클 것으로 판단되며, 또한 상업적 공정인 가스정제 및 용제 회수 공정에도 이용 가치가 클 것으로 판단된다.When the present invention is applied to the chemical agent filtration system, it is possible to extend the filtration life significantly more than the conventional simple adsorption filtration system, and accordingly it is believed that the ripple effect such as improving the economic efficiency and power improvement under the chemical warfare situation, In addition, it is expected to be of great value in gas purification and solvent recovery, which are commercial processes.

Claims (8)

흡착제가 충진된 복수의 흡착층(1,2), 각 흡착층의 양측에 각각 두 개의 가지를 가지며, 한측에는 두 개의 가지를 교차로 연결하는 여과 공기용 출구관, 다른 한 측에는 각 가지에 탈착가스용 출구관과 오염공기용 입구관의 좌우측에 각각 설치된 솔레노이드 밸브(S1,S2,S3,S4), 여과공기용 출구관의 선상으로 두 개 가지의 도관 상방에 각각 설치된 첵크 밸브(C1,C2,C3,C4)와 여과 공기용 출구관의 선상으로 두 개 가지의 도관상방에 각각 설치된 유량조절 밸브(V1,V2)로 구성된 화학작용제 제거용 순환식 공기 여과 시스템.A plurality of adsorption layers (1, 2) filled with an adsorbent, each having two branches on each side of each adsorption layer, the outlet pipe for filtration air connecting the two branches crosswise on one side, desorption gas on each branch on the other side Solenoid valves (S1, S2, S3, S4) respectively provided on the left and right sides of the outlet pipe for the contaminated air and the inlet pipe for the contaminated air, and the check valves (C1, C2, C3, C4) and a circulating air filtration system for chemical agent removal consisting of flow control valves (V1, V2) respectively installed above two conduits above the outlet pipe for filtered air. 제 1 항에 있어서, 사용된 흡착제가 활성탄인 것이 특징인 순환식 공기 여과 시스템.The circulating air filtration system of claim 1, wherein the adsorbent used is activated carbon. 제 1 항의 순환식 공기 여과 시스템을 이용하여 압력 변환에 따라 다음의 세 단계를 한 순환주기로 하여 흡착 탈착 과정을 교대로 반복 수행함으로서 화학작용제에 의해 오염된 공기로부터 유독 성분을 흡착제거하고 여과된 정화 공기를 연속 공급하는 것이 특징인 화학작용제의 순환식 공기 여과방법 :By using the circulating air filtration system of claim 1, the adsorption and desorption process is alternately repeated by performing the following three steps in one circulation cycle according to the pressure conversion, thereby adsorbing and removing toxic components from the air contaminated by the chemical agent and purifying Circulating air filtration of chemical agents characterized by continuous supply of air: (a) 고압의 오염 공기를 흡착층에 도입하여 유독 성분을 흡착, 제거하고 여과 공기를 출구로 배기하는 흡착 단계,(a) adsorption step of introducing high pressure contaminated air into the adsorption bed to adsorb and remove toxic components and exhaust the filtered air to the outlet; (b) 흡착층의 압력을 대기압으로 감압시켜 흡착된 유독성분을 흡착층 입구로 탈착시킨 후 다른 흡착층에서 배기되는 여과 공기의 일부를 세정 가스로 하여 세정하는 감압/세정 단계,(b) a pressure reduction / cleaning step of depressurizing the pressure of the adsorption layer to atmospheric pressure to desorb the adsorbed toxic components to the inlet of the adsorption layer and then cleaning a portion of the filtration air exhausted from the other adsorption layer with the cleaning gas; (c) 여과 공기를 이용하여 흡착층을 가압하는 가압 단계.(c) a pressurizing step of pressurizing the adsorption layer using filtered air. 제 3 항에 있어서, 흡착 압력이 50-60psig인 것이 특징인 화학작용제의 순환식 여과방법.4. The method of claim 3, wherein the adsorption pressure is 50-60 psig. 제 3 항에 있어서, 주기당 순환주기를 10분 이내로 수행하는 것이 특징인 화학작용제의 순환식 여과방법.4. The circulating filtration method of a chemical agent according to claim 3, wherein the cycle per cycle is performed within 10 minutes. 제 3 항에 있어서, 상기 감압/세정 단계에서 세정 단계를 흡착층의 압력이 대기압까지 감압됨과 동시에 수행하는 것이 특징인 화학작용제의 순환식 여과 방법.4. The circulating filtration method of a chemical agent according to claim 3, wherein the washing step in the depressurizing / cleaning step is performed simultaneously with the pressure of the adsorption layer being reduced to atmospheric pressure. 제 6 항에 있어서, 세정 단계를 진행시 세정 가스량 대 유입되는 오염 공기량의 부피비가 1. 2-1. 3인 것이 특징인 화학작용제의 순환식 여과방법.7. The volume ratio of the amount of the cleaning gas to the amount of the contaminated air introduced therein during the cleaning step is 1.2. Circulation filtration method of a chemical agent characterized by being 3. 제 3 항에 있어서, 가압 및 감압/세정 단계를 여과 공기에 의해 흡착 단계의 반대방향으로 수행하는 것이 특징인 화학작용제의 순환식 여과방법.4. The circulating filtration method of a chemical agent according to claim 3, wherein the pressurizing and depressurizing / cleaning steps are performed in the opposite direction of the adsorption step by filtration air.
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