KR20200074558A - 대풍량 휘발성 유기 화합물 농축 장치 및 이를 포함하는 폐가스 처리 장치 - Google Patents

Abstract

대풍량 저농도의 휘발성 유기 화합물을 회전식 로터에 의해 고농축하고 탈착하여 연소 또는 응축 제거하는 폐가스 처리 장치가 개시된다. 본 발명은 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착 부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착 부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하여 폐가스를 농축하기 위한 농축 장치에 있어서, 상기 흡착 부재의 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고, 상기 농축 장치는, 상기 흡착 영역으로 유입되는 폐가스 유로, 상기 탈착 영역으로부터 농축 가스를 배출하는 탈착 가스 유로, 상기 탈착 가스 유로로부터 분기되어 상기 폐가스 유로와 합류하는 재순환 유로 및 상기 탈착 가스 유로와 연통되어 농축 가스를 배출하는 배출 유로를 포함하고, 상기 탈착 가스 유로의 농축 가스의 일부가 상기 재순환 유로를 통해 상기 흡착 영역으로 유입되는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치를 제공한다.

Description

대풍량 휘발성 유기 화합물 농축 장치 및 이를 포함하는 폐가스 처리 장치{A Concentrator For Large Air Volume VOCs And Waste Gas Treatment System Comprising The Same}

본 발명은 휘발성 유기화합물 고농축 장치 및 이를 처리하는 폐가스 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대형 도장 공정 등과 같은 대풍량, 저 농도의 휘발성 유기 화합물을 회전식 로터에 의해 고농축하고 탈착하여 연소 또는 응축 제거하는 폐가스 처리 장치에 관한 것이다.

조선소와 같은 대형 공장에 설치된 5만m³ 이상의 도장 공장은 휘발성 유기화합물(VOCs) 배출규제에 있어 예외로 취급되어 왔다. 따라서 그간 이와 같은 도장 공장을 대형화함으로써 휘발성 유기화합물을 제거하지 않는 추세가 이어져 왔다. 반면, 5만m³ 이하의 공장은 축열연소설비(RTO) 및 축열촉매 연소설비(RCO)를 설치 운영하고 있으나 고농축으로 만들지 않은 공기를 연소시킴으로써 운전비용이 증가하고 대형화된 장비로 인해 설치 공간이 부족 하였다.

대기환경에 대한 법적규제가 강화됨에 따라 휘발성 유기화합물을 동시에 포함하는 폐가스의 경우 열이나 촉매를 이용하여 산화 처리하는데 매우 어려운 점이 있다. 일반적으로 이러한 폐가스의 경우 폐가스 중 연소 가능한 성분이 작아 800 ℃이상의 고온을 이용하거나 300 ℃이상의 촉매를 이용한 산화시스템은 추가적인 에너지의 소모가 많아 비경제적이다. 따라서 최근 기술로는 축열재를 이용하여 열회수율을 90％이상 회수하여 저농도의 휘발성 유기화합물을 처리하는 축열연소법이 많이 사용되고 있다. 축열연소법은 산화 온도를 800 ℃ 이상으로 유지하여 휘발성 유기화합물을 고온으로 산화시키는 산화법으로 일반적으로 폐가스중의 휘발성유기화합물의 산화발열량에 의한 승온 온도가 가스단위 입방미터당 40 ∼ 80 ℃인 경우에는 추가적인 연료의 공급 없이 운전이 가능하다. 하지만 승온 온도가 가스단위 입방미터 당 40℃ 이하인 경우 추가적인 연료가 소요되게 된다. 축열연소법에서 촉매를 이용한 축열연소법을 축열촉매연소법이라고 하며, 연소온도를 300 ∼ 450 ℃로 낮출 수 있으므로 보다 경제적으로 처리 가능하다. 하지만 이 경우에도 폐가스의 포함된 휘발성 유기화합물의 가스단위 입방미터 당 발열량이 15 ∼ 30 ℃를 미치지 못할 경우 많은 에너지가 추가로 소모되게 된다. 실제 대형 도장 공정에서는 악취 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 폐가스는 대풍량으로 휘발성 유기화합물이 저농도 배출되는 환경이 많다. 따라서 저농도의 악취 및 휘발성 유기화합물을 연소산화 시키기 위해서는 추가적인 연료를 투입해야 하며 이에 따른 에너지 소비량이 많아 연간 수 억원의 유지 비용이 드는 단점이 있다.

기존의 저농도 폐가스를 처리하는 방법으로 일본특허공개 1997-173758호 공보는 흡착제를 담지시킨 허니컴 구조체 로터, 상기 로터의 단면 부근을 흡착 영역과 탈착 영역의 두 개의 영역으로 구분하는 세퍼레이터, 상기 흡착 영역에 비점이 150~300℃인 용제 함유 공기를 공급해 로터의 반대측 단면에서 유출되는 정화 가스를 일부는 대기 중에 방출하고 잔부는 탈착 영역에 공급하는 송풍 수단, 정화 가스를 가열하는 가열 수단, 용제 농축 가스를 액화 회수물과 냉각 희박 가스로 분리하는 냉각 수단, 상기 냉각 희박 가스를 원료로 반송하는 반송 수단으로 구성되는 고비점용제 회수 장치를 제공한다. 이 장치는 농축 배수 5~15배로 농축할 수 있다. 이와 같은 종래의 흡착 농축수단에서는 하니컴 모양의 세라믹 지지체에 제올라이트, 활성탄, 실리카 등의 흡착제를 코팅하여 구성되어 물질의 흡착량에 의해 농축 배수가 정해지게 된다.

(1) 일본공개특허 1997-173758호

상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 대풍량 저농도의 휘발성유기화합물을 함유하고 배출하는 배출원에 대해 회전식 하니컴을 활용하여 폐가스를 고농도로 농축하고 이를 연소 및 응축 처리 수단에 사용함으로서, 에너지 절감이 가능하고 폐가스를 효과적으로 제거 가능한 폐가스 처리 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착 부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착 부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하여 폐가스를 농축하기 위한 농축 장치에 있어서, 상기 흡착 부재의 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고, 상기 농축 장치는, 상기 흡착 영역으로 유입되는 폐가스 유로, 상기 탈착 영역으로부터 농축 가스를 배출하는 탈착 가스 유로, 상기 탈착 가스 유로로부터 분기되어 상기 폐가스 유로와 합류하는 재순환 유로 및 상기 탈착 가스 유로와 연통되어 농축 가스를 배출하는 배출 유로를 포함하고, 상기 탈착 가스 유로의 농축 가스의 일부가 상기 재순환 유로를 통해 상기 흡착 영역으로 유입되는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치를 제공한다.

본 발명에서 상기 재순환 유로는 유량 제어를 위한 제1 밸브를 포함할 수 있다

또한, 상기 배출 유로는 유량 제어를 위한 제2 밸브를 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 재순환 유로로 분기되는 농축 가스 유량을 상기 탈착 가스 유로의 농축 가스 유량으로 나눈 값을 재순환율이라 할 때, 상기 재순환율은 상기 흡착 영역으로 유입되는 폐가스의 오염 성분 농도에 따라 제어되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 폐가스 유로, 상기 탈착 유로, 상기 재순환 유로 및 상기 배출 유로 중 최소한 하나에는 농도 센서가 구비될 수 있다.

이 때, 상기 재순환율은 상기 농도 센서에서 측정된 오염 성분 농도에 따라 제어될 수 있다.

본 발명에 따르면 회전식 흡착 로터를 이용하여 대풍량 저농도의 악취 및 휘발성 유기 화합물을 흡착하고 열원을 사용하여 탈착된 가스 일부를 재순환 함으로써 저농도의 휘발성 유기 화합물을 고농도로 농축하고 이를 연소 및 응축 처리 수단에 사용함으로서 에너지절감 및 폐가스를 효과적으로 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일시시예에 따라 휘발성 유기화합물을 고농축하고 및 이를 처리하는 농축 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 농축 장치의 흡착 부재의 단면이 복수의 기능 영역으로 분리 구획됨을 개념적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 휘발성 유기 화합물의 농도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 휘발성 유기 화합물의 농도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하 본 발명의 명세서에서 휘발성 유기화합물이란 폐가스 중의 유기 용제와 같은 휘발성 유기 화합물 성분뿐만 아니라 악취 성분 등의 오염 성분이나 유해 성분을 모두 지칭하는 용어로 사용된다. 따라서, 본 발명의 명세서에서 휘발성 유기화합물이라는 용어는 폐가스의 종류에 따라 그 성분이 달라질 수 있는데, 예컨대 악취 성분만을 지칭할 수도 있고, 휘발성 유기화합물 성분을 지칭할 수도 있으며 악취 성분과 휘발성 유기 화합물 성분 모두를 지칭할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 농축 장치를 모식적으로 도시한 측면도이다.

도 1을 참조하면, 농축 장치(100)는 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착 부재(110)와 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착 부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.

상기 농축 장치(100)는 복수의 가스 유로를 제공한다. 도시된 바와 같이, 예컨대, 내부의 흡착 부재를 관통하는, 오염원으로부터의 폐가스 흐름(①), 폐가스에 포함된 오염 성분을 탈착하는 탈착 가스 흐름(③) 및 탈착 후 가열된 흡착 부재의 영역을 냉각하기 위한 냉각 가스 흐름(②)이 제공되도록 적절한 유로가 제공된다. 또한, 상기 탈착 가스 흐름(③)의 일부는 재순환 흐름(④)으로 분기되어 폐가스 흐름(①)에 합류하고 다른 일부는 배출 흐름(⑤)으로 배출되도록 적절한 유로가 제공된다.

이를 위하여 상기 농축 장치(100)에는 적절한 가스 유입구들, 가스 유출구들, 및 하우징이 제공될 수 있다. 또한, 상기 재순환 흐름과 배출 흐름의 분기를 위한 적절한 밸브들 및 덕트들이 제공될 수 있다. 또한 본 발명에서 흡착 부재를 관통하는 복수의 유로들은 서로 간의 가스 흐름이 간섭하지 않도록 적절한 밀봉 수단에 의해 분리 및/또는 구획된다. 예시적으로 실리콘 수지, 내열성 고분자 또는 금속이나 세라믹 재료를 상기 하우징과 흡착 부재 사이에 배치함으로써 각 유로를 흐르는 가스 흐름을 분리 및 구획할 수 있다. 도 2는 농축 장치의 흡착영역(A), 냉각영역(C) 및 탈착영역(D)이 분리 구획됨을 개념적으로 도시하고 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각영역(C)을 통과한 냉각 가스 흐름(②)은 탈착수단(200)을 거쳐 추가 가열되어 탈착영역(D)으로 유입된다. 본 발명의 탈착수단(200)은 농축 장치(100)의 일부 구성으로서 구현될 수도 있고, 분리된 별개의 구성으로 구현될 수도 있다.

도 1에는 가스 유로들(①, ②, ③)에서 가스 흐름에 대해 예시적 방향을 도시한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않음은 물론이다. 각 유로의 가스 흐름 중 적어도 하나가 도시된 것과 반대 방향을 가질 수 있다.

도 1의 농축 장치는 폐가스의 흡착농축수단으로 도 2와 같은 원통형의 흡착 부재(110)를 사용한다.

상기 흡착 부재(110)는 축열성 및 가스 흡착성을 갖는 적절한 소재로 형성될 수 있다. 일반적으로 흡착 부재는 세라믹스 섬유, 유리 섬유 또는 알루미늄이나 스테인레스 금속판을 절곡한 모재에 흡착력이 우수한 흡착제를 코팅하여 사용한다. 물론, 이에 한정되지 않고 상기 흡착 부재(110)로는 코디어라이트, 3A, 4A, USY 또는 ZSM-5와 같은 제올라이트, 활성탄, 활성탄소섬유, 알루미나, 실리카 고분자수지, 알루미늄, 스텐레스, 아스페스트, 천연섬유로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종의 소재 또는 선택된 소재들간의 복합 소재가 사용될 수 있다.

또한, 상기 흡착 부재는 구상흡착제, 무정형흡착제, 실린더형흡착제 및 하니컴형 흡착제를 이용하여 충전식으로 하거나 절곡, 압출 및 시트형 흡착재를 이용하여 적층형 흡착재를 성형하여 통기성과 접촉면적을 향상시킨 하니컴 형상의 흡착 부재를 사용하는 것도 무방하다.

상기 흡착 부재는 다단 흡착부재로 구성될 수 있다. 예컨대, 흡착 부재는 상기 폐가스와 대향하는 전단부 부재와 이에 인접한 후단부 부재를 포함할 수 있고, 상기 전단부 부재와 후단부 부재는 상이한 물질로 구성될 수 있다. 예컨대, 상기 전단부 부재는 수분을 잘 흡착하는 친수성 흡착제인 실리카, 제올라이트 3A, 및 4A, 규조토로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종을 포함하고, 상기 후단부 부재는 수분의 상대 흡착능이 낮으면서 휘발성 유기 화합물을 잘 흡착하는 제올라이트(USY, ZSM5 등)의 Si/Al 몰비가 15이상인 소수성 제올라이트를 주성분으로 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 흡착 부재(110)의 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.

본 발명에서 상기 복수의 영역은 도 1을 참조하여 설명한 유로(①, ②, ③)를 흐르는 가스 흐름에 실질적으로 수직한 방향의 면적으로 규정될 수 있다. 예시적으로 영역의 면적은 농축 장치 축방향에 수직인 단면적에 의해 규정될 수 있다.

상기 복수의 영역은 예시적으로 흡착영역(A), 탈착영역(D) 및 냉각영역(C)과 같은 기능 영역을 포함한다.

본 발명의 상기 흡착 부재에서 상기 흡착영역(A), 탈착영역(D) 및 냉각영역(C)이 차지하는 면적은 적절히 구획될 수 있다. 예컨대 흡착영역(A)의 면적은 바람직하게는 상기 흡착 부재(110)의 전체 면적의 40% 내지 90%를 차지할 수 있다. 또한, 흡착영역(A)은 탈착영역(D)이나 냉각영역(C) 보다 큰 영역 면적을 가질 수 있다. 또한, 상기 탈착영역(D)과 냉각영역(C)은 동일한 영역 면적을 갖도록 설계되거나 탈착영역(D)이 냉각영역(C)보다 작게 설계될 수 있다.

바람직하게는 본 발명에서 흡착영역 면적 > 냉각영역 면적 > 탈착영역 면적의 관계를 가질 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서 냉각영역 면적/탈착영역 면적 비율은 1.05 이상 또는 1.1 이상 또는 1.2 이상일 수 있다. 또한, 상기 면적 비율의 상한선은 1.5, 2.0 또는 3.0으로 제한될 수 있다. 이를 초과하는 과도한 면적 비율은 에너지 회수 효율의 증가에 실질적인 영향을 미치지 못하므로 경제성 관점에서 불리하다.

본 발명에서 흡착 부재(110)는 동작 시 흡착 부재(110)는 흡착영역(A), 탈착영역(D) 및 냉각영역(C) 등 구획되는 복수의 영역으로 기능하도록 이 영역들은 밀봉 수단에 의해 격리 또는 분리될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대풍량 저농도의 휘발성 유기화합물 배출원에서 휘발성 유기화합물을 고농축 처리하는 폐가스 처리 장치의 일례를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 폐가스 처리 장치는 농축 장치(100), 탈착 수단(200), 농축가스 처리수단(300)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 배출원에서 유입되는 폐가스에 포함된 오염 성분 또는 유해 성분 즉 휘발성유기화합물은 농축 장치(100)을 통과하면서 농축 장치(100)의 흡착 부재(110)의 흡착재에 흡착된다. 농축 장치(100)는 바람직하게는 유입되는 휘발성유기화합물의 농도에 따라 회전속도의 조절이 가능한 로터 방식의 흡착농축수단이다. 본 실시예에서 상기 농축 장치(100)는 2∼20rph의 회전 속도로 회전할 수 있다.

전술한 바와 같이, 배출원의 폐가스에 함유된 휘발성 유기화합물은 상기 농축 장치(100)로 유입되어 흡착영역(A)에서 흡착 부재(110)에 흡착된다. 로터가 회전함에 따라 오염 성분을 흡착한 흡착 부재(110)는 탈착영역(B)으로 진입하고, 탈착 공기에 의해 탈착된다. 이 때, 탈착 가스는 흡착 폐가스보다 낮은 유량이 사용된다. 바람직하게는 상기 탈착 가스 유량과 흡착 가스 유량은 1/3 ~ 1/30인 것이 바람직하다. 탈착영역의 흡착 부재로부터 오염 성분의 탈착을 용이하게 하기 위하여 상기 탈착 가스는 탈착 수단(200)을 구비한다.

본 발명에서 상기 탈착 수단(200)으로는 히터, 마이크로웨이브 또는 플라즈마와 같은 가열 장치가 사용되거나 초음파 진동자와 같은 진동 수단이 사용될 수 있다. 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다양한 탈착 수단이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 가열 장치가 사용된다.

앞서 도 1과 관련하여 설명한 바와 같이, 탈착된 탈착 가스의 일부는 분기되어 폐가스 흐름에 합류한다. 이 분기 기구는 덕트 및 밸브로 구성될 수 있다. 도 3은 탈착 가스의 분기 기구의 일례로 배출 덕트(120) 및 재순환 덕트(130)를 도시하고 있다. 본 발명에서 상기 배출 덕트 및 재순환 덕트는 밸브와 같은 유량 제어 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 재순환 덕트를 통과하는 페가스 재순환 흐름(④)은 배출원에서 유입되는 폐가스 흐름(①)에 비하여 고농도의 휘발성 유기화합물을 포함한다. 따라서, 재순환 흐름(④)에 의해 흡착 부재로 유입되는 폐가스의 농도를 증가시킬 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 폐가스 처리 장치는 두 가스 흐름 즉 배출원으로부터 배출되는 폐가스 흐름(①)과 재순환 흐름(④)의 혼합을 위한 혼합기(140)를 구비할 수 있다.

이상의 메커니즘으로 최초 배출원의 폐가스 흐름(①)의 저농도 휘발성 유기화합물이 농축 장치로 유입되어, 농축 로타의 회전에 따라 휘발성 유기화합물은 흡착 → 탈착 → 재흡착 → 재탈착 순으로 반복함으로써 배출 가스 흐름은 점차 고농도의 휘발성 유기물 가스로 농축될 수 있다.

본 발명에서 배출되는 폐가스의 농축 비율은 탈착 가스 흐름(⑤)의 유량에 대한 재순환 흐름(④)의 유량의 백분율 즉 재순환율로 제어될 수 있다. 본 발명에서 재순환율은 흡착 부재로 유입되는 배출원으로부터 유입되는 폐가스 흐름, 흡착 부재로 유입되는 합류 폐가스 흐름 및 흡착 부재를 통과한 폐가스 흐름 중 적어도 하나의 폐가스 흐름의 VOC 농도에 따라 제어될 수 있다.

일례로, 유입 또는 재순환되는 휘발성 유기화합물의 농도는 산소의 유입에 의해 폭발하는 최소폭발한계(LEL: Lower explosive limit) 이하로 유지하도록 설계될 수 있다. 바람직하게는 본 발명은 폭발할 수 있는 가연성 증기를 포함하는 배가스의 온도가 일정치 않으므로 Safety factor를 고려하여 재순환 흐름(④)과 배출 흐름(⑤)를 일정한 비율로 제어하여 최소폭발한계의 1/4 ~ 1/5의 농도로 유지한다. 예컨대 유입되는 외부 폐가스 농도가 10 ppm 이하일 때 재순환율은 90 % 이상, 폐가스 농도가 100 ppm 이하일 때 재순환율은 50 % 이상, 폐가스 농도가 100 ppm 이상일 때 재순환율은 50 % 이하로 제어될 수 있다.

본 발명의 장치는 재순환율의 제어를 위하여 폐가스 농도를 측정하기 위한 농도 센서(150)를 구비할 수 있다. 도 3에는 농도 센서가 혼합실 후단에 설치되어 있지만, 이는 예시적인 것으로 농도 센서는 농축 장치의 흡착 부재(110)로 유입 전의 적절한 유로 상에 설치될 수 있다. 물론, 농도 센서는 탈착 가스 흐름의 유로 상에 설치될 수도 있고, 흡착 부재 전단이나 탈착가스 흐름 경로 상에 모두 설치될 수도 있을 것이다. 또한, 부가적으로 흡착 부재를 통과하는 폐가스 흐름 경로에 추가의 농도 센서(160)가 설치될 수도 있다, 이 후단 농도 센서(160)는 흡착 부재 후단 농도가 일정 이상으로 높아지지 않도록 흡착 효율을 제어하기 위한 것이다. 따라서 후단 농도 센서(160)의 값에 따라 밸브를 비례제어함으로써 재순환율을 제어한다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 농축가스 처리수단(300)은 냉각과 가압을 통한 응축 회수 장치이거나, 흡착제 및 흡수제를 이용한 농축 회수 장치이거나 또는 연소에 의해 오염 가스를 제거하는 RTO, RCO, RO와 같은 산화 장치일 수 있다. 또한, 본 발명에서 응축 회수 장치가 사용되는 경우 상기 응축 회수 장치에 의해 회수된 1차 처리 가스는 다시 흡착 부재의 흡착영역으로 공급되어 추가적인 정화가 이루어질 수도 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

<실시예>

농축 장치의 흡착 부재의 흡착 매체로 하니컴 구조의 지지체에 흡착제로 합성 제올라이트를 코팅한 것을 사용하였고, 농축 장치는 두께 400 mm, 지름 500 mm인 로터를 사용하였다. 외부 폐가스는 톨루엔으로 선정하고 실험에 따라 농도를 달리하였다. 농축 장치에 2 m/s의 속도로 통과시켰다. 또, 도 1의 유로 ④ 및 ⑤에 농도 센서를 두어 VOC 농도를 측정하였다. 각 실험에서의 구체적인 실험 조건은 아래 실험예 1 내지 5에 열거하였다.

아래 표 1은 유입되는 외부 폐가스(톨루엔) 흐름의 농도, 재순환 가스 흐름의 유량 및 배출 가스 유량의 조건을 정리하여 나타낸 표이고, 표 2는 각 실험예의 조건에서 계산된 재순환율 및 농축비를 계산한 결과를 나타낸 표이다.

구분	유입 폐가스 농도	탈착가스 유량	재순환가스 유량	배출가스 유량
1	7.3 ppm	2 CMM	1.6 CMM	0.4 CMM
2	7.3 ppm	2 CMM	1.8 CMM	0.2 CMM
3	7.3 ppm	2 CMM	1.9 CMM	0.1 CMM
4	70.6 ppm	2 CMM	1.2 CMM	0.8 CMM
5	70.6 ppm	2 CMM	1.6 CMM	0.4 CMM

구분	외부 폐가스 농도	재순환율	순환 폐가스 농도	배출 폐가스 농도	총 농축비
실험예 1	7.3 ppm	80 %	365 ppm	365 ppm	50배
실험예 2	7.3 ppm	90 %	730 ppm	730 ppm	100배
실험예 3	7.3 ppm	95 %	1,444 ppm	1,444 ppm	200배
실험예 4	70.6 ppm	60 %	1,765 ppm	1,765 ppm	25배
실험예 5	70.6 ppm	80 %	3,530 ppm	3,530 ppm	50배

위 표 1에서 외부 폐가스 농도는 공정에서 배출하는 폐가스의 농도를 말하며, 재순환율은 전체 탈착 가스 총 유량에서 재순환 폐가스 유량의 비율을 백분율로 나타낸 것이다.

표 2로부터 재순환율 증가에 의해 배출 폐가스 농도가 증가함을 알 수 있고 재순환에 의해 배출 가스의 농도를 외부 폐가스 농도 보다 50배 이상 농축할 수 있음을 알 수 있다. 즉 탈착 유량 일부를 재순환시킴으로써 농축 농도를 대폭적으로 증가시킬 수 있게 된다.

<실험예 1>

실험조건은 톨루엔 유입 농도는 7.3 ppm, 유입 풍량 20 CMM, 온도 25 ℃, 습도 60 %에서 진행하고 운전 조건은 탈착 온도는 약 220 ℃, 탈착 풍량 2 CMM, 회전 속도 3 RPH로 진행 하였다. 재순환 조건은 탈착 유량 중 재순환 유량 1.6 CMM, 배출 유량을 0.4 CMM으로 유지하여 진행하였다. 도 4에 이 처리 과정에 따라 측정한 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정한 결과를 나타내었다.

<실험예 2>

실험조건은 톨루엔 유입 농도는 7.3 ppm, 유입 풍량 20 CMM, 온도 25 ℃, 습도 60 %에서 진행하고 운전 조건은 탈착 온도는 약 220 ℃, 탈착 풍량 2 CMM, 회전 속도 3 RPH로 진행 하였다. 재농축 조건은 탈착 유량 중 순환 유량 1.8 CMM, 배출 유량을 0.2 CMM으로 유지하여 진행하였다. 도 4에 이 처리 과정에 따라 측정한 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정한 결과를 나타내었다.

<실험예 3>

실험조건은 톨루엔 유입 농도는 7.3 ppm, 유입 풍량 20 CMM, 온도 25 ℃, 습도 60 %에서 진행하고 운전 조건은 탈착 온도는 약 220 ℃, 탈착 풍량 2 CMM, 회전 속도 3 RPH로 진행 하였다. 재농축 조건은 탈착 유량 중 순환 유량 1.9 CMM, 배출 유량을 0.1 CMM으로 유지하여 진행하였다. 도 4에 이 처리 과정에 따라 측정한 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정한 결과를 나타내었다.

<실험예 4>

실험조건은 톨루엔 유입 농도는 70.6 ppm, 유입 풍량 20 CMM, 온도 25 ℃, 습도 60 %에서 진행하고 운전 조건은 탈착 온도는 약 220 ℃, 탈착 풍량 2 CMM, 회전 속도 3 RPH로 진행 하였다. 재농축 조건은 탈착 유량 중 순환 유량 1.2 CMM, 배출 유량을 0.8 CMM으로 유지하여 진행하였다. 도 5에 이 처리 과정에 따라 측정한 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정한 결과를 나타내었다.

<실험예 5>

실험조건은 톨루엔 유입 농도는 70.6 ppm, 유입 풍량 20 CMM, 온도 25 ℃, 습도 60 %에서 진행하고 운전 조건은 탈착 온도는 약 220 ℃, 탈착 풍량 2 CMM, 회전 속도 3 RPH로 진행 하였다. 재농축 조건은 탈착 유량 중 순환 유량 1.6 CMM, 배출 유량을 0.4 CMM으로 유지하여 진행하였다. 도 5에 이 처리 과정에 따라 측정한 휘발성 유기 화합물의 농도를 측정한 결과를 나타내었다.

100 농축 장치
110 흡착부재
120 배출덕트
130 재순환덕트
140 혼합기
150 농도 센서
160 농도 센서
200 탈착수단
300 농축가스 처리수단

Claims (6)

1. 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하고 농축 탈착하기 위한 복수의 기능 영역을 형성하는 흡착 부재, 상기 폐가스에 대하여 상기 흡착 부재를 상대적으로 회전시키기 위한 구동부를 포함하여 폐가스를 농축하기 위한 농축 장치에 있어서,
   상기 흡착 부재의 복수의 기능 영역은 흡착영역, 탈착영역 및 냉각영역을 포함하고,
   상기 농축 장치는,
   상기 흡착 영역으로 유입되는 폐가스 유로, 상기 탈착 영역으로부터 농축 가스를 배출하는 탈착 가스 유로, 상기 탈착 가스 유로로부터 분기되어 상기 폐가스 유로와 합류하는 재순환 유로 및 상기 탈착 가스 유로와 연통되어 농축 가스를 배출하는 배출 유로를 포함하고,
   상기 탈착 가스 유로의 농축 가스의 일부가 상기 재순환 유로를 통해 상기 흡착 영역으로 유입되는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 재순환 유로는 유량 제어를 위한 제1 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 배출 유로는 유량 제어를 위한 제2 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 재순환 유로로 분기되는 농축 가스 유량을 상기 탈착 가스 유로의 농축 가스 유량으로 나눈 값을 재순환율이라 할 때,
   상기 재순환율은 상기 흡착 영역으로 유입되는 폐가스의 오염 성분 농도에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 폐가스 유로, 상기 탈착 유로, 상기 재순환 유로 및 상기 배출 유로 중 최소한 하나에 농도 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 폐가스 농축 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 재순환율은 상기 농도 센서에서 측정된 오염 성분 농도에 따라 제어되는 것을 특징으로 폐가스 농축 장치.
   

Images