KR100235113B1 - Incorporated active carbon for removing sulfide gas and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 C3이하의 연료용 가스혼합물에서 부취제로 혼합된 황화물 가스를 제거하는데 사용되는 첨착활성탄 및 이의 제조방법에 관한 것으로 알카리 금속수산화물, 염기성 알카리 금속염 또는 구리 또는 철 등의 산화물 또는 염화물의 용액 또는 분산액에 미세공 50% 이상 비표면적 800㎡/g 이상을 갖는 활성탄을 함침, 건조시켜 제조하며 황화물 가스를 제거하는데 우수한 효율을 발휘하여 이동성 배출가스 수집장비에 사용되기 적합하다.The present invention relates to an impregnated activated carbon used to remove sulfide gas mixed as a odorant in a gas mixture for fuels of C 3 or less, and a method for preparing the same, and a solution of an oxide or chloride such as alkali metal hydroxide, basic alkali metal salt or copper or iron. Alternatively, it is prepared by impregnating and drying activated carbon having a specific surface area of 800 m 2 / g or more with a micropore of 50% or more in the dispersion, and exhibiting excellent efficiency in removing sulfide gas, which is suitable for use in mobile exhaust gas collection equipment.
Description
본 발명은 황화물 가스를 제거하기 위한 첨착활성탄 및 이의 제조방법에 관한 것으로 상세하게는 주로 C3이하의 가스 혼합물로 된 연료용 가스에서 황화물 가스로 된 부취제를 제거하기 위하여 사용되는 첨착활성탄 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an impregnated activated carbon for removing sulfide gas and a method for preparing the impregnated activated carbon, and more particularly, to an impregnated activated carbon used to remove odorous sulfide gas from a fuel gas mainly composed of C 3 or less gas mixture. It relates to a manufacturing method.
액제 연료보다 비교적 낮은 가격과 저공해성 배기가스로 인한 이점 때문에 최근에는 가스형 연료가 점점 많이 소모되고 있고, 특히 천연가스 즉 LNG는 그 경제성과 저공해성으로 인하여 점점 많이 사용되고 있고, 공급기지에서 가정과 같은 최종 소비처로 배관 시스템에 의하여 공급되고 있다. 이런 연료용 가스는 액제연료에 비하여 인화성이 매우 강하고 폐쇄된 공간에서 강력한 폭발성으로 인하여 대단히 위험하다. 이러한 가스형 연료의 위험성 때문에 가스형 연료의 공급공장 또는 공급기지에서는 공급과정 또는 사용단계에서 가스의 배출을 감지하기 위하여 메로캅탄 또는 설파이드류의 황화물 가스가 연료용 가스에 첨가된다.Due to the relatively low cost of liquid fuels and the advantages of low-polluting emissions, gaseous fuels are being consumed in recent years, especially natural gas, LNG, is being used more and more because of its economic and low-pollution characteristics. It is supplied by the piping system to the final consumer. These fuel gases are very flammable compared to liquid fuels and are extremely dangerous because of their strong explosive properties in closed spaces. Because of the danger of gaseous fuel, mercaptan or sulfide sulfide gas is added to the fuel gas in order to detect the emission of the gas in the supplying plant or the supply base of the gaseous fuel.
이러한 황화물 가스는 악취성 물질로서 극소량으로도 악취를 유발한다. 황화물 가스는 설파이드와 메르캅탄을 포함하는 것으로 배출기준이 대단히 까다롭다. 따라서, 가스 부취제는 배출가스를 감지하기 위해서 바람직하게 사용되나 배관시설의 수리 또는 교체나 다른 이유 등으로 배출되었을 때는 악취로 인한 환경 오염 문제를 유발시킴으로 대단히 성가신 문제를 제공한다.These sulfide gases are odorous substances and cause odor even in a very small amount. Sulphide gases contain sulfides and mercaptans and have very high emission standards. Therefore, the gas odorant is preferably used to detect the exhaust gas, but when discharged due to repair or replacement of the plumbing facility or other reasons, it causes a problem of environmental pollution due to bad odor provides a very troublesome problem.
종래에는 배출가스를 포집하여 연소시키는 것이 유일한 방법으로 현장에서 황화물 가스를 근원적으로 제거하는 방법이 강구되지 않았고, 다만 LNG의 공급시설에서 첨가되는 부취제가 배출될 때 이를 제거할 목적으로 순수한 활성탄을 사용해온 경우가 있다.Conventionally, the method of capturing and combusting exhaust gas is the only way to eliminate sulfide gas in the field. However, pure activated carbon is used to remove odorant added in LNG supply facilities. I may have done it.
가스 배관시설의 수리 또는 교체의 현장에서 악취제거 효율이 떨어지는 순수한 활성탄소를 가스배출기에서 사용하는 것은 문제점을 야기한다.The use of pure activated carbon in the gas exhauster, which is less odor efficient at the site of repair or replacement of gas piping, causes problems.
첫째, 제거효율이 떨어지므로 일정량의 황화물 가스를 제거하기 위해서는 다량의 활성탄소가 사용되어야 하고, 연료가스가 통과해야 하는 가스배출기에서 활성탄소 수용실이 크게 갖춰져야 하므로 가스배출기가 크게 설계되어야 하고 따라서 장비는 크고 무거워서 현장이동성과 적응성이 떨어지게 된다.First, since the removal efficiency is low, a large amount of activated carbon must be used to remove a certain amount of sulfide gas, and a large gas discharger must be designed because the activated carbon receiving chamber must be largely equipped in the gas discharger through which the fuel gas must pass. Is large and heavy, reducing field mobility and adaptability.
둘째, 제거효율이 떨어지므로 활성탄소를 자주 교체해야 하나 가스배출기가 현장에 사용되는 특성상 활성탄소의 잦은 교체는 작업효율을 떨어지게 함으로 바람직하지 않다.Second, activated carbon should be replaced frequently because the removal efficiency is low. However, frequent replacement of activated carbon is not desirable because the gas discharger is used in the field.
본 발명자들은 일정한 범위의 물리적 특성을 가진 활성탄에 알칼리금속 수산화물 또는 염기성 알칼리 금속염 등을 첨착시킴으로써 연료용 가스에서 부취제를 효율적으로 제거할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have found that by adding an alkali metal hydroxide or a basic alkali metal salt to activated carbon having a certain range of physical properties, the odorant can be efficiently removed from the gas for fuel.
본 발명의 목적은 주로 C3가스 혼합물로 구성되는 가스에서 황화물 가스를 효율적으로 제거하는데 사용되는 첨착활성탄소를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an impregnated activated carbon which is used to efficiently remove sulfide gas from a gas consisting mainly of a C 3 gas mixture.
본 발명의 다른 목적은 황화물 가스제거에 있어서, 기동성이 높고 지속성이 뛰어난 서로 다른 첨착성분이 함입된 첨착활성탄소의 혼합물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a mixture of impregnated activated carbon containing different impregnated components having high mobility and excellent durability in sulfide gas removal.
본 발명의 또 다른 목적은 연료용 가스에서 황화물 가스를 효율적으로 제거하는데 적합한 첨착활성탄소를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing an impregnated activated carbon suitable for efficiently removing sulfide gas from fuel gas.
본 발명자들은 일정한 범위의 물리적 특성을 가진 활성탄에 알칼리금속 수산화물 또는 염기성 알칼리 금속염 등을 첨착시킴으로써 연료용 가스에서 부취제를 효율적으로 제거할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have found that by adding an alkali metal hydroxide or a basic alkali metal salt to activated carbon having a certain range of physical properties, the odorant can be efficiently removed from the gas for fuel.
제1도는 본 발명의 첨착활성탄 제조장치의 공정설명도이고,1 is a process explanatory diagram of the impregnated activated carbon production apparatus of the present invention,
제2도는 본 발명에서 실시한 흡착 설험장치의 플로우다이아그람이다.2 is a flow diagram of an adsorption test device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
a : 공기 b : 반응기a: air b: reactor
c : 펌프 d : 더스트제거기c: pump d: dust remover
e : 조절밸브 1 : 혼합가스e: Control valve 1: Mixed gas
3 : 밸브 5' : 3-웨이밸브3: Valve 5 ': 3-way valve
7 : 반응기 8 : 유량계7: reactor 8: flow meter
9 : 가스크로마토그라피9: gas chromatography
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의하여, 직경 20Å 이하의 마이크로 기공이 50% 이상이고, 평균 세공직경이 13-20Å, 비표면적 800㎡/g 이상이며 입자경이 본질적으로 4×8 메쉬인 활성탄소를 1-30% 농도의 알칼리 금속 수산화물, 염기성 알칼리 금속염, 철 또는 구리 산화물 또는 염화물과 아연산화물로 이루어진 군에서 택일된 화합물 용액 또는 분산액으로 함침 및 건조시킨, 본질적으로 C3이하의 가스 혼합물에서 황화물 가스를 제거하는데 사용되는 첨착활성탄이 제공된다.In order to achieve the above object, according to the present invention, activated carbon having a diameter of 20 microns or less, micropores of 50% or more, an average pore diameter of 13-20 microns, a specific surface area of 800 m 2 / g or more, and a particle diameter of essentially 4x8 mesh Sulfides in essentially C 3 or less gas mixtures impregnated and dried with a solution or dispersion of a compound selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, basic alkali metal salts, iron or copper oxides or chlorides and zinc oxides at a concentration of 1-30% Impregnated activated carbon is provided for use in removing gas.
사용 활성탄은 직경 20Å 이하의 마이크로 기공이 70% 이상이 바람직하고 평균 세공직경이 13-20Å, 비표면적 1000㎡/g이 바람직하고 입자경이 본질적으로 4×6 메쉬인 것이 바람직하며, 첨착화합물로는 알칼리 금속 수산화물이 특히 수산화칼륨과 수산화나트륨이 바람직하고, 알칼리금속 탄산염 특히 탄산나트륨이 바람직하며, 철과 구리염화물 및 산화물과 아연산화물이 바람직하며, 특히 CuO, ZnO, Fe2O3, FeCl3및 CuCl2가 바람직하다.The activated carbon is preferably 70% or more of micropores having a diameter of 20 mm or less, an average pore diameter of 13-20 mm, a specific surface area of 1000 m 2 / g, and preferably a particle diameter of 4 × 6 mesh. Alkali metal hydroxides are particularly preferred potassium hydroxide and sodium hydroxide, alkali metal carbonates especially sodium carbonate are preferred, iron and copper chlorides and oxides and zinc oxides are preferred, in particular CuO, ZnO, Fe 2 O 3 , FeCl 3 and CuCl 2 is preferred.
제거되는 황화물 가스는 황화수소, 메르캅탄류 가스 및 설파이드 가스로서 메르캅탄 가스로는 예를 들면, 메틸메르캅탄, 에틸메르캅탄, 터시어리 부틸 메르캅탄, 이소프로필 메르캅탄, 노멀프로필 메르캅탄과 2급 부틸 메르캅탄 등이 있으며, 설파이드류로는 테트라하이드로 티오펜, 디메틸 설파이드, 메틸에틸 설파이드, 디메틸 설파이드 및 디에틸 설파이드 등이 있다.The sulfide gas to be removed is hydrogen sulfide, mercaptans gas and sulfide gas, and as mercaptan gas, for example, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, tertiary butyl mercaptan, isopropyl mercaptan, normal propyl mercaptan and secondary butyl Mercaptan and the like, and sulfides include tetrahydro thiophene, dimethyl sulfide, methylethyl sulfide, dimethyl sulfide and diethyl sulfide.
또한, 본 발명에 의하여 직경 20Å 이하의 마이크로 기공이 50% 이상이고, 평균 세공반경이 10-25Å, 비표면적 800㎡/g 이상이며, 입자경이 본질적으로 4×8 메쉬인 활성탄소를 준비하는 단계; 상기 활성탄소를 1-30% 농도의 알칼리 금속 수산화물, 염기성 알칼리 금속염, 철 또는 구리 산화물 또는 염화물과 아연산화물로 이루어진 군에서 택일된 화합물용액 또는 분산액에 침지하여 에어레이숀 교반하는 단계; 상기 침지된 활성탄을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 에어레이숀 교반단계에서 발생되는 미분활성탄을 여과하여 제거하는, 본질적으로 C3이하의 연료용가스 혼합물에서 황화물가스를 제거하는데 사용되는 첨착활성탄의 제조방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, the step of preparing an activated carbon having a micropore of 20 mm or less in diameter of 50% or more, an average pore radius of 10-25 m 3, a specific surface area of 800 m 2 / g or more, and a particle diameter of essentially 4 × 8 mesh ; Immersing the activated carbon in a compound solution or dispersion selected from the group consisting of alkali metal hydroxides, basic alkali metal salts, iron or copper oxides, chlorides, and zinc oxides at a concentration of 1-30%; Drying the impregnated activated carbon, wherein the activated activated carbon used to remove sulfide gas is essentially removed from the gas mixture for fuel of C 3 or lower, which is filtered out to remove the fine activated carbon generated in the air race stirring step. A manufacturing method is provided.
사용 활성탄은 직경 20Å 이하의 마이크로 기공이 70% 이상이 바람직하고 평균 세공직경이 13-20Å, 비표면적 1000㎡/g 이 바람직하고 입자경이 본질적으로 4×6 메쉬인 것이 바람직하며, 첨착화합물로는 알칼리금속 수산화물이 특히 수산화칼륨과 수산화나트륨이 바람직하고, 알칼리금속 탄산염 특히 탄산나트륨이 바람직하며, 철과 구리염화물 및 산화물과 아연산화물이 바람직하며, 특히 CuO, ZnO, Fe2O3, FeCl3및 CuCl2가 바람직하다.The activated carbon is preferably 70% or more of micropores with a diameter of 20 mm or less, an average pore diameter of 13-20 mm, a specific surface area of 1000 m 2 / g, and a particle diameter of essentially 4 × 6 mesh. Alkali metal hydroxides are particularly preferred potassium hydroxide and sodium hydroxide, alkali metal carbonates especially sodium carbonate are preferred, iron and copper chlorides and oxides and zinc oxides are preferred, in particular CuO, ZnO, Fe 2 O 3 , FeCl 3 and CuCl 2 is preferred.
제거되는 황화물 가스는 황화수소, 메르캅탄류 가스 및 설파이드 가스로서 메르캅탄 가스로는 예를 들면, 메틸메르캅탄, 에틸메르캅탄, 터시어리 부틸 메르캅탄, 이소프로필 메르캅탄, 노멀프로필 메르캅탄과 2급부틸 메르캅탄 등이 있으며, 설파이드류로는 테트라하이드로 티오펜, 디메틸 설파이드, 메틸에틸 설파이드, 디메틸 설파이드 및 디에틸 설파이드 등이 있다.The sulfide gas to be removed is hydrogen sulfide, mercaptans gas and sulfide gas, and as mercaptan gas, for example, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, tertiary butyl mercaptan, isopropyl mercaptan, normal propyl mercaptan and secondary butyl Mercaptan and the like, and sulfides include tetrahydro thiophene, dimethyl sulfide, methylethyl sulfide, dimethyl sulfide and diethyl sulfide.
활성탄소를 침지화합물 용액 또는 분산액에 침지하여 교반할 때 종래의 방법처럼 기계적인 교반을 사용하면 활성탄이 교반날에 의하여 부서져 미분을 생성하거나 그 충격에 의하여 후 고정에서 미분이 생성될 가능성이 농후하고 따라서 미분생성은 활성탄의 첨착효율을 떨어뜨린다. 본 발명의 첨착활성탄의 제조방법에서는 공기 에어레이숀에 의하여 용액과 활성탄을 교반함으로써 더스트 발생을 최소화하고 발생된 더스트, 바람직하게는 40 메쉬 이하의 미분활성탄은 용액과 함께 걸림망을 통과시키고 다시 여과하여 제거함으로써 미분이 없는 첨착활성탄을 제조할 수 있다.When the activated carbon is immersed in the immersion compound solution or dispersion and stirred by mechanical stirring, as in the conventional method, there is a high possibility that the activated carbon is broken by the stirring blade to produce fine powder or the fine powder is generated in the post-fixing by the impact. Therefore, fine powder production decreases the deposition efficiency of activated carbon. In the production method of the impregnated activated carbon of the present invention, by minimizing dust generation by stirring the solution and the activated carbon by air air lactation, the generated dust, preferably 40 micron or less finely activated carbon is passed through the mesh together with the solution and filtered again. By removing the fine powder, impregnated activated carbon can be produced.
첨착 반응시간은 바람직하게는 0.1시간 이상 5시간 이하이다. 5시간 이상인 경우는 첨착율이 오히려 약간 떨어진다. 따라서, 5시간 이상 교반하는 것은 경제성을 고려하면 바람직하지 않다.Impregnation reaction time becomes like this. Preferably it is 0.1 hour or more and 5 hours or less. In the case of 5 hours or more, the deposition rate is rather low. Therefore, stirring for 5 hours or more is not preferable considering economical efficiency.
또한, 본 발명에 의하여 직경 20Å 이하의 마이크로 기공이 50% 이상이고, 평균 세공반경이 10~25Å, 비표면적이 800㎡/g 이상이며, 입자경이 본질적으로 4×8 메쉬인 활성탄을 1~30% 농도의 염기성 알칼리 금속염으로 함침 건조된 첨착활성탄 10 내지 50 중량%와 상기 활성탄을 1~30% 농도의 철 또는 구리염화물로 함침 건조된 첨착활성탄 50 내지 90 중량%로 구성되는 본질적으로 C3이하의 연료용 가스혼합물에서 황화물 가스를 제거하는데 사용되는 첨착활성탄 혼합물이 제공된다.In addition, according to the present invention, activated carbon having a micropore of 20 µm or less in diameter of 50% or more, an average pore radius of 10-25 µm, a specific surface area of 800 m 2 / g or more, and a particle diameter of 4 × 8 mesh is essentially 1-30. Essentially C 3 or less consisting of 10 to 50% by weight of impregnated activated carbon impregnated with a basic alkali metal salt at a% concentration and 50 to 90% by weight impregnated activated carbon impregnated with iron or copper chloride at a concentration of 1 to 30% There is provided an impregnated activated carbon mixture which is used to remove sulfide gas from a fuel gas mixture.
사용 활성탄은 직경 20Å 이하의 마이크로 기공이 70% 이상이 바람직하고 평균 세공직경이 13~20Å, 비표면적 1000㎡/g이 바람직하고 입자경이 본질적으로 4×6 메쉬인 것이 바람직하며, 첨착화합물로는 알칼리금속 수산화물이 특히 수산화칼륨과 수산화나트륨이 바람직하고, 알칼리금속 탄산염 특히 탄산나트륨이 바람직하며, 철과 구리염화물 및 산화물과 아연산화물이 바람직하며, 특히 CuO, ZnO, Fe2O3, FeCl3및 CuCl2가 바람직하다.The activated carbon is preferably 70% or more of micropores with a diameter of 20Å or less, an average pore diameter of 13 ~ 20Å, a specific surface area of 1000 m2 / g, and preferably a particle diameter of 4 × 6 mesh. Alkali metal hydroxides are particularly preferred potassium hydroxide and sodium hydroxide, alkali metal carbonates especially sodium carbonate are preferred, iron and copper chlorides and oxides and zinc oxides are preferred, in particular CuO, ZnO, Fe 2 O 3 , FeCl 3 and CuCl 2 is preferred.
제거되는 황화물 가스는 황화수소, 메르캅탄류 가스 및 설파이드 가스로서 메르캅탄 가스로는 예를 들면, 메틸메르캅탄, 에틸메르캅탄, 터시어리 부틸 메르캅탄, 이소프로필 메르캅탄, 노멀프로필 메르캅탄과 2급 부틸 메르캅탄 등이 있으며, 설파이드류는 테트라하이드로 티오펜, 디메틸 설파이드, 메틸에틸 설파이드, 디메틸 설파이드 및 디에틸 설파이드 등이 있다.The sulfide gas to be removed is hydrogen sulfide, mercaptans gas and sulfide gas, and as mercaptan gas, for example, methyl mercaptan, ethyl mercaptan, tertiary butyl mercaptan, isopropyl mercaptan, normal propyl mercaptan and secondary butyl Mercaptan and the like, and sulfides include tetrahydro thiophene, dimethyl sulfide, methylethyl sulfide, dimethyl sulfide and diethyl sulfide.
염기성 알칼리 금속염으로 첨착된 활성탄은 산, 알칼리 반응에 의하여 황화물 가스를 흡착함으로 반응성이 좋으나, 철 또는 구리 염화물에 비하여 지속성이 적다. 이에 반해 철 또는 구리염화물은 반응성이 늦어 초기 탈취가 불충분하여 부취제를 초기에 제거하지 못하는 단점이 있다. 철 또는 구리 염화물이 염기성 알칼리 금속염에 비하여 지속성이 좋은 것은 리간드에 의한 결합 때문이라 여겨진다.Activated carbon impregnated with a basic alkali metal salt has good reactivity by adsorbing sulfide gas by acid and alkali reactions, but is less durable than iron or copper chlorides. On the other hand, iron or copper chloride has a disadvantage in that the initial deodorization is insufficient because the reactivity is insufficient to remove the odorant in the early stage. It is believed that iron or copper chlorides have better persistence than basic alkali metal salts due to binding by ligand.
이러한 두가지 종류 첨착화합물 장점을 취하기 위해서 즉, 초기반응성이 좋고 지속성이 우수한 첨착화합물을 얻기 위해서 본 발명에서는 각각의 화합물로 첨착된 활성탄을 별도로 제조하고 이들을 일정한 비율로 혼합함으로써 철 또는 구리 염화물과 염기성 알칼리 금속염 상호간의 반응을 방지하고 초기 반응성과 지속성을 갖는 첨착 활성탄 혼합물을 제조할 수 있다. 알칼리 금속탄산염으로 첨착된 활성탄과 철·구리 염화물로 첨착된 활성탄의 중량비는 1:9 내지 5:5 이고, 특히 바람직하게는 2:8 내지 4:6 이다.In order to take advantage of these two kinds of impregnated compounds, that is, to obtain impregnated compounds having good initial reactivity and excellent persistence, the present invention separately prepares activated carbon impregnated with each compound and mixes them in a constant ratio to form iron or copper chlorides and basic alkalis. It is possible to prepare impregnated activated carbon mixtures which prevent the reaction between metal salts and have initial reactivity and persistence. The weight ratio of activated carbon impregnated with alkali metal carbonate and activated carbon impregnated with iron and copper chlorides is 1: 9 to 5: 5, and particularly preferably 2: 8 to 4: 6.
초기 탈취가 가능한 범위에서 지속성이 우수한 활성탄이 바람직한 것이므로 지속성이 우수한 철 또는 구리 염화물이 많이 사용된다.Since activated carbon having excellent persistence is preferred within the range in which initial deodorization can be performed, iron or copper chloride having excellent persistence is frequently used.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이러한 실시예에 의하여 본 발명에 대한 보호범위가 제한되어서는 아니될 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. By this embodiment the scope of protection for the present invention should not be limited.
[실시예]EXAMPLE
활성탄은 ＂Activatde Carbon＂의 영문표기를 줄여서 A/C로 표시한다.Activated carbon is abbreviated as "Action Carbon" in A / C.
[활성탄 선정][Selection of activated carbon]
다음과 같은 물성을 갖는 활성탄을 선정하였다.Activated carbon having the following physical properties was selected.
[표 1]TABLE 1
선정 활성탄소 물성Activated Carbon Properties
천연가스내에 함유된 부취제만을 선택적으로 흡착하여야 하므로 기상용 활성탄소를 이용 천연가스 성분에 대한 흡착력을 가스크로마토그래피(G.C)로 측정하였다.Since only the odorant contained in natural gas should be selectively adsorbed, the adsorption power for natural gas components using gaseous activated carbon was measured by gas chromatography (G.C).
측정조건은 G.C는 HP6890 모델에서 칼럼; NG 전용, 유량 : 25㎖/min, 운반개스 : He, 측정기 : TCD 및 밸브 시스템(4ea)를 이용 측정하였으며, 측정결과는 표 2와 같다. 즉, 활성탄소에서 천연가스 내의 탄화수소 성분 중 부취제가 아닌 다른 물질을 흡착하는지 여부를 알아보기 위하여 팩킹 칼럼 내에 활성탄소를 50g 넣고 천연가스를 통과시켜 가면서 가스 통과량별로 측정하였다.Measurement conditions were G.C column in the HP6890 model; NG only, flow rate: 25ml / min, carrier gas: He, measuring instrument: TCD and valve system (4ea) was measured using the measurement results are shown in Table 2. In other words, in order to find out whether the activated carbon adsorbs a substance other than the odorant among the hydrocarbon components in the natural gas, 50 g of the activated carbon was added to the packing column, and the natural gas was passed through the gas and the amount was measured.
표 2에서 알 수 있는 것처럼 부탄이 10ℓ 통과될 때까지는 제거되었으나 100ℓ 통과시에는 천연가스 성분과 유사함을 알 수 있으며, 이는 소량에서 포화되어 검출되거나 바로 탈착이 이루어지는 것으로 사료되며, 100ℓ 이상 통과한 후에는 흡착량에 영향이 없음을 알 수 있다. 또한, 200ℓ 통과후에는 전체성분의 차이가 0.02%로 측정에 의한 오차로 생각될 수 있을 정도의 함량 변화만이 이루어짐을 알 수 있었다. 이와 같은 실험결과로 선택된 활성탄소는 천연가스 성분을 거의 흡착하지 않는다는 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 2, butane was removed until 10 liters passed, but when it passed 100 liters, it was found to be similar to natural gas component, which was detected as saturated in a small amount or immediately desorption. Afterwards, it can be seen that there is no influence on the adsorption amount. In addition, it can be seen that after passing through 200ℓ, only a change in content that can be thought of as an error by measurement is 0.02% of the difference in total components. As a result of this experiment, it can be seen that the selected activated carbon hardly adsorbs natural gas components.
[표 2]TABLE 2
활성탄에 의한 천연가스 성분변화Changes in Natural Gas Components by Activated Carbon
[첨착활성탄 제조][Manufacture of Impregnated Activated Carbon]
1) SAM-I11) SAM-I1
ⓐ 활성탄소 3kg을 수세후 100℃에서 24시간 건조 후 냉각한다.Ⓐ 3kg of activated carbon is washed with water after drying for 24 hours at 100 ℃.
ⓑ 원하는 입도인 4＊8 메쉬로 스크리닝 한다.Ⓑ Screen with 4 * 8 mesh of desired particle size.
ⓒ NaOH 5%의 첨착수용액을 제조한다.Ⓒ Prepare an impregnated aqueous solution of 5% NaOH.
ⓓ 첨착수용액과 활성탄을 일정 부피비로 혼합(용액 : A/C=1.2:1 v/v%)한다.Ⓓ Mix the impregnated aqueous solution and activated carbon at a constant volume ratio (solution: A / C = 1.2: 1 v / v%).
ⓔ 교반하면서 활성탄소를 천천히 함침한다.Ⓔ Slowly impregnate activated carbon with stirring.
ⓕ 공기 버블링하면서 시간대별로 제조한다.Ⓕ manufactured by time while air bubbling.
ⓖ 용액 및 미분 여과 한다.Ⓖ Filter the solution and finely.
ⓗ 하루동안 상온 건조한다.Ⓗ Dry at room temperature for one day.
ⓘ 100℃에서 수분 5% 될 때까지 건조한다.Ⓘ Dry at 100 ° C until 5% moisture.
활성탄 함침장치는 제1도에 표시되어 있다.Activated carbon impregnation device is shown in FIG.
ⓙ 냉각 후 밀폐 용기에 보관한다.Ⓙ Store in a closed container after cooling.
2) SAM-I2, SAM-13, SAM-IM1, SAM-IM2와 SAM-IM3 제조2) Manufacture of SAM-I2, SAM-13, SAM-IM1, SAM-IM2 and SAM-IM3
SAM-I1과 동일한 방법으로 제조한다. 다만, ⓒ공정에서 첨착수용액을 각각 Na2CO35%, Na2CO310%, CuO 10%, CuCl27% 및 ZnO 5%로 달리하여 제조한다. 상기 첨착수용액을 표로 정리하면 다음과 같다.Prepared in the same manner as SAM-I1. However, in the ⓒ process, the impregnated aqueous solution is prepared by varying Na 2 CO 3 5%, Na 2 CO 3 10%, CuO 10%, CuCl 2 7% and ZnO 5%, respectively. The impregnated aqueous solution is summarized as follows.
[첨착시간 및 첨착율 분석][Adhesion time and adhesion rate analysis]
첨착물질의 첨착율에 대한 분석은 무게측정에 의한 방법 및 금속물질의 경우, A.A.(원소분석기) 등을 통하여 첨착량을 확인하고 있으나, 본 실험에서는 첨착물질이 알칼리이므로 pH 측정에 의한 분석으로 첨착율 및 첨착에 필요한 시간 등에 대한 결과를 도출하였다. 첨착 시간대별로 샘플을 취하여 KS pH 시험법에 의하여 첨착활성탄에 대한 pH를 측정하였다.Analysis of the adhesion rate of the impregnated substance was confirmed by the weight measurement method and in the case of metal material through AA (element analyzer), but in this experiment, since the impregnated substance is alkali, it is analyzed by pH measurement. Results were obtained for the rate of milking and the time required for deposition. Samples were taken at each time of impregnation and pH of the impregnated activated carbon was measured by the KS pH test method.
실험결과, 첨착수용액의 pH와 반응 후 제품의 pH를 측정한 결과, pH가 동일하므로 첨착율은 동일농도로 첨착된 것으로 추정하였다. 반응시간도 아래표에 나타나 있는 것처럼 반응 후 5시간까지는 약간씩 증가하다가 5시간 이후에는 점점 감소되는 경향을 보였다. 이는 5시간까지는 평행을 유지하나 함침시간이 너무 오래될 경우, 오히려 탈작이 일어나는 것으로 사료된다. 따라서, 함침에 따르는 반응시간은 4시간으로 하였다.As a result of the experiment, the pH of the impregnated solution and the pH of the product after the reaction were measured. As the pH was the same, the impurity was estimated to be impregnated at the same concentration. As shown in the table below, the reaction time slightly increased up to 5 hours after the reaction and then gradually decreased after 5 hours. This is parallel up to 5 hours, but decay occurs when the impregnation time is too long. Therefore, the reaction time by impregnation was 4 hours.
* KS 시험법에 의한 pH 측정법* PH measurement by KS test method
ⓐ 시료 SAM-I1 3g을 완전 건조한다.Ⓐ Completely dry 3 g of sample SAM-I1.
ⓑ 중류수 100cc에 첨가한다.Ⓑ Add to 100cc of middle water.
ⓒ 첨가된 시료를 100℃ 물에 약 5분간 중탕한다.Ⓒ Bath the added sample in water at 100 ° C for about 5 minutes.
ⓓ 필터링한 후 pH를 측정한다.Ⓓ Measure the pH after filtering.
[건조감량 시험][Dry weight loss test]
첨착물질은 사용시에도 수분 등에 영향을 받아 그 능력이 저하되므로 밀폐용기에 저장하여야 하나, 실제 현장에서 사용시에는 수분과 접촉되는 경우가 있고, 또한 블로워 등을 이용하여 강제 배기시키는 경우에는 풍화에 의한 손실도 예상된다. 따라서, 수분에 따르는 영향 및 풍화작용에 따르는 영향을 건조량 실험을 통하여 살펴보았다.Impregnated materials are affected by moisture and deteriorate in their capacity, so they should be stored in closed containers.However, they may be in contact with moisture when they are actually used in the field. Is also expected. Therefore, the effects of moisture and the effects of weathering were examined through dry weight experiments.
일반 활성탄의 경우, 수분은 약 3.0%이나 장마철 및 수분이 많은 영역에서는 활성탄 자체가 친수성을 가지고 있으므로 수분을 흡착하게 된다. 가장 취악한 조건을 가정한 경우로 여름 장마철에 35%의 활성탄 수분이 외부에 방치되었을 경우, 30% 내외로 증가되므로 제조된 첨착활성탄에 증기를 조사하여 일정하게 수분을 30% 정도로 올려서 실험을 하였다.In the case of general activated carbon, the moisture is about 3.0%, but the activated carbon itself has hydrophilicity in the rainy season and in the region of high moisture, thereby adsorbing moisture. In the case of the most vulnerable condition, when 35% of activated carbon moisture is left outside during the summer rainy season, it is increased to around 30%. .
천연가스는 습가스가 아니므로 건가스인 질소가스(N2)를 이용하여 시간대별로 무첨착 활성탄소와 첨착활성탄소를 비교하면서 건조감량 감소율과 그에 따르는 풍화작용에 의한 첨착물의 감량을 측정하였다.Since natural gas is not wet gas, dry carbon dioxide (N2) was used as the dry gas to compare the amount of impregnated activated carbon with impregnated activated carbon, and the decrease in drying loss and the amount of impregnated by weathering were measured.
즉, 질소가스를 10.6m/sec의 유속과 0.015sec의 접촉시간으로 활성탄소에 통과시키면서, 3분 간격으로 건조감량을 측정하였다. 측정결과, 무첨착 활성탄소의 수분이 30.7%에서 건가스를 통과 후 약 22분이 지나면 10%로 감소되었다. 첨착활성 탄소는 동일한 조건에서 약 20분에 동일한 결과를 얻을 수 있다. 또한, 첨착물질의 손실량도 2% 이내로 첨착활성탄의 기능인 흡착능에는 영향을 미치지 않았다.That is, the loss of drying was measured at intervals of 3 minutes while passing nitrogen gas through activated carbon at a flow rate of 10.6 m / sec and a contact time of 0.015 sec. As a result, the moisture of the impregnated activated carbon was reduced from 30.7% to 10% after about 22 minutes after passing the dry gas. Impregnated activated carbon can achieve the same result in about 20 minutes under the same conditions. In addition, the loss amount of the impregnated substance was also within 2%, and did not affect the adsorption capacity of the impregnated activated carbon.
[표 3]TABLE 3
건조감량 실험Drying loss test
[흡착실험]Adsorption Experiment
악취도 측정방법 중 부취제대한 악취도 측정방법은 직접관능법과 기기분석법인 GC법과 검지관법을 병용하여 측정하였다. 즉, 직접관능법으로 첨착활성탄의 가능성을 확인하였고, 확인된 첨착활성탄은 직접관능법의 악취강도에 따라 시료가스를 포집하여 기기분석법 및 검지관법으로 측정하였다.Among the odor measuring methods, the odor measuring method for the odorant was measured by using the direct sensory method and the GC method and the detection tube method. That is, the possibility of impregnated activated carbon was confirmed by the direct functional method. The impregnated activated carbon was collected by sample analysis according to the odor intensity of the direct functional method and measured by the instrument analysis method and the detection tube method.
직접관능법은 악취조사 판정자에 의해 측정장소에서 감지된 악취강도를 표 4에서와 같이 분류 판정하며, 2도 이하이면 흡착능이 평행에 이른 것으로 판정하였고, 판정 후 가스를 포집 GC로 분석하였다.In the direct sensory method, the malodor intensity detected at the measurement site by the malodor investigation judge was classified as shown in Table 4, and the adsorption capacity was determined to be in parallel when it was 2 degrees or less, and the gas was analyzed by collecting GC.
[표 4]TABLE 4
직접관능법 6단계 판정법의 판정도Judgment diagram of six steps of direct sensory method
흡착제의 흡착능에 대한 실험은 가스의 유량, 접촉시간, 가스의 성상 및 수분의 영향 등에 따라 변화가 심하므로 일정한 장치를 구성하여 동일한 조건하에서 첨착활성탄별 흡착거동을 살펴보았다. 실험가스에 사용된 가스는 동일한 조건에서 측정하며, 퍼지장치의 적용성도 확보하기 위하여 천연가스 배관라인에 직접 연결하여 측정하였다. 또한, 밸브를 이용한 유량조절과 흡착시료 양 조절에 의한 접촉시간 조절로 첨착물질에 따라 조건별 흡착성능을 측정하였다.The experiments on the adsorption capacity of the adsorbent vary greatly depending on the flow rate of the gas, the contact time, the properties of the gas, and the influence of water. Thus, the adsorption behavior of each impregnated activated carbon under the same conditions was investigated. The gas used in the test gas was measured under the same conditions, and was measured by connecting directly to the natural gas pipeline to ensure the applicability of the purge device. In addition, the adsorption performance of each condition was measured by adjusting the flow rate using the valve and the contact time by controlling the amount of the adsorption sample.
흡착실험장치의 주요구성은 첫째 흡착단으로 1,2단계로 흡착제 충전할 수 있는 충전탑과 만약 수분이 있는 유체의 경우, 1단에서는 수분을 제거하고 2단에서 흡착제를 충전할 수 있도록 하였다. 둘째, 차압계 설치로 흡착제에 의한 유량별 차압을 측정할 수 있도록 구성하였다. 셋째로, 저유량과 높은 유량에서도 유량을 측정할 수 있도록 0-100ℓ/min 유량계와 0-800ℓ/min 유량계를 설치하였다. 또한, 퍼지장치의 적용성을 측정하기 위하여 관경별로 충진탑을 구비하였다. 흡착 플로우 다이아그램에 대해서는 제2도에 도시되어 있다.The main components of the adsorption test apparatus were the first adsorption stage, the packing tower which can be filled with the adsorbent in 1st and 2nd stage, and in the case of fluid with moisture, the 1st stage was able to remove water and the 2nd stage was able to charge the adsorbent. Second, it was configured to measure the differential pressure for each flow rate by the adsorbent by installing a differential pressure gauge. Third, 0-100 l / min flow meter and 0-800 l / min flow meter were installed to measure the flow rate even at low flow rate and high flow rate. In addition, the filling tower was provided for each diameter to measure the applicability of the purge device. The adsorption flow diagram is shown in FIG.
혼합가스(1)는 건조기(3)에서 탈습되어 반응기(7)에서 첨착활성탄에 의하여 흡착이 되고 가스크로마토그라피(9)에 의하여 가스가 측정된다.The mixed gas 1 is dehumidified in the dryer 3, adsorbed by the impregnated activated carbon in the reactor 7, and the gas is measured by gas chromatography 9.
* 흡착실험장치 사양* Adsorption test device specification
사용압력, 0.4-kg/cm2; 배관구성, 동관 Φ8;Working pressure, 0.4-kg / cm 2 ; Pipe construction, copper pipe Φ8;
유량계, 0-100ℓ/min와 0-800ℓ/min; 및 높이*넓이, 800*1200mmFlow meter, 0-100 l / min and 0-800 l / min; And height * width, 800 * 1200mm
[흡착제별 성능][Performance by Adsorbent]
(1) 알카리흡착제 종류별 흡착성능(1) Adsorption performance by type of alkali adsorbent
흡착제의 제조는 크게 알칼리 물질 및 금속물질 등 두 종류로 분류하였으므로 각 제품에 대한 흡착성능도 각각에 대하여 직접관능법으로 측정하여 판정도 2이상까지를 평행흡착된 상태로 보고 그에 따르는 부취제 흡착능을 계산하였다.Since the preparation of adsorbents is largely classified into two types, alkali materials and metal materials, the adsorption performance of each product is measured by the direct functional method. Calculated.
무첨착 활성탄소와 첨착물질별 제품의 흡착성능을 실험한 결과 SAM-I3로 제조된 첨착활성탄이 무첨착 활성탄소에 비해 7배의 흡착효과가 있는 것으로 나타냈다. SAM-I1도 농도별(2,5,10% wt%)로 실험하였으나 5%의 경우가 무첨착에 비해 2배의 흡착능을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 흡착제당 흡착량 데이터는 평행흡착능에 의한 데이터가 아니고 천연가스에 함유된 부취제를 통과하여 취기를 느낄 수 있는 시점에서의 데이터다. 정리하면 아래와 같다.As a result of experiments on the adsorption performance of the impregnated activated carbon and the products of the impregnated materials, the impregnated activated carbon prepared by SAM-I3 showed 7 times more effective than the impregnated activated carbon. SAM-I1 was also tested by concentration (2,5,10% wt%), but 5% of the cases had twice the adsorption capacity compared with no adhesion. However, the adsorption amount data per adsorbent is not data based on parallel adsorption capacity, but data at a time point where odor is felt through the odor agent contained in natural gas. In summary, it is as follows.
[표 5]TABLE 5
[표 6]TABLE 6
직접관능법에 의하여 가장 우수한 제품으로 선정된 SAM-I3 첨착활성탄소에 대한 흡착성능을 더 정량적으로 실험하기 위하여 기준가스를 통과시키면서 시간대별로 첨착활성탄을 통과한 가스시료를 포집하여 GC법(HP 6890, FCD 장착)에 의하여 흡착능 및 파과시간(Break Through Time)을 확인하였다.In order to experiment more quantitatively the adsorption performance of SAM-I3 impregnated activated carbon selected as the best product by direct functional method, GC method (HP 6890) , FCD) to determine the adsorption capacity and break through time.
[표 7]TABLE 7
GC 법에 의한 농도측정 결과Concentration measurement result by GC method
*실험조건 - 흡착제 종류 : 공기정화용 A/C에 SAM-I3 첨착물 첨착 제조* Experimental conditions-Type of adsorbent: Manufacture of impregnated SAM-I3 with A / C for air purification
- 유량 80 ℓ/minFlow rate 80 l / min
- 흡착제량 6 g-6 g of adsorbent
[표 8]TABLE 8
부취제 성분별 파과시간Breakthrough Time by Deodorant Ingredient
동일한 실험조건에서 각 첨착활성탄소별 파과시간을 표 9에 나타내고 있다.Breakthrough times for each impregnated activated carbon under the same experimental conditions are shown in Table 9.
일반적으로, 파과시간은 C/Co=1에 도달되는 시간이나, 악취물질에 대해서는 관능측정법상 취기강도가 2(무슨 냄새인지 알 수 있는 정도)인 시점으로 이때의 농도는 C/Co=0.3이었다. 즉, 농도를 측정함에 따라서 악취의 강도를 알 수 있어 상호병행하여 측정하므로서 관능시험에 의한 측정오차를 줄였다.In general, the breakthrough time is the time when C / Co = 1 is reached, but the odor intensity of the malodorous substance is 2 (degree of what smell) according to the sensory measurement method, and the concentration at this time was C / Co = 0.3. . In other words, by measuring the concentration, the intensity of the odor can be known and measured in parallel, thereby reducing the measurement error by the sensory test.
[표 9]TABLE 9
첨착활성탄별 파과시간Breakthrough Time by Impregnated Activated Carbon
일반적으로 물리흡착에 비해 화합흡착은 느리므로 첨착활성탄의 흡착속도를 알아보기 위하여 유량별(접속시간)별 흡착성능을 실험하였다. 동일한 시료조건하에서 유량변화에 따른 흡착성능을 측정하였다. 측정방법은 천연가스 중압라인(4kg/cm2)상의 가스를 유체로 하여 흡착 실험장치를 이용하여 SAM-I3 첨착활성탄의 흡착능을 측정하였다.In general, the compound adsorption is slower than the physical adsorption, so the adsorption performance was tested by flow rate (connection time) to determine the adsorption rate of impregnated activated carbon. Under the same sample conditions, the adsorption performance of the flow rate was measured. As a measuring method, adsorption capacity of SAM-I3 impregnated activated carbon was measured using an adsorption test apparatus using gas on a natural gas medium pressure line (4kg / cm 2 ) as a fluid.
[표 10]TABLE 10
유량별 흡착능Adsorption capacity by flow rate
(2) 금속첨착물질 흡착성능(2) Adsorption performance of metal adherent materials
알칼리 흡착능 실험과 같이 무첨착 활성탄소와 첨착물질별 제품의 흡착성능을 실험한 결과 SAM-IM2로 제조된 첨착활성탄이 무첨착 활성탄소에 비해 14배의 흡착효과가 있는 것으로 나타났다. SAM-I3에 비하여 흡착능에 따른 지속성은 2배이나, 초기에 취기가 높다.As a result of alkali adsorption performance test, the adsorption performance of non-adjusted activated carbon and products by impregnated material was found to be 14 times higher than that of activated carbon prepared by SAM-IM2. Compared with SAM-I3, the persistence according to the adsorption capacity is 2 times, but the odor is high initially.
즉, 흡착제의 처리농도는 낮으나 냄새의 정도는 강하고 달랐다. 알칼리 흡착제와 같이 금속첨착 제품에도 흡착제당 흡착량 데이터는 평행흡착능에 의한 데이터가 아니고 천연가스에 함유된 부취제를 통과하여 취기를 느낄 수 있는 시점에서의 데이터이다.That is, the treatment concentration of the adsorbent was low but the degree of smell was strong and different. The adsorption amount data per adsorbent in the metal-adhesive product like the alkali adsorbent is not the data based on the parallel adsorption capacity, but the data when the odor is felt through the odorant contained in the natural gas.
[표 11]TABLE 11
[표 12]TABLE 12
알칼리 흡착제의 경우, 포화상태에서 부취제 성분 중 T.B.M의 농도가 급격히 상승하고, T.H.T의 농도는 지속적으로 증가되는 등 부취제 성분 중에서도 선택적으로 흡착이 일어나고 있었다. 따라서, 동일한 조건으로 금속첨착 활성탄에 의한 효과를 살펴보기 위하여 일정농도의 부취제를 일정시간 동안 흡착한 가스를 포집 가스크로마토그래피(G.C.) 및 검지관을 이용 측정하였다.In the case of the alkaline adsorbent, adsorption was selectively performed among the deodorant components such that the concentration of T.B.M in the deodorant component rapidly increased and the concentration of T.H.T was continuously increased in the saturated state. Therefore, in order to examine the effect of the metal-activated activated carbon under the same conditions, the gas adsorbed at a certain concentration of the odorant for a predetermined time was measured using a collection gas chromatography (G.C.) and a detection tube.
실험방법은 각 흡착제 샘플 3g(9cm 충전고 유지)에 4ppmv의 부취제가 포함된 천연가스를 60분 동안 흡착 후 가스를 포집하여 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.The experimental method was obtained by adsorbing natural gas containing 4ppmv of odorant in 3g of each adsorbent sample (maintaining 9cm filling) for 60 minutes and collecting and analyzing the gas.
[표 13]TABLE 13
금속첨착 흡착제의 성능분석Performance Analysis of Metal Adsorbents
[표 14]TABLE 14
이와 같이 부취제 성분 중 T.B.M의 경우는 거의 100% 제거되고 있으며, T.H.T도 유사한 결과를 보이고 있다. 따라서, 그 중 가장 우수한 것으로 생각되는 SAM-IM2를 대상으로 60분을 연장하여 222분까지 흡착 후 분석하였으나, T.B.M은 검출되지 않았으며, T.H.T의 경우도 0.036ppmv로 약 99% 제거율을 보였다. 그러나, 직접관능법에 의한 취기는 약 2정도로 약간 나타난 것으로 보아 화학반응으로 다른 물질로 전환된 것으로 생각된다.As such, almost 100% of T.B.M in the odorant component was removed, and T.H.T also showed similar results. Therefore, SAM-IM2, which is considered to be the best among them, was extended after 60 minutes and analyzed after adsorption up to 222 minutes, but T.B.M was not detected, and T.H.T also exhibited about 99% removal rate of 0.036ppmv. However, the odor produced by the direct functional method appeared to be slightly about 2, which is thought to have been converted to another substance by chemical reaction.
(3) 혼합 흡착제 흡착능 분석(3) Adsorption capacity analysis of mixed adsorbent
흡착능 및 흡착물질이 다른 두 종류의 흡착제, 즉, 알칼리 및 금속첨착물질을 같이 첨착하여 한가지 흡착제로 제조하고자 하였으나 첨착물 혼합시 염화물이 생성되어 제조가 불가능하였다.Two kinds of adsorbents with different adsorption capacities and adsorbents, that is, alkali and metal additives were added together to prepare one adsorbent, but chlorides were not produced when admixtures were mixed.
따라서, 상술한 것과 같이 알칼리 첨착활성탄에서는 초기 취기강도는 약하나 일정시간 후 부취제 첨가물 중의 하나인 T.B.M.의 농도가 포하됨에 따라 흡착능의 지속성이 떨어지고, 금속 첨착활성탄에서는 초기 취기강도는 있으나 T.B.M.에 대한 흡착능이 우수하여 지속성이 배가되므로 이 두 흡착제를 일정비율로 혼합하여 흡착성능을 실험하였다.Therefore, as described above, the alkaline odor activated carbon has weak initial odor strength, but after a certain time, the concentration of TBM, which is one of the odorant additives, is reduced, so that the sustainability of adsorption performance is low. Because of its excellent durability, the adsorption performance was tested by mixing the two adsorbents at a constant ratio.
[표 15]TABLE 15
혼합 흡착제의 흡착능Adsorption capacity of mixed adsorbent
[표 16]TABLE 16
흡착제별 냄새의 정도Degree of Odor by Adsorbent
이와 같이 SAM-I3 : SAM-IM2를 30:70 무게비로 혼합하였을 경우, 초기 냄새는 제거되고, 지속성은 무첨착 대비 10-15배로 증가된다. 따라서, 퍼지장비에는 이 혼합흡착제를 충전하여 흡착제 교체주기 연장을 기할 수 있어 유지보수 비용을 절감할 수 있을 것으로 생각된다.As such, when SAM-I3: SAM-IM2 is mixed at a weight ratio of 30:70, the initial odor is removed, and the sustainability is increased by 10-15 times compared to the non-adhesion. Therefore, it is thought that the purge equipment can be filled with the mixed adsorbent to extend the adsorbent replacement cycle, thereby reducing the maintenance cost.
[흡착제의 사용기간(Life Time)][Life Time of Adsorbent]
가스의 종류에 따라 CO2등과 같은 가스는 평행흡착능을 구하여 각 흡착제당의 능력을 평가할 수 있고, 독성가스의 경우, 배출 허용농도 기준으로 흡착제의 흡착능을 평가할 수 있다. 그러나 부취제의 경우, 독성은 없으나 악취물질이고, 사람에 따라 취기를 느끼는 정도가 달라 퍼지작업시 미소한 누출도 가스누출로 오인되는 경우가 있을 수 있으므로 파과되는 시점을 기계적으로 측정하기는 매우 어렵다.According to the type of gas, the gas such as CO 2 can evaluate the capacity of each adsorbent by obtaining the parallel adsorption capacity, and in the case of toxic gas, the adsorption capacity of the adsorbent can be evaluated based on the allowable concentration of emission. However, in case of odorant, it is not toxic, but it is odorous substance, and the degree of feeling of odor is different according to people, so it is very difficult to measure mechanically the breakthrough point because minute leakage may be mistaken for gas leakage during purge operation. .
따라서, 흡착제 개발부문에서 설명된 흡착제의 파과점 실험(Break through test) 방법을 통하여 흡착제의 성능분석과 흡착제의 사용시간을 측정하였다.Therefore, the performance analysis of the adsorbent and the use time of the adsorbent were measured by the breakthrough test method described in the adsorbent development section.
파과점 실험방법과 흡착량 측정방법은 다음과 같다.Breakthrough test method and adsorption amount measurement method is as follows.
ⓐ 흡착실험장치에 시료를 반응기에 2-3g을 채우고, 압력에 의하여 부유되지 않게 금속망 또는 Glass-Woll로 채운다.Ⓐ Fill the reactor with 2-3g of sample in the adsorption test device and fill it with metal mesh or glass-wall so that it is not suspended by pressure.
ⓑ 실험기체는 직접 배관라인에 연결하여 반응기에 일정 유량으로 하고, 이 가스를 외부로 방출되게 하여 수시로 직접관능법으로 취기를 측정한다.Ⓑ The experimental gas is directly connected to the pipe line, and the reactor has a certain flow rate. The gas is discharged to the outside, and the odor is measured by direct sensory method from time to time.
ⓒ 취기의 강도는 3-Way Valve를 이용하여 시료를 통과하지 않은 취기로 수시로 확인된다.Ⓒ The strength of the odor is often checked by odors that do not pass through the sample using a 3-way valve.
ⓓ 취기의 강도가 2일 때를 기준하여 각 시료별로 Life time를 구하고, 그 가스를 포집하여 G.C. 및 부취제 검지관(Gasthec사 제품)에 의하여 농도를 측정한다.Ⓓ Obtain life time for each sample based on the intensity of odor 2, collect the gas and collect G.C. And a odor detection tube (manufactured by Gasthec).
위와 같이 실험한 라이프 타임으로 다음 식에 의하여 시료의 단위무게당 부취제의 흡착량 및 단위무게당 천연가스 처리량을 구하였다. 천연가스 처리량을 알게 되면 퍼지작업시, 방출되는 가스량을 알고 있으므로 퍼지장치 내에 들어있는 흡착제가 처리할 수 있는 천연가스량을 알 수 있다. 따라서, 퍼지작업 건당 평균 가스방출량을 계산하면 퍼지장치내 흡착제의 사용기간을 알 수 있다.As the life time experimented as above, the adsorbed amount of odorant per unit weight of sample and the amount of natural gas treated per unit weight were obtained by the following equation. Knowing the amount of natural gas processed, we know the amount of gas emitted during the purge operation, so we know the amount of natural gas that can be treated by the adsorbent in the purge system. Therefore, by calculating the average gas emissions per purge operation, it is possible to know the period of use of the adsorbent in the purge apparatus.
(1) 알칼리 흡착제 사용기간(1) Period of use of alkali adsorbent
직접관능법에 의해 취기를 느낄 수 있는 시점을 파과점으로 설정하여, 위 식에 의하여 천연가스 처리량을 아래 표 17에서와 같이 구하였다. 또한, 퍼지장치의 실용성과 차압을 최소화할 수 있는 부피내(Φ200*180L(mm)=5,650ℓ)에 충진되는 흡착제량이 2500g이므로, 각 흡착제별 사용시간은 아래 표 17과 같다.The point of time at which odor can be felt by the direct sensory method was set as the breakthrough point, and the natural gas throughput was calculated as shown in Table 17 below. In addition, since the amount of adsorbent filled in the volume (Φ 200 * 180 L (mm) = 5,650 L) to minimize the practicality and differential pressure of the purge device, the use time for each adsorbent is shown in Table 17 below.
[표 17]TABLE 17
알칼리 흡착제의 사용기간Service life of alkali adsorbent
한편, 퍼지작업시 360m2(300A, 1km 배관에 4kg/cm2압력)일 경우, 흡착제 2500g으로 무첨착의 경우 1.5회 사용할 수 있으나, SAM-I3를 첨착한 경우는 10.7회까지 사용할 수 있어 무첨착 기준 약 7배의 효과가 있다.On the other hand, in case of purging operation, if 360m 2 (300A, 4kg / cm 2 pressure in 1km pipe), it can be used 1.5 times without adsorbent with 2500g of adsorbent, but it can be used up to 10.7 times when SAM-I3 is attached. There is approximately 7 times the effect.
(2) 금속첨착 흡착제 사용기간(2) Period of use of metal adsorbent
상기 알칼리 흡착제 사용기간에서와 동일한 조건하에서 실험한 금속첨착 활성탄의 예상 사용기간은 표 18에서와 같다. 즉, 한번 퍼지작업량이 360m2(300A, 1km 배관에 4kg/cm2압력)일 경우, 금속첨착흡착제 2,500g으로 무첨착은 1.5회, 알칼리 첨착 SAM-I3는 10,7회 사용할 수 있으나, 금속첨착 흡착제 중 SAM-IM2를 첨착한 경우는 20,2회까지 사용할 수 있어 무첨착 기준 약 14배의 효과가 있다.The expected service life of the metal-activated carbon activated under the same conditions as the service life of the alkali adsorbent is shown in Table 18. In other words, once the purge load is 360m 2 (300A, 4kg / cm 2 pressure in 1km pipe), 2,500g of metal-adhesive adsorbent can be used 1.5 times without deposition and 10 times with alkali-attached SAM-I3. When SAM-IM2 is impregnated among the impregnated adsorbents, it can be used up to 20 or 2 times, which is about 14 times more effective.
그러나, 금속첨착 흡착제(SAM-IM2)는 초기 냄새가 알칼리 첨착(SAM-I3)보다 강하고, 다르기 때문에 그에 대한 보완이 필요하다.However, the metal-adsorbed adsorbent (SAM-IM2) needs to be supplemented because the initial odor is stronger than that of the alkali-adsorbed (SAM-I3) and is different.
[표 18]TABLE 18
금속첨착 흡착제의 사용기간Service life of metal adsorbent
(3) 혼합 흡착제의 사용기간(3) Service period of mixed adsorbent
상기에서와 같이 첨착활성탄에서는 초기 취기강도는 약하나 일정시간 후 지속성이 떨어지고, 금속 첨착활성탄에서는 초기 취기강도는 있으나, 지속성이 배가되므로 두 흡착제를 일정비율 혼합에 따른 사용기간은 표 19에서와 같다.As described above, in the impregnated activated carbon, the initial odor strength is weak, but persistence after a certain time, and in the metal impregnated activated carbon, there is an initial odor strength, but because the durability is doubled, the period of use according to mixing the two adsorbents in a certain ratio is shown in Table 19.
[표 19]TABLE 19
혼합흡착제의 사용기간Period of use of mixed adsorbent
첨착활성탄의 흡착성능에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 접착활성탄은 무첨착에 비해 최소 2배의 흡착능을 가지며, 금속염화물의 첨착시에는 14배의 흡착효과가 있고, 사용기간도 최소 2배에서 금속염화물의 첨착시에 10배이상 사용할 수 있으므로 특히 연료가스의 수리배관공사에서 활성탄의 교체없이 효율적으로 콤팩한 수집기로 배출가스에서 부취제를 제거할 수 있다.As shown in the adsorption performance of impregnated activated carbon, the adhesion activated carbon according to the present invention has at least twice the adsorption capacity as compared with no impregnation, and has 14 times the adsorption effect when the metal chloride is attached, and the use period is also at least two times the metal. Since it can be used more than 10 times when the chloride is attached, especially in the repair and repair of fuel gas, it is possible to remove the odor from the exhaust gas efficiently with a compact collector without replacing the activated carbon.
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