KR101542177B1 - Catalyst-oxidation processing apparatus of VOC concentration-adsorption type - Google Patents

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KR101542177B1
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Abstract

The present invention relates to a volatile organic compound (VOC) adsorption-concentration type catalyst oxidation processing apparatus capable of processing large volume, low concentration, and low temperature volatile organic compounds at high efficiency and low costs. The apparatus includes: an adsorption and desorption unit which brings air including one or more types of VOCs, and adsorbs and desorbs the VOCs; and a catalytic oxidation unit which supplies hot air to desorb the adsorbed and condensed VOCs in the adsorption and desorption unit, brings the VOCs desorbed from the adsorption and desorption unit, and oxidizes the VOCs using a pre-heated catalyst. The adsorption and desorption unit includes a pair of condensation banks as well as the first and second space units separated in the upper and lower layers. In the first and second space units, multiple condensing modules adsorbing, condensing, and desorbing the VOCs are arranged in the vertical direction.

Description

VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치{Catalyst-oxidation processing apparatus of VOC concentration-adsorption type}[0001] The present invention relates to a VOC concentration-adsorption type catalytic oxidation apparatus,

본 발명은 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휘발성 유기화합물(VOC)에 대한 흡착 효율 증대와 운전 비용 감소 및 확장성이 용이한 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a VOC adsorption-type condensation type catalytic oxidation apparatus, and more particularly, to a VOC adsorption-type condensation type catalytic oxidation apparatus capable of increasing adsorption efficiency to a volatile organic compound (VOC) will be.

대기오염물질 중 각종 산업공정에서 배출되는 화합물(SOX), 질소화합물(NOX) 및 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 등은 배출량이 많을 뿐만 아니라 인체와 지구 환경 및 생태계에 미치는 영향이 거대하여 전 세계적으로 배출 규제가 강력히 요구되고 있다.Among the air pollutants, SOX, NOX and Volatile Organic Compounds (VOC) emitted from various industrial processes are not only large in amount of emissions but also greatly affecting human body, global environment and ecosystem Emissions regulation is strongly required worldwide.

특히, 휘발성 유기화합물은 10-2kPa 이상의 증기압을 가지는 탄화수소화합물의 총칭으로, 방향족탄화수소와 지방족탄화수소 등의 일반 탄화수소와 질소, 수소 및 할로겐원소를 포함하는 비균질탄화수소와 지방족탄화수소 등의 일반 탄화수소와 질소, 수소 및 할로겐원소를 포함하는 비균질탄화수소로 분류되며, 이들 대부분은 그 자체로 인체에 유해할 뿐만 아니라 도심 스모그의 원인 물질로서 대기오염, 수질오염, 악취, 환경호르몬 등의 여러 가지 문제를 일으킨다.Particularly, the volatile organic compound is a generic name of a hydrocarbon compound having a vapor pressure of 10 -2 kPa or more, and is composed of general hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons and aliphatic hydrocarbons, general hydrocarbons such as alicyclic hydrocarbons including nitrogen, , Hydrogen and halogen elements. Most of them are not only harmful to the human body but also cause various problems such as air pollution, water pollution, odor, environmental hormone and the like, which cause urban smog.

휘발성 유기화합물은 일반적으로 연료의 불완전 연소와 석유류 제품, 유기 용제 및 페인트 증발, 그 외에도 자동차, 석유정제, 석유화학 제조시설, 저유소, 세탁소, 도료제조시설, 인쇄용 잉크제조시설, 소규모 유기용제 사용시설, 도로포장시설, 인쇄 및 각종 도장시설 등이 주요 배출원으로 알려져 있다.Volatile organic compounds are generally used for incomplete combustion of fuels, oil products, organic solvents and paint evaporation, as well as for automobiles, petroleum refining, petrochemical manufacturing facilities, petroleum refineries, laundry facilities, paint manufacturing facilities, printing ink manufacturing facilities, Road pavement facilities, printing and various painting facilities are known as major sources.

이러한 휘발성 유기화합물은 환경과 인체에 큰 영향을 끼치므로 대부분의 국가들이 배출을 줄이기 위하여 정책적으로 노력하고 있다. 국내에서는 대기환경보전법에 근거하여 휘발성 유기화합물의 배출에 대한 규제가 계속 강화되고 있다.Because these volatile organic compounds have a great impact on the environment and the human body, most countries are making policy efforts to reduce their emissions. Domestic regulations on the emission of volatile organic compounds are continuing to be strengthened based on the Air Quality Preservation Act.

한편, 대다수의 휘발성 유기화합물 배출시설은 악취 배출시설에 해당하여 악취방지법의 규제를 동시에 받게 되며, 생활의 질이 향상됨에 따라 이에 대한 규제가 점차 강화되고 있다.On the other hand, the majority of the volatile organic compound emission facilities are regulated as odor discharge facilities, and the regulation of the odor prevention law is simultaneously received. As the quality of life is improved, the regulation is gradually strengthened.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 종래기술로 사용되고 있는 휘발성 유기화합물 제거기술로는 흡착법, 응축법, 흡수법, 막분리법 등의 회수기술과 열소각법, 촉매소각법, UV-산화법, 생물막법 등의 제거기술들이 적용되고 있다.In order to solve the above-mentioned problems, the volatile organic compound removal techniques used in the prior art include a recovery technique such as an adsorption method, a condensation method, an absorption method and a membrane separation method, a thermal incineration method, a catalytic incineration method, a UV- Have been applied.

이러한 기술들은 화합물의 조성과 농도, 경제성, 에너지 공급능력, 공정운행 및 유지능력 등을 고려하여 가장 적합한 제거 공정이 선택되어야 한다.These techniques should be selected in consideration of the composition and concentration of the compound, economic efficiency, energy supply capability, process operation and maintenance ability, and the most suitable removal process.

흡착법은 활성탄 또는 제올라이트와 같은 흡착제를 이용하여 제거하는 방법으로, 열소각법 및 촉매소각법에 비대 설치비가 적게 든다. 특히 활성탄을 이용한 흡착 제거법은 활성탄이 가지는 고표면적에 의한 높은 흡착 능력 때문에 가정 널리 이용되고 있다.The adsorption method is a method of removing by using an adsorbent such as activated carbon or zeolite, and the non-installation cost is reduced in the thermal incineration method and the catalytic incineration method. Especially, the adsorption removal method using activated carbon is widely used because of its high adsorption ability due to the high surface area of activated carbon.

그러나, 흡착법은 활성탄이 가지는 발화성, 난재생성 및 공정에 적용하기 전에 처리가스의 습도조절이 필요하다는 단점 때문에 최근 들어 높은 표면적, 열적 안정성과 함께 습도조절의 필요가 없는 소수성 제올라이트가 유망한 흡착제로 제시되고 있다.However, recently, hydrophobic zeolites, which do not require humidity control together with high surface area and thermal stability, are proposed as promising adsorbents because of the disadvantage that the activated carbon has ignitability, oven regeneration, and humidity control of the process gas before application to the process have.

열소각법은 휘발성 유기화합물을 고온(700~1100℃)에서 직접 연소시켜 제거하는 방법으로 많은 양의 휘발성 유기화합물을 처리할 수 있으나, 부하변동이 심하거나 농도가 낮고 유량이 적을 경우에는 비경제적이다. 또한 난분해성 물질이 존재할 경우 연소 온도가 높아져 운전비가 비교적 많이 들게 되며, 반응 온도가 높기 때문에 고온 연소시 공기 중의 질소가 산화반응을 통해 2차 대기오염 물질인 NO(Thernal NO) 발생이 우려되며, 설비가 비교적 커서 설치면적을 크게 차지해 설비 확장이 어렵다는 단점이 있다.The thermal incineration method can treat large amounts of volatile organic compounds by directly burning volatile organic compounds at high temperatures (700 to 1100 ° C). However, when the load fluctuation is severe, the concentration is low, and the flow rate is low, to be. In addition, when the decomposition materials are present, the burning temperature is increased and the operation ratio is relatively high. Since the reaction temperature is high, NO (Thernal NO), which is a secondary air pollutant, It has a disadvantage in that it is difficult to expand the equipment because the equipment is relatively large and takes up a large installation area.

한편, 종래기술로서 활성탄 농축장치나 축열식 연소장치 또는 축열식 촉매산화장치를 이용한 방법이 활용되고 있다.On the other hand, a method using an activated carbon concentration apparatus, a regenerative combustion apparatus, or a regenerative catalyst oxidizing apparatus has been used as the prior art.

활성탄 농축장치를 이용하는 처리방식은 휘발성 유기화합물 및 악취 물질을 활성탄의 미세 기공을 이용하여 흡착하여 제거하는 방식으로서, 초기 시설비가 저렴하고 장치가 간단하여 운전이 용이하다는 장점이 있으나, 제거 효율이 낮고 활성탄 교체 비용이 과도하게 소요되며 압력 손실이 높아 전력이 많이 소모되고 휘발성 유기화합물의 농축으로 인한 화재 발생 가능성이 큰 단점이 있다.The treatment method using an activated carbon concentration device is a method of adsorbing and removing volatile organic compounds and odorous substances by using micropores of activated carbon. It has advantages of low initial facility cost and simple operation and easy operation, but the removal efficiency is low There is a disadvantage that a large amount of electric power is consumed and a fire due to concentration of volatile organic compounds is likely to occur.

축열식 연소장치 또는 축열식 촉매산화장치를 이용하는 처리방식은 휘발성 유기화합물 및 악취 물질을 고온에서 직접 또는 촉매를 이용하여 연소시키는 방식으로서, 제거 효율이 높고 운전 및 유지관리가 비교적 용이하다는 장점이 있으나, 장치가 크고 시설비가 많이 들며 초기 기동이 어렵고 에너지 비용이 과도하게 소모되며 압력손실이 높아 전력이 많이 소모되는 단점이 있다.The regeneration type combustion apparatus or the regeneration type catalytic oxidation apparatus is a method of burning volatile organic compounds and odor materials at high temperature directly or by using a catalyst and has advantages of high removal efficiency and relatively easy operation and maintenance, Is large, the facility cost is high, it is difficult to start the engine, the energy cost is excessively consumed, the pressure loss is high, and the power is consumed.

그러나, 상기한 종래기술들은 제거 효율, 처리 속도 및 용량, 시설비, 운전비, 오염발생 등의 문제점을 모두 해결할 수 없는, 각각의 장단점이 뚜렷한 문제점이 존재한다. 특히 휘발성 유기화합물 배출 시설은 배출 시설의 종류가 다양하고 배기가스의 특성이 다르며 운전 조건의 변화가 심한 특성을 지니는데, 종래의 휘발성 유기화합물 처리 시설은 배출 시설의 특성에 적합한 방지 기술이 적용되지 못하여 제거 효율이 낮거나 과도한 시설비나 운전비 등의 문제점이 상존한다.However, the above-described conventional techniques have a problem in that they can not solve all the problems such as removal efficiency, processing speed and capacity, facility cost, operation cost, and contamination occurrence. In particular, the volatile organic compound discharge facility has various types of discharge facilities, characteristics of the exhaust gas, and a change in the operating condition. In the conventional volatile organic compound treatment facility, the prevention technology suitable for the characteristic of the discharge facility is not applied The removal efficiency is low, and there are problems such as excess facility cost and operating cost.

이에 따라, 대다수의 휘발성 유기화합물 배출 시설에서 발생하는 대풍량, 저농도, 저온도의 휘발성 유기화합물을 효과적으로 처리하는 고효율 및 저비용의 휘발성 유기화합물을 처리하기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a demand for a technique for treating a volatile organic compound having a high efficiency and a low cost, which effectively treats volatile organic compounds having a large amount of air, low concentration, and low temperature generated in a majority of volatile organic compound discharge facilities.

KRKR 10-2008-010382610-2008-0103826 AA KRKR 10-146863410-1468634 B1B1 KRKR 20-034923720-0349237 Y1Y1

앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 대풍량, 저농도, 저온도의 휘발성 유기화합물을 고효율 및 저비용으로 처리할 수 있도록 하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the problems derived from the prior art is to provide a VOC adsorption-condensing type catalytic oxidation apparatus capable of treating volatile organic compounds having a large amount of air, low concentration, and low temperature with high efficiency and low cost .

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the following description.

상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 적어도 한 성분 이상의 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함하는 공기를 유입시켜 상기 휘발성 유기화합물을 흡착 및 탈착시키는 흡탈착부와, 상기 흡탈착부에 흡착 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착시키기 위한 열풍을 공급하고 상기 흡탈착부로부터 탈착된 휘발성 유기화합물을 유입시켜 기가열된 촉매를 통해 산화시키는 촉매산화부를 포함하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치에 있어서, 상기 흡탈착부는 한 쌍의 농축뱅크를 포함하며, 상기 농축뱅크는 상,하층으로 분리된 제1공간부와 제2공간부를 가지되, 상기 제1공간부와 제2공간부에는 휘발성 유기화합물이 흡착농축 및 탈착되는 농축모듈이 수직방향으로 복수개 배치되는 것을 특징으로 하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치에 의해 달성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the above-mentioned object can be attained by an air conditioning system comprising: an air suction / desorption unit for introducing air containing at least one component of a volatile organic compound (VOC) to adsorb and desorb the volatile organic compound; And a catalytic oxidizing unit for supplying hot air for desorbing the concentrated volatile organic compound and introducing volatile organic compounds desorbed from the adsorption / desorption unit and oxidizing the desorbed and desorbed volatile organic compound through a preheated catalyst, the apparatus comprising: Wherein the adsorption / desorption unit includes a pair of concentration banks, wherein the concentration bank has a first space part and a second space part separated into upper and lower layers, and a volatile organic compound is added to the first space part and the second space part, And a plurality of concentration modules to be adsorbed and desorbed are arranged in the vertical direction.

바람직하게는, 상기 농축모듈은 일단이 폐쇄되고 타단이 개방된 원통 형상으로 이루어져 둘레 측면을 감싸는 흡착농축 여과부재에 의해 휘발성 유기화합물이 여과되며, 상기 농축모듈의 타단은 상기 제1공간부와 제2공간부의 저면에 형성된 관통공에 연통되게 결합되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the concentration module has a cylindrical shape with one end closed and the other end opened. The volatile organic compound is filtered by an adsorption / concentration filtration member surrounding the peripheral side, and the other end of the concentration module is connected to the first space And is connected to the through hole formed in the bottom surface of the second space part.

바람직하게는, 상기 농축모듈은, 원통 형상의 몸체의 둘레 측면을 감싸는 섬유상 활성탄과, 상기 섬유상 활성탄을 감싸 지지하는 그물망 형태의 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the concentration module includes fibrous activated carbon that surrounds a peripheral side surface of a cylindrical body, and a support member in the form of a net that surrounds the fibrous activated carbon.

바람직하게는, 상기 농축뱅크는 탈착 동작시 소정 온도의 열풍이 흡입구 및 흡출구를 통해 연속적으로 유입 및 흡출되되, 상기 열풍은 상기 제1공간부로 유입되어 감압 하강하여 상기 제2공간부로 유입되고, 상기 제2공간부로 유입된 상기 열풍은 강제 흡출되어져, 상기 제1공간부와 상기 제2공간부 간의 내부 온도 차이를 일정 범위 내로 유지시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the desorption operation, hot air at a predetermined temperature is continuously introduced into and drawn out from the concentrating bank through the inlet port and the suction port, the hot air flows into the first space portion, is reduced in pressure and flows into the second space portion, The hot air flowing into the second space part is forcibly drawn out to keep the internal temperature difference between the first space part and the second space part within a certain range.

바람직하게는, 상기 촉매산화부는, 상기 농축뱅크로부터 탈착된 후 가열된 휘발성 유기화합물을 다단의 촉매층에서 촉매산화시키는 촉매박스와, 상기 촉매박스에서 촉매산화된 산화가스를 열교환시킨 후 내부 순환 또는 외부 배기시키는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the catalytic oxidizing unit includes a catalyst box for catalytically oxidizing the heated volatile organic compound after being desorbed from the denitration bank in a multi-stage catalyst bed, and a heat exchanger for exchanging the oxidized gas catalytically oxidized in the catalyst box, And a heat exchanger for exhausting the exhaust gas.

상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면, 대풍량, 저농도, 저온도의 휘발성 유기화합물을 고효율 및 저비용으로 처리할 수 있는 것으로 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to process volatile organic compounds having a large air flow rate, a low concentration, and a low temperature with high efficiency and low cost.

첫째, 흡착 및 탈착 효율을 높이고 장치의 부피를 줄일 수 있다.First, the adsorption and desorption efficiency can be improved and the volume of the device can be reduced.

둘째, 압력 손실이 적어 송풍기 용량을 줄일 수 있다.Second, the pressure loss is small and the blower capacity can be reduced.

셋째, 농축모듈을 재생하여 장기간 사용함으로써 교체 비용을 절감할 수 있다.Third, the replacement cost can be reduced by regenerating the concentrated module and using it for a long time.

넷째, 장치의 구조가 간단하고 운전 및 유지 관리 비용을 절감할 수 있다.Fourth, the structure of the apparatus is simple and the operation and maintenance cost can be reduced.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치를 도시하는 정면도이고,
도2는 도1의 평면도이고,
도3은 도1의 측면도이고,
도4는 본 발명의 흡탈착부 내부에 농축모듈의 구성을 구체적으로 도시하는 개념도이고,
도5는 도4의 평면도이고,
도6은 본 발명의 흡탈착부 내부에 농축모듈의 구성에 따른 공기 흐름을 설명하기 위한 개념도이고,
도7은 본 발명의 촉매산화부 내부에 촉매박스의 구성을 구체적으로 도시하는 개념도이고,
도8은 본 발명의 촉매산화부 내부에 열교환기의 구성을 구체적으로 도시하는 개념도이다.1 is a front view showing a VOC adsorption-type concentrated catalytic oxidation apparatus according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a plan view of Fig. 1,
Fig. 3 is a side view of Fig. 1,
FIG. 4 is a conceptual diagram specifically showing the configuration of the concentration module in the suction-desorption unit of the present invention,
Fig. 5 is a plan view of Fig. 4,
FIG. 6 is a conceptual view for explaining the air flow according to the configuration of the concentration module in the suction-desorption unit of the present invention,
FIG. 7 is a conceptual diagram specifically showing the structure of a catalyst box inside the catalytic oxidation part of the present invention,
8 is a conceptual diagram specifically showing the structure of a heat exchanger inside the catalytic oxidizing part of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various different forms, and these embodiments are not intended to be exhaustive or to limit the scope of the present invention to the precise form disclosed, It is provided to inform the person completely of the scope of the invention. And the terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Brief Description of Drawings FIG. 1 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG.

휘발성 유기화합물(VOC)의 발생원으로부터 발생한 휘발성 유기화합물을 비롯한 오염물질을 포함하는 배출가스는 먼저 전처리장치를 통과하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 휘발성 유기화합물 발생원으로부터 발생한 배출가스에는 기체상의 오염물질 외에도 먼지와 같은 입자상 물질이 포함될 수 있다. 이러한 입자상 물질이 존재하는 경우에는 농축모듈에 점착하여 흡착 성능을 저하시킬 우려가 있으므로 입자상 물질을 제거하기 위한 전처리 필터가 내장된 전처리 장치를 구비하도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the exhaust gas containing the pollutant including the volatile organic compounds generated from the source of the volatile organic compound (VOC) is first passed through the pretreatment apparatus. That is, the exhaust gas generated from the source of volatile organic compounds may include particulate matter such as dust in addition to the gaseous phase contaminants. When such particulate matter is present, it is preferable to provide a pretreatment apparatus having a pre-treatment filter incorporated therein for removing particulate matter because the particulate matter may be adhered to the concentration module to lower the adsorption performance.

본 발명의 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치는 상기한 전처리 장치와 연결될 수 있다.The VOC adsorption-type concentrated catalytic oxidation apparatus of the present invention can be connected to the above-described pretreatment apparatus.

본 발명의 실시예에 따른 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치는, 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 크게 흡탈착부(200)와 촉매산화부(400)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the VOC adsorption-type concentrated catalytic oxidation apparatus according to an embodiment of the present invention mainly includes an adsorption / desorption unit 200 and a catalytic oxidation unit 400.

먼저, 흡탈착부(200)는 적어도 한 성분 이상의 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함하는 공기를 유입시켜 상기 휘발성 유기화합물을 흡착 및 탈착시킨다. 이러한 흡탈착부(200)는 내부에는 휘발성 유기화합물을 흡착시키는 농축모듈(250)이 설치되며, 상기 농축모듈(250)에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착시키기 위한 열풍을 제공하는 히터가 내부 또는 외부에 설치될 수 있다.First, the adsorption / desorption unit 200 adsorbs and desorbs the volatile organic compound by introducing air containing at least one component of a volatile organic compound (VOC). The adsorption / desorption unit 200 is provided therein with a concentration module 250 for adsorbing volatile organic compounds, and a heater for providing hot air for desorbing the volatile organic compounds adsorbed by the concentration module 250 is installed inside or outside As shown in FIG.

상기 흡탈착부(200)에서 휘발성 유기화합물의 흡착은 상온(50℃이하)에서 이루어지고 탈착은 히터로부터 제공된 열풍에 의해 상온에서 300℃의 범위 사이에서 이루어진다.The adsorption of the volatile organic compound in the adsorption / desorption unit 200 is performed at room temperature (below 50 ° C), and the desorption is carried out at a temperature ranging from room temperature to 300 ° C due to the hot air supplied from the heater.

여기서, 흡착은 기체분자가 고체의 표면에 달라붙는 성질을 이용한 것으로, 대기환경기술에서 사용하는 물리적 흡착은 분자 간의 인력에 의해 기체분자와 농축모듈 간에 약한 물리적 결합이 생기는 것을 말한다. 그리고, 탈착은 흡착 공정의 역공적으로 온도가 높아지면 휘발성 유기화합물의 분자가 갖는 운동에너지가 증가하여 농축모듈과의 물리적인 결합력보다 커지게 되어 떨어지게 되는 것을 말한다. Here, adsorption utilizes the property that gas molecules stick to the surface of a solid, and physical adsorption used in the atmospheric environment technology means weak physical bonding between gas molecules and the concentration module due to intermolecular attraction. The desorption means that the kinetic energy of the molecule of the volatile organic compound increases when the temperature is inversely elevated in the adsorption process and becomes larger than the physical binding force with the concentration module.

이때, 농축모듈(250)에 흡착된 휘발성 유기화합물의 탈착은 흡탈착부(200) 내부에 휘발성 유기화합물의 농도가 일정 농도 이하인 상태에서 이루어진다. 휘발성 유기화합물 가스는 폭발하한계(LEL: Low Explosive Limit) 이상으로 농축될 경우 폭발하거나 화재가 발생할 위험성이 높다. 따라서 농축모듈(250)을 탈착 및 재생할 때에는 휘발성 유기화합물의 농도가 LEL의 2.5%를 넘지 않도록 제어하여야 한다. 예를 들어, 섬유상 활성탄을 탈착 및 재생하는 방법에는 고온 열풍을 이용하는 방법, 과열 수증기를 이용하는 방법, 질소 가스를 이용하는 방법 등이 있다. 특히, 상기 섬유상 활성탄은 온도가 변함에 따라 휘발성 유기화합물의 온도가 변하는 특성을 나타낸다. 따라서 탈착을 위한 열풍 공급시 별도의 온도제어시스템을 이용해 열풍의 온도를 제어함으로써 휘발성 유기화합물의 농도를 안전 범위 이내로 제어하는 것이 바람직하다.At this time, desorption of the volatile organic compounds adsorbed in the concentration module 250 is performed in a state where the concentration of the volatile organic compounds in the adsorption / desorption part 200 is lower than a certain concentration. VOCs are highly likely to explode or cause fire if they are concentrated above the LOC (Low Explosive Limit). Therefore, when desorbing and regenerating the concentration module 250, the concentration of the volatile organic compound should be controlled not to exceed 2.5% of the LEL. For example, methods for desorbing and regenerating fibrous activated carbon include a method using hot air, a method using superheated steam, and a method using nitrogen gas. Particularly, the fibrous activated carbon exhibits a characteristic that the temperature of the volatile organic compound changes with the change of the temperature. Therefore, it is desirable to control the concentration of the volatile organic compounds to within the safe range by controlling the temperature of the hot air using a separate temperature control system when supplying hot air for desorption.

한편, 상기 흡탈착부(200)는 한 쌍의 농축뱅크(200a,200b)로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 흡착과 탈착 과정이 순차적으로 이루어지도록 하여 전체 시스템의 작동이 중지되지 않도록 하기 위함이며, 고효율 저비용으로 장치를 구동할 수 있도록 한다.The absorption / desorption unit 200 is preferably composed of a pair of the concentration banks 200a and 200b in order to prevent the operation of the entire system from being stopped by sequentially performing the adsorption and desorption processes, So that the device can be driven at low cost.

여기서, 상기 농축뱅크(200a,200b)는 도4에 도시된 바와 같이 상,하층으로 분리된 제1공간부(220)와 제2공간부(240)를 가지되, 상기 제1공간부(220)와 제2공간부(240)에는 휘발성 유기화합물이 흡착농축 및 탈착되는 농축모듈(250)이 수직방향으로 복수개 배치되는 것이 바람직하다. 이렇게 배치된 농축모듈(250)은 상,하층으로 분리된 제1공간부(220)와 제2공간부(240)에 유입되는 공기의 흐름에 따른 휘발성 유기화합물의 흡착 및 탈착 효율을 높일 수 있도록 한다. 특히 농축모듈(250)이 수평 방향으로 슬라이딩 삽입되는 구조는 삽입구에 필연적으로 간극이 발생하게 되고 리크(leak) 현상에 취약한 반면, 제1공간부(220)와 제2공간부(240)에 수직방향으로 결합되는 농축모듈(250)은 간극이 발생하지 않고 리크 현상을 방지하여 내구성이 크게 향상될 수 있도록 한다.As shown in FIG. 4, the thickening banks 200a and 200b have a first space 220 and a second space 240 separated into upper and lower layers, and the first space 220 And the second space 240 may be provided with a plurality of concentration modules 250 for vertically attracting and desorbing volatile organic compounds. The concentration module 250 disposed in this way can increase the adsorption and desorption efficiency of the volatile organic compounds according to the flow of air flowing into the first space part 220 separated into the upper and lower layers and the second space part 240 do. Particularly, in the structure in which the concentration module 250 is slidably inserted in the horizontal direction, a gap is inevitably generated in the insertion port and is vulnerable to a leakage phenomenon. On the other hand, when the first space portion 220 and the second space portion 240 are vertically The concentration module 250 coupled in the direction prevents the leakage phenomenon without causing a gap, thereby greatly improving the durability.

그리고, 상기 농축모듈(250)은 일단이 폐쇄되고 타단이 개방된 원통 형상으로 이루어져 둘레 측면을 감싸는 흡착농축 여과부재에 의해 휘발성 유기화합물이 여과되며, 상기 농축모듈(250)의 타단은 상기 제1공간부(220)와 제2공간부(240)의 저면에 형성된 관통공에 연통되게 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 도6에 도시된 바와 같이, 농축모듈(250)의 상단은 폐쇄되어 있어 공기의 흐름이 농축모듈(250)의 측면부로 균일하게 퍼질 수 있도록 함으로써 휘발성 유기화합물의 흡착 효율이 향상될 수 있도록 한다.The condensing module 250 filters the volatile organic compounds by a suction-concentrated filtration member having a cylindrical shape with one end closed and the other end opened, and the other end of the concentration module 250 is connected to the first And is connected to the through hole formed in the bottom of the space 220 and the second space 240. 6, the upper end of the concentration module 250 is closed so that the flow of air can be uniformly spread to the side portion of the concentration module 250, so that the adsorption efficiency of the volatile organic compound can be improved do.

이와 같은 농축모듈(250)은 도6에 도시된 바와 같이 원통 형상의 몸체 둘레 측면에 섬유상 활성탄(252)이 감싸지고, 상기 섬유상 활성탄(252)은 그물망 형태의 지지부재(254)에 의해 감싸져 지지 고정된다. 이러한 지지부재(254)는 상기 섬유상 활성탄(252)이 풍압으로부터 찢어지는 것을 방지하여 내구성이 향상될 수 있도록 한다.6, the fibrous activated carbon 252 is wrapped around the cylindrical body side, and the fibrous activated carbon 252 is wrapped by the support member 254 in the form of a net . The support member 254 prevents the fibrous activated carbon 252 from being torn from wind pressure, thereby improving durability.

여기서, 섬유상 활성탄(252)은 PAN계, 레이온계, 페놀수지계, 섬유를 탄화시켜 제조한 것으로 비표면적이 크고, 세공(pore)의 평균 직경이 작으며, 실제 흡착이 일어나는 micro pore가 활성탄 표면에서부터 고르게 배열되어 있다. 따라서 흡착 및 탈착 속도가 매우 빠르고 재생성이 뛰어나며, 흡착층의 두께가 얇고 사용량이 적어 흡착열이 축열되지 않고 쉽게 외부로 배출되기 때문에 화재발생 가능성이 없다.The fibrous activated carbon 252 is produced by carbonizing PAN, rayon, phenol resin or fiber. The fibrous activated carbon 252 has a large specific surface area and a small average pore diameter. The micropores that actually adsorb are activated from the surface of activated carbon They are evenly arranged. Therefore, there is no possibility of fire because the adsorption and desorption rate is very fast, the regeneration is excellent, the thickness of the adsorption layer is thin and the amount of use is small and the adsorption heat is discharged to the outside without being stored.

한편, 상기 농축뱅크(200a,200b)는 탈착 동작시 소정 온도의 열풍이 흡입구 및 흡출구를 통해 연속적으로 유입 및 흡출되는데, 이때 상기 열풍은 상기 제1공간부(220)로 유입되어 감압 하강하여 상기 제2공간부(240)로 유입되고, 상기 제2공간부(240)로 유입된 상기 열풍은 강제 흡출되어져 후술할 촉매산화부(400)로 이송된다. 이러한 농축뱅크(200a,200b)는 제1공간부(220)와 제2공간부(240)에 유입되는 열풍이 연속적으로 유입됨과 동시에 흡출되도록 함으로써 상기 제1공간부(220)와 상기 제2공간부(240) 간의 내부 온도 차이가 일정 범위 내로 유지되도록 한다. 따라서, 제1공간부(220)와 제2공간부(240)에서 이루어지는 감압 하강 작용에 의해 탈착 효율이 향상됨은 물론 온도 변화에 적절히 대응할 수 있도록 한다.Meanwhile, hot air at a predetermined temperature continuously flows in and out through the suction port and the suction port during the desorption operation of the concentration banks 200a and 200b. At this time, the hot air flows into the first space part 220, The hot air introduced into the second space 240 and the hot air introduced into the second space 240 are forced out and transferred to the catalyst oxidizing unit 400 to be described later. The thickening banks 200a and 200b allow the hot air flowing into the first space 220 and the second space 240 to flow continuously and simultaneously to draw the hot air into the first space 220 and the second space 240, So that the internal temperature difference between the electrodes 240 and 240 is maintained within a predetermined range. Therefore, the desorption efficiency can be improved by the decompression-lowering action in the first space part 220 and the second space part 240, and the temperature can be appropriately responded to the temperature change.

다음으로, 촉매산화부(400)는 상기 흡탈착부(200)에 흡착 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착시키기 위한 열풍을 공급하고 상기 흡탈착부(200)로부터 탈착된 휘발성 유기화합물을 유입시켜 기가열된 촉매를 통해 산화시킨다. Next, the catalytic oxidizing unit 400 supplies hot air for desorbing the concentrated volatile organic compounds adsorbed and desorbed to the adsorption / desorption unit 200, introduces the volatile organic compounds desorbed from the adsorption / desorption unit 200, Lt; / RTI >

여기서, 촉매란 자신은 화학적으로 변하지 않으면서 화학반응에 참여하여 반응의 속도를 변화시키는 물질을 의미한다.Here, a catalyst means a substance that does not change chemically but participates in a chemical reaction to change the rate of the reaction.

예를 들어, 상기 흡탈착부(200)로부터 탈착된 휘발성 유기화합물 가스를 250℃ 내지 350℃ 정도로 가열한 후 촉매층을 통과시키면 휘발성 유기화합물이 무해한 CO2와 H2O로 분해되면서 산화열이 발생하게 된다. 이러한 촉매산화는 휘발성 유기화합물의 제거 효율이 95% 내지 99%로 높고, 압력 손실이 적으며, 열소각 방식보다 운전온도를 450℃ 내지 500℃ 정도 낮출 수 있어 연료비가 대폭 절감된다. 또한 고온에서 발생하는 질소산화물(Thermal Nox)이 발생하지 않는다.For example, when the volatile organic compound gas desorbed from the adsorption / desorption unit 200 is heated to about 250 ° C. to 350 ° C. and then passed through the catalyst layer, the volatile organic compounds decompose into harmless CO 2 and H 2 O, . Such a catalytic oxidation has a high removal efficiency of volatile organic compounds of 95% to 99%, a low pressure loss, and a lower operating temperature than that of the thermal incineration method by about 450 ° C to 500 ° C. Also, no nitrogen oxides (thermal NOx) generated at high temperatures are generated.

상기와 같은 촉매산화부(400)는, 상기 농축뱅크(200a,200b)로부터 탈착된 후 가열된 휘발성 유기화합물을 다단의 촉매층(422)에서 촉매산화시키는 촉매박스(420)와, 상기 촉매박스(420)에서 촉매산화된 산화가스를 열교환시킨 후 내부 순환 또는 외부 배기시키는 열교환기(440)를 포함할 수 있다.The catalytic oxidation unit 400 includes a catalyst box 420 for catalytically oxidizing volatile organic compounds heated and then desorbed from the concentration banks 200a and 200b in a multi-stage catalyst bed 422, 420 for exchanging heat with the oxidized catalytically oxidized gas, and then circulating or externally circulating the oxidized gas.

상기 촉매박스(420)는 도7에 도시된 바와 같이 촉매층(422)이 모듈 형태로 이루어져 수평 방향으로 슬라이딩 삽입되어 복수개가 일정 간격을 두고 적층되며, 측면부에는 슬라이딩 홈을 개폐시키는 맨홀커버가 장착되어 촉매모듈의 교체를 용이하도록 한다.As shown in FIG. 7, the catalyst box 420 has a catalyst layer 422 formed in a module shape and is slidably inserted in a horizontal direction so that a plurality of catalyst layers are stacked at a predetermined interval, and a manhole cover for opening / Thereby facilitating replacement of the catalyst module.

여기서, 상기 촉매박스(420)의 하단에는 상기 흡탈착부(200)로부터 탈착된 휘발성 유기화합물이 유입되는 탈착가스 유입구가 형성되는데, 이때 상기 탈착가스의 하부 일부분은 상기 탈착가스 유입구에서 내측방향으로 연장되는 일정 지점까지 내주연의 직경이 점차적으로 커지는 역테이퍼진 형태인 것이 바람직하다. 이는 촉매박스(420) 하단의 탈착가스 유입구로부터 유입되는 휘발성 유기화합물이 상승하면서 경사진 면을 타고 확산될 수 있도록 하기 위함이며, 이러한 확산 효과에 의해 휘발성 유기화합물이 촉매층 전체면에 고루 접촉하여 촉매산화 효율이 향상될 수 있도록 한다.At the lower end of the catalyst box 420, a desorption gas inlet through which the volatile organic compound desorbed from the adsorption / desorption unit 200 flows is formed. At this time, a lower portion of the desorption gas flows inward from the desorption gas inlet Tapered shape in which the diameter of the inner periphery gradually increases to a certain point where it is extended. This is to allow the volatile organic compound introduced from the desorption gas inlet at the lower end of the catalyst box 420 to diffuse on the inclined surface while rising. By this diffusion effect, the volatile organic compound is uniformly contacted to the entire surface of the catalyst layer, So that the oxidation efficiency can be improved.

한편, 상기 촉매박스(420) 내부에는 휘발성 유기화합물이 유입되기 전에 이미 산화 온도까지 가열된 상태여야하므로 별도의 히터가 설치되어 내부 온도를 제어할 수 있도록 한다.Meanwhile, since the catalyst box 420 must be heated up to the oxidation temperature before the volatile organic compounds are introduced into the catalyst box 420, a separate heater is installed to control the internal temperature.

상기 열교환기(440)는 도8에 도시된 바와 같이 상기 촉매박스(420)와 연통하는 공간부를 가지며, 상기 공간부에는 열교환파이프(442)가 수평방향으로 복수개 배치되고, 상기 촉매박스(420)와 연통하는 공간부에는 외부 배기구와 연통하여 촉매산화되어 분해된 산화가스가 외부로 배출될 수 있도록 한다. 이때, 촉매산화되어 분해된 산화가스는 반드시 외부로 배출되는 것은 아니며 상기 열교환파이프(442)를 통해 열교환을 거친 후 별도의 유동 파이프를 통해 재활용될 수 있음은 물론이다.8, the heat exchanger 440 has a space portion communicating with the catalyst box 420, a plurality of heat exchange pipes 442 are arranged horizontally in the space portion, and the catalyst box 420, And the oxidizing gas decomposed by the catalytic oxidation is communicated with the external exhaust port so that it can be discharged to the outside. At this time, the oxidized gas decomposed by catalytic oxidation is not necessarily exhausted to the outside, but may be recycled through a separate flow pipe through heat exchange through the heat exchange pipe 442.

지금까지 설명한 본 발명에 따르면, 대풍량, 저농도, 저온도의 휘발성 유기화합물을 고효율 및 저비용으로 처리할 수 있는 것으로 다음과 같은 효과가 있다.According to the present invention described so far, volatile organic compounds having a large air flow rate, a low concentration and a low temperature can be treated with high efficiency and low cost, and the following effects are obtained.

첫째, 흡착 및 탈착 효율을 높이고 장치의 부피를 줄일 수 있다.First, the adsorption and desorption efficiency can be improved and the volume of the device can be reduced.

둘째, 압력 손실이 적어 송풍기 용량을 줄일 수 있다.Second, the pressure loss is small and the blower capacity can be reduced.

셋째, 농축모듈을 재생하여 장기간 사용함으로써 교체 비용을 절감할 수 있다.Third, the replacement cost can be reduced by regenerating the concentrated module and using it for a long time.

넷째, 장치의 구조가 간단하고 운전 및 유지 관리 비용을 절감할 수 있다.Fourth, the structure of the apparatus is simple and the operation and maintenance cost can be reduced.

전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the claims of the invention to be described below may be better understood. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing detailed description, and all changes or modifications derived from the appended claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

200: 흡탈착부 200a,200b: 농축뱅크
220: 제1공간부 240: 제2공간부
250: 농축모듈 252: 섬유상 활성탄
254: 지지부재 400: 촉매산화부
420: 촉매박스 422: 촉매층
440: 열교환기 442: 열교환파이프200: absorption / desorption units 200a and 200b: concentrating bank
220: first space part 240: second space part
250: Concentration module 252: fibrous activated carbon
254: Support member 400: Catalytic oxidation part
420: catalyst box 422:
440: heat exchanger 442: heat exchange pipe

Claims (5)

적어도 한 성분 이상의 휘발성 유기화합물(VOC)을 포함하는 공기를 유입시켜 상기 휘발성 유기화합물을 흡착 및 탈착시키는 흡탈착부와, 상기 흡탈착부에 흡착 농축된 휘발성 유기화합물을 탈착시키기 위한 열풍을 공급하고 상기 흡탈착부로부터 탈착된 휘발성 유기화합물을 유입시켜 기가열된 촉매를 통해 산화시키는 촉매산화부를 포함하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치에 있어서,
상기 흡탈착부는 한 쌍의 농축뱅크를 포함하며,
상기 농축뱅크는 상,하층으로 분리된 제1공간부와 제2공간부를 가지되, 상기 제1공간부와 제2공간부에는 휘발성 유기화합물이 흡착농축 및 탈착되는 농축모듈이 수직방향으로 복수 개 배치되되,
상기 농축모듈은 일단이 폐쇄되고 타단이 개방된 원통 형상으로 이루어져 둘레 측면을 감싸는 흡착농축 여과부재에 의해 휘발성 유기화합물이 여과되며, 상기 농축모듈의 타단은 상기 제1공간부와 제2공간부의 저면에 형성된 관통공에 연통되게 결합되는 것을 특징으로 하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치.An adsorption / desorption unit for adsorbing and desorbing the volatile organic compound by introducing air containing at least one component of a volatile organic compound (VOC), and a hot air blower for desorbing the volatile organic compound adsorbed and concentrated in the adsorption / desorption unit And a catalytic oxidation unit for introducing the volatile organic compound desorbed from the adsorption / desorption unit and oxidizing the volatile organic compound through a preheated catalyst, the apparatus comprising:
Wherein the adsorption / desorption section includes a pair of concentration banks,
The concentrating bank has a first space part and a second space part separated into upper and lower layers. In the first space part and the second space part, a concentration module in which a volatile organic compound is adsorbed, Respectively,
Wherein the concentration module has a cylindrical shape with one end closed and the other end opened, the volatile organic compound is filtered by an adsorption / concentration filtration member surrounding the side surface, and the other end of the concentration module is disposed on the bottom surface of the first and second spaces Is connected to the through hole formed in the VOC adsorption-type concentrated catalytic oxidation apparatus. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 농축모듈은,
원통 형상의 몸체의 둘레 측면을 감싸는 섬유상 활성탄과,
상기 섬유상 활성탄을 감싸 지지하는 그물망 형태의 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치.The method according to claim 1,
The concentrating module includes:
A fibrous activated carbon surrounding the peripheral side surface of the cylindrical body,
And a supporting member in the form of a net for wrapping the fibrous activated carbon. 제1항에 있어서,
상기 농축뱅크는 탈착 동작시 소정 온도의 열풍이 흡입구 및 흡출구를 통해 연속적으로 유입 및 흡출되되,
상기 열풍은 상기 제1공간부로 유입되어 감압 하강하여 상기 제2공간부로 유입되고, 상기 제2공간부로 유입된 상기 열풍은 강제 흡출되어져,
상기 제1공간부와 상기 제2공간부 간의 내부 온도 차이를 일정 범위 내로 유지시키는 것을 특징으로 하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치.The method according to claim 1,
In the dense bank, hot air at a predetermined temperature is continuously introduced and drawn through the inlet and the outlet during the desorption operation,
The hot air flows into the first space part, is reduced in pressure and flows into the second space part, the hot air introduced into the second space part is forced out,
Wherein the temperature difference between the first space portion and the second space portion is maintained within a predetermined range. 제1항에 있어서,
상기 촉매산화부는,
상기 농축뱅크로부터 탈착된 후 가열된 휘발성 유기화합물을 다단의 촉매층에서 촉매산화시키는 촉매박스와,
상기 촉매박스에서 촉매산화된 산화가스를 열교환시킨 후 내부 순환 또는 외부 배기시키는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 VOC 흡착농축식 촉매산화 처리장치.The method according to claim 1,
Wherein the catalytic oxidizing unit comprises:
A catalyst box for catalytically oxidizing heated volatile organic compounds in the multi-stage catalyst bed after being desorbed from the concentration bank,
And a heat exchanger for heat-exchanging the catalytically oxidized oxidizing gas in the catalyst box and then circulating or externally circulating the oxidized gas.
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