KR102484059B1 - Fludized Bed Adsorption Unit - Google Patents

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KR102484059B1
KR102484059B1 KR1020210021850A KR20210021850A KR102484059B1 KR 102484059 B1 KR102484059 B1 KR 102484059B1 KR 1020210021850 A KR1020210021850 A KR 1020210021850A KR 20210021850 A KR20210021850 A KR 20210021850A KR 102484059 B1 KR102484059 B1 KR 102484059B1
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Abstract

본 발명은 악취나 휘발성 유기 화합물을 포함하는 유해 성분를 흡착 처리하는 유동층 흡착 장치에 관한 것이다. 본 발명은 흡착제로 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하기 위한 유동층 흡착 장치에 있어서, 폐가스 유입부, 폐가스 배출부, 흡착제 유입부 및 흡착제 배출부를 구비하며 흡착제가 유동하기 위한 유동층 챔버; 및 상기 챔버 내부에서 상기 흡착제 유입부 및 상기 흡착제 배출부 사이의 공간에 다단형으로 배치되어, 상기 흡착제의 다단 유동층을 형성하기 위한 복수의 플레이트를 포함하고, 상기 다단 유동층은 최소한 하나의 향류 유동층과 최소한 하나의 병류 유동층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치를 제공한다. The present invention relates to a fluidized bed adsorption device for adsorbing and treating harmful components including odors and volatile organic compounds. The present invention is a fluidized bed adsorption device for adsorbing contaminants in waste gas with an adsorbent, comprising: a fluidized bed chamber having a waste gas inlet, a waste gas outlet, an adsorbent inlet and an adsorbent outlet, and through which an adsorbent flows; and a plurality of plates arranged in a multistage manner in a space between the adsorbent inlet and the adsorbent outlet in the chamber to form a multistage fluidized bed of the adsorbent, wherein the multistage fluidized bed includes at least one countercurrent fluidized bed and A fluidized bed adsorption device comprising at least one co-current fluidized bed is provided.

Description

유동층 흡착 장치{Fludized Bed Adsorption Unit}Fluidized Bed Adsorption Unit {Fluidized Bed Adsorption Unit}

본 발명은 흡착제를 이용한 휘발성 유기 화합물 및 악취의 처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 악취나 휘발성 유기 화합물을 포함하는 유해 성분을 흡착 처리하는 유동층 흡착 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for treating volatile organic compounds and odors using an adsorbent, and more particularly, to a fluidized bed adsorption device for adsorbing and treating harmful components including odors and volatile organic compounds.

산업 현장에서 발생하는 악취나 휘발성 유기 화합물(volatile organic compound)을 포함하는 폐가스를 제거하는 데에는 다양한 방식이 사용된다. 예컨대, 연소법, 생물학적 처리법, 약액 세정법 그리고 흡착법 등이 사용될 수 있다. Various methods are used to remove waste gases containing odors or volatile organic compounds generated at industrial sites. For example, a combustion method, a biological treatment method, a liquid chemical cleaning method, and an adsorption method may be used.

이 중 흡착법은 활성탄 또는 제올라이트 등의 흡착제를 이용하여 휘발성유기화합물을 흡착하고 이를 탈착하여 농축된 휘발성유기화합물을 처리하는 방법이다. 흡착제로서 활성탄은 무수히 많은 미세공과 넓은 표면적을 가지고 있기 때문에, 벤젠이나 톨루엔 가스와 같이 분자량이 비교적 큰 휘발성 유기화합물이 활성탄층을 통과하게 되면, 반데르발스 힘에 의하여 휘발성 유기화합물의 대부분이 저압의 모세관 내부로 유입되고, 이 모세관의 내부에서 휘발성 유기화합물이 응축된 상태로 흡착된다. 이러한 흡탈착식 농축산화법은, 넓은 농도범위에 적용이 가능하며, 설치비용 및 운전비용이 저렴하고, 조작이 간단한 장점이 있다. Among them, the adsorption method is a method of adsorbing and desorbing volatile organic compounds using an adsorbent such as activated carbon or zeolite to treat concentrated volatile organic compounds. Since activated carbon as an adsorbent has a myriad of fine pores and a large surface area, when volatile organic compounds with a relatively high molecular weight such as benzene or toluene gas pass through the activated carbon layer, most of the volatile organic compounds are released at low pressure by van der Waals force. It flows into the inside of the capillary, and inside the capillary, volatile organic compounds are adsorbed in a condensed state. This adsorption-and-desorption type concentrated oxidation method has the advantage of being applicable to a wide concentration range, having low installation and operating costs, and simple operation.

일반적으로 활성탄과 같은 흡착제를 이용한 휘발성유기화합물 처리 장치는 흡착제를 충진한 복수의 흡착탑을 설치하고 흡착과 탈착을 교대로 반복하는 고정상식 장치가 있다. 이 방식의 장치는 처리하고자 하는 가스량이 많을 경우 반응기를 통과하는 가스상의 속도가 높아져 반응기의 압력손실이 증가하고 장기간 사용시 다른 이물질의 오염으로 막힘이 발생할 수 있다. In general, a volatile organic compound treatment device using an adsorbent such as activated carbon includes a fixed bed type device in which a plurality of adsorption towers filled with an adsorbent are installed and adsorption and desorption are alternately repeated. When the amount of gas to be treated is large, this type of device increases the speed of the gas phase passing through the reactor, increasing the pressure loss of the reactor, and may cause clogging due to contamination of other foreign substances during long-term use.

다른 방식의 휘발성유기화합물 처리 장치로는 하니콤 형태의 회전형 흡착제를 사용하고 로타를 이용하여 흡착제를 회전시켜 하니콤 셀로 가스상이 통과하면서 흡착제와 접촉하게 하는 이동상식 장치가 있는데, 이 방식의 장치는 시스템이 고가이고 장기간 사용 시 하니콤 로터 전체를 교체해야 하는 문제점이 있다. Another type of volatile organic compound treatment device is a moving bed type device that uses a rotary adsorbent in the form of a honeycomb and rotates the adsorbent using a rotor so that the gas phase passes through the honeycomb cell and contacts the adsorbent. has a problem in that the system is expensive and the entire honeycomb rotor must be replaced when used for a long time.

한편, 탑 상단으로부터 활성탄을 하강시켜 탑 하단으로부터 유입되는 폐가스에 의해 흡착제를 유동시키면서 휘발성 유기화합물을 흡착하고 탑 하단에서 얻어지는 흡착제를 별도로 설치된 탈착 장치로 탈착하는 유동층식 장치가 알려져 있다. 흡착제에 의해 농축된 휘발성유기화합물은 온도와 압력에 의해 흡착제로부터 탈착되고 이는 연소 및 응축회수되어 발전, 리포밍 등의 후처리과정을 통해 재활용되고, 흡착제는 재생된다. 이와 같은 유동층식 장치는 낮은 유동화 속도에 따라 반응기의 크기와 부유되는 고체상의 물질을 포집하는 데 부대설비가 필요하게 되며, 유동화 속도를 빨리하는 경우 고체상의 입자들이 가스상의 상승력에 의해 배출될 수 있으므로 별도의 포집 설비를 구축해야 하는 단점이 있다. On the other hand, a fluidized bed type device is known in which activated carbon is lowered from the top of the tower to adsorb volatile organic compounds while the adsorbent is fluidized by the waste gas flowing in from the bottom of the tower, and the adsorbent obtained from the bottom of the tower is desorbed by a separately installed desorption device. Volatile organic compounds concentrated by the adsorbent are desorbed from the adsorbent by temperature and pressure, which are burned, condensed and recovered, and recycled through post-treatment processes such as power generation and reforming, and the adsorbent is regenerated. Such a fluidized bed type device requires additional equipment to collect the size of the reactor and the floating solid material according to the low fluidization speed, and when the fluidization speed is fast, the solid particles can be discharged by the gas phase rising force. There is a disadvantage of having to build a separate collection facility.

(1) 한국등록특허 제10-1914597호(1) Korean Patent Registration No. 10-1914597 (2) 한국공개특허 제2020-68501호(2) Korean Patent Publication No. 2020-68501

상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 휘발성 유기화합물을 포함하는 폐가스 경로와 직교하는 흡착제 투입 경로를 갖는 유동층 흡착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a fluidized bed adsorption device having an adsorbent input path orthogonal to a waste gas path containing volatile organic compounds.

또한, 본 발명은 폐가스 흐름에 대하여 향류 유동층 및 병류 유동층을 형성하여 흡착 효율을 향상시키는 유동층 흡착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a fluidized bed adsorption device that improves adsorption efficiency by forming a countercurrent fluidized bed and a cocurrent fluidized bed with respect to waste gas flow.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 흡착제로 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하기 위한 유동층 흡착 장치에 있어서, 폐가스 유입부, 폐가스 배출부, 흡착제 유입부 및 흡착제 배출부를 구비하며 흡착제가 유동하기 위한 유동층 챔버; 및 상기 챔버 내부에서 상기 흡착제 유입부 및 상기 흡착제 배출부 사이의 공간에 다단형으로 배치되어, 상기 흡착제의 다단 유동층을 형성하기 위한 복수의 플레이트를 포함하고, 상기 다단 유동층은 최소한 하나의 향류 유동층과 최소한 하나의 병류 유동층을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a fluidized bed adsorption device for adsorbing contaminants in waste gas with an adsorbent, a fluidized bed chamber having a waste gas inlet, a waste gas discharge, an adsorbent inlet and an adsorbent discharge, and a fluidized bed chamber for flowing the adsorbent ; and a plurality of plates arranged in a multistage manner in a space between the adsorbent inlet and the adsorbent outlet in the chamber to form a multistage fluidized bed of the adsorbent, wherein the multistage fluidized bed includes at least one countercurrent fluidized bed and A fluidized bed adsorption device comprising at least one co-current fluidized bed is provided.

본 발명에서 상기 흡착제 유입부는 상기 챔버의 상부에 배치되며, 상기 흡착제 배출부는 상기 챔버의 하부에 배치될 수 있다. In the present invention, the adsorbent inlet may be disposed at an upper portion of the chamber, and the adsorbent discharge portion may be disposed at a lower portion of the chamber.

이 때, 상기 폐가스 유입부는 상기 챔버의 제1 측부에 형성되고, 상기 폐가스 배출부는 상기 폐가스 유입부에 대향하는 상기 챔버의 제2 측부에 형성될 수 있다. At this time, the waste gas inlet may be formed on a first side of the chamber, and the waste gas outlet may be formed on a second side of the chamber opposite to the waste gas inlet.

또한, 본 발명에서 상기 복수의 플레이트 각각은 상기 제1 측부와 대향하는 일단과 상기 제2 측부와 대향하는 타단을 구비하고, 상기 플레이트의 일단 또는 타단은 상기 챔버와의 사이에 간극을 형성하도록 배치될 수 있다. Further, in the present invention, each of the plurality of plates has one end opposite to the first side and the other end opposite to the second side, and one or the other end of the plate is disposed to form a gap between the plate and the chamber. It can be.

본 발명에서 상기 폐가스 유입부 및 상기 폐가스 유출부는 각각 폐가스를 통과시키기 위한 메쉬망 또는 타공판을 포함할 수 있다.In the present invention, the waste gas inlet and the waste gas outlet may each include a mesh network or perforated plate for passing the waste gas.

본 발명에서 상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 중력에 수직한 방향에 대하여 틸트된 것일 수 있다. In the present invention, at least some of the plurality of plates may be tilted with respect to a direction perpendicular to gravity.

또한, 본 발명에서 상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 중력에 수직인 방향과 평행한 것일 수 있다. Also, in the present invention, at least some of the plurality of plates may be parallel to a direction perpendicular to gravity.

본 발명에서 상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 폐가스의 통과를 위한 통기 구조를 구비할 수 있다. 본 발명에서 상기 통기구조는 예시적으로 원형, 사각형 등 다양한 형상의 홀(hole)이나 슬릿이 천공 또는 타공된 것이거나 메쉬망으로 구현될 수 있다. In the present invention, at least some of the plurality of plates may have a ventilation structure for passing waste gas. In the present invention, the ventilation structure may be exemplarily formed by perforating or perforating holes or slits having various shapes such as circular or rectangular shapes, or may be implemented as a mesh network.

본 발명에서 상기 흡착제 유입부는 정량 공급 장치를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 흡착제 배출부는 정량 배출 장치를 포함할 수 있다. In the present invention, the adsorbent inlet may include a metered supply device. In addition, in the present invention, the adsorbent discharge unit may include a quantitative discharge device.

상기 정량공급장치는 기계식 투입 또는 기체를 이용한 투입 방법을 사용할 수 있으나 두 경우 모두 상부 유입되는 흡착제가 플레이트를 따라 흐를 경우 균일하게 이동될 수 있도록 하는 장치를 구성하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 긴 실린더 형태의 로터리밸브를 사용하는 것이 바람직하며, 한 부분에서 국소적으로 투입하는 경우 분산판에 골고루 투입될 수 있는 배플(baffle)이나 디퓨저(diffuser)를 구비하는 것이 바람직하다. The quantitative supply device may use a mechanical input or a gas input method, but in both cases, it is preferable to configure a device that allows the adsorbent introduced from the top to flow uniformly along the plate. Preferably, it is preferable to use a rotary valve in the form of a long cylinder, and it is preferable to have a baffle or a diffuser that can be evenly injected into the distribution plate when locally injected in one part.

본 발명에서 상기 플레이트는 평면, 굴곡면 또는 파형면을 구비할 수 있다. In the present invention, the plate may have a flat surface, a curved surface or a corrugated surface.

본 발명에 따르면, 흡착 챔버 내의 흡착제에 긴 유동 경로를 제공함으로써 흡착 효율을 향상시킬 수 있게 된다. According to the present invention, adsorption efficiency can be improved by providing a long flow path for the adsorbent in the adsorption chamber.

또한 본 발명은 폐가스 흐름과 향류 및 병류를 갖는 흡착 유동 경로를 제공함으로써, 높은 효율을 갖는 유동층 흡착 장치를 제공할 수 있게 된다. In addition, the present invention can provide a fluidized bed adsorption device with high efficiency by providing an adsorption flow path having countercurrent and cocurrent flow with the waste gas flow.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 흡착 장치를 모식적으로 도시한 사시도 및 평면도이다.
도 2는 본 발명의 유동층 흡착 장치의 챔버로 유입 및 배출되는 폐가스 및 흡착제의 흐름을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 유동층 흡착 장치에서의 유동층 흡착 메커니즘을 모식적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착 장치(100)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡착 장치(100)를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 모듈화 된 흡착 시스템의 일례를 도시한 도면이다.1A and 1B are a perspective view and a plan view schematically showing an adsorption device according to an embodiment of the present invention, respectively.
Figure 2 is a diagram schematically showing the flow of waste gas and adsorbent introduced into and discharged from the chamber of the fluidized bed adsorption device of the present invention.
3 is a diagram for schematically explaining the fluidized bed adsorption mechanism in the fluidized bed adsorption device of the present invention.
4A to 4C are views schematically showing an adsorption device 100 according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram schematically showing an adsorption device 100 according to another embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams showing an example of a modularized adsorption system according to an embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다. The present invention will be described in detail with reference to the following drawings.

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. Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

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. Hereinafter, in the specification of the present invention, a volatile organic compound is used as a term that refers to not only volatile organic compound components such as organic solvents in waste gas, but also pollutants and harmful components such as odor components. Therefore, in the specification of the present invention, the term volatile organic compound may have different components depending on the type of waste gas. may refer to all.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 흡착 장치를 모식적으로 도시한 사시도 및 평면도이다.1A and 1B are a perspective view and a plan view schematically showing an adsorption device according to an embodiment of the present invention, respectively.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 유동층 흡착 장치(100)는 챔버(110) 전면부의 휘발성 유기화합물을 포함하는 폐가스가 유입되는 유입부(130A)와 후면부의 폐가스 배출부(130B)를 구비한다. Referring to FIGS. 1A and 1B , the fluidized bed adsorption device 100 includes an inlet 130A through which waste gas containing volatile organic compounds is introduced at the front of the chamber 110 and a waste gas outlet 130B at the rear.

상기 폐가스 유입부(130A) 및 폐가스 배출부(130B)는 폐가스가 통과하는 통기 구조를 구비하는데, 통기 구조는 상기 전면부 또는 후면부의 전체 또는 일부를 커버하는 메쉬망으로 구현될 수 있다. 상기 유입부(130A) 및 배출부(130B)는 서로 대향하는 위치에 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The waste gas inlet 130A and the waste gas outlet 130B have a ventilation structure through which waste gas passes, and the ventilation structure may be implemented as a mesh network covering all or part of the front or rear portion. The inlet part 130A and the outlet part 130B are preferably formed at positions facing each other, but are not limited thereto.

한편, 상기 챔버(110) 상부에는 흡착제의 유입을 위한 흡착제 유입부(150A) 및 챔버 내부를 유동하여 폐가스를 흡착한 흡착제가 배출되는 흡착제 배출부(150B)가 구비된다. Meanwhile, an adsorbent inlet 150A for introducing the adsorbent and an adsorbent outlet 150B for discharging the adsorbent adsorbing the waste gas by flowing inside the chamber are provided at the upper part of the chamber 110.

도시된 바와 같이, 상기 흡착제 유입부(150A)는 챔버 상부의 일부에 형성되는 유입 포트나 유입 덕트로 구현될 수 있고, 배출부(150B)도 마찬가지이다. As shown, the adsorbent inlet 150A may be implemented as an inlet port or an inlet duct formed on a part of the upper part of the chamber, and the outlet 150B is the same.

한편, 도 1에서 상기 흡착제 유입부(150A)가 원형 포트로 구현되어 있지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 유입부(150A)는 챔버 상부면 전체에 걸쳐 흡착제가 균일하게 분산되어 유입될 수 있도록 하는 유입 기구를 구비할 수 있다. 예컨대, 챔버 상부면의 길이 방향으로 연장되는 실린더 형상의 정량투입장치 예컨대 실린더형 로터리밸브가 구비될 수 있으며, 챔버 상부에는 상기 정량투입장치의 실린더 형상에 대응하는 긴 슬롯 형태의 포트가 구비될 수 있다. Meanwhile, in FIG. 1 , the adsorbent inlet 150A is implemented as a circular port, but the present invention is not limited thereto. For example, the inlet 150A may have an inlet mechanism that allows the adsorbent to be uniformly distributed and introduced over the entire upper surface of the chamber. For example, a cylinder-shaped metering device extending in the longitudinal direction of the upper surface of the chamber, for example, a cylindrical rotary valve, may be provided, and a long slot-type port corresponding to the cylinder shape of the metering device may be provided on the top of the chamber. there is.

한편, 도면에서 상기 유입부(150A) 및 배출부(150B)는 서로 대향하도록 형성되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 유입부(150A) 또는 배출부(150B)는 챔버의 상면이나 하면이 아니라 상면 또는 하면에 인접한 임의의 위치에 형성될 수 있음은 물론이다. Meanwhile, in the drawing, the inlet portion 150A and the outlet portion 150B are formed to face each other, but are not limited thereto. In addition, it goes without saying that the inlet 150A or the outlet 150B may be formed at an arbitrary position adjacent to the upper or lower surface of the chamber, rather than the upper or lower surface of the chamber.

한편, 도 1의 유동층 흡착 장치(100)는 육각형의 외관을 보여주고 있으나, 본 발명의 유동층 흡착 장치(100)의 외관 형상은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 흡착 장치의 챔버는 원기둥 형상으로 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 폐가스 유입부(130A)와 배출부(130B)는 원기둥의 측면에서 서로 대향하는 위치에 형성될 수 있다.On the other hand, the fluidized bed adsorption device 100 of FIG. 1 shows a hexagonal appearance, but the external shape of the fluidized bed adsorption device 100 of the present invention is not limited thereto. For example, the chamber of the adsorption device may be implemented in a cylindrical shape. In this case, the waste gas inlet (130A) and the outlet (130B) may be formed at positions facing each other on the side of the cylinder.

도 2는 본 발명의 유동층 흡착 장치의 챔버(110)로 유입 및 배출되는 폐가스 및 흡착제의 흐름을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 유동층 흡착 장치의 관점에서 유입/배출되는 폐가스 흐름과 흡착제 흐름은 실질적으로 직교하고 있다. 2 is a diagram schematically showing the flow of waste gas and adsorbent introduced into and discharged from the chamber 110 of the fluidized bed adsorption device of the present invention. Referring to FIG. 2 , from the viewpoint of the fluidized bed adsorption device, the flow of waste gas and the flow of the adsorbent are substantially orthogonal to each other.

한편, 도 1과 달리, 도 2는 폐가스 유입부(130A) 및 배출부(130B)에 폐가스의 유입 및 배출을 위한 덕트(170A, 170B)가 부가된 모습을 보여주고 있다. 이를 통해 다른 유해가스 처리설비와 앞 또는 뒤에 연속으로 설치해서 처리효율의 개선이나 일정 성분을 선택적으로 처리하는 설비로 사용할 수 있다.On the other hand, unlike FIG. 1, FIG. 2 shows a state in which ducts 170A and 170B for inflow and discharge of waste gas are added to the waste gas inlet 130A and the outlet 130B. Through this, it can be used as a facility to improve treatment efficiency or selectively treat certain components by continuously installing it in front or behind other harmful gas treatment facilities.

도 3은 본 발명의 유동층 흡착 장치(100)에서의 유동층 흡착 메커니즘을 모식적으로 설명하기 위한 도면으로, 도 1b의 A-A' 방향에서 바라 본 단면도이다. FIG. 3 is a diagram for schematically explaining the fluidized bed adsorption mechanism in the fluidized bed adsorption device 100 of the present invention, and is a cross-sectional view viewed from the direction A-A' of FIG. 1B.

도 3을 참조하면, 유동층 챔버(110)의 내부에는 흡착제(10)가 유동하고 있다. 흡착제(10)는 복수의 플레이트(112)가 형성하는 유동 경로를 따라 유동한다. Referring to FIG. 3 , the adsorbent 10 is flowing in the fluidized bed chamber 110 . The adsorbent 10 flows along a flow path formed by the plurality of plates 112 .

본 발명에서 흡착제로는 활성탄, 알루미나, 실리카, 제올라이트, 규조토, 탄산칼슘, 펄라이트 등의 다공성물질 분말 또는 이들 다공성 물질이 조립화된 분말이 사용되거나, 구형화 된 수지 또는 피치(pitch)를 열분해(pyrolysis) 및 활성화(activation)하여 제조된 단일체의 활성탄인 비즈 활성탄이 사용될 수 있다. 바람직하게는 본 발명의 흡착제로는 유동성이 뛰어난 구형의 입자가 사용되는 것이 좋다. In the present invention, as the adsorbent, porous material powders such as activated carbon, alumina, silica, zeolite, diatomaceous earth, calcium carbonate, pearlite, etc. or powders in which these porous materials are granulated are used, or spherical resin or pitch is pyrolyzed ( Bead activated carbon, which is a single activated carbon prepared by pyrolysis and activation, may be used. Preferably, spherical particles having excellent fluidity are used as the adsorbent of the present invention.

상기 복수의 플레이트(112)는 챔버 내부를 유동 구역(C, D)으로 구획하고 있다. 챔버 내부에서 플레이트(112)에 의해 구획된 유동 구역(C, D)을 따라 흡착제가 유동하여, 결과적으로 흡착제 흐름은 지그재그 형태로 유동층의 흐름 방향이 교번하여 바뀌면서 다단의 유동층을 형성하고 있다. The plurality of plates 112 divide the inside of the chamber into flow regions C and D. Inside the chamber, the adsorbent flows along the flow zones C and D partitioned by the plates 112, and as a result, the adsorbent flows alternately in a zigzag pattern to form a multi-stage fluidized bed.

본 발명에서 흡착제는 중력 및 폐가스 흐름의 작용에 따라 챔버 내부를 유동한다. 물론, 본 발명은 폐가스 흐름 이외의 추가적인 캐리어 가스 흐름이 도입되는 것을 배제하지는 않는다. In the present invention, the adsorbent flows inside the chamber under the action of gravity and waste gas flow. Of course, the present invention does not preclude the introduction of an additional carrier gas stream other than the waste gas stream.

도 3에서 흡착제 유입구(150A)로 챔버 상단으로 유입된 흡착제는 폐가스 흐름에 의하여 플레이트를 유동하여 첫번째 플레이트 끝단에 형성된 간극을 통해 다음 플레이트로 유동한다. 유동 구역 C에서 흡착제의 유동 방향은 점선 화살표가 나타내는 바와 같이 폐가스 흐름에 대하여 역방향이다. 이어서, 유동 구역 C를 통과한 흡착제는 유동 구역 D로 유입되며, 여기서 흡착제의 유동 방향은 점선 화살표가 나타내는 바와 같이 폐가스 흐름과 평행한 방향이 된다. In FIG. 3, the adsorbent introduced into the top of the chamber through the adsorbent inlet 150A flows through the plate by the flow of waste gas and flows to the next plate through a gap formed at the end of the first plate. The direction of flow of the adsorbent in flow zone C is counter to the waste gas flow as indicated by the dotted arrow. The adsorbent passing through flow zone C then enters flow zone D, where the flow direction of the adsorbent is parallel to the waste gas flow as indicated by the dotted arrow.

본 발명의 명세서에서는 흡착제의 유동 방향이 폐가스 흐름 방향에 대하여 대향하는 방향 성분을 갖는 흐름을 향류(counter-current flow)라고 하고, 흡착제의 유동 방향이 폐가스 흐름 방향과 동일한 방향 성분을 갖는 흐름을 병류(co-current flow)라고 한다. 따라서, 도 3에서 유동 구역 C에서 흡착제는 향류 유동층을 형성하고, 유동 구역 D에서 흡착제는 병류 유동층을 형성한다. 도시된 바와 같이, 본 발명에서 유동 구역 C 및 유동 구역 D는 교번하도록 설계될 수 있다. In the specification of the present invention, a flow in which the flow direction of the adsorbent has a direction component opposite to the waste gas flow direction is referred to as a counter-current flow, and a flow in which the flow direction of the adsorbent has the same direction component as the waste gas flow direction is referred to as a co-current flow. (co-current flow). Thus, in FIG. 3 the adsorbent in flow zone C forms a countercurrent fluidized bed and the adsorbent in flow zone D forms a cocurrent fluidized bed. As shown, in the present invention flow zone C and flow zone D can be designed to alternate.

또한 도시된 바와 같이, 향류 유동층과 병류 유동층 사이에는 흡착제가 하방으로 낙하하는 낙하 구간이 구비될 수 있다. Also, as shown, a falling section in which the adsorbent falls downward may be provided between the countercurrent fluidized bed and the cocurrent fluidized bed.

본 발명에서 향류 및 병류 유동층을 형성하기 위하여 복수의 플레이트의 전부 또는 최소한 일부의 플레이트는 지면(중력에 수직한 방향)에 대하여 소정의 경사각을 가질 수 있다. 본 발명에서 경사(또는 틸트)는 지면에 대한 상방 경사뿐만 아니라 하방 경사를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 유동 구역 C(향류 구역) 는 플레이트가 지면에 대하여 하방 경사(θ1)를 가지는 다운힐(downhill) 구간이며, 유동 구역 D(병류 구역)는 플레이트가 지면 상방 경사(θ2)를 가지는 업힐(uphill) 구간이다. 예컨대 본 발명에서 지면에 대한 상방 또는 하방의 경사각은 0°이거나 1° 이상, 2° 이상, 3° 이상, 4° 이상, 또는 5° 이상일 수 있다. In the present invention, all or at least some of the plates of the plurality of plates may have a predetermined inclination angle with respect to the ground (direction perpendicular to gravity) to form the countercurrent and cocurrent fluidized beds. In the present invention, the inclination (or tilt) may include not only an upward inclination with respect to the ground, but also a downward inclination. As shown, flow zone C (counterflow zone) is a downhill section where the plate has a downward slope (θ 1 ) with respect to the ground, and flow zone D (co-current zone) is a downhill section where the plate has an upward slope (θ 2 ) with respect to the ground. ) is an uphill section with For example, in the present invention, an upward or downward inclination angle with respect to the ground may be 0°, 1° or more, 2° or more, 3° or more, 4° or more, or 5° or more.

또한, 경사각은 유동층의 형성을 위하여 적절히 상한값이 제한될 수 있다. 예컨대, 플레이트는 지면에 대하여 45° 이하의 경사각을 가질 수 있다. 이 상한값은 화살표 방향에서의 기체 흐름의 선속도(linear velocity)에 의해 결정될 수 있는데 선 속도가 빠른 경우 상방향으로의 경사각은 커질 수 있다. 단 하방향의 경사각은 너무 큰 경우 경사 플레이트의 효과가 없어지고 단지 유체흐름의 저항으로 작용할 수 있다. 경우에 따라서 다르지만 경사각은 45도이하로 하는 것이 바람직하다.In addition, the inclination angle may be appropriately limited to an upper limit for the formation of the fluidized bed. For example, the plate may have an inclination angle of 45° or less with respect to the ground. This upper limit value can be determined by the linear velocity of the gas flow in the direction of the arrow. If the linear velocity is high, the inclination angle in the upward direction can be large. However, if the angle of inclination in the downward direction is too large, the effect of the inclined plate is lost and it can act only as a resistance to fluid flow. Depending on the case, it is preferable to set the angle of inclination to 45 degrees or less.

또한, 본 발명에서 상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 폐가스의 통과를 위한 통기 구조일 수 있다. 이 때, 상기 통기구조는 예시적으로 원형, 사각형 등 다양한 형상의 홀(hole)이나 슬릿이 천공 또는 타공된 것이거나 메쉬망으로 구현될 수 있다. In addition, in the present invention, at least some of the plurality of plates may have a ventilation structure for passing waste gas. In this case, the ventilation structure may be exemplarily formed by perforating or perforating holes or slits of various shapes such as circular or rectangular shapes, or may be implemented as a mesh network.

한편, 도 3의 플레이트는 평면인 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 플레이트는 절곡되거나 또는 굴곡된 면을 구비할 수 있다. 이와 같은 형상은 흡착제의 유동에 영향을 미칠 수 있다. 일례로, 절곡면 또는 굴곡면을 구비한 플레이트는 유동 위치에 따라 상이한 경사각을 부여한다. 이에 따라 하나의 플레이트에 복수의 경사를 부여하여 유동을 조절할 수 있다. Meanwhile, the plate of FIG. 3 is shown as being flat, but the present invention is not limited thereto. For example, the plate may be bent or have a curved surface. Such a shape can affect the flow of the adsorbent. For example, a plate having a bent surface or a curved surface gives different inclination angles depending on the flow position. Accordingly, it is possible to adjust the flow by applying a plurality of slopes to one plate.

다른 예로, 또한, 상기 플레이트는 곡면을 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 플레이트는 상하로 변동하는 파형면을 가질 수도 있는데 플레이트에 흡착제 유동 방향에 평행한 복수의 산과 골을 형성함으로써 흡착제가 플레이트 폭 전체에 걸쳐 고르게 분포하여 유동할 수 있게 한다. As another example, the plate may have a curved surface. For example, the plate may have a corrugated surface that fluctuates up and down. By forming a plurality of peaks and valleys parallel to the flow direction of the adsorbent on the plate, the adsorbent can be evenly distributed and flowed over the entire width of the plate.

챔버 내부를 유동한 흡착제(10)는 하단의 배출구(150B)를 통해 챔버 외부로 배출된다. 배출된 흡착제의 처리를 위한 시스템이 상기 흡착 장치 후단에 부가될 수 있다. 예컨대, 흡착제에 흡착된 휘발성 유기화합물을 탈착하기 위한 마이크로웨이브, IR 램프, 면상 발열체, 하니컴형 발열체 또는 감압 수단과 같은 탈착 수단, 탈착 수단에 의해 탈착된 공기를 산화 또는 응축하여 제거하는 휘발성 유기화합물 제거 수단이 구비될 수 있다. 탈착 공기의 산화에는 다양한 방식, 예컨대 촉매 산화 방법이 적용될 수 있다. The adsorbent 10 flowing inside the chamber is discharged out of the chamber through the discharge port 150B at the bottom. A system for treatment of discharged adsorbent may be added after the adsorption device. For example, a desorption means such as a microwave, an IR lamp, a surface heating element, a honeycomb type heating element, or a decompression means for desorbing volatile organic compounds adsorbed on an adsorbent, and a volatile organic compound that oxidizes or condenses the air desorbed by the desorption means to remove it. Removal means may be provided. Oxidation of the desorbed air can be applied in a variety of ways, such as a catalytic oxidation method.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 흡착 장치(100)를 모식적으로 도시한 도면이다. 4A to 4C are views schematically showing an adsorption device 100 according to another embodiment of the present invention.

먼저, 도 4a를 참조하면, 복수의 플레이트(112)에 의해 구획된 유동 영역(C, D)가 도시되어 있다. 도 4a에서 유동 구역 C는 플레이트가 지면에 대하여 하방 경사를 가지는 다운힐(downhill) 구간으로 향류 구역에 해당하며, 유동 구역 D는 플레이트가 지면 하방 경사를 가지는 다운힐(uphill) 구간으로 병류 구역에 해당한다. 도 4a의 향류 구역 및 병류 구역은 모두 다운힐 구간으로 이루어져 있음을 알 수 있다. First, referring to FIG. 4A , flow regions C and D partitioned by a plurality of plates 112 are shown. In FIG. 4A, the flow region C is a downhill section in which the plate has a downward slope with respect to the ground and corresponds to a countercurrent region, and the flow region D is an uphill section in which the plate has a downward slope to the ground and corresponds to the co-current section. applicable It can be seen that both the counter-current section and the co-current section of FIG. 4A are composed of downhill sections.

다음, 도 4b를 참조하면, 유동 구역들(C, D)은 모두 지면에 평행한 플레이트로 구획되어 있다. 이 경우, 자중에 의한 흡착제의 유동이 발생하기 어려운 구조이므로, 도 5와 관련하여 후술하는 바와 같이, 흡착제의 유동을 위해 별도의 낙하 기구가 부가될 수 있다. 예컨대, 상기 플레이트(112)와 챔버의 후면부 사이에는 흡착제의 하방 낙하를 위한 슬롯이 구비될 수 있다. 이 구조는 배가스에 의해 밀린 흡착제가 유체의 힘이 작용하지 않는 영역에서 과다한 정체되는 것을 억제할 수 있다. Next, referring to FIG. 4B, both flow zones C and D are partitioned by a plate parallel to the ground. In this case, since the flow of the adsorbent due to its own weight is difficult to occur, a separate dropping mechanism may be added for the flow of the adsorbent, as will be described later with reference to FIG. 5 . For example, a slot for the adsorbent to fall downward may be provided between the plate 112 and the rear surface of the chamber. This structure can suppress excessive stagnation of the adsorbent pushed by the exhaust gas in the region where the force of the fluid does not act.

또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 지면에 평행한 플레이트의 일부를 경사 플레이트로 대체함으로써 향류 유동을 유도할 수 있음은 잘 알 수 있을 것이다. In addition, those skilled in the art will understand that countercurrent flow can be induced by replacing a part of a plate parallel to the ground with an inclined plate.

한편, 도 4c를 참조하면, 흡착 장치에는 유동 영역(C, D)의 구획을 위해 경사 플레이트(112) 및 평행 플레이트(112)가 함께 사용되고 있다. Meanwhile, referring to FIG. 4C , an inclined plate 112 and a parallel plate 112 are used together in the adsorption device to divide the flow regions C and D.

유동 구역 C는 지면에 대하여 하방 경사를 가지는 다운힐(downhill) 구간으로 향류 구역에 해당하며, 유동 구역 D는 플레이트가 지면에 대한 경사 없이 평행한 구간으로 병류 구역에 해당한다.Flow zone C is a downhill section with a downward slope to the ground and corresponds to a counterflow zone, and flow zone D is a section where plates are parallel to the ground without inclination and corresponds to a co-flow zone.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 흡착 장치(100)를 모식적으로 도시한 도면이다.5 is a diagram schematically showing an adsorption device 100 according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 플레이트(112)의 전단은 페가스 유입부(130A)와 df 만큼 이격되어 있으며, 후단은 폐가스 배출부(130B)와 dr 만큼 이격되어 있다. 이격 거리는 흡착제가 하나의 유동 채널에서 다른 유동 채널로의 유동할 수 있는 통로로서 제공된다. 본 발명에서 각 플레이트의 전단부 이격 거리(df)와 후단부 이격 거리(dr)는 흡착제의 유동을 고려하여 적절히 설계될 수 있다. 또한, 각 플레이트의 전단부 이격 거리와 후단부 이격 거리는 서로 다른 값을 가질 수 있음은 물론이다. 이와 같은 이격 거리는 흡착제의 하방 낙하를 가능하게 하여 유동 정체를 억제할 수 있게 한다.Referring to FIG. 5, the front end of the plate 112 is spaced apart from the waste gas inlet 130A by df, and the rear end is spaced apart from the waste gas outlet 130B by dr. The separation provides a passage through which the adsorbent can flow from one flow channel to the other. In the present invention, the separation distance (df) of the front end and the distance (dr) of the rear end of each plate may be appropriately designed in consideration of the flow of the adsorbent. In addition, it goes without saying that the separation distance of the front end and the distance of the rear end of each plate may have different values. This separation distance enables the adsorbent to fall downward, thereby suppressing flow stagnation.

본 발명의 흡착 장치는 모듈화 된 시스템으로 제공될 수 있다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 모듈화 된 흡착 시스템의 일례를 도시한 도면이다. The adsorption device of the present invention can be provided as a modularized system. 6 and 7 are diagrams showing an example of a modularized adsorption system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 흡착 장치(100A)와 흡착 장치(100B)가 폐가스 유입 경로에 대하여 병렬로 연결되어 있다. 이와 같은 흡착 장치의 배치는 대면적, 대용량의 폐가스를 처리할 수 있다는 장점을 갖는다.Referring to FIG. 6 , an adsorption device 100A and an adsorption device 100B are connected in parallel with respect to a waste gas inflow path. The arrangement of such an adsorption device has the advantage of being able to treat a large area and a large amount of waste gas.

도 7을 참조하면, 흡착 장치(100C)와 흡착 장치(100D)가 폐가스 유입 경로에 대하여 직렬로 연결되어 있다. 이와 같은 흡착 장치 배치는 폐가스를 처리 효율을 향상시킬 수 있다는 장점을 갖는다.Referring to FIG. 7 , an adsorption device 100C and an adsorption device 100D are connected in series with respect to a waste gas inflow path. Such an arrangement of the adsorption device has an advantage of improving waste gas treatment efficiency.

물론 따로 설명하지는 않지만, 도 6의 병렬 연결과 도 7의 직렬 연결을 동시에 채용하여 대용량의 가스 처리를 가능하게 하고 처리 효율을 향상시키는 것도 가능함은 이 기술분야의 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다. Of course, although not described separately, anyone skilled in the art will understand that it is possible to process a large amount of gas and improve processing efficiency by simultaneously employing the parallel connection of FIG. 6 and the series connection of FIG. 7 .

10 흡착제
100, 100A, 100B, 100C, 100D 유동성 흡착 장치
110 챔버
112 플레이트
130A 폐가스 유입부
130B 폐가스 배출부
150A 흡착제 유입부
150B 흡착제 배출부10 adsorbent
100, 100A, 100B, 100C, 100D Fluid Adsorption Unit
110 chamber
112 plate
130A waste gas inlet
130B waste gas outlet
150A adsorbent inlet
150B adsorbent outlet

Claims (12)

흡착제로 폐가스 내의 오염 성분을 흡착하기 위한 유동층 흡착 장치에 있어서,
폐가스 유입부, 폐가스 배출부, 흡착제 유입부 및 흡착제 배출부를 구비하며 흡착제가 유동하기 위한 유동층 챔버; 및
상기 챔버 내부에서 상기 흡착제 유입부 및 상기 흡착제 배출부 사이의 공간에 다단형으로 배치되어, 상기 흡착제의 다단 유동층을 형성하기 위한 복수의 플레이트를 포함하고,
상기 다단 유동층은 흡착제가 유동하는 복수의 향류 유동층과 복수의 병류 유동층을 포함하고,
상기 병류 유동층 중 최소한 하나는 업힐 구간이고,
상기 흡착제는 상기 업힐 구간을 병류 유동하여 상기 업힐 구간의 끝단에서 상기 향류 유동층으로 낙하하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.
In the fluidized bed adsorption device for adsorbing pollutant components in waste gas with an adsorbent,
a fluidized bed chamber having a waste gas inlet, a waste gas outlet, an adsorbent inlet, and an adsorbent outlet, and through which an adsorbent flows; and
A plurality of plates arranged in a multi-stage manner in a space between the adsorbent inlet and the adsorbent outlet in the chamber to form a multi-stage fluidized bed of the adsorbent,
The multi-stage fluidized bed includes a plurality of countercurrent fluidized beds and a plurality of co-current fluidized beds in which the adsorbent flows,
At least one of the co-current fluidized beds is an uphill section,
The fluidized bed adsorption device, characterized in that the adsorbent flows cocurrently through the uphill section and falls into the countercurrent fluidized bed at the end of the uphill section.
 제1항에 있어서,
상기 흡착제 유입부는 상기 챔버의 상부에 배치되며,
상기 흡착제 배출부는 상기 챔버의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
The adsorbent inlet is disposed above the chamber,
The fluidized bed adsorption device, characterized in that the adsorbent discharge unit is disposed in the lower portion of the chamber. 제2항에 있어서,
상기 폐가스 유입부는 상기 챔버의 제1 측부에 형성되고,
상기 폐가스 배출부는 상기 폐가스 유입부에 대향하는 상기 챔버의 제2 측부에 형성되는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 2,
The waste gas inlet is formed on the first side of the chamber,
The fluidized bed adsorption device, characterized in that the waste gas outlet is formed on the second side of the chamber opposite to the waste gas inlet. 제3항에 있어서,
상기 복수의 플레이트 각각은 상기 제1 측부와 대향하는 일단과 상기 제2 측부와 대향하는 타단을 구비하고,
상기 플레이트의 일단 또는 타단은 상기 챔버와의 사이에 간극을 형성하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 3,
Each of the plurality of plates has one end facing the first side and the other end facing the second side,
One end or the other end of the plate is disposed to form a gap between the plate and the chamber, characterized in that the fluidized bed adsorption device. 제3항에 있어서,
상기 폐가스 유입부 및 상기 폐가스 배출부는 각각 폐가스를 통과시키기 위한 메쉬 망 또는 타공판을 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 3,
The fluidized bed adsorption device, characterized in that the waste gas inlet and the waste gas outlet each comprises a mesh net or perforated plate for passing the waste gas. 제1항에 있어서,
상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 중력에 수직한 방향에 대하여 틸트된 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
Fluidized bed adsorption device, characterized in that at least some of the plurality of plates are tilted with respect to the direction perpendicular to the gravity. 제1항에 있어서,
상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 중력에 수직인 방향과 평행한 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
Fluidized bed adsorption device, characterized in that at least some of the plurality of plates are parallel to the direction perpendicular to the gravity. 제1항에 있어서,
상기 복수의 플레이트 중 최소한 일부의 플레이트는 폐가스의 통과를 위한 통기 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
Fluidized bed adsorption device, characterized in that at least some of the plurality of plates have a ventilation structure for the passage of waste gas. 제1항에 있어서,
상기 흡착제 유입부는 정량 공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
Fluidized bed adsorption device, characterized in that the adsorbent inlet unit comprises a metered supply device. 제1항에 있어서,
상기 흡착제 배출부는 정량 배출 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
The fluidized bed adsorption device, characterized in that the adsorbent discharge unit comprises a metered discharge device. 제1항에 있어서,
상기 플레이트는 굴곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.According to claim 1,
The plate is a fluidized bed adsorption device, characterized in that it has a curved surface. 제1항에 있어서,
상기 플레이트는 파형면을 구비하는 것을 특징으로 하는 유동층 흡착 장치.

According to claim 1,
The plate is a fluidized bed adsorption device, characterized in that it has a corrugated surface.
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