KR102525754B1 - 회분식 전환 가능한 휘발성 유기 화합물 농축 시스템 - Google Patents

회분식 전환 가능한 휘발성 유기 화합물 농축 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시서는 배출 기체(배기 가스)로부터 휘발성 유기 화합물, 예컨대, 케톤류, 알코올류, 방향족 화합물, 올레핀 등의 유기 화합물을 농축하는 농축기 및 이를 작동시키는 방법과 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명이 속하는 기술분야는 공장에서 발생하는 각종 휘발성 유기 화합물을 처리하여 대기질을 개선하기 위한 환경 기술에 해당한다.
본 개시서의 방법 및 시스템에 따르면, 불연속적인 상태의 생산 공정에 관하여, 환기를 유지할 수 있는 신뢰성 있고 안전한 수단이 제공되는바, 저배출 공정을 유지하거나 연료 소모가 없는 작업 공간 환경을 유지할 수 있다. 또한, 본 개시서의 방법 및 시스템에 따르면, 농축기가 활성탄탑처럼 기능하여 법적인 배출량을 준수할 수 있으며, 조선 분야, 자동차 및 자동차 부품 분야에 걸쳐, 불연속적 생산 공정의 여부, 별도의 농축 계획의 유무와 관계없이 고도로 경제적인 대기 오염 저감 시스템을 운영할 수 있다.

Description

회분식 전환 가능한 휘발성 유기 화합물 농축 시스템{VOC CONCENTRATING SYSTEM CONVERTIBLE OF BATCH TYPE}
본 개시서는 배출 기체(배기 가스)로부터 휘발성 유기 화합물(VOC), 예컨대, 케톤류, 알코올류, 방향족 화합물, 올레핀 등의 유기 화합물을 농축하는 농축기 및 이를 작동시키는 방법과 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명이 속하는 기술분야는 공장에서 발생하는 각종 휘발성 유기 화합물을 처리하여 대기질을 개선하기 위한 환경 기술에 해당한다.
공업 생산 시설에서 배출되는 휘발성 유기 화합물(VOC)을 제거하기 위한 다양한 선행기술들에는 열산화법, 촉매산화법, 마이크로파 분해, 흡착법 등이 있다.
최근에는 열산화법 또는 촉매산화법과 함께 흡착법을 이용하는 공정이 널리 보급되고 있는바, 흡착법, 즉, 흡착하여 농축하는 선행기술 가운데 원반형 농축기, 예컨대, 제올라이트 원반형 농축기를 이용하는 기술들은 제한된 흡착능 및 탈착 시기 중의 안전 문제로 인하여 연속 작동에 일반적으로 이용된다. 1일 24시간 작동하지 않는 대부분의 생산 라인은 휘발성 유기 화합물의 흡착 및 탈착을 위한 배치(batch) 타입 및 연속 타입의 전환 가능(convertible) 시스템과 같은 특별한 타입의 작동 기술을 필요로 한다.
도 1는 종래 일반적인 불연속적 생산에 관한 개념적인 개요도이다. 도 1을 참조하면, ppm 단위로 된 휘발성 유기 화합물의 농도(100), 배출 시 휘발성 유기 화합물의 최고 농도(101), 생산 시간 후의 휘발성 유기 화합물 농도(102), 법적 배출량 상한값 중에서 비교적 높은 수치(bb, 103), 법적 배출량 상한값 중에서 비교적 낮은 수치(aa, 104)가 나타나 있으며, 연료 소모량의 축(200), 최대 연료 소모량(202)도 나타나 있다. 도 1의 가로축에 해당하는 작동 시간(300)과 관련하여, 정상 생산 기간(301), 유휴 또는 대기 기간/시간(302), 준비/가열 시간(401), 정상 작동 기간(402), 휴식 기간 또는 생산 대기 기간(403), 생산 정지/시스템 셧다운 기간(404), 유휴 또는 대기 기간/배치 모드 작동 기간(405)이 나타나 있다.
그런데, 이러한 일반적인 불연속적 생산에 단순히 선행기술들을 적용하면 여러 가지 문제점이 야기된다.
먼저, 장기간 이용 가능한 활성탄 및 배치 타입 반응기(batch type reactor)가 개시되어 있는 대한민국 등록특허 제10-0623498호를 참조하면, 향상된 흡착능을 가지고 있는 활성탄을 이용하고 있어, 한정된 기간, 한정된 적은 유량에 대해서만 이용할 수 있으므로, 연속적인 농축 시스템으로 기능하기 어려운 단점이 있다.
또한, 높은 농축비율을 도출하기 위하여 분리된 불활성 기체 순환(separated inert gas circulation)을 이용하고 있는 대한민국 등록특허 제10-1343330호를 참조하면, 개시된 농축기 시스템이 산소를 최소화한 혼합 없는 기체 분리 공정을 이용하고 있음에도 불구하고 불연속적인 배출의 경우에는 특별한 해법을 제시하고 있지 못한 한계가 있다.
그리고 흡착과 동시에 이루어지는 촉매 반응을 위한 촉매 함유 허니콤 원반을 이용한 농축기 시스템을 개시하고 있는 대한민국 등록특허 제10-0834800호에도 운전 모드를 상호 전환할 수 있는 해법, 즉, 컨버터블 모드의 해법이 제시되어 있지 않다.
실제 산업 현장에 있어서도, 노벰 카 인테리어즈(중국) 주식회사(Novem Car Interiors (China) Co., Ltd.)의 특정 프로젝트에서 본 발명자들은 다중 체임버(multi-boxed) 활성탄을 이용한 흡착 및 탈착을 경험하였으나, 이는 단일 원반 타입의 농축기보다 크며 화재에 취약한 단점이 있고, 고비율 농축의 실시가 불가능한 한계가 있었다.
축열식 산화기(RTO)를 채용한 농축 시스템을 공급한 다른 프로젝트에 있어서도 본 발명자들은 배출 가스에 대한 규제를 만족하면서도 경제성을 극대화 할 수 있는 시스템 구성의 미비로 인하여 해당 시설들이 유휴 또는 대기 기간 동안 경제적인 방식으로 작동하기 어렵다는 사실을 확인하였다.
요컨대, 종래의 축열식 산화기를 갖춘 농축 시스템은 배치 모드(batch mode) 및 연속 모드와 같은 작동 모드들 간 전환이 가능한 기능을 제공할 수 없었는바, 연료 소모의 절감이 되지 않는 문제가 있었다.
(특허문헌 1) KR 10-0623498 B
(특허문헌 2) KR 10-1343330 B
(특허문헌 3) KR 10-0834800 B
따라서 본 개시서는 전술한 종래의 농축 시스템의 문제를 해결하여 농축 시스템의 경제적인 작동을 가능하게 하는 특별한 하드웨어 및 작동 논리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
뿐만 아니라, 구체적인 하드웨어 및 작동 논리의 제시에 있어 안전성과 안정성도 충족할 수 있는 방안도 함께 제시하는 것으로 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 개시서의 일 양상에 따르면, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템이 제공되는바, 그 휘발성 유기 화합물 농축 시스템은, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에 있어서, 제1 배출 기체(41)에 포함된 휘발성 유기 화합물을 흡착하는 농축기(1)로서, 상기 농축기(1)는 상기 휘발성 유기 화합물의 흡착 처리를 위한 흡착제를 포함하는 흡착 구조체, 및 상기 구조체를 구동하는 액추에이터(actuator)를 포함하며, 상기 농축기(1)에 상기 제1 배출 기체(41)가 공급되고, 상기 제1 배출 기체(41)에 대하여 상기 흡착제에 의한 상기 흡착 처리에서 발생되는 흡착처리후 기체(16)가 상기 농축기(1)로부터 배출되는, 농축기(1); 상기 농축기(1)에 연결되어, 상기 농축기(1)로부터 상기 흡착처리후 기체(16)를 배출하는 흡착처리후 기체 도관; 상기 농축기(1)로부터 상기 흡착처리후 기체 도관을 향하는 방향으로 상기 흡착처리후 기체(16)를 이송하기 위하여 상기 농축기(1)의 상류 또는 하류에서 압력 구배를 발생시키는 농축기용 공기 팬(3); 상기 농축기(1)에 연결되어, 상기 흡착제로부터 상기 휘발성 유기 화합물을 탈착 처리하기 위한 탈착 공기(15)를 상기 농축기(1)에 공급하는 탈착 공기 공급 도관; 상기 농축기(1)에 연결되어, 상기 탈착 공기(15)에 의하여 상기 흡착제에 대한 상기 탈착 처리가 이루어진 뒤 상기 농축기(1)로부터 배출되는 탈착 공기(15)가 통과하는 탈착 공기 하류 도관; 상기 탈착 공기 하류 도관을 통하여 공급되는 탈착 공기(15)에 휘발성 유기 화합물을 포함하는 적어도 하나의 제2 배출 기체(42)가 소정의 합류 지점에서 혼합되어 형성되는 혼합 기체(8)를 산화 처리하는 산화기(2)로서, 산소를 포함하는 연소 공기(23) 및 가연성 기체(22)를 공급받아 상기 가연성 기체(22)를 연소시킴으로써 상기 혼합 기체(8)에 포함된 상기 휘발성 유기 화합물을 함께 연소 처리하는 버너(24)를 포함하고, 상기 연소 처리에서 발생되는 연소처리후 기체(27)가 상기 산화기(2)로부터 배출되는, 산화기(2); 상기 혼합 기체(8)를 상기 산화기(2)에 공급하는 압력 구배를 발생시키는 산화기용 공기 팬(4); 상기 연소 공기(23)를 상기 산화기(2)에 공급하는 압력 구배를 발생시키는 연소 공기 팬; 및 상기 탈착 공기(15)에 열을 공급하기 위한 열 공급 수단을 포함한다.
본 개시서의 일 양상에 따르면, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법이 제공되는바, 그 방법은, 선택된 작동 모드에 따라 상기 산화기(2)의 작동을 개시하거나 배치 모드를 시작하는 초기 설정점(initial set point; S410); 상기 산화기(2)를 퍼징(purging)하는 퍼징 공정(S420); 상기 산화기(2)를 가열(예열)하는 가열(예열) 공정(S430); 상기 산화기(2)를 대기시키는 대기 공정(S440); 상기 농축기(1) 및 상기 산화기(2)를 이용하여 상기 휘발성 유기 화합물을 제거하는 클리닝 공정(S450); 및 상기 휘발성 유기 화합물 농축 시스템을 셧다운시키는 셧다운 공정(S460, S470)을 포함한다.
본 개시서의 방법 및 시스템에 따르면, 불연속적인 상태의 생산 공정에 관하여, 환기를 유지할 수 있는 신뢰성 있고 안전한 수단이 제공되는바, 저배출 공정을 유지하거나 연료 소모가 없는 생산 공정을 유지할 수 있다. 또한, 본 개시서의 방법 및 시스템에 따르면, 농축기가 활성탄탑처럼 기능하여 법적인 배출량을 준수할 수 있으며, 조선 분야, 자동차 및 자동차 부품 분야뿐만 아니라 전반적인 산업 현장에 제약 없이, 불연속적 생산 공정의 여부, 별도의 농축 계획의 유무와 관계없이 고도로 경제적인 대기 오염 저감 시스템을 운영할 수 있다.
본 발명자들은 본 개시서의 해법을 실제 테스트함으로써 연료 소모량에 있어서 극적인 경제성이 달성됨을 확인할 수 있었다.
본 발명의 이해를 위하여 본 개시서에 나타난 농축기용 전환 가능 방법 및 시스템을 보이기 위하여 실시 예들이 첨부된 도면을 참조로 하여 설명될 것인바, 이는 비한정적인 예시일 뿐이며, 본 개시서가 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람(이하 "통상의 기술자"라 함)에게 있어서는 또 다른 발명에 이르는 추가의 노력 없이 이 도면들에 기초하여 다른 도면들이 얻어질 수 있음을 물론이다.
도 1은 종래의 일반적인 불연속적 생산에 관한 개념적인 개요도(conceptional profiles for the general incontiguous production)이다.
도 2는 본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 연결 공정도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 개시서의 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 종래 작동 방법에 따른 작동 순서(operation sequence)를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 개시서의 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법에 따른 작동 순서를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 개시서에 따른 전환 가능한 작동 방법에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 연료 소모량과 종래의 작동 방법에 의한 연료 소모량을 대비하여 나타낸 예시적 도면이다.
도 6은 본 개시서에 따른 전환 가능한 작동 방법에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전기 소모량과 종래의 작동 방법에 의한 전기 소모량을 대비하여 나타낸 예시적 도면이다.
도 7은 상이한 일자들에 대하여 본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에 채용된 산화기의 연소 체임버 내부의 온도 개요를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 상이한 일자들에 대하여 비교실시예에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에 채용된 산화기의 연소 체임버 내부의 온도 개요를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 정상 작동 일자들에 대하여 본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에 채용된 산화기의 연소 체임버 내부의 온도 개요를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에 채용된 산화기의 연소 체임버 내부의 장기간 테스트에 따른 온도 개요를 예시적으로 나타낸 도면이다.
달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 본 개시서에서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템 및 이를 위한 전환 가능한 작동 방법의 구성 원리에 관하여 후술하는 상세한 설명은, 본 개시서에서 나타나는 발명의 목적들, 기술적 해법들 및 장점들을 분명하게 하기 위하여 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 개시서에 따른 구조물 검사 장치의 구조는 도면에 나타난 바와 같은 길이 비율을 가지지 않으며, 도면 각 부분의 치수는 본 발명의 범위를 한정하지도 않고 설명의 목적으로 보이기 위하여 나타낸 것에 불과하다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 도면에 나타난 요소들 몇몇의 치수는 다양한 실시 예들의 이해를 돕기 위한 것이다. 덧붙이자면, 설명 및 도면은 기재된 순서대로만 되어 있음을 의미하지 않는다. 통상의 기술자는 특정 순서로 설명 또는 도시된 작용들 및/또는 단계들이 그러한 순서에 대한 특별한 한정이 필요하지 않을 수 있다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 실시 예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다.
그리고 제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 '상에' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소 '바로 위에' 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하고 그 역도 마찬가지이다.
본 개시서에 있어서, "~ 상에" 배치되었다는 표현 혹인 "~ 위에" 배치되었다는 표현, 및 "~ 사이에" 배치되었다는 표현은, 달리 명시하지 않았다면, 서로 직접 접촉하도록 배치되었거나 그 사이에 개재하는 다른 구성요소들을 통하여 간접적으로 그렇게 배치되었음을 의미한다. 더욱이 "~ 상에", "~ 위에"는 구성요소들 간의 서로 상대적인 위치를 나타낸 것에 불과한데, 이는 관찰자의 보는 시점에 따라 다르게 보일 수 있기 때문이다. 또한, "~ 상에(위에)" 형성되었다는 것은 넓은 의미를 가지는바, 어느 구성요소가 다른 구성요소 위에 형성되었다는 것은 항상 그 다른 구성요소에 대한 그 어느 구성요소의 직접적인 물리적 접촉을 의미하지는 않는다.
본 개시서에서, 압력 구배가 발생된 경로(path)에 관하여 표현된 "상류(upstream)"는 상대적으로 높은 압력의 위치를 지칭하는 용어이며, "하류(downstream)" 상대적으로 낮은 압력의 위치를 지칭하는 용어인바, 송풍기 등에 의하여 인위적인 압력구배를 형성하는 시스템에서의 유체는 해당 경로에서 하류에서 상류로 유동한다는 점이 이해될 것이다.
더욱이 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시 예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 이상적인 실시 예들의 특정 도면들을 참조하여 설명되나, 도시된 바와 같은 특정 형상에 한정되는 것으로 간주되어서는 아니 되고, 다양한 변형물들이 포함될 수 있다. 도면들에 도시된 형상들은 개념적으로 나타낸 것이고, 구조, 영역의 정확한 형상을 한정하여 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것도 아니다. 예를 들어, 도면들에 장방형, 정방형 등으로 도시된 영역은 흔히 테이퍼링되거나(tapered) 굴곡지거나 둥글게 되는 등 그 형상이 다양하게 변형될 수 있다.
각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 재료, 공정 등에 관한 것이며 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 지나치게 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 연결 공정도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2에서, 농축기(1)는 흡착제를 포함하는 구조체, 그 구조체를 구동하는 액추에이터(actuator) 등으로 구성되어 있는바, 예를 들어, 그 구조체는 원반(disk) 등과 같은 원통의 형상 또는 다면체의 형상을 가질 수 있으며, 상기 액추에이터는 유로 변경을 위하여 상기 구조체를 구동하는 수단, 예컨대, 상기 구조체를 회전시키는 로터(rotor)이거나 구조체가 구동하지 않고 유로를 변경하는 다수의 댐퍼일 수 있다.
상기 농축기(1)는, 바람직하게는, 제올라이트가 함침되어 있는 벌집 모양 구조로 된 원반 타입의 농축기(1)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 흡착제는 제올라이트, 활성탄, 탄소섬유 및 감마-알루미나(감마-Al2O3) 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 그러한 성분과 조성에 한정되지 않고, 그 형태는 다공성의 벌집 모양, 구슬 모양 또는 무정형일 수 있으나 그러한 형태에 국한되지 않는다.
도 2를 참조하면, 제1 배출 기체(41)가 농축기(1)에 인입된다. 제1 배출 기체(41)는 주로 농축기(1)에 의한 흡착, 즉, 농축을 위한 것이다.
예를 들어, 그 인입은 농축기용 공기 팬(3)의 작동에 의하여 발생하는 압력 구배에 의하여 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 제1 배출 기체(41)가 농축기(1)에 인입되기 전에 전처리 장치, 예컨대, 제1 배출 기체에 대한 여과(filter)를 위한 여과기 체임버(7), 그 제1 배출 기체(41)에 대한 분석기, 예컨대, THC 분석기(31)를 거칠 수 있다.
상기 전처리 장치에는 여과기 체임버(7)뿐만 아니라 녹아웃 드럼(Knockout drum)이 더 포함될 수 있는데, 이는 2가지 이상의 상(phase)을 가지고 있는 유체의 상을 각각 분리하는 기능을 하는바, vapor-liquid separator 혹은 기수 분리기라고도 불린다.
제1 배출 기체(41)가 농축기(1)에서 흡착 처리된 이후 그 농축기(1)로부터 나오는 흡착 처리 후 기체(16)는 도관을 거쳐 배출탑(6)을 통하여 대기로 배출(61)된다. 흡착 처리 후 기체(16)가 배출탑(6)에 도달하기 전에 그 기체(16)에 대한 분석기, 예컨대, THC 분석기(32)를 거칠 수 있다.
농축기(1)에 인입되는 탈착 공기(15)용의 우회로(12)가 형성될 수도 있다. 탈착 공기(15)는 농축기(1)를 거쳐 인출되며 제2 배출 기체(42)와 혼합되어 혼합 기체(8)를 형성하며, 그 혼합 기체(8)는 다시 산화기(2)에 인입된다. 제2 배출 기체(42)는 주로 산화기(2)에 의한 휘발성 유기 화합물의 직접 산화를 위한 것이다.
예를 들어, 그 인입은 산화기용 공기 팬(4)에 의하여 발생하는 압력 구배에 의하여 이루어질 수 있다. 농축기(1)에서 인출된 탈착 공기가 산화기(2)에 도달하기 전에 분석기, 예컨대, THC 분석기(33), LEL 분석기(34) 등을 거칠 수 있다.
산화기(2)는 혼합 기체(8)에 포함된 휘발성 유기 화합물의 산화를 위한 것으로서, 바람직하게는 축열식 산화기(RTO; regenerative thermal oxidizer) 또는 직화 산화기(direct fired thermal oxidizer)가 권장된다. 또한, 산화기(2)에는 휘발성 유기 화합물의 산화를 위한 가연성 기체(예컨대, 천연 가스)(22)가 공급될 수 있으며, 산화기(2)에 대한 산소의 공급을 위하여 순산소 또는 연소 공기(23)가 연소 공기 팬 등의 공급 수단에 의하여 공급될 수 있다. 산화기(2)에서 가연성 기체(22)는 버너(24)에 의해 연소되며, 이때 휘발성 유기 화합물도 함께 산화된다. 대안으로, 산화기(2)는, 버너(24) 대신에, 혼합 기체(8)에 포함된 휘발성 유기 화합물을 전기적으로 가열하기 위한 가열 장치를 포함할 수도 있다.
산화기(2)에서 연소 처리된 이후 그 산화기(2)로부터 나오는 연소 처리 후 기체(27)는 배출탑(6)을 통하여 대기로 배출(61)된다.
산화기(2)에서 인출되는 기체 중 일부로서, 뜨거운 공기(13)가 탈착온도 형성을 위한 저온의 온도 조절용 공기(14)와 혼합된 후, 탈착열 공급라인(5)을 거쳐 열 교환기(11)에서 탈착 공기(15)에 열을 공급하고 나서, 배출탑(6)을 통하여 대기로 배출(61)된다.
본 개시서의 농축 시스템에서, 탈착 공기(15)의 온도 및 농축기(1)의 로터의 회전 속도가 제어되는 상태에서 흡착 및 탈착 공정이 이루어지는바, 제1 배출 기체(41), 농축기(1), 농축기용 공기 팬(3), 탈착열 공급기(5), 배출탑(6), 열 교환기(11), 탈착 공기의 우회로(12), 뜨거운 공기(13), 온도 조절용 공기(14), 탈착 공기(15)에 관하여 설명된 바와 같다. 농축기(1)의 액추에이터가 로터인 경우, 그 로터는 회전 모터에 의하여 전형적으로 3~6 RPH(rotations per hour)로 회전하도록 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 로터의 회전 속도가 과소하면 제1 배출 기체(41)에 포함된 VOC의 과흡착으로 파과점을 초과하게 되어 흡착 처리 후 기체(16)에서의 처리효율이 낮아질 수 있으며, 반대로, 로터의 회전 속도가 과대하는 경우에도 로터 내에 유체가 체류하는 시간이 적어져 흡착 또는 탈착 과정에서의 처리효율이 낮아질 수 있다. 로터의 회전 속도는 적정 처리효율 또는 탈착 효율에 영향을 미친다는 점이 고려되어야 한다.
본 개시서의 농축 시스템에 있어서 산화기(2)의 퍼징(purging)을 위한 공기는 퍼징 공기 라인(26)을 통하여 공급될 수 있다. 퍼징 공기 라인(26)에는 공정의 구성에 따라 (도 2의 참조부호 26으로 예시된 바와 같은)외부 공기 또는 산화 처리 후 공기(27; 연소 후 공기), 산화 처리 전 공기(8; 혼합 기체)가 선택적으로 채용될 수 있으며 공정에 따라 양압으로 산화기(2)에 공기를 투입하는 방식과 음압으로 산화기(2)에서 공기를 빼내는 방식으로 구현될 수 있다.
또한, 시스템 가동 시 또는 유사 시 공정의 안전을 위하여 신선한 공기 댐퍼를 통하여 신선한 공기(fresh air)가 제1 배출 기체(41)에 유입될 수 있으며, 또는 혼합 기체(8)의 전단에 위치하여 목적에 따라 혼합 기체(8)에 유입될 수도 있다.
본 개시서의 농축 시스템에 있어서 농축 및 산화의 모드를 관리하고 공정을 제어하기 위한 모니터링 장비들(모니터링 시스템)이 도입될 수 있는바, 도 2에 예시된 바와 같이, 모니터링 시스템의 일부로서 THC 분석기(예컨대, 31, 32, 33), LEL 검출기(예컨대, 34), 온도 센서(도 2에 'TC'로 예시됨), 압력 센서(도 2에 'PC'로 예시됨) 및 댐퍼(예컨대, 51, 52, 54의 댐퍼 액추에이터)/밸브 제어 시스템이 포함될 수 있다. 바람직하게, 안전하고 안정적인 모니터링을 위하여 여벌의 장비, NAMUR NE43 등급 장비, SIL 2 이상 등급의 장비 등 자체 모니터링 기능이 있는 모든 모니터링 시스템이 이용될 수 있다.
도 2에 예시된 'VFD'는 가변 주파수 구동을 지칭하는 바, 이는 본 개시서의 시스템에서 이용될 수 있는 구동 방식의 일 예시로 언급된 것인바, 본 개시서의 구동 방식이 이에 한정되지 않는다는 점이 통상의 기술자에게 이해될 것이다.
바람직하게는, 본 개시서의 농축 시스템에 있어서 전기적 제어가 필요하며, 이는, 전기 MCC(motor control center) 패널, PLC 패널, HMI 및 적절한 소프트웨어에 의하여 이루어질 수 있는바, 이에 관한 세부 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략하기로 한다.
도 3은 본 개시서의 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 종래 작동 방법에 따른 작동 순서(operation sequence)를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 종래의 작동 순서는 크게 초기 설정점(S310), 퍼징(purging) 공정(S320), 가열(예열) 공정(S330), 대기 공정(S340), 클리닝 공정(S350) 및 셧다운 공정(S360, S370)으로 구분되는데, 여기에는 모드 선택 공정은 포함되지 않는다. 본 개시서에서 농축기(1)의 클리닝은 탈착을 지칭하며, 농축기-RTO 클리닝 모드는 농축기(1)의 연속 탈착 및 RTO(2)의 동시 운전을 지칭한다.
도 4는 본 개시서의 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법에 따른 작동 순서를 예시적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 개시서의 작동 방법에 따른 작동 순서는 크게 모드 선택 공정 및 초기 설정점(S410), 퍼징 공정(S420), 가열(예열) 공정(S430), 대기 공정(S440), 클리닝 공정(S450) 및 셧다운 공정(S460, S470)으로 구분된다.
구체적으로, 초기 설정점(initial set point; S410)에서는 선택된 작동 모드에 따라 산화기(2)의 작동이 개시되거나 배치 모드가 시작된다.
상기 초기 설정점(S410)에서, 상기 선택된 작동 모드가 상기 배치 모드이면(S411에서 '예'), 배치 모드를 시작하고(S414, S415), 상기 클리닝 공정(S450)을 수행한다. 배치 모드 선택점(S414)에서는 RTO의 준비 상황에 따라 RTO 시작점(S421) 또는 농축기 클리닝 모드(S450)의 시작점(S452)으로 진행할 수 있다.
퍼징 공정(S420) 시, 산화기(2)는 퍼징(purging)된다. 상기 퍼징 공정(S420)에서, 정해진 시간 동안 산화기(2)의 퍼징이 수행될 수 있다.
가열(예열) 공정(S430) 시, 산화기(2)는 가열(예열)된다. 상기 가열(예열) 공정(S430)에서, 설정된 온도 및 시간(S431)에 걸쳐 상기 산화기(2)가 가열되며, 상기 설정된 온도가 달성되면, 상기 산화기(2)는 상기 대기 공정(S440)에서 유지된다.
대기 공정(S440) 시, 상기 산화기(2)는 대기된다. 상기 대기 공정(S440)은, 상기 클리닝 공정(S450)으로 전환(S441에서 '예')될 때까지 유지(S442)될 수 있다.
클리닝 공정(S450) 시, 상기 농축기(1) 및 상기 산화기(2)를 이용하여 상기 휘발성 유기 화합물이 제거된다. 상기 클리닝 공정(S450)에서, 탈착 공기(15)는 설정된 시간 및 온도에 따라 가열(S454)될 수 있다.
상기 클리닝 공정(S450) 후에 다시 상기 대기 공정(S440)으로 이행될 수 있고, 그 다시 이행된 상기 대기 공정(S440)에서 상기 농축기(1)에 의한 상기 휘발성 유기 화합물의 제거로서 고온 탈착(S445)이 수행될 수 있다.
셧다운 공정(S460, S470) 시, 본 개시서에 따른 휘발성 유기 화합물 농축 시스템은 셧다운된다.
도 4에 예시된 본 개시서의 작동 순서(operation sequence)에는, 짧은 시간으로 작동 준비가 완료되며, 농축기의 배치 타입 작동(batch type operation)도 가능해지는 장점이 있다.
한편, 본 개시서의 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에는 탈착 공기(15)의 유동을 위한 온도 제어가 필요한데, 농도 폭주의 방지를 위하여는 탈착 공기(15)의 온도가 정확하게 제어되어야 하기 때문이다. 본 개시서의 농축 시스템은 도 1의 참조부호 404에 해당하는 시점, 즉, 생산 정지/시스템 셧다운 기간(404)에 셧다운 공정(S460, S470)을 거치는 완전한 탈착의 단계 후에 배치 모드(batch mode; S414, S415)로 이행하는바, 이는 바람직하게는 200~220℃의 고온을 거치며, 바람직하게는 60~120분을 소요한다. 이러한 작동을 통해 농축기(1)의 흡착제를 포함하는 구조체가 깨끗한 상태가 되며, 최대의 흡착능을 가지게 된다.
다음으로, 상기 시스템은 도 1의 참조부호 405에 해당하는 기간, 즉, 유휴 또는 대기 기간/배치 모드 작동 기간(405)에 배치 모드 흡착 단계(S440)로 이행한다. 그 배치 모드에서 상기 시스템은 활성탄탑처럼 기능한다. 이 모드(S440)에서 산화기(2)는 셧다운 모드(S460)로 이행하는바, 셧다운 모드(S460)에서는 탈착 공정(S444, S445)이 정지되며, 산화기(2)가 산화기 격리 댐퍼(25)에 의하여 격리되고, 농축기용 공기 팬(3)은 구동 상태를 유지하며, 모니터링 시스템은 활성화된다.
배치 모드 후에, 상기 시스템은 도 1의 참조부호 401에 해당하는 기간, 즉, 준비/가열 시간(401)에 준비 모드로 들어갈 수 있다. 본 발명의 관점에서 이 단계가 핵심적이며 중요하다고 할 수 있는바, 이 단계에서 산화기(2)는 재시작(S420)하며, 가열 공정(S430)으로 이행한 후에 탈착 공정이 시작되며, 탈착을 위한 온도가 상승한다.
바람직하게는 그 온도는 시간/온도 의존적인 방식으로 올려져야 한다. 본 개시서에서 제시되는 해법은 2단계 또는 그 이상의 개수의 단계들로 된 방식의 온도 제어를 포함하는바, 바람직하게, 탈착 공기(15)를 위한 온도 및 그 유지 시간은 50℃ 30분 → 100℃ 30분 → 150℃ 30분 → 최종 설정점, 예컨대 200℃로 설정될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 이러한 설정에 관하여는, 원반 농축기(1)의 회전 주기의 시간으로부터 위 30분이 계산될 수 있는바, 바람직하게는, 4 RPH의 원반 농축기에 있어서 2 회전의 시간으로 30분의 시간이 계산된다. 이와 비슷하게, 90분 간 50℃에서 200℃로의 점진적인 온도 상승과 같은 방식으로 상기 온도가 제어될 수 있다.
준비/가열 시간(401)에, 그리고 배치 모드 작동 시에 분석기들(31, 32, 33, 34)의 활성화에 의하여 상기 시스템이 셧다운 모드 또는 준비 모드로 이행할 수 있다. 이러한 경우, 본 개시서의 시스템에서 안전성을 담보하기 위하여, 긴급 우회 수단들, 더 구체적으로, 제1 배출 기체(41)용 긴급 우회 댐퍼(51), 제2 배출 기체(42)용 긴급 우회 댐퍼(52), 혼합 기체(8)용 긴급 우회 댐퍼(54), 긴급 파열 원반(emergency rupture disk; 53) 등이 활용될 수도 있다. 자체 모니터링을 이용하거나 중복된, 즉, 여벌의 센서 및 움직임을 이용함으로써 해당 시스템의 안전이 유지될 수 있다.
도 2에 예시된 파열 원반(53)은 라인 내부의 압력이 설정된 압력 이상으로 높아지면 파열함으로써 그 내부의 압력을 강제로 방출시키는 기능을 한다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 개시서의 시스템 및 방법에 의하여 연료 소모량이 현저히 저감되었음을 알 수 있다. 또한, 도 6에는 본 개시서의 시스템 및 방법에 의하여 전기 소모량도 저감되었음을 알 수 있다.
도 7에는 상이한 일자들에 대한 본 개시서에 따른 산화기의 연소 체임버 내부의 온도 개요가 나타나 있다. 본 개시서의 방안에 따르면 도 7에 별도 표시된 박스의 구역에서 연소 체임버 내의 온도가 폭주하지 않았으며 고온 경보가 울리지 않은 채로 유지되었음이 확인되었다. 반면에, 도 8에는 비교실시예에 따른 탈착온도/시간을 제어하지 않고 산화기를 운전하는 경우의 연소 체임버 내부의 온도 개요가 나타나 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 탈착온도/시간을 제어하지 않고 산화기를 운전하는 경우 산화기의 연소 채임버 내부의 온도가 폭주하였으며 고온 경보가 울리고 셧다운이 발생되었음이 확인되었다.
도 9에는 정상 작동 일자들에 대한 본 개시서에 따른 산화기의 연소 체임버 내부의 온도 개요가 나타나 있다. 본 개시서의 방안에 따르면 도 9에 별도 표시된 박스의 구역에서 연소 체임버 내의 온도가 폭주하지 않았으며 고온 경보가 울리지 않은 채로 유지되었음이 확인되었다.
도 10에는 본 개시서에 따른 산화기의 연소 체임버 내부의 장기간 테스트에 따른 온도 개요가 나타나 있다. 본 개시서의 방안에 따르면 연소 체임버 내의 온도가 폭주하지 않았으며 고온 경보가 울리지 않은 채로 유지되었음이 확인되었다.
요컨대, 지금까지 전술한 본 개시서의 방법 및 시스템에 의하면, 불연속적인 상태의 생산 공정에 관하여, 환기를 유지할 수 있는 신뢰성 있고 안전한 수단이 제공되는바, 저배출 공정을 유지하거나 연료 소모가 없는 작업 공간 환경을 유지할 수 있고, 법적인 배출량을 준수할 수 있으며, 여러 기술분야에 걸쳐, 불연속적 생산 공정의 여부, 별도의 농축 계획의 유무와 관계없이 고도로 경제적인 대기 오염 저감 시스템을 운영할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 몇몇 선별된 실시 예들에 한하여 본 발명이 설명되었으나 통상의 기술자는 본 개시서가 기초로 한 개념을 용이하게 이해할 수 있으며, 본 발명의 몇몇 목적들을 수행하기 위한 변형된 장치들의 설계 기초로서 그 개념을 용이하게 활용할 수 있을 것이다
전술한 예시들은 단지 본 개시서의 다양한 양상들의 여러 가능한 실시 예들을 예시한 것인바, 이 명세서 및 첨부된 도면들을 읽고 이해한 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 다른 사람들에 의해 균등한 변형물들 및/또는 수정물들이 생길 것이다. 덧붙여, 본 개시서의 특정한 특징이 몇몇 실시 예들 중 단 하나에 대해서만 설명되거나 그리고/또는 예시되었을 수 있어도, 그러한 특징은 어느 주어진 용례 또는 특정 용례에 있어 바람직하고 유리할 수 있는 다른 실시 예들의 하나 이상의 다른 특징들과 조합될 수 있다. 또한, "포함하는", "포함하다", "구비하는", "가진다", "를 갖춘"이라는 단어, 또는 그것들을 변형한 단어들이 상세한 설명 및/또는 청구범위에 이용되는 한, 그러한 용어들은 "포함하는(comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적(inclusive)인 것으로 의도된 것이다.
1: 농축기
2: 산화기
3: 농축기용 공기 팬
4: 산화기용 공기 팬
5: 탈착열 공급기
6: 배출탑
7: 여과기 체임버
8: 혼합 기체
11: 열 교환기
12: 우회로
13: 뜨거운 공기
14: 온도 조절용 공기
15: 탈착 공기
16: 흡착 처리 후 기체
22: 가연성 기체
23: 연소 공기
24: 버너
25: 산화기 격리 댐퍼
26: 퍼징 공기 라인
27: 연소 처리 후 기체
31, 32, 33: THC 분석기
34: LEL 분석기
41: 제1 배출 기체
42: 제2 배출 기체
51, 52, 54: 긴급 우회 댐퍼
53: 파열 원반
61: 최종 배출

Claims (30)

  1. 휘발성 유기 화합물 농축 시스템에 있어서,
    제1 배출 기체(41)에 포함된 휘발성 유기 화합물을 흡착하는 농축기(1)로서, 상기 농축기(1)는 상기 휘발성 유기 화합물의 흡착 처리를 위한 흡착제를 포함하는 흡착 구조체, 및 상기 흡착제를 구동하는 액추에이터(actuator)나 드라이브(drive) 또는 유로 변경수단을 포함하며, 상기 농축기(1)에 상기 제1 배출 기체(41)가 공급되고, 상기 제1 배출 기체(41)에 대하여 상기 흡착제에 의한 상기 흡착 처리에서 발생되는 흡착처리후 기체(16)가 상기 농축기(1)로부터 배출되는, 농축기(1);
    상기 농축기(1)에 연결되어, 상기 농축기(1)로부터 상기 흡착처리후 기체(16)를 배출하는 흡착처리후 기체 도관;
    상기 농축기(1)로부터 상기 흡착처리후 기체 도관을 향하는 방향으로 상기 흡착처리후 기체(16)를 이송하기 위하여 상기 농축기(1)의 상류 또는 하류에서 압력 구배를 발생시키는 농축기용 공기 팬(3);
    상기 농축기(1)에 연결되어, 상기 흡착제로부터 상기 휘발성 유기 화합물을 탈착 처리하기 위한 탈착 공기(15)를 상기 농축기(1)에 공급하는 탈착 공기 공급 도관;
    상기 농축기(1)에 연결되어, 상기 탈착 공기(15)에 의하여 상기 흡착제에 대한 상기 탈착 처리가 이루어진 뒤 상기 농축기(1)로부터 배출되는 탈착 공기(15)가 통과하는 탈착 공기 하류 도관;
    상기 탈착 공기 하류 도관을 통하여 공급되는 탈착 공기(15)에 휘발성 유기 화합물을 포함하는 적어도 하나의 제2 배출 기체(42)가 소정의 합류 지점에서 추가로 혼합될 수 있는 혼합 기체(8)를 산화 처리하는 산화기(2)로서, 산소를 포함하는 연소 공기(23) 및 가연성 기체(22)를 공급받아 상기 가연성 기체(22)를 연소시킴으로써 상기 혼합 기체(8)에 포함된 상기 휘발성 유기 화합물을 함께 연소 처리하는 버너(24), 또는 상기 혼합 기체(8)의 상기 휘발성 유기 화합물을 전기적으로 가열하기 위한 가열 장치를 포함하고, 상기 연소 처리에서 발생되는 연소처리후 기체(27)가 상기 산화기(2)로부터 배출되는, 산화기(2);
    상기 혼합 기체(8)를 상기 산화기(2)에 공급하는 압력 구배를 발생시키는 산화기용 공기 팬(4);
    상기 연소 공기(23)를 상기 산화기(2)에 공급하는 압력 구배를 발생시키는 연소 공기 팬; 및
    상기 탈착 공기(15)에 열을 공급하기 위한 열 공급 수단
    을 포함하고,
    상기 휘발성 유기 화합물 농축 시스템은:
    상기 제1 배출 기체(41)가 유입되는 제1 배출 기체 유입구와 상기 농축기(1) 사이에서 연장되는 제1 배출 기체 유입로에서 상기 제1 배출 기체 유입구에 바로 인접한 위치에 형성된 상기 제1 배출 기체(41)의 강제 배출을 위한 제1 긴급 우회 댐퍼(51);
    상기 제2 배출 기체(42)가 유입되는 제2 배출 기체 유입구와 상기 합류 지점 사이에서 연장되는 제2 배출 기체 유입로에서 상기 제2 배출 기체 유입구에 바로 인접한 위치에 형성된 상기 제2 배출 기체(42)의 강제 배출을 위한 제2 긴급 우회 댐퍼(52); 및
    상기 합류 지점과 상기 산화기(2) 사이에서 연장되는 혼합 기체 공급로에 형성된 상기 혼합 기체(8)의 강제 배출을 위한 제3 긴급 우회 댐퍼(54)
    중 적어도 하나를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 배출 기체에 대하여 상기 농축기로부터 상류인 위치, 상기 제1 배출 기체에 대하여 상기 농축기로부터 하류인 위치, 상기 탈착 공기(15)에 대하여 상기 농축기(1)로부터 하류인 위치에, 적어도 하나 이상의 오염물질의 농도를 측정할 수 있는 분석기들이 각각 설치되고, 상기 분석기들의 측정값들에 의해 상기 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 소정의 운전 기준에 따른 작동이 보조되는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탈착 공기 공급 도관과 상기 흡착처리후 기체 도관 사이에 형성되는 탈착 공기용 우회로(12)를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  4. 삭제
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 배출 기체(41)의 유입구와 상기 농축기(1) 사이에 상기 제1 배출 기체(41)에 대한 전처리 장치를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전처리 장치의 하류이고 상기 농축기의 상류인 위치에 상기 제1 배출 기체에 대한 제1 분석기(31)를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 분석기(31)는 THC 분석기인, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 흡착처리후 기체(16) 및 상기 연소처리후 기체(27)를 대기로 배출하는 배출탑(6)을 더 포함하고,
    상기 흡착처리후 기체 도관과 상기 배출탑(6) 사이에 상기 흡착처리후 기체에 대한 제2 분석기(32)를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 분석기(32)는 THC 분석기인, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탈착 공기 하류 도관에 상기 탈착 공기(15)에 대한, 또는 상기 합류 지점의 하류에 상기 혼합 기체(8)에 대한 적어도 하나의 분석기(33, 34)를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 분석기는 THC 분석기 및 LEL 분석기 중 적어도 하나를 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 탈착 공기(15)에 열을 공급하기 위한 상기 열 공급 수단은,
    상기 산화기(2)로부터 인출되는 기체 중 일부인 뜨거운 공기(13)를 이용하여 상기 탈착 공기 공급 도관의 상류에서 상기 탈착 공기(15)에 열을 공급하는 열 교환기(11);
    상기 산화기(2)로부터 인출되는 기체 중 일부인 뜨거운 공기(13)를 상기 탈착 공기(15)에 혼합하는 뜨거운 공기 혼합 수단; 및
    상기 뜨거운 공기(13)에 대한 열의 추가가 가능하거나 상기 탈착 공기에 대한 탈착열의 직접 공급이 가능한 탈착열 공급기(5)
    중 적어도 하나를 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 뜨거운 공기(13)가 상기 탈착 공기(15)에 혼합되기에 앞서 상기 뜨거운 공기(13)에 온도 조절용 공기(14)를 공급함으로써 상기 뜨거운 공기(13)의 온도를 제어하는 온도 조절용 공기 공급 도관을 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 산화기(2)에 연결되어, 상기 산화기(2)의 퍼징(purging)을 위한 공기인 퍼징 공기를 공급하는 퍼징 공기 라인(26)을 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 전처리 장치의 상류에서 신선한 공기의 상기 제1 배출 기체(41)로의 인입을 가능하게 하는 제1 신선한 공기 댐퍼를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전처리 장치는, 상기 제1 배출 기체에 대한 여과(filter)를 위한 여과기 체임버(7)를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전처리 장치는, 녹아웃 드럼을 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 산화기용 공기 팬(4)의 상류에서 신선한 공기의 상기 혼합 기체(8)로의 인입을 가능하게 하는 신선한 공기 댐퍼를 더 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 구조체는 다면체 또는 원통의 형상을 가지며, 상기 액추에이터는 유로 변경을 위하여 상기 흡착 구조체를 구동하거나, 또는 구조체를 통과하는 유로를 변경하는 수단을 구비하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 흡착제는 제올라이트인, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 산화기(2)는 축열식 산화기 또는 직화 산화기인, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 가연성 기체(22)는 천연 가스 또는 프로판 가스인, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템.
  23. 제1항의 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법으로서,
    선택된 작동 모드에 따라 상기 산화기(2)의 작동을 개시하거나 배치 모드를 시작하는 초기 설정점(initial set point; S410);
    상기 산화기(2)를 퍼징(purging)하는 퍼징 공정(S420);
    상기 산화기(2)를 가열(예열)하는 가열(예열) 공정(S430);
    상기 산화기(2)를 대기시키는 대기 공정(S440);
    상기 농축기(1) 및 상기 산화기(2)를 이용하여 상기 휘발성 유기 화합물을 제거하는 클리닝 공정(S450); 및
    상기 휘발성 유기 화합물 농축 시스템을 셧다운시키는 셧다운 공정(S460, S470)
    을 포함하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 초기 설정점(S410)에서,
    작동 모드가 배치 모드이면(S411에서 '예'), 배치 모드를 시작하고(S414, S415), 상기 클리닝 공정(S450)을 수행하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 퍼징 공정(S420)에서,
    정해진 시간 동안 산화기(2)의 퍼징이 수행되는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 가열(예열) 공정(S430)에서, 설정된 온도 및 시간(S431)에 걸쳐 상기 산화기(2)를 가열하고, 상기 설정된 온도가 달성되면, 상기 산화기(2)를 상기 대기 공정(S440)에서 유지하게 하는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 대기 공정(S440)은,
    상기 클리닝 공정(S450)으로 전환(S441에서 '예')될 때까지 유지(S442)되는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 클리닝 공정(S450)에서,
    상기 탈착 공기(15)가 설정된 시간 및 온도에 따라 가열(S454)되는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 탈착 공기(15)에 대한 상기 가열(S454)은, 2 이상의 자연수인 n개의 온도들인 제1 온도, ..., 제n 온도에 걸쳐 수행되며, 제1 온도, ..., 제n-1 온도는 그 각각에 대응하는 제1 유지 시간, ..., 제n-1 유지 시간 동안 유지되거나, 또는
    상기 탈착 공기(15)에 대한 상기 가열(S454)은, 가열 온도가 시간에 따라 선형으로 증가되도록 소정의 유지 시간 동안 연속적으로 수행되는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
  30. 제23항에 있어서,
    상기 클리닝 공정(S450) 후에 다시 상기 대기 공정(S440)으로 이행하되, 다시 이행된 상기 대기 공정(S440)에서 상기 농축기(1)에 의한 상기 휘발성 유기 화합물의 제거로서 고온 탈착(S445)이 수행되는, 휘발성 유기 화합물 농축 시스템의 전환 가능한 작동 방법.
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