KR20030030857A - Compressing Storaged & Cooling Condensed Type Volertile Organic Vapor Recovery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주유소에서 휘발유등 연료 운송차가 지하 저장조에 연료를 넣을 때 연료를 주입시킬 때나 고분자 유기물질로된 휘발성 액체를 저장탱크에 펌프로 주입시킬 때 벤트를 통해 배출되는 휘발성 유기 증기를 제거해 주는 장치에 적용하는 시설로 배출되는 휘발성 유기 증기 회수시 유용한 물질이고 간헐적으로 배출되는 특징을 가지고 있다.The present invention is to remove the volatile organic vapor discharged through the vent when a fuel transport vehicle such as gasoline at the gas station when fuel is injected into the underground storage tank or when the volatile liquid made of a polymer organic material is pumped into the storage tank. It is a useful material for recovering volatile organic vapors emitted to the facility applied to the facility and has the characteristic of being released intermittently.
휘발성 유기 증기를 제거해 주는 목적은 대기오염을 방지하고 동시에 대기중으로 손실되는 증기(예: 휘발유 증기)를 회수하여 경제적인 이익을 도모하기 위함이다.The purpose of removing volatile organic vapors is to prevent economic pollution and at the same time to recover economically by recovering vapors lost to the atmosphere (eg gasoline vapors).
여기에서 이러한 목적을 달성하기 위해서는 배출 특성에 적합하게 구성해야 하는 데 배출 특성은 첫째 배출가스량은 수십 ㎥/시로 소량이고, 둘째 휘발성 유기 증기가 포화상태로서 수만∼수십만 ppm의 고농도로 배출되며, 셋째 액체를 넣을 때 발생하므로 간헐적으로 발생하는 특징을 가지고 있다.In order to achieve this purpose, it is necessary to configure the discharge characteristics appropriately. The discharge characteristics are firstly a small amount of exhaust gas of several tens of m3 / hour, and secondly, volatile organic vapors are saturated and discharged at high concentrations of tens of thousands to hundreds of thousands of ppm. Occurs when the liquid is added, it has an intermittent feature.
이에 본 발명에서 적용코자 하는 휘발성 유기 증기를 제거해 주는 방식은 흡착방식, 연소방식, 미생물 처리방식, 냉각 응축 방식 등 여러 방식이 있으나 상기 배출 특성인 소용량 고농도이고 액체(예:휘발유)로 회수시 재사용이 가능한 점을 감안 냉각 응축 방식을 채택하였다.Therefore, the method of removing the volatile organic vapor to be applied in the present invention has a variety of methods such as adsorption method, combustion method, microbial treatment method, cooling condensation method, but the small discharge capacity of the discharge characteristics and reuse when recovering as a liquid (eg gasoline) In view of this possibility, a cooling condensation method was adopted.
냉각 응축 방식은 포화 상태의 증기를 이슬점보다 훨씬 낮은 온도로 냉각 시켜 액상으로 응축하는 것으로 예를 들면 벤트로 배출되는 증기온도가 20℃, 배출농도(포화 농도) 25 vol.%(포화증기압 190mmHg)이고 냉각된 증기 온도 -30℃, 포화농도 2.5 vol.%(포화증기압 19mmHg) 라면 나머지 22.5 vol.% 는 액상으로 응축되어 포집 되며 결과적으로 90%가 제거되는 방식이다.The cooling condensation method cools condensed steam to a temperature much lower than the dew point to condense it into the liquid phase. For example, the vapor discharged into the vent is 20 ° C and the exhaust concentration (saturated concentration) is 25 vol.% (Saturated vapor pressure 190mmHg). If the cooled steam temperature is -30 ℃ and the saturation concentration is 2.5 vol.% (Saturated vapor pressure 19mmHg), the remaining 22.5 vol.% Is condensed into the liquid phase and consequently 90% is removed.
그런데 예를 들어 주유소에서 지하 저장 탱크로 휘발유를 넣을 때 벤트로 배출되는 휘발성 유기 증기의 제거는 현실여건상 경제적으로 냉각 응축시켜야하므로 냉각 장치의 용량을 최소화해야 할 필요성이 있으며 법적 규제 기준을 만족하기 위해 95%이상 고효율 제거가 요구된다. 또한 냉매의 사용에 있어서 냉매 압축기 세트의 경제적인 제작을 위해 사용 냉매의 종류도 고려해야 한다.However, for example, the removal of volatile organic vapors released as vents when gasoline is charged from gas stations to underground storage tanks requires economic condensation to economically condense, so it is necessary to minimize the capacity of the cooling system and to meet legal regulatory standards. High efficiency removal of more than 95% is required. In addition, in the use of the refrigerant, the type of refrigerant to be used must be taken into consideration in order to economically manufacture the refrigerant compressor set.
여기에서 도 1은 주유소에서 연료 운송차가 연료를 주입할 때와 같이 휘발성 유기 증기가 배출구를 통해 간헐적으로 배출되는 휘발성 유기 증기 제거 장치를 직접 냉각 응축 방식으로 도시한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a volatile organic vapor removal device in which volatile organic vapors are intermittently discharged through an outlet, such as when a fuel transport vehicle injects fuel at a gas station in a direct cooling condensation method.
도 1에 도시한 바와 같이 직접 냉각식 휘발성 유기 증기 제거장치는 휘발유 증기 냉각 응축기(12)와 부대 시설인 냉매 압축기(5) 및 냉매 냉각기(6), 그리고 미스트엘리미네이터(3), 배기팬(11) 및 유수분리기(4)를 갖추고 이러한 장치를 연결하는 배관으로 구성되는 데 연결배관은 벤트 끝에 캡식 후드(101)가 달린 벤트로부터 배기팬까지의 인입 연결배관(102), 배기팬부터 냉각 응축기까지의 팬 중간 연결배관(103)과, 냉각 응축기에서 미스트엘리미네이터까지의 후단 연결배관(105), 미스트엘리미네이터 출구로부터 배출구까지 연결된 정화후 연결배관(108)으로 연결되어 있다.As shown in FIG. 1, the direct cooling volatile organic vapor removal device includes a gasoline vapor cooling condenser 12, a refrigerant compressor 5 and a refrigerant cooler 6, an mist eliminator 3, and an exhaust fan, which are additional facilities. (11) and the oil / water separator (4) and the piping for connecting these devices. The connecting piping consists of a vented connection pipe 102 from the vent to the exhaust fan with a cap-type hood 101 at the end of the vent, cooling from the exhaust fan. The fan intermediate connecting pipe 103 to the condenser is connected to the rear connecting pipe 105 from the cooling condenser to the mist eliminator and the post purification purification pipe 108 connected to the outlet from the mist eliminator outlet.
이외에 휘발성 유기 증기의 냉각 응축 포집한 응축액을 유수분리기로 보내는 배출 배관(109)으로 구성되어 있다.In addition, the condensate collected in the cooling condensation of volatile organic vapor is composed of a discharge pipe 109 for sending to the oil / water separator.
이처럼 구성 된 장치의 처리방식은 다음과 같다.The treatment method of the configured device is as follows.
휘발성 액체를 주입하기 10분전에 미리 냉각 응축기와 부대시설을 가동하는 상태에서 액체의 주입으로 휘발성 유기 증기가 벤트로 배출되면 동시에 배기팬(11)을 가동 배출되는 휘발성 유기 증기를 후드(101)로 흡인하여 미리 가동하여 충분히 냉각된 냉각 응축기(12)로 유입시킨다.10 minutes before the volatile liquid is injected, the volatile organic vapor is discharged to the vent through the injection of the liquid while the cooling condenser and the auxiliary facilities are operated in advance. Suction is carried out and flows into the cooling condenser 12 cooled enough beforehand.
냉각기 유입구로 유입된 공기는 전열핀(121) 사이로 흐르면서 냉매가 뺏어가는 열에 의해 냉각 응축된다.The air introduced into the cooler inlet flows between the heat transfer fins 121 and is cooled and condensed by heat that the refrigerant takes away.
휘발성 유기 증기의 일부는 전열된 표면에 응축되어 흘러내리고 나머지 응축된 휘발유는 미세한 입자의 미스트 상태로 배출된다.Part of the volatile organic vapor condenses and flows down the heated surface and the remaining condensed gasoline is discharged as a mist of fine particles.
미스트 상태의 휘발유는 고효율 미스트 제거장치(3)(Mist Eliminator)에서 포집되어 아래로 흘러서 떨어지게 된다. 전열핀에서 흘러내리는 액체와 미스트 엘리미네이터에서 흘러 떨어지는 액체는 아래에 응축액 연결배관(109)을 통해 유수분리기(4)로 들어간다.The gasoline in the mist state is collected in the high efficiency mist eliminator (3) and flows down. The liquid flowing down from the heat transfer fin and the liquid flowing down from the mist eliminator enter the oil / water separator 4 through the condensate connecting pipe 109 below.
이때 냉매는 전열관(110)을 통해 흐르면서 열교환 전열핀(121)과 한 몸체로 된 전열관(122) 사이로 통과하는 동안 액상의 냉매가 기화되면서 기화열만큼 열을 가져가 전열핀 사이로 흐르는 공기를 냉각시키며, 기화된 냉매는 냉매 콤프레셔(5)에 의해 다시 액화되어 순환하게 된다.At this time, while the refrigerant flows through the heat exchanger tube 110 and passes between the heat exchanger heat transfer fin 121 and the one-sided heat transfer tube 122, the refrigerant in the liquid phase vaporizes as heat of vaporization, thereby cooling the air flowing between the heat transfer fins, The vaporized refrigerant is liquefied again by the refrigerant compressor 5 to circulate.
응축배관을 통해 유수분리조(4)로 들어온 액체는 비중차에 의해 휘발유와 물로 분리된 후 가벼운 휘발유는 위쪽에 설치된 배출구를 통해 나가고 물은 아래에 설치된 배출구를 통해 배출된다.The liquid entering the oil and water separation tank (4) through the condensation pipe is separated into gasoline and water by the specific gravity difference, and then light gasoline is discharged through the outlet installed above and the water is discharged through the outlet installed below.
그런데 이상 설명된 도 1과 같은 방식은 현실적으로 몇 가지 문제점을 가지고 있다.However, the method described above with reference to FIG. 1 has some problems in reality.
첫째 도 1 방식의 직접 냉각 응축 방식으로 법적 규제 기준을 만족하기 위해서는 고효율 제거가 요구되는 데 이는 매우 낮은 온도까지 낮춰야 한다.First, the direct cooling condensation method of FIG. 1 requires high efficiency removal to meet legal regulatory standards, which must be lowered to very low temperatures.
예를 들면 주유소에서 휘발유 주입시 벤트되는 휘발유 증기의 경우 법적 규제 기준은 1.2 vol.% 이하여야 하며 이는 가스 온도를 -40℃까지의 냉각이 요구된다.For example, for gasoline vapors vented from gasoline injection at gas stations, the legal limit should be 1.2 vol.% Or less, which requires cooling the gas temperature to -40 ° C.
이 정도의 냉각을 위해서는 최소한 냉매 증발온도가 -55℃가 필요한데 이는 R-22를 비롯한 일반적으로 사용하는 냉매는 사용 가능한 냉매증발온도가 최대 -40℃로 한계가 있다. 특히 냉매 증발 온도가 -40℃에서는 냉각 능력이 급격하게 떨어져 냉매 증발 온도 -35℃ 일 때에 비해 40%에 불과해 냉매 압축기의 용량이 매우 커진다.For this level of cooling, a minimum refrigerant evaporation temperature of -55 ° C is required, which is limited to a maximum of -40 ° C of the refrigerant evaporation temperature that can be used, including R-22. In particular, when the refrigerant evaporation temperature is -40 ℃, the cooling capacity is sharply dropped only 40% compared to when the refrigerant evaporation temperature -35 ℃, the capacity of the refrigerant compressor is very large.
이는 결과적으로 처리 효율을 만족하기 위해서는 질소와 같은 낮은 온도의 냉각이 가능한 냉매를 사용하거나 여러대의 냉매 압축기를 직렬로 연결하여 사용해야만 하며 이것은 설비비를 몇 배나 증가시키는 문제점이 있다.As a result, in order to satisfy the treatment efficiency, it is necessary to use a coolant capable of cooling at low temperature, such as nitrogen, or to use a plurality of refrigerant compressors connected in series, which increases the equipment cost several times.
이를 다시 말하면 도 1방식으로 일반 사용 냉매(예 R-22)를 사용한 냉각 응축 방식은 효과적인 냉매 증발 온도가 -35℃로 냉각 가스 온도는 -20℃에 불과해 제거 효율이 85% 정도에 불과해 요구되는 효율 95%에 못 미치며 반면 효율을 95%이상 처리하려면 상술한 바와 같이 질소등 특수 냉매를 사용하거나 멀티 냉매 압축기의 사용으로 고가의 시설을 사용해야 하는 것을 의미한다.In other words, the cooling condensation method using the general use refrigerant (eg R-22) in FIG. 1 has an effective refrigerant evaporation temperature of -35 ° C and a cooling gas temperature of only -20 ° C, requiring only 85% of removal efficiency. While the efficiency is less than 95%, in order to process the efficiency more than 95%, it means that a special facility such as nitrogen or an expensive facility must be used by using a multi refrigerant compressor as described above.
둘째 직접 냉각 방식은 벤트 되는 다량의 휘발유 증기를 냉각해야 하기 때문에 냉매 압축기의 용량이 커지는 문제점이 있다.Second, the direct cooling method has a problem that the capacity of the refrigerant compressor is increased because it needs to cool a large amount of gasoline vapor vented.
셋째 휘발성 유기 증기가 냉각 응축시 발생하는 액적의 크기가 0.1∼5㎛의 극미립자로 미세하여 응축된 미스트의 제거가 어려운 문제점이 있다.Third, the size of the droplets generated during the cooling condensation of the volatile organic vapor is very small, and the removal of the condensed mist is difficult due to the fine particles of 0.1 to 5 μm.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 과제는 이러한 문제를 해결하면서 휘발성 유기 증기의 포집과 증기를 회수 할 수 있도록 고안된 일련의 시스템으로 아래와 같은 사항을 적용하여 경제성 있는 우수한 휘발성 유기 증기 제거 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an excellent volatile organic vapor removal apparatus economically by applying the following matters to a series of systems designed to solve the above problems and to collect and recover volatile organic vapors.
(1) 휘발성 유기 증기의 제거 방식은 증기를 액상(예:휘발유)으로 회수가 가능한 방식을 사용한다.(1) The method of removing volatile organic vapors is to recover steam as liquid (eg gasoline).
(2) 경제성 있는 장치를 가능케 하기 위해 작은 용량의 냉각기를 갖는 시스템이어야 한다.(2) The system should have a small capacity chiller to enable economical equipment.
(3) 경제성 있는 장치를 일반적으로 사용하는 냉매(예 R-22)로도 95%이상 고효율 응축 제거가 가능한 시스템이어야 한다.(3) A system capable of removing high efficiency condensate by more than 95% even with refrigerants (eg R-22) that generally use economical equipment.
(4) 냉각으로 응축된 액적의 제거는 고효율 제거가 가능하기 위해서는 응축된 액적을 99%이상 고효율로 제거가 가능한 시스템이어야 한다.(4) Removal of condensed droplets by cooling should be a system that can remove condensed droplets with high efficiency more than 99% in order to enable high efficiency removal.
도 1 직접 냉각 응축식 휘발성 유기 증기 회수 장치 흐름도1 is a flow chart of the direct cooling condensation type volatile organic vapor recovery system
도 2 압축저장 냉각 응축식 휘발성 유기 증기 회수 장치 흐름도2 is a flow chart of compressed storage cooling condensation type volatile organic vapor recovery system
* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1.........공기 압축기 11...........배기팬1 ......... air compressor 11 ........... exhaust fan
12........직접 냉각 응축기 121..........전열핀12 ........ Direct cooling condenser 121 .......... Heat fins
122......전열관 2...........압축저장 냉각 응축기Heat transfer tube 2 ................ compression storage cooling condenser
21........핀튜브 22..........응축액 자동배출트랩21 ........ Pin Tube 22 .......... Condensate Discharge Trap
23.........온도 스위치 3..........미스트 엘리미네이터23 ......... Temperature Switch 3 .......... Mist Eliminator
4.........유수분리기 5...........냉매 압축기4 ......... Oil Separator 5 ........... Refrigerant Compressor
6..........냉매 냉각기 101.........캡식 후드6 .......... Refrigerant Cooler 101 ......... Capped Hood
102.......인입 연결 배관 103........중간 연결배관102 ....... Inlet connection piping 103 ........ Intermediate connection piping
104......역류 방지 밸브 105........후단 연결배관104 ...... Return valve 105 ........ Rear connection piping
106......전동 개폐 밸브 107........압력 조절기106 ...... Electric open / close valve 107 ........ Pressure regulator
108......정화후 연결배관 109........응축액 연결배관108 ...... Connection pipe after purification 109 ........ Connection pipe
110........냉매배관110 ........ Refrigerant piping
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명의 기본 개념을 다음과 같이 적용한다.In order to achieve the above technical problem, the basic concept of the present invention is applied as follows.
(1) 휘발성 유기 증기의 제거 방식은 흡착방식, 연소방식, 미생물 처리방식, 냉각 응축 방식 등 여러 방식이 있으나 액상으로 회수가 가능한 냉각 응축 방식을 사용한다.(1) There are various methods of removing volatile organic vapors such as adsorption method, combustion method, microbial treatment method, and cooling condensation method.
(2) 기본적으로 간헐적으로 발생하는 특성을 이용하여 배기 공기 저장탱크에 압축 저장한 후 저장 상태에서 장시간(예: 24시간) 계속 처리해 주므로써 낮은 용량의 냉각 장치로 휘발유 증기의 제거가 가능하도록 구성한다.(2) Basically, it is possible to remove gasoline vapors with low capacity cooling device by compressing and storing in exhaust air storage tank for a long time (for example, 24 hours) in the storage state by using intermittent characteristics. do.
또한 압축하는 과정에서 압축된 공기의 온도가 상승하는 데 압축공기에는 다량의 휘발성 유기 증기가 함유되어 있어 압축되는 공기가 가열되는 것을 냉각 시키므로써 안전을 도모하는 역할도 한다.In addition, the compressed air temperature rises during the compression process, and the compressed air contains a large amount of volatile organic vapors, which serves to promote safety by cooling the heated air.
(3) 약 10배로 압축 상태에서 냉각시키므로 일반적으로 사용하는 냉매로도 95%이상의 고효율 응축 제거가 가능하여 고효율 제거를 달성하면서 경제성 있는 장치가 가능하다.(3) Since it is cooled by about 10 times in the compressed state, it is possible to remove high efficiency condensation of more than 95% even with a commonly used refrigerant, thereby achieving economical efficiency while achieving high efficiency removal.
이것이 가능한 이유는 예를 들면 상술한 바와 같이 직접 냉각의 경우 배출 되는 휘발유 증기가 20℃에서 25 vol.%(포화증기압 190mmHg) 정도로 일반적으로 사용하는 냉매로 효율적인 냉각이 가능한 온도가 -20℃(냉매 증발 온도: -35℃)로 이때 휘발유 증기 농도는 3.9 vol.%(포화증기압 30mmHg)로 85% 정도 응축되지만 10배로 압축시키면 냉각전 포화증기압이 10배로 높아져 탱크내 증기압이 1900mmHg(단, 압축으로 휘발유 증기가 응축되지 않았다고 가정할 경우)이고 냉각후 온도 -20℃에서 증기압이 30mmHg이므로 응축이 98.4%까지 가능하기 때문이다.This is possible because, for example, as described above, in the case of direct cooling, the gasoline vapor discharged from 20 ° C to 25 vol.% (Saturated vapor pressure 190mmHg) is generally used as a refrigerant that can be efficiently cooled at -20 ° C (refrigerant). Evaporation temperature: -35 ℃) At this time, the gasoline vapor concentration is 3.9 vol.% (Saturated vapor pressure 30mmHg), condensing about 85%, but when compressed 10 times, the saturated vapor pressure is increased 10 times before cooling, and the vapor pressure in the tank is 1900mmHg (compressed by compression). Assuming that gasoline vapors are not condensed) and that the steam pressure is 30 mmHg at -20 ° C after cooling, so that condensation is possible up to 98.4%.
참고로 위에서는 탱크내 공기를 10배로 압축할 경우 냉각전 휘발유증기압도 10배로 압축되어 1900mmHg로 기술하였으나 실제로는 압축되면서 과포화 상태가 되어 휘발유 증기가 응축되면서 온도가 상승하여 어느 시점에서 평형상태를 유지하게 되며 이론적으로 휘발유 증기는 약 15% 응축하고 이로 인한 응축열의 발생으로 압축공기 온도는 20℃에서 70℃로 상승하며 이때의 휘발유 증기압은 1600mmHg에서 평형상태를 유지하게 된다.For reference, if the air in the tank is compressed 10 times, the gasoline vapor pressure before cooling is also compressed to 10 times and described as 1900mmHg, but in reality it is compressed and supersaturated and the gasoline vapor condenses and the temperature rises to maintain equilibrium at some point. Theoretically, the gasoline vapor condenses about 15%, and the condensation heat generated thereby increases the compressed air temperature from 20 ° C to 70 ° C, and the gasoline vapor pressure is maintained at 1600mmHg.
(4) 직접 냉각 방식은 벤트로 배출되는 배출가스를 바로 냉각 응축후 응축된 극미립자의 액적을 포집 제거해야 하기 때문에 액적의 제거가 쉽지 않다.(4) The direct cooling method is difficult to remove the droplets because the exhaust gas discharged into the vent must be collected and removed immediately after condensation.
그러나 구름이 구름안에 물입자가 증가하면서 물입자 크기가 커져 비가 되듯이 탱크안에 넣어 정체된 상태에서 냉각하므로 응축된 미세한 미립자가 점점 더 냉각하면서 응축미립자 수가 점차 증가하고 게다가 서로 미립자끼리 충돌하여 미립자 크기가 커지며 커진 액적은 미스트엘리미네이터에서 제거가 용이하기 때문에 고효율 제거가 가능하다.However, as the water particles increase in the cloud, the size of the water particles increases in the cloud, and it cools down in the stagnant state as if it is raining, so the condensed fine particles gradually cool down, the number of condensed particles gradually increases, and the particles collide with each other. Larger and larger droplets are easier to remove from the mist eliminator, allowing for highly efficient removal.
본 발명은 이러한 상기 기술적 과제를 적용한 일련의 장치로 저에너지에 낮은 설비비로 경제성이 있을 뿐만 아니라 휘발유까지 회수하도록 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that a series of devices to which the above technical problem is applied is provided with a device for recovering gasoline as well as economical with low energy and low equipment cost.
이하, 본 발명의 일실시예에 의한 휘발성 유기 증기 제거장치에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, a volatile organic vapor removing device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 주유소에서 연료 운송차가 연료를 주입할때와 같이 휘발성 유기 증기가 배출구를 통해 간헐적으로 배출되는 휘발성 유기 증기 제거 장치를 도시한 흐름도이다. 도 2에 도시한 바와 같이 본 고안의 휘발성 유기 증기 제거장치는 공기압축기(1)와 온도 스위치(23)(Temperature Switch)가 부착된 압축저장 냉각 응축기(2), 응축기에 위치한 냉각 핀튜브(21) 와 부대시설인 냉매 압축기(5) 및 냉매 냉각기(6), 그리고 미스트 엘리미네이터(3), 및 유수분리기(4)를 갖추고 이러한 장치를 연결하는 배관으로 구성되는 데 연결배관은 벤트 끝에 캡식 후드(101)가 달린 벤트로부터 공기압축기까지의 인입 연결배관(102)과, 공기압축기에서 압축저장 냉각 응축기를 연결하는 중간 연결배관(103) 및 역류방지밸브(104), 압축저장 저장 냉각 응축기에서 미스트 엘리미네이터까지 연결한 후단 연결배관(105) 및 후단 연결배관 중간에 흐르는 가스를 일정압력으로 나가게 해주는 압력 조절기(107)(Pressure Regulator) 및 전동개폐밸브(106)가 부착되어 있고, 미스트 엘리미네이터 출구로부터 대기중 배출구까지 연결된 정화후 연결배관(108)으로 연결되어 있다.FIG. 2 is a flowchart illustrating a volatile organic vapor removal device in which volatile organic vapors are intermittently discharged through an outlet, such as when a fuel transport vehicle injects fuel at a gas station according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the volatile organic vapor removal device of the present invention includes a compressed storage refrigeration condenser (2) having an air compressor (1) and a temperature switch (23), and a cooling fin tube (21) located at the condenser. ) And an additional refrigerant compressor (5) and refrigerant cooler (6), a mist eliminator (3), and an oil / water separator (4). Inlet connection pipe (102) from the vent with the hood (101) to the air compressor, the intermediate connection pipe (103) and the non-return valve (104) for connecting the compression storage cooling condenser in the air compressor, the compression storage storage cooling condenser A pressure regulator 107 (Pressure Regulator) and an electric opening / closing valve 106 are attached to allow the gas flowing in the middle of the rear connecting pipe 105 and the rear connecting pipe connected to the mist eliminator to a constant pressure. After purification from the host connected to the outlet of the eliminator air outlet it is connected to the connection pipe 108. The
이외에 압축저장 냉각 응축기에서 휘발성 유기 증기의 냉각 압축시 응축한 응축액 자동 배출 트랩(22)과 응축액 배출 배관(109)으로 구성되어 있다.In addition, the condensate automatic discharge trap 22 and the condensate discharge pipe 109 condensed during the cooling compression of the volatile organic vapor in the compression storage cooling condenser are configured.
본 장치의 주요장치인 압축저장 냉각 응축기(2)의 구성을 상세하게 설명하면 냉각 응축기 케이스 내부에 여러개의 휘발성 유기 증기의 냉각열 접촉용 핀튜브(21)를 세로로 설치하고 냉각 응축기 유입구 및 배출구가 있고 , 핀튜브(203)에서 열교환에 의해 가열된 열매체는 냉매관(110)을 통해 냉매냉각기(6)에서 냉각시키고 냉각된 냉매는 냉매를 액화시키는 냉매콤프레셔(5)가 부착 설치된 구조로 이루어졌다. (참고로 도 2에서는 냉각핀 구조를 10기압의 고압에서도 견딜 수 있는 핀튜브 구조로 설계)The configuration of the compression storage cooling condenser (2), which is the main device of the apparatus, will be described in detail, and the fin tubes 21 for cooling heat contact of volatile organic vapors are installed vertically in the cooling condenser case, and the cooling condenser inlet and outlet The heat medium heated by heat exchange in the fin tube 203 is cooled in the refrigerant cooler 6 through the refrigerant pipe 110, and the cooled refrigerant has a structure in which a refrigerant compressor 5 is installed to liquefy the refrigerant. lost. (For reference, in Figure 2, the cooling fin structure is designed as a fin tube structure that can withstand high pressure of 10 atm)
압축저장 냉각 응축기(2)에서 입자 형태로 응축된 미스트를 포집하기 위해 후단에 고효율 미스트 엘리미네이터(3)(Mist Eliminator)를 설치하였으며, 증기의 응축액을 모으는 유수분리기(4)는 응축액이 들어오는 유입구와 벤트, 분리된 유기화합물 액체 배출구 및 물 배출구가 부착되어 있고 압축 냉각 응축기(2)와 미스트엘리미네이터(3)부터 유수분리기(4)까지 연결된 응축액 연결 배관(109)으로 구성되어 있다.In order to capture the mist condensed in the form of particles in the compressed storage cooling condenser (2), a high efficiency mist eliminator (3) was installed at the rear stage, and the oil / water separator (4) collecting the condensate of steam was introduced. Inlet and vent, separated organic compound liquid outlet and water outlet are attached and consists of a condensate connecting pipe 109 connected from the compression cooling condenser (2) and the mist eliminator (3) to the oil / water separator (4).
다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 휘발성 유기 증기 제거 장치의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.Next, the operation and effects of the volatile organic vapor removal apparatus according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.
주유소에 휘발유를 실은 휘발유 운송차가 주유소 지하 저장조에 휘발유를 넣기 위해 호수를 연결하면 호수 연결부위에 전기적 신호를 내는 장치를 설치하여 이 신호에 의해 공기압축기(1)를 가동시키면 벤트로 배출된 휘발성 유기 증기는 후드(101)를 통해 흡인되어 공기압축기로 압축하여 휘발성 유기 증기를 압축저장 냉각 응축기(2)에 압축 저장된다. 휘발유 운송차에 휘발유 주입이 끝나 호수를 분리하면 전기적 신호에 의해 공기압축기(1) 가동이 멈춘다. 이 때 휘발성 유기 증기와 수증기가 10배 이상 압축되면서 일부 응축되며 응축된 액체는 응축액 자동 배출 트랩(22)과 응축액 연결배관(109)을 통해 유수분리기(4)로 들어간다.When a gasoline truck carrying gasoline at a gas station connects a lake to put gasoline in a gas station underground storage tank, it installs an electric signal at the lake connection and operates the air compressor (1) by this signal. The vapor is sucked through the hood 101 and compressed by an air compressor to compress and store the volatile organic vapor in the compression storage cooling condenser 2. When gasoline is injected into the gasoline transporter and the lake is separated, the air compressor 1 is stopped by an electrical signal. At this time, the volatile organic vapor and water vapor is condensed by 10 times or more, and the condensed liquid enters the oil / water separator 4 through the automatic condensate discharge trap 22 and the condensate connection pipe 109.
한편 휘발유를 주입하고 있을 때나 주입후에도 냉매 압축기(5)와 냉매냉각기(6)의 계속적인 가동을 통해 공기 압축기(1)에 의해 압축 냉각응축기(2)에 저장된 유기증기는 저장된 채로 계속해서 냉각하게 된다.On the other hand, during or after gasoline injection, the organic vapor stored in the compression cooling condenser (2) is continuously cooled by the air compressor (1) through the continuous operation of the refrigerant compressor (5) and the refrigerant cooler (6). do.
이렇게 고압의 저장 상태에서 냉각하는 이유는 첫째, 휘발유 주입 시간 동안(약 30분) 발생하는 휘발유 증기가 함유된 공기(20㎥)를 모은 후 다음 휘발유 주입 때까지(약 50시간) 계속 냉각 해주므로써 냉각 용량을 1/100로 줄이고 (참고로 냉각중 대기중으로의 열손실로 실제로는 약 1/20정도로 줄여짐) , 둘째, 일반적으로 사용하는 냉매(예 : R-22)로 경제적인 냉각 가능 온도인 -20℃에서도 95%이상의 고효율로 냉각 응축하고 , 셋째, 정체 상태에서 계속 냉각해 주므로써 냉각 응축 액적(미스트)의 크기를 키워주므로써 응축 미스트의 제거가 용이하게 해주기 위함이다.The reason for cooling in the high pressure storage state is first, by collecting the gas containing gasoline vapor (20㎥) generated during the gasoline injection time (about 30 minutes), and then continue to cool until the next gasoline injection (about 50 hours) Reduced cooling capacity to 1/100 (for reference, it is actually reduced to about 1/20 due to heat loss to the atmosphere during cooling), and second, economically coolable temperature with commonly used refrigerants (eg R-22). It is intended to facilitate the removal of condensation mist by increasing the size of the cooling condensation droplets (mist) by increasing the cooling condensation at a high efficiency of more than 95% even at -20 ℃ phosphorus, and thirdly cooling in a steady state.
상당한 시간 경과 후 온도스위치(23)에서 설정된 온도(예: -20℃)에 도달하면 전동개폐밸브(106)가 열려 압축저장 냉각 응축기(2)에서 응축된 미스트는 후단에 설치된 고효율 미스트 제거장치(3)(Mist Eliminator)로 들어가 포집되어 아래로 흘러서 떨어지게 된다.After a considerable time elapses, when the temperature set by the temperature switch 23 reaches the set temperature (for example, -20 ° C.), the electric shutoff valve 106 opens, and the mist condensed in the compression storage cooling condenser 2 is disposed at a high efficiency It enters the Mist Eliminator and is collected and flows down.
압축저장 냉각 응축기와 미스트 엘리미네이터에서 흘러 떨어지는 액체는 아래에 응축액 연결배관(109)을 통해 유수분리기(4)로 들어간다.The liquid flowing out of the compressed storage cooling condenser and mist eliminator enters the oil / water separator 4 through the condensate connecting pipe 109 below.
한편 압축 냉각 응축기는 계속 냉각시키게 되는 데 냉각시 냉매는 핀튜브(21)를 통해 흐르면서 전열핀과 한 몸체로 된 튜브형 전열관 사이로 통과하는 동안 액상의 냉매가 기화되면서 기화열만큼 열을 가져가 냉각기내 정체된 휘발성 유기 화합물 증기를 함유한 공기를 냉각시키며, 기화된 냉매는 냉매 냉각기(6)에서 냉각한 후 냉매 콤프레셔(5)에 의해 다시 액화되어 순환하게 된다.On the other hand, the compression cooling condenser continues to cool. During cooling, the refrigerant flows through the fin tube 21 and passes through the heating fins and the one-tube tubular heat pipe, and as the liquid refrigerant evaporates, it takes heat as vaporization heat and stagnates in the cooler. The air containing the vaporized volatile organic compound vapor is cooled, and the vaporized refrigerant is liquefied and circulated again by the refrigerant compressor 5 after cooling in the refrigerant cooler 6.
응축배관을 통해 유수분리조(4)로 들어온 액체는 비중차에 의해 휘발성 유기 화합물 액체(예: 휘발유)와 물로 분리된 후 가벼운 유기 화합물 액체는 위쪽에 설치된 배출구를 통해 나가고 물은 아래에 설치된 배출구를 통해 배출된다.The liquid entering the oil / water separation tank (4) through the condensation pipe is separated into volatile organic compound liquid (e.g. gasoline) and water by the specific gravity difference, and then the light organic compound liquid exits through the outlet installed at the top and the water is discharged from the outlet installed below. Is discharged through.
앞에서 설명한 바와 같이 본 발명의 휘발성 유기 증기 제거장치에 의하면As described above, according to the volatile organic vapor removal apparatus of the present invention
첫째 휘발성 유기 증기를 냉각 응축 방식으로 경제적으로 유용한 액상(예:휘발유)으로 다량 회수하는 효과가 있다.First, there is an effect of recovering a large amount of volatile organic vapors into a liquid phase (eg, gasoline) which is economically useful by cooling condensation.
둘째 2일 1회 휘발유 운송차로 주입하는 것을 기준할 경우 30분 동안 20㎥의 배출 공기를 공기 압축기로 휘발성 유기 증기 저장 탱크에 압축 저장하여 계속 50시간에 걸쳐 냉각 응축하므로써 냉각 용량을 1/20로 줄여 냉각기 용량을 작아지는 효과가 있다.Based on the second two-day injection into a gasoline truck, 20m3 of exhaust air is compressed and stored in a volatile organic vapor storage tank with an air compressor for 30 minutes, and the cooling capacity is reduced to 1/20 by condensing over 50 hours. This reduces the chiller capacity.
셋째 압축저장 탱크 안에서 휘발성 유기 증기가 압축 된 상태하 냉각하므로써 압축되지 않은 상태에서 냉각하는 것에 비해 냉각 온도가 같더라도 응축 효율이 월등히 높아지는 효과가 있다.Third, in the compressed storage tank, the volatile organic vapor is cooled in the compressed state, so that the condensation efficiency is much higher even if the cooling temperature is the same as compared with the cooling in the uncompressed state.
넷째 압축저장 탱크 안에서 정체된 상태에서 계속 냉각되어 응축되는 미세한 액적이 서로 응결되어 액적 크기가 커지므로써 응축 액적 제거효율이 월등히 높아지는 효과가 있다.Fourth, the fine droplets that continue to be cooled and condensed in the compressed storage tank are condensed with each other to increase the droplet size, thereby effectively increasing the condensation droplet removal efficiency.
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