KR20170049894A - 분말상 흡착제를 이용한 악취처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분말상 흡착제를 이용한 악취처리장치에 관한 것이다. 본 발명은 유입된 악취 가스와 분말상 흡착제를 혼합하여 상기 악취 가스를 상기 분말상 흡착제에 흡착하기 위한 반응부; 상기 악취 가스가 흡착된 분말상 흡착제를 포집하는 포집부; 및 상기 포집된 분말상 흡착제를 회수하여 상기 분말상 흡착제를 상기 반응부로 공급하기 위한 재순환부를 포함하는 폐가스 처리 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 고상의 분말 흡착제를 사용하여 악취나 휘발성 유기 화합물 등을 제거하는 폐가스 처리장치를 제공할 수 있게 되며, 고상의 분말 흡착제의 재순환이 가능하게 된다.

Description

분말상 흡착제를 이용한 악취처리장치{Deodorizer Using Powder Type Adsorber}
본 발명은 분말상 흡착제를 이용한 악취처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 악취나 휘발성 유기 화합물을 포함하는 유해 성분를 흡착 처리하는 장치에 관한 것이다.
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.
이들 방법 중 흡착법을 사용하는 경우에는 흡착탑을 주로 이용하여 왔다.
종래의 일반적인 흡착탑은 활성탄, 규조토, 탄산칼슘, 펄라이트 등 다공성물질을 이용한 흡착제를 백필터 전단에 투입하여 유해가스와 반응한 흡착제를 백필터를 통해 포집하거나 백필터 표면에 이들 물질을 코팅시켜 유해성분을 처리하여 왔다. 그러나 악취 및 휘발성유기화합물을 포함하는 유해가스는 먼지, 수분 그리고 고비점 화합물을 포함하고 있으며, 단일성분의 악취 및 휘발성 유기화합물이 아니라 다양한 성분을 포함하고 있어 유해성분을 효과적으로 처리하는데 한계가 있었다. 더욱이, 흡착제와 유해성분이 반응하는 시간이 너무 짧아 처리효율에 한계를 가지고 있어 이를 해결할 수 있는 새로운 방안이 필요하다.
KR 10-0909843 B KR 10-2003-0063786 A
상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 고상의 분말 흡착제를 사용하여 분진, 습도 및 고비점화합물을 동시에 포함하는 다양한 악취나 휘발성 유기 화합물 등을 유해성분과 효과적으로 접촉하게 하여 제거하는 악취처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 고상의 분말 흡착제의 재사용이 가능한 악취처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 저농도의 악취나 휘발성 유기 화합물의 처리에 적합한 악취 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 유입된 폐가스와 분말상 흡착제를 혼합하여 상기 폐가스를 상기 분말상 흡착제에 흡착하기 위한 반응부; 상기 폐가스가 흡착된 분말상 흡착제를 포집하는 포집부; 및 상기 포집된 분말상 흡착제를 회수하여 상기 분말상 흡착제를 상기 반응부로 공급하기 위한 재순환부를 포함하는 폐가스 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에서 상기 반응부는 분류층 또는 유동층 반응기를 이용하여 상기 흡착제와 상기 폐가스를 혼합할 수 있다.
일실시예에 따르면, 최대 입경이 2~10mm에 달하는 조대 입자를 갖는 상기 분말상 흡착제가 본 발명의 폐가스의 처리에 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 포집부는 카트리지필터, 전기집진기 또는 백필터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집부는 압축공기 펄싱을 이용하여 흡착제를 수거할 수 있다.
또한, 상기 포집부는 상기 분말상 흡착제 중 조립 입자와 미립 입자를 분류하기 위하여 전단에 분리기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 분리기에서 분리된 조립 입자는 상기 재순환부로 공급되고, 상기 미립 입자는 포집부로 이송된다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 상기 재순환부는 상기 흡착제에 흡착된 가스를 탈착하는 탈착 수단을 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 탈착 수단은 히터 수단, 마이크로파 가열 수단 또는 음압 수단일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 탈착 수단에 의해 탈착된 가스를 산화하기 위한 탈착가스 처리수단을 더 포함하고, 열산화기, 축열산화기, 촉매산화기 및 축열촉매산화기로부터 선택된 하나의 상기 탈착가스 처리수단이 사용될 수 있다.
본 발명에서 상기 장치는 악취 가스 모니터링 수단을 더 포함하여, 악취 가스의 농도가 일정 수준 이상일 때 상기 회수된 흡착제를 폐기할 수 있다.
본 발명에서 상기 흡착제는 활성탄, 중유회, 규조토, 벤토나이트, 실리카겔, 제올라이트, 펄라이트, 활성알루미나, 실리카 및 탄산칼슘을 포함하는 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡착제는 이들 물질 중 최소한 하나 이상을 규산질 원료, 포틀랜드 시멘트, 석회 및 알루미늄 분말과 혼합하여 150℃, 10기압이상의 온도와 압력에서 수열합성한 합성 흡착제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고상의 분말 흡착제를 사용하여 분진, 높은 습도 및 고비점 화합물을 포함하는 악취나 휘발성 유기 화합물 등의 폐가스를 제거하는 악취처리장치를 제공할 수 있게 된다. 또한 본 발명에서 고상의 분말 흡착제는 재순환이 가능하다. 또한 본 발명에 따르면 저농도의 악취나 휘발성 유기 화합물의 처리에 적합하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐가스 처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐가스 처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 폐가스 처리장치(100)는 반응부(110), 포집부(120) 및 재순환부(140)을 포함하여 구성된다.
상기 반응부(110)는 유입된 악취나 휘발성 유기 물질(VOCs)를 포함하는 공정 가스(GAS)를 분말상 흡착제에 기류에 의해 혼합하여, 공정 가스가 상기 분말상 흡착제에 흡착되도록 한다. 분류층 및 유동층의 경우, 공정가스 등의 폐가스만을 이용하는 것이 바람직하나, 유동층의 경우 유동화 과정에서 문제가 발생할 수 있으므로 공정가스의 상태에 따라 별도의 유동화 공기를 투입할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기 분말상 흡착제는 상기 폐가스와 충분히 접촉하도록 상기 반응부 내에서 소정의 체류 시간을 갖는다. 이를 위하여 상기 반응부는 분류층(entrained bed) 또는 유동층(fluidized bed) 기구를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 분말상 흡착제로는 다양한 분말이 사용될 수 있다.
상기 흡착제의 종류는 분말상 또는 조립상의 흡착제를 사용할 수 있다. 사용되는 흡착제는 석탄, 야자각, 우드칩 그리고 고무 (폐타이어포함)등을 탄화시켜 만든 활성탄이나, 중유회, 규조토, 벤토나이트, 실리카겔, 제올라이트, 펄라이트, 활성알루미나, 실리카 및 탄산칼슘으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 흡착제는 전술한 물질 중 최소한 하나 이상을 규산질 원료, 포틀랜드 시멘트, 석회 및 알루미늄 분말과 혼합하여 150℃, 10기압이상의 온도와 압력에서 수열합성한 합성 흡착제를 포함할 수 있다.
일례로, 전술한 흡착제 중 수열 합성한 합성흡착제로는 특허등록 제10-1153906호, 특허등록 제10-1250941호, 특허등록제10-1230523호에 개시된 합성흡착제를 분쇄한 것이 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 분말 흡착제의 입도는 반응부 내의 유동 속도, 유동화 매체 그리고 흡착제의 입자밀도에 따라 입도가 제어된다. 예컨대, 상기 분말 흡착제는 8 메쉬(2.38mm) 이하의 입도를 가질 수 있다. 물론, 상기 분말 흡착제는 50 메쉬(297 마이크로미터) 이하의 미세한 입도를 가질 수도 있다. 본 발명에서 분말 흡착제가 8 메쉬 이하인 경우 즉 입경이 약 2.38 mm에 달하는 조대 입자를 포함하는 경우 후술하는 바와 같이 조립자의 선별을 위하여 별도의 분리 기구를 구비할 수 있다. 반면 입자밀도가 낮은 경우에는 입도가 크게 제한받지 않는다. 입자밀도가 낮은 펄라이트와 합성흡착제의 경우에는 흡착제에 최대 입자 크기가 3mesh (6.7mm) 이상의 것도 사용할 수 있다. 이들의 입자밀도는 10% 이하의 수분함량에서 0.35g/cm3이하의 값을 가지므로 보다 큰 입자의 사용이 가능하다.
따라서, 본 발명에서는 반응기 및 분리기 등을 사용함에 따라 최대 입경이 2~10mm에 달하는 조대 입자를 갖는 조립 흡착제의 사용이 가능하다.
상기 폐가스가 흡착된 분말상 흡착제는 상기 포집부(120)로 이송된다. 본 발명의 장치에는 이송을 위한 적절한 연결 배관(L1)이 연결될 수 있다. 상기 포집부는 상기 이송된 분말상 흡착제를 포집한다.
이를 위하여 상기 포집부(120)는 백필터, 카트리지 필터 또는 전기 집진기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 포집부(120)는 백필터에 의해 포집된 흡착제를 수거하기 위한 수거 수단을 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 수거 수단은 필터에 압축공기 펄스를 가하는 방식으로 상기 흡착제를 회수할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 포집부(120)에서 회수된 흡착제 중 최소한 일부는 재순환부(140)로 이송된다. 이를 위하여 상기 포집부(120)와 재순환부(140) 사이에 적절한 이송 배관(L4)이 구비될 수 있다.
상기 재순환부(140)는 수거된 흡착제를 연결 배관(L5)를 통하여 상기 반응부(110)로 이송한다. 이송된 흡착제는 다시 전술한 반응 과정을 거쳐 폐가스를 흡착한다.
이와 같은 반복 과정에서 상기 포집부로부터 수거된 흡착제의 처리 효율이 모니터링 될 수 있다. 처리 효율은 악취 센서 등에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 반응부(110), 포집부(120), 재순환부(140), 이송 배관들(L1, L2) 등에는 하나 이상의 악취 센서와 같은 모니터링 수단이 부가되고, 악취 센서로부터의 악취 가스 농도 정보는 수거된 흡착제의 재순환 여부를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 반응부(110) 등의 악취 가스 농도가 높은 경우 수거된 흡착제는 재순환부로 이송되기 보다는 이송 배관(L3)를 통해 외부로 배출되어 폐기되는 것이 바람직하다. 이와 같은 재순환부의 운전 방법은 하기의 다른 실시예들에서도 마찬가지로 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 운전 과정에서 상기 반응부(110)의 하부에는 흡착제가 누적될 수 있다. 이를 위하여 누적된 흡착제를 상기 재순환부(140)로 공급하는 공급 기구가 구비될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 악취처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 폐가스 처리장치(200)는 반응부(210), 포집부(220), 분급기(230) 및 재순환부(240)을 포함하여 구성된다. 상기 분급기(230)는 예컨대 상기 반응부(210)와 포집부(220) 사이에 설치되어 있다. 본 실시예에서 상기 반응부(210), 포집부(220) 및 재순환부(240)의 구성 및 기능은 도 1과 관련하여 설명한 것과 대동소이하다.
다만, 본 실시예에서 상기 분급기(230)는 반응부(210)로부터 유입되는 흡착제 중 조대 입자와 미세 입자를 분급한다. 상기 분급기(230)에서 분급된 조대 입자는 연결 배관(L6)를 통해 재순환부(240)로 이송되며, 미세 입자는 백필터와 같은 미세 입자 포집부(220)으로 이송된다.
본 실시예에서 상기 분급기(230)는 폐가스와 흡착제의 접촉 시간을 추가로 제공하여 처리 효율을 향상시킨다. 특히 상기 분급기(230)는 폐가스와 접촉 시간을 증대시킴으로써 조대 입자의 흡착 효율을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서 상기 분급기(230)의 분급 입도는 흡착제의 입도와 처리 효율을 고려하여 조절될 수 있다. 본 발명에서 상기 분급기(230)는 사이클론에 의해 구현될 수 있다. 물론, 필요에 따라 상기 분급기(230)로 하나 이상의 사이클론을 사용할 수도 있다.
본 발명에서 상기 반응부(110, 210), 포집부(120, 220) 및 분급기(230) 각각의 압력손실은 100 mmaq 이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 이보다 압력 손실이 클 경우 동력비가 증가하게 된다.
상기 분급기(230)으로부터 재순환부(240)로 유입된 흡착제는 다시 반응부(210)로 공급되어 재순환한다. 물론, 상기 포집부(220)를 거쳐 유입된 흡착제의 경우에도 적절한 처리 효율이 얻어지는 한 재순환될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 악취처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 폐가스 처리장치(300)는 반응부(310), 포집부(320), 분급기(330), 재순환부(340) 및 탈착가스 처리부(350) 을 포함하여 구성된다.
상기 반응부(310), 포집부(320) 및 분급기(330)의 구성 및 기능은 도 2와 관련하여 설명한 것과 동일하다. 본 실시예에서 상기 반응부(310)는 예컨대 분류층(entrained bed) 기구를 사용한 것일 수 있다.
본 실시예에서 상기 재순환부(340)는 탈착 수단을 구비할 수 있다. 상기 탈착 수단은 상기 흡착제에 흡착된 폐가스를 탈착한다. 본 실시예에서 탈착은 마이크로웨이브 가열, 히터 가열, 감압 등의 여하한 방식에 의해 구현될 수 있다. 예시적으로 상기 탈착 수단은 전기 히터일 수 있다. 상기 전기 히터에 의해 흡착제에 흡착된 가스는 탈착될 수 있다.
본 실시예에서 탈착된 가스는 상기 탈착가스 처리부(350)로 이송된다. 상기 탈착가스 처리부(350)는 연소법, 생물학적 처리법, 약액 세정법 등의 처리 기구에 의해 동작할 수 있다. 예시적으로 상기 탈착가스 처리부(350)는 열산화방식(TO), 축열연소방식(Regenerative Thermal Oxidizer; RTO), 촉매연소방식(Catalytic Oxidizer; CO), 축열촉매연소방식(Regenerative Catalytic Oxidizer; RCO) 등의 기구가 사용될 수 있다. 탈착가스 처리부에서 처리된 가스는 이송 배관(L7)을 통해 외부로 배출된다.
흡착 가스가 탈착된 흡착제는 도 2와 관련하여 설명된 것과 마찬가지로 반응부(310)로 재순환된다.
도 4는 본 발명의 변형례에 따른 폐가스 처리장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 폐가스 처리장치(400)는 반응부(410), 포집부(420), 분급기(430), 재순환부(440) 및 탈착가스 처리부(450)를 포함하여 구성된다.
본 실시예에서 상기 반응부(410)는 유동층(fluidized bed) 기구를 이용한 것일 수 있다. 유동층 기구를 이용한 반응부(410)는 흡착제의 체류 시간이 증가하며, 유동 과정에서 유동 매체에 의하여 흡착제가 조분에서 미분으로 분쇄되므로 조분의 흡착제의 사용이 가능하다는 장점을 갖는다. 상기 유동 매체로는 일반적인 유동 매체가 사용 가능하며, 예컨대 샌드나 내열성 세라믹입자가 사용될 수 있다.
도 4에서 포집부(420), 분급기(430), 재순환부(440) 및 탈착가스 처리부(450)는 그 기능이나 구성이 도 3과 관련하여 설명한 것과 대동소이하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 악취처리장치(폐가스 처리장치)는 타이어나 고무 제조 공정에서 배출되는 공정 가스나 오일 미스트, 분진, 고비점화합물질 등이 많은 악취나 VOCs의 제거에 적합하다. 또한, 본 발명의 악취처리장치는 실란, 황성분, 염소성분 등이 다량으로 포함된 배출원 및 주물 공정의 공정 가스 처리에 적합하다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
100, 200, 300, 400 폐가스 처리장치
110, 210, 310, 410 반응부
120, 220, 320, 420 포집부
230, 330, 430 분급기
140, 240, 340, 440 재순환부
350, 450 탈취가스 처리부

Claims (13)

  1. 유입된 폐가스와 분말상 흡착제를 혼합하여 상기 폐가스를 상기 분말상 흡착제에 흡착하기 위한 반응부;
    상기 폐가스가 흡착된 분말상 흡착제를 포집하는 포집부; 및
    상기 포집된 분말상 흡착제를 회수하여 상기 분말상 흡착제를 상기 반응부로 공급하기 위한 재순환부를 포함하는 폐가스 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응부는 분류층 또는 유동층 반응기를 이용하여 상기 흡착제와 상기 폐가스를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분말상 흡착제는 최대 입경이 2~10mm에 달하는 조대 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포집부는 카트리지필터, 전기집진기 및 백필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포집부는 압축공기 펄싱을 이용하여 흡착제를 수거하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포집부는,
    상기 분말상 흡착제 중 조립 입자와 미립 입자를 분류하기 위하여 전단에 분리기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분리기에서 분리된 조립 입자는 상기 재순환부로 공급되고, 상기 미립 입자는 포집부로 이송되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재순환부는 상기 흡착제에 흡착된 가스를 탈착하는 탈착 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 탈착 수단은 히터 수단, 마이크로파 가열 수단 또는 음압 수단인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 탈착 수단에 의해 탈착된 가스를 산화하기 위한 탈착가스 처리수단을 더 포함하고, 상기 탈착가스 처리수단은 열산화기, 축열산화기, 촉매산화기 및 축열촉매산화기로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 장치는,
    악취 가스 모니터링 수단을 더 포함하고, 악취 가스의 농도가 일정 수준 이상일 때 상기 회수된 흡착제를 폐기하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 흡착제는 활성탄, 중유회, 규조토, 벤토나이트, 실리카겔, 제올라이트, 펄라이트, 활성알루미나, 실리카 및 탄산칼슘으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 1종의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 흡착제는 활성탄, 중유회, 규조토, 벤토나이트, 실리카겔, 제올라이트, 펄라이트, 활성알루미나, 실리카 및 탄산칼슘으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 하나 이상을 규산질 원료, 포틀랜드 시멘트, 석회 및 알루미늄 분말과 혼합하여 150℃, 10기압이상의 온도와 압력에서 수열합성한 합성 흡착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190072322A (ko) * 2017-12-15 2019-06-25 한국화학연구원 Voc 제거용 복합 성형체 및 이의 제조방법
KR102030961B1 (ko) * 2019-03-02 2019-10-11 조형권 미분원료 공급장치
KR102380500B1 (ko) * 2021-08-20 2022-04-01 주식회사 엔바이온 공기 정화 장치

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