VOCs 배출저감 액화회수 기술


기체를 액체로 변화 시키는 방법에는 여러가지가 있습니다.


물질의 상태가 변화되는 것을 상변화라고 합니다.

예를들어 물이 얼면 고체가 됩니다. 액체에서 고체로 상이 변화된 것입니다.

물은 상온에서 액체이고 100도가 넘으면 기체가 되고 0도 아래에서 고체가 됩니다.

대부분의 물질은 이와 같이 온도와 압력에 따라 스스로 상이 변화되며 이것은 자연 법칙으로서 불변입니다.

상변화에 대해서 조금 더 살펴보자면 

온도와 더불어 압력이 상변화에 영향을 준다는 것입니다.

물이 100도에서 끓고 기체(수증기)가 되지만 이것은 대기압 1(1기압은 101325 Pa, 760 mmHg )에서

일어나는 현상이고 기압이 낮은 높은 산 위에서는 90도에서도 끓기 시작합니다.

반대로 기압이 아주 높아지면 100도에서도 끓지 않습니다. 즉 기화되지 않습니다.


이러한 상변화 원리를 이용하면

유증기를 일정 온도 이하로 냉각시킬 경우 자연 현상적으로 액화됩니다.

가스마이너는 유증기를 냉각시켜 기체에서 액체로 상변화를 유도하는 가장 혁신적인 기술로 만들어졌습니다.

같은 목적을 달성하기 위하여 어떤 액화장치들은

유증기의 압력을 상승시키기도 합니다. 왜냐하면 충분히 냉각시킬 기술이 부족하면

유증기에 압력을 가하여 높은 온도에서도 액화시킬 수 있기 때문입니다.

대신에 폭발성 기체에 압력을 가하여 위험을 높이는 것을 감수하여야하며 그로인하여

제조비용이 상승하게 됩니다.

심지어 압력을 가하는 것으로 모자라서 멤브레인이나 활성탄을 통과하도록 고안되는 경우도 있는데

이것은 더 높은 압력을 요구하기 때문에 위험도와 제조단가가 더욱 상승하게됩니다.


그러므로 유증기를 액화회수하는 시스템이 경제성과 안전성을 동시에 확보하기 위하여는

순수하게 냉각기술만으로 목표하는 액화가 가능하여야합니다.


냉각 방법으로만 액화시키는 데에는 아주 중요한 장애요소가 하나 있습니다.

성에입니다.

유증기에는 휘발유만 포함된 것이 아니라 산소 질소 그리고 수증기가 포함되어 있기 때문입니다.

수증기는 0도에서 고체 즉 얼음으로 상이 변화되기 때문에

냉각시키면 성에가 발생하고 성에가 냉각장치를 가득 채워서 유증기의 통과를 방해하고

열교환 효율을 떨어뜨리게 됩니다.

그러므로 성에 문제를 해결할 수 있는 특별한 기술이 추가로 요구됩니다.

대부분의 유증기액화회수장치들이 성에 문제를 효과적으로 해결하지 못하여 실패하였습니다.
경제적으로나 성능적으로나 효과적인 기술을 확보하여야합니다.

유증기회수장치의 종류 Stgae1 Stage2 Stage3 VRU VRS


유증기회수장치는 유증기회수설비 라고도하고 유증기회수시스템 이라고도 하며 주로 회수기능만 가지고 있고 스테이지I 스테이지II 를 일컷는 말이다.

이것도 스테이지I, 스테이지1, 스테이지II, 스테이지2 로 표기하기도 한다.

게다가 영어로는 StageI StageII Statge1 Stage2 PhaseI PhaseII Phase1 Phase2 VR1 VR2로 역시 다양하다.


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유증기(VOC) 배출 저감 기술 비교 - 흡착 응축 연소 촉매 등

1.연소 기술 불가 – 주유소 : 위험물 관리지역, 세탁소 : 실내설치

2.촉매 산화 불가 – 비용과다

3.흡착, 흡수 불가 – 비용과다, 좁은 장소

4.응축 기술 – 효율과 경제성을 평가하여 채택


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공개 등록 특허로 알아보는 여러가지 유증기 액화 재생 기술 

유증기 액화회수장치를 만드는 사업을 시도한 다수의 기업과 기술 발명을 실시한 사람들이 있었다. 공개된 관련 유증기액화재생 기술 특허 들을 살펴보자. 하지만 개별 기술들에 대해 평가는 하지 않습니다~~


발명자의 자존심이 걸린 이슈이므로,,,


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휘발유 유증기의 대표 구성 성분과 흡착식 회수 기술의 한계

혼합증기는 9성분으로 A그룹(pentane, hexene, hexane), B그룹(benzene, toluene), C그룹(octane, ethylbenzene, xylene, nonane), 3그룹으로 구분하여 고찰한 경우에 상 대적으로 분자량이 적은 A, B그룹의 물질은 흡착 초기 부터 C그룹의 물질과 경쟁흡착에서 치환되어 탈착되며 파과곡선에서 roll up 현상을 보였다. A그룹 증기는 경 쟁흡착에서 상대적으로 활성탄과 친화력이 크고 분자 량이 큰 C그룹 증기에 치환되어 흡착이 거의 되지 않아 탈착량이 적음을 볼 수 있었고, 흡착된 물질은 대부분이 C그룹 증기인 것을 확인할 수 있었다.”


간단히 말하면 흡착방식은 

octane, ethylbenzene, xylene, nonane

는 잘 흡착하나 결국 pentane, hexene, hexane, benzene, toluene는 배출된다는 뜻이다.


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드라이클리닝 건조기와 솔벤트 용제 회수기의 폭발원인은 따로 있다

폭발은 연소가 일어나고 기체의 부피가 아주 크게 빨리 팽창하는 현상이라고 할 수 있다. 그러므로 폭발은 간단한 화재와 구별된다.

세탁소에서의 사고는 화재와 폭발을 구별하여 살펴보아야 한다.

그럼 폭발이 일어나는 조건에는 점화 즉 불꽃과 산소만 있으면 되는가?

그렇지 않다. 가스 농도가 폭발 하한계(LEL) 이하라든가

또는 폭발 상한계(UEL) 이상일 때에는

착화를 시켜도 혼합 가스 폭발은 일어나지 않는다.


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세탁 건조기 유기용제 유증기 액화 회수기의 기술적 도전과제

첫째 기술보다 비용이 문제이다. 세탁시설은 지역적으로 산재하여 업소들이 운영될 수 밖에 없는 시장 특성상 개별 업소의 수익은 그리 크지 않다. 그러므로 목돈이 들어가는 장치를 구매할 여력이 부족하다. 실상 주유소나 카센터 또는 여러 화학공장들에는 정부의 보조금이 지급되어 장치의 보급과 배출저감의 성과를 달성하고 있다는 점에서 세탁시설은 보조금 혜택을 받지 못하고 있는 것이 더 핵심적인 이유라고 할 수 있다.


둘째는 기술이다. 아무리 보조금을 지급한다하더라도 지나치게 비용이 크다면 정부는 더 시급하다고 생각하는 곳에 먼저 예산을 쓸 수 밖에 없다. 그러므로 합리적인 비용으로 생산과 보급 및 유지관리까지 가능한 장비의 개발이 선결과제이다.


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세탁소 솔벤트 유증기 회수장치가 주유소 유증기 액화회수설비 보다 더 고난도의 기술을 요구한다.

1.건조는 하루에 한번이 아니라 두 번 세번 하기도 한다. 탱크로리는 일주일에 한 두 번 하역 한다.

2.건조기는 평균 25분 동안 새로운 공기가 순환되면서 순 배출량이 22.5만리터(즉 225입방미터)의 기체가 배출된다.

1번은 2번과 결합하면 정말 어마어마한 양이다.

22.5만 리터는 탱크로리 10대 분량이다.

하루 세번이면 30대 분량이다.

물론 VOC의 농도는 매우 낮다.


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세탁소 솔벤트 회수기 개발의 최대 난적은 먼지입니다.

솔벤트 회수기는 건조기 내부의 온도와 압력이 올라가는 데 일조한 것으로 알려져 있다. 그 덕분에 2012년에 회수기 보급 사업이 중단되었고 그 때 이후로 지금까지 세탁소에서 배출되는 유증기는 계속 생활시설 인근에서 배출되고 있는 것이다.

그럼 이 문제의 해법은 없는가?

문제는 풀라고 있는 것이다.

해법은 있다. 


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세탁소 등 소규모 VOCs 배출시설에 적합한 용제 회수기술

세탁소의 솔벤트 유증기를 액화회수하는 방법이 고려할 요소를 몇가지 정리해보자


1.실내용이다.

2.인화성이 강하다

3.온도나 압력이 상승하면 폭발위험이 증가한다.

4.유증기는 최소 상온보다 높은 40도 이상이다.

5.건조 중 외부공기 유입으로 수분이 다소 포함되어 있다.

6.건조 중 옷감에서 먼지가 다량 발생한다.

7.사용자는 단순한 장비를 선호한다.

8.조작이 복잡하면 사용자의 실수가 있을 수 있다.

9.복잡하면 고장 위험이 높아진다.

10.복잡하면 유지보수 비용이 높아진다.

11.고가의 장비는 시장이 수용할 수 없다.

12.고가의 장비는 국가가 보조금을 지원하더라도 확산에 많은 시간이 걸린다.

13.장비가 고장이 나더라도 위험이 없어야 한다.


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