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KR101086817B1 - 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치 - Google Patents

응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치 Download PDF

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KR101086817B1
KR101086817B1 KR1020110105868A KR20110105868A KR101086817B1 KR 101086817 B1 KR101086817 B1 KR 101086817B1 KR 1020110105868 A KR1020110105868 A KR 1020110105868A KR 20110105868 A KR20110105868 A KR 20110105868A KR 101086817 B1 KR101086817 B1 KR 101086817B1
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South Korea
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oil
oil vapor
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condensed
condenser
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서재호
여태헌
Original Assignee
주식회사 유티앤아이
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Abstract

본 발명은 칠러를 이용하여 유증기를 응축 회수하고, 이 과정에서 응축되지 않는 부탄과 같은 탄화수소 계열의 미응축된 유증기를 흡수챔버에서 흡수액으로 흡수 회수하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치에 관한 것으로,
공급되는 과정에서 미리 응축된 응축유를 유증기와 분리시키는 응축유분리기(12); 응축유분리기(12)를 통과한 유증기를 흡착 후 탈착시키는 흡착탑(13); 흡착탑(13)에서 흡착된 유증기를 강제이송시키는 진공펌프(14); 탈착되어 회수관(11)을 흐르는 유증기를 액상 상태로 응축시키는 응축기(15); 상기 응축기(15)가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기(15)에 냉각수를 순환공급하는 칠러(16); 상기 응축기(15)에서 이송된 응축유를 저장하는 회수탱크(17); 상기 응축기(15)에서 회수탱크(17)로 이송되는 응축유에 함유된 유증기를 분리시키는 기액분리기(18); 상기 기액분리기(18)에서 분리된 유증기를 안내관(P-3)을 통해 내부에 충전된 액상의 흡수액에 공급하여 기액접촉시켜 액체상태로 흡수하는 제1흡수챔버(19a); 및 회수관(11)를 흐르는 유증기가 상기 흡착탑(13)에서 흡,착탈이 이루어지고 응축기(15)에서 응축된 후 회수탱크(17) 및 제1흡수챔버(19a)에 액상의 상태로 회수될 수 있도록 유증기의 흐름을 제어하고, 상기 진공펌프(14), 응축기(15), 칠러(16), 및 회수관(11)에 장착된 밸브의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함한다.

Description

응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치{Hybrid vapor recovery unit including condensation method and absorption method}
본 발명은 유류, 특히 휘발유의 저장 및 출하 중에 발생하는 유증기를 회수 하기 위한 회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각수에 의해 냉각된 칠러를 이용하여 유증기를 응축 회수하고, 이 과정에서 응축되지 않는 부탄과 옥탄과 같은 탄화수소 계열의 미응축된 유증기를 흡수챔버에서 흡수액으로 흡수 회수함으로써, 유증기를 효율적으로 회수할 수 있는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치에 관한 것이다.
휘발유의 경우 유증기 성분이 미량의 부탄(C4H10), 펜탄(C5H12)부터 옥탄(C8H18)까지의 탄화수소 성분으로 구성되어 있다. 이들 중 상온에서 액화가 가능한 물질은 탄소수 C5 이상의 탄화수소이다. 따라서 탄소수 C4로 구성된 탄화수소는 영하의 온도에서만 액화가 가능하므로 이들의 회수가 까다로워 사실상 회수하지 못하고 대기 중에 방출하고 있는 실정이다.
따라서, 휘발유를 포함한 각종 유류를 적하 또는 출하할 때 하는 유증기를 최대한 회수하여 환경오염을 줄이는 장치가 요구되고 있다.
일반적인 유증기 회수방법은 크게 3가지 공정, 즉, 흡착공정, 탈착공정, 흡수/회수 공정으로 진행된다.
이를 더 구체적으로 설명하면, 유증기를 흡착탑에서 흡착제(활성탄, 소수성 제올라이트, 실리카겔) 등을 이용하여 흡착하는 흡착공정, 상기 흡착제의 기공 내부에 흡착된 유증기를 진공펌프를 이용하여 강제 분리시키는 탈착공정, 및 탈착된 유증기를 흡수탑에 공급하여 기/액 접촉시켜 흡수하는 흡수공정으로 진행된다.
그러나, 이러한 회수공정은 도 1과 같이 지역적 여건으로 저장탱크(1)가 출하장소로부터 멀리 떨어져 있을 경우 저장탱크(1)의 물질을 흡수탑(2)에서 흡수제로 사용하기에는 먼 거리까지 공급관(3)을 배관해야 하고 또한 흡수탑(2)에서 흡수된 유증기를 다시 저장탱크(1)로 회수하기 위한 회수관(4)을 설치해야 하므로 설비투자비용이 많이 소요되는 문제가 있고, 또한 멀리 떨어져 있는 시설물을 안전하게 유지 및 관리하기가 곤란하였다.
종래 유증기의 다른 회수방법으로 등록실용신안 20-0448063호가 개시되어 있다. 이 기술은 유류가 공급되는 유류공급관과, 주유기로부터 유증기가 회수되는 유증기 회수관과, 유증기가 배출되는 유증기 배출관이 형성되어 있는 탱크;
압축기에 연결되는 동시에 버퍼탱크의 유증기가 설정압력에 도달하면 냉각기를 동작시키는 감지센서의 신호에 의해 개폐되는 컨트롤 밸브가 구비되며, 일단은 상기 유증기 배출관과 연결되며 타단은 상기 탱크와 연결되는 회수관;
상기 회수관에 설치되며 감지센서를 구비하는 버퍼탱크; 및 상기 버퍼탱크를 거친 유증기를 응축하여 액상으로 변화시키며, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축된 냉매를 응축 액화하는 응축기 및 냉매를 기화시켜 유증기를 냉각응축하는 증발기로 구성되는 냉각기;를 포함하며,
상기 증발기는, 냉매가 순환되는 냉매순환관과, 상기 냉매순환관에 부착되고, 1개 이상의 배플을 포함하는 복수의 챔버에 의해 구획되며, 어느 하나의 챔버는 동일한 배치간격을 가지는 복수의 냉각핀과, 유증기를 상하로 교대로 이동하도록 안내하는 배플 및 액상으로 변화된 유증기를 탱크로 안내하는 액상유로를 포함하되, 상기 냉각핀의 간격은 유증기 이송방향을 따라 후방의 챔버로부터 전방의 챔버 방향으로 줄어들게 구성되었다.
그런데, 상기와 같은 종래 유증기 회수장치는 냉각기를 이용하여 유증기를 응축시켜 회수하고 있으나, 상기 냉각기는 냉매를 순환시켜야 하므로 반드시 압축기, 응축기, 및 증발기를 갖추어야 하므로 냉각기의 구조가 대형화되어 제조 및 시공비용이 많이 소요되고, 특히 증발기 구조가 매우 복잡하나 결국 그 기능이 유증기를 증발시키는 기능에 불과하므로 복잡한 기능에 비해 유증기 회수에 비효율적인 문제가 있었다.
그리고, 무엇보다 상기 유증기 회수장치의 가장 큰 문제점은 회수관을 흐르는 유증기와 공기를 모두 응축시켜야 회수 효율을 높일 수 있는데, 이를 위해 유증기 응축에 많은 에너지가 소모되어 회수에 따른 고비용이 소요되었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 유증기 회수장치의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 칠러에 의해 냉각된 냉각수를 이용하여 유증기를 응축 회수시키고, 이 과정에서 응축되지 않는 부탄 및 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄과 같은 탄화수소 계열의 미응축된 유증기를 흡수챔버에서 흡수액으로 흡수시킴으로써, 유증기를 효율적으로 회수할 수 있는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치는, 유증기가 공급되는 회수관 경로상에 설치되고, 공급되는 과정에서 미리 응축된 응축유를 유증기와 분리시키는 응축유분리기;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 응축유분리기를 통과한 유증기를 흡착 후 탈착시키는 흡착탑;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 흡착탑에서 흡착된 유증기를 강제이송시키는 진공펌프;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 탈착되어 회수관을 흐르는 유증기를 액상 상태로 응축시키는 응축기;
상기 응축기가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기에 냉각수를 순환공급하는 칠러;
상기 회수관과 연통되게 이음되고, 상기 응축기에서 이송된 응축유를 저장하는 회수탱크;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 상기 응축기에서 회수탱크로 이송되는 응축유에 함유된 유증기를 분리시키는 기액분리기;
상기 기액분리기와 안내관으로 연결되고, 상기 기액분리기에서 분리된 유증기를 안내관을 통해 내부에 충전된 액상의 흡수액에 공급하여 기액접촉시켜 액체상태로 흡수하는 제1흡수챔버; 및
회수관를 흐르는 유증기가 상기 흡착탑에서 흡,착탈이 이루어지고 응축기에서 응축된 후 회수탱크 및 제1흡수챔버에 액상의 상태로 회수될 수 있도록 유증기의 흐름을 제어하고, 상기 진공펌프, 응축기, 및 칠러의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함한다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치는, 유증기가 공급되는 회수관 경로상에 설치되고, 공급되는 과정에서 미리 응축된 응축유를 유증기와 분리시키는 응축유분리기;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 응축유분리기를 통과한 유증기를 흡착 후 탈착시키는 흡착탑;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 흡착탑에서 흡착된 유증기를 강제이송시키는 진공펌프;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 탈착되어 회수관을 흐르는 유증기를 액상 상태로 응축시키는 응축기;
상기 응축기가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기에 냉각수를 순환공급하는 칠러;
상기 회수관과 연통되게 이음되고, 상기 응축기에서 이송된 응축유를 저장하는 회수탱크;
상기 회수관 경로상에 설치되고, 상기 응축기에서 회수탱크로 이송되는 응축유에 함유된 유증기를 분리시켜 회수탱크와 연결된 안내관을 통해 회수탱크로 공급하는 기액분리기;
상기 회수탱크와 연통되게 회수탱크 상부에 설치되고, 별도로 공급된 흡수액을 내부에 설치된 메쉬부재에 분사시켜 회수탱크 내부의 유증기를 액체상태로 흡수하는 제2흡수챔버; 및
회수관를 흐르는 유증기가 상기 흡착탑에서 흡,착탈이 이루어지고 응축기에서 응축된 후 회수탱크 및 제2흡수챔버에 액상의 상태로 회수될 수 있도록 유증기의 흐름을 제어하고, 상기 진공펌프, 응축기, 및 칠러의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 콘트롤러의 제어에 의해 회수관을 흐르는 유증기를 응축기에서 1차 응축시켜 회수하고, 1차 응축공정에서 응축되지 않은 미응축 유증기는 미리 충전되거나 또는 회수탱크에 저장된 흡수액(유증기와 동일 물질 )에 장시간 2차 흡수시켜 회수함으로써, 상압하에서 회수되지 않고 방출되어 환경을 오염시키는 부탄과 같은 물질까지도 모두 회수하여 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 회수탱크에 회수된 물질을 흡수액으로 사용하므로 종래 저장탱크의 물질을 흡수액으로 사용하기 위해 멀리 떨어진 저장탱크까지 공급관을 배관하고, 또한 회수된 유증기를 저장탱크로 회수하기 위한 회수관을 배관해야 하는 시공상의 어려움과 이에 따른 고비용을 줄일 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 유증기 회수장치의 구조를 컴팩트하게 구성할 수 있으므로 설치부지를 소형화하고 유지 및 관리비용을 줄일 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 유증기 처리장치 배관 계통도
도 2는 본 발명에 따른 유증기 회수장치의 계통도
도 3은 본 발명의 제1흡착탑에 유증기가 공급된 상태를 보인 도면
도 4는 본 발명의 제2흡착탑에 유증기가 공급됨과 동시에 제1흡착탑에서 유증기가 탈착된 후 응축기와 기액분리기를 거치면서 응축된 후 회수탱크로 회수되는 과정을 보인 도면
도 5는 본 발명의 제2흡착탑에서 유증기가 탈찰된 후 응축기와 기액분리기를 거치면서 응축된 후 회수탱크로 회수되는 과정을 보인 도면
도 6은 본 발명에 따른 기액분리기에서 유증기가 기액분리되어 회수탱크로 공급되는 과정을 보인 도면
도 7은 본 발명에 따른 흡수챔버에서 유증기를 흡수하는 과정을 보인 도면
도 8은 본 발명에 따른 유증기 회수장치의 다른 실시예의 계통도
도 9는 도 8의 제1흡착탑에 유증기가 공급된 상태를 보인 도면
도 10은 도 8의 제2흡착탑에 유증기가 공급됨과 동시에 제1흡착탑에서 유증기가 탈착된 후 응축기와 기액분리기를 거치면서 응축된 후 회수탱크로 회수되는 과정을 보인 도면
도 11은 도 8의 제2흡착탑에서 유증기가 탈찰된 후 응축기와 기액분리기를 거치면서 응축된 후 회수탱크로 회수되는 과정을 보인 도면
도 12는 도 8의 기액분리기에서 유증기가 기액분리되어 회수탱크로 공급되는 과정을 보인 도면
도 13은 도 8의 흡수챔버에서 유증기를 흡수하는 과정을 보인 도면
도 14는 본 발명에 따른 유증기 처리장치 배관 계통도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치의 구성을 상세히 설명한다.
상기 도면에서와 같이 본 발명에 따른 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치는 크게 2가지 실시예로 구성된다.
먼저, 도 2 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치(10)를 보인 것이다. 이 회수장치(10)는 제1흡수챔버(19a)가 종래보다 약 1/20 정도로 작아 소규모의 유증기 처리에 적합한 구조이다.
상기 일 실시예 유증기 회수장치(10)의 구성은 유증기가 흐르는 회수관(11)과 이 회수관(11)의 경로상에 설치되어 회수관(11)을 흐르는 유증기를 흡착/탈착한 후 응축과정과 흡수과정을 거치면서 흡수하는 구성요소들로 이루어지고, 이 장치는 콘트롤러(미도시)에 의해 제어된다.
상기 구성요소들은 공급과정에서 미리 응축된 응축유를 분리하는 응축유분리기(12), 유증기를 흡착 및 탈착시키는 흡착탑(13), 유증기를 진공 탈착시켜 압송하는 진공펌프(14), 탈착된 유증기를 응축시키는 응축기(15), 상기 응축기(15)가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기(15)를 냉각시키는 칠러(16), 상기 응축기(15)에서 응축된 응축유를 회수 저장하는 회수탱크(17), 상기 응축유 중에 함유된 유증기를 분리시키는 기액분리기(18), 상기 기액분리기(18)에서 분리된 유증기를 내부에 충전된 액상의 흡수액에 공급하여 액체상태로 흡수하는 제1흡수챔버(19a), 및 유증기를 액상의 상태로 회수하기 위해 작동하는 구성요소들을 제어하는 콘트롤러를 포함한다.
상기 회수관(11)은 유증기가 응축 및 흡수과정을 거칠 수 있도록 사용자의 편의에 따라 적절하게 배관되며, 유증기가 공급하는 것을 감안하여 잘 부식되지 않고 강도가 강한 재질을 사용한다.
상기 응축유분리기(12)는 회수관(11) 경로상에 설치되어 회수관(11)을 흐르는 유증기가 외부온도의 영향에 의해 미리 응축될 경우 이를 분리시켜 상기 회수탱크(17)로 이송시킨다. 유증기가 공급과정에서 소량이라 하더라도 응축되면, 이 응축유가 이후 경로인 흡착탑(13), 진공펌프(14), 응축기(15) 등으로 유입되어 이 장치들이 손상시키거나 고장을 일으키게 되므로 이러한 현상을 방지하기 위해 응축유분리기(12)를 사용한다.
상기 응축유분리기(12)는 상기 회수탱크(17)와 공급관(P-1)으로 연결되어 하부에 응축된 응축유가 상기 공급관(P-1)을 통해 회수탱크(17)로 이송되게 하고, 또한 상기 회수탱크(17) 내부의 유증기가 바이패스될 수 있도록 회수탱크(17)와 바이패스관(P-2)으로 연결된다.
상기 흡착탑(13)은 회수관(11) 경로상에 설치되어 응축유분리기(12)를 통과한 유증기를 흡착시켜 탈착하는 기능을 하는 것으로, 용기 내부에 흡착제(13c)가 수납되어 있다. 상기 흡착제(13c)로는 여러 가지를 사용할 수 있으며 그 일례로 활성탄과 소수성 제올라이트를 사용할 수 있다.
따라서, 회수관(11)을 흐르는 유증기가 흡착제(13c)의 미세 기공으로 유입되어 흡착되고, 이 흡착상태가 지속되어 포화되면 포화 유기증기는 진공펌프(14)에 의해 강제로 흡착탑(13)을 빠져나가 탈착된다.
상기 흡착탑(13)은 1개가 사용될 수 있으나, 바람직하게는 도면에서와 같이 회수관(11) 경로상에 병렬로 복수 개 설치되고, 콘트롤러가 각 흡착탑(13)과 연결된 회수관(11)에 설치된 밸브를 제어하여 유증기가 흡착탑(13)에 교번식으로 공급되어 순차적으로 흡,탈착되게 하는 것이 좋다.
상기 흡착탑(13)의 병렬배치 상태를 더 자세하게 설명하면, 도면에서와 같이 회수관(11) 양측에 제1,2유로관(11a)(11b)이 배관되고 이들 제1,2유로관(11a)(11b) 일측 각각에는 제1,2흡착탑(13a)(13b)이 연통가능하게 연결되고 타측에는 공기가 출입할 수 있도록 제1,2공기출입관(A)(B)이 연통되게 설치된다. 상기 제1,2유로관(11a)(11b)에는 콘트롤러의 제어에 의해 흡착을 위해 공급되는 유증기의 흐름을 제어하는 제1,2밸브(V1)(V2)가 설치되고, 상기 제1,2유로관(11a)(11b) 사이에는 제1,2흡착탑(13a)(13b)에서 흡착된 유증기가 탈착되는 경로를 제공하는 제3,4유로관(11c)(11d)이 연결되며, 상기 제3,4유로관(11c)(11d)에는 콘트롤러의 제어에 의해 탈착된 유증기의 흐름을 제어하는 제1,2밸브(V3)(V4)가 설치된다.
이와 같이 제1,2흡착탑(13a)(13b)이 밸브(V1)(V2)(V3)(V4)의 개폐에 의해 흡,착탈되는 과정은 후술에서 자세히 설명된다.
상기 진공펌프(14)는 회수관(11) 경로상에 설치되어 흡착탑(13) 내부에 포화상태로 흡착된 유증기를 강제로 토출시켜 회수탱크(17)까지 압송하는 힘을 제공한다. 이러한 진공펌프(14)는 공지의 것을 사용한다.
상기 응축기(15)는 회수관(11) 경로상에 설치되고, 칠러(16)에서 공급되는 저온의 냉각수에 의해 냉각되어 내부를 통과한 유증기를 액상 상태로 응축시키는 일종의 열교환기이다. 이러한 응축기(15)는 공지의 기술이기에 구성의 자세한 설명은 생략한다.
상기 칠러(16)는 응축기(15)가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기(15)에 저온의 냉각수를 순환 공급하는 기능을 한다. 그러므로 칠러(16)와 응축기(15)는 냉각수가 순환하는 별도의 냉각수관(D)이 연결되고, 이 냉각수관(D)에는 냉각수탱크(T)가 설치된다. 상기 칠러(16)는 공지의 것으로 냉각방식에 따라 다양한 형태로 구성되는데, 소형일 경우 전원공급에 의해 어느 일측면이 저온상태가 되는 열전반도체소자를 이용하여 냉각수를 냉각시키고, 대형일 경우 프레온가스를 냉매로 사용한 통상적인 냉각시스템을 이용하여 냉각수를 냉각시키게 된다.
본 발명의 칠러(16)에 의해 공급되는 냉각수는 섭씨 5도로 공급되어 응축기(15)에서 유증기와 열교환을 하고 약 섭씨 10도로 배출되어 다시 칠러(16)로 유입된다. 칠러(16)의 역할은 섭씨 10도의 냉각수 온도를 섭씨 5도로 낮추어 응축기(15)로 공급해 주는 역할을 한다.
따라서, 응축기(15)를 통과한 유증기는 응축기(15)에서 응축되면서 대부분의 성분이 액체상태로 상변화 되지만 부탄(C4H10)과 같은 탄화수소 성분은 상기 조건하에서 응축되지 않는다.
상기 회수탱크(17)는 회수관(11)과 연통되게 이음되어 상기 응축기(15)에서 이송된 응축유를 저장한다. 상기 회수탱크(17)는 응축유분리기(12)와 공급관(P-1)으로 연결되어 응축유분리기(12)에 저장된 응축유를 공급받아 저장할 수 있으며, 또한 상기 응축유분리기(12)와 바이패스관(P-2)으로 연결되어 회수탱크(17) 내부의 유증기가 응축유분리기(12)로 바이패스될 수 있도록 하는 것이 좋다.
상기 기액분리기(18)는 회수관(11) 경로상에 설치되고, 상기 응축기(15)에서 회수탱크(17)로 이송되는 응축유에 함유된 유증기를 분리시키는 것이다. 상기 응축기(15)에서 응축된 응축유에는 상온에서 응축되지 않는 부탄과 같은 성분은 유증기 상태로 존재하기 때문에 이를 상기 기액분리기(18)에서 분리하게 된다.
상기 기액분리기(18)는 도면에서와 같이 하부에 저장된 응축유가 회수관(11)을 통해 회수탱크(17)로 공급되고, 상부에 위치한 유증기는 후술하는 흡수챔버(19a)(19b)로 공급되어 그곳에서 흡수되어 회수탱크(17)에 저장된다.
따라서, 상기 기액분리기(18)는 유증기를 흡수챔버버(19a)(19b)로 공급 안내할 수 있도록 측면에 안내관(P-3)이 연장되어 흡수챔버(19a)(19b)까지 연장된다.
상기 흡수챔버(19a)(19b)는 상기 기액분리기(18)에서 분리된 유증기를 공급받을 수 있도록 안내관(P-3)으로 연결되고, 기액분리기(18)에서 공급된 유증기를 내부에 충전된 액상의 흡수액에 공급하여 기액접촉시켜 액체상태로 흡수하는 기능을 한다.
상기 흡수챔버(19a)(19b)는 두 가지 실시예로 구분되는데, 일 실시예의 제1흡수챔버(19a)는 상기 안내관(P-3)에서 토출된 유증기가 충돌하여 기액접촉면적을 증대시킬 수 있도록 흡수액에 메쉬부재(19a-1)가 잠기게 설치되고, 상기 메쉬부재(19a-1) 하부에는 안내관(P-3) 하단부에 형성된 노즐(N)이 배치된다.
따라서, 기액분리기(18)에서 공급되는 유증기는 상기 노즐(N)을 통해 제1흡수챔버(19a)로 배출되어 흡수액를 지나면서 버블을 일으키고 상기 메쉬부재(19a-1) 층을 통과하면서 기/액접촉이 일어나 흡수가 이루어진다.
상기 제1흡수챔버(19a)는 도 6과 같이 회수탱크(17) 내부에 설치되고, 내부에는 흡수액이 충전된다. 여기서, 상기 흡수액은 회수탱크(17)에 저장된 응축유와 동종인 것을 사용한다. 예컨대, 휘발유의 유증기를 흡수할 경우 상기 제1흡수챔버(19a)에 충전된 흡수액은 휘발유를 사용한다.
상기 콘트롤러는 회수관(11)를 흐르는 유증기가 상기 흡착탑(13)에서 흡,착탈이 이루어지고 응축기(15)에서 응축된 후 회수탱크(17) 및 제1흡수챔버(19a)에 액상의 상태로 회수될 수 있도록 유증기의 흐름을 제어하고, 상기 진공펌프(14), 응축기(15), 칠러(16), 및 회수관(11)에 장착된 밸브들의 구동을 제어하게 된다. 이러한 콘트롤러은 통상적인 전자적인 제어시스템으로 당업자라면 쉽게 구현할 수 있는 기술이다.
다음은 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 7 내지 도 12에 나타내었다.
상기 다른 실시예의 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치는 이미 설명한 실시예와 동일 내지 유사하고, 다만 제2흡수챔버(19b)가 회수탱크(17) 상부에 설치되고, 칠러(16)에 의하여 응축되어 회수되는 응축유를 흡수액으로 이용하는 것에 특징이 있다.
이와 같이 제2흡수챔버(19b)가 회수탱크(17) 상부에 설치하여 사용하는 경우는 대용량의 유증기를 회수하는 시설에 적용된다.
즉, 회수탱크(17) 상부에 설치된 제2흡수챔버(19b)를 크게 하여 그 내부에 수납된 메쉬부재(19b-1)를 크게 하여 유증기가 장시간 통과토록 하여 흡수효율을 높일 수 있게 한 것이다.
상기 다른 실시예의 제2흡수챔버(19b)는 상기 회수탱크(17)와 연통되게 회수탱크(17) 상부에 설치되고, 별도로 공급된 흡수액을 내부에 설치된 메쉬부재(19b-1)에 분사시켜 회수탱크(17) 내부의 유증기를 액체상태로 흡수한다.
상기 회수탱크(17)에 저장된 응축유를 상기 제2흡수챔버(19b)에 공급하여 흡수액으로 사용할 수 있도록 상기 회수탱크(17)와 제2흡수챔버(19b)는 응축유공급관(P-4)으로 연결되고, 이 응축유공급관(P-4)에는 흡수액을 순환시킬 수 있도록 순환펌프(E)가 설치된다.
다음은 본 발명에 따른 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치가 유증기를 회수하는 과정을 설명한다.
저장소(H)와 연결된 파이프에서 탱크롤리(TK)에 휘발유를 공급하면, 탱크롤리(TK) 내부에 저장된 유증기는 휘발유가 공급됨에 따라 발생된 압력에 의해 도 3과 같이 회수관(11)으로 이동하여 응축유분리기(12)를 거쳐 제1,2흡착탑(13a)(13b)으로 이송된다.
이 과정에서 겨울철과 같이 온도가 낮을 경우 유증기 중 소량은 응축될 수 있는데, 응축된 응축유는 상기 응축유분리기(12)에서 분리되어 공급관(P-1)을 통해 회수탱크(17)로 회수되고, 응축되지 않은 유증기는 회수관(11)을 따라 흡착탑(13)으로 이송된다.
상기 이송된 유증기는 제1,2흡착탑(13a)(13b)으로 공급되어 흡착/탈착하게 되는데, 콘트롤러의 제어에 의해 제1,2밸브(V1)(V2)가 개방되고 제3,4밸브(V3)(V4)가 차단됨에 따라 유증기는 개방된 제1,2유로관(11a)(11b)을 통해 제1,2흡착탑(13a)(13b)으로 공급되어 내부에 충전된 흡착제(13c)에 흡착되기 시작한다.
상기 제1,2흡착탑(13a)(13b)에서 유증기의 흡착이 완료되면 유증기의 착탈이 이루어지는데, 탈착은 순차적으로 진행된다. 즉, 콘트롤러의 제어에 의해 진공펌프(14)가 구동한 상태에서 제3밸브(V3)가 개방되고 제1,2,4밸브(V1)(V2)(V4)가 차단되면 도 4와 같이 제1흡착탑(13)(13a)에서 포화상태로 흡착이 완료된 유증기는 제1,3유로관(11a)(11c)을 통해 회수관(11)으로 탈착되어 응축기(15)로 이송된다.
계속해서, 제2,3밸브(V2)(V3)가 차단되고 제1,4밸브(V1)(V4)가 개방되면 도 5와 같이 제2흡착탑(13b)에서 흡착이 완료된 유증기는 제4유로관(11d)을 통해 회수관(11)으로 탈착되고, 이와 동시에 탱크로리(TK)에서 공급된 유증기는 도 3과 같이 개방된 제1밸브(V1)와 제1유로관(11a)을 통해 비워진 제1흡착탑(13a)으로 공급되어 흡착된다.
이와 같은 방법으로 제1,2흡착탑(13a)(13b)은 서로 교번되게 순차적으로 유증기를 흡착과 탈착을 수행하게 되고, 이렇게 탈착이 완료된 유증기는 진공펌프(14)의 압송력에 의해 응축기(15)를 통과하면서 응축되어 응축유가 된다.
상기 응축유는 기액분리기(18)로 유입되어 비중이 무거운 순수한 응축유는 하부로 저장되어 회수관(11)을 통해 회수탱크(17)로 회수되고, 응축되지 않은 가벼운 유증기는 안내관(P-3)을 통해 회수탱크(17) 내부에 장착된 제1흡수챔버(19a)로 공급된다.
상기 제1흡수챔버(19a)는 흡수액이 미리 충전되어 있고, 이 흡수액에는 메쉬부재(19a-1)가 잠기게 설치되어 있으므로 안내관(P-3)에서 토출된 유증기가 흡수액에 의해 흡수되면서 상기 메쉬부재(19a-1)의 미세공으로 유입되어 접촉면적이 급격히 증대되어 흡수가 원활하게 진행된다. 따라서 제1흡수챔버(19a)로 공급되는 유증기는 흡수액에 흡수되어 넘치면 자연스럽게 회수탱크(17)에 회수된다.
여기에서, 사용되는 흡수액은 유증기의 성분과 동일한 물질, 예컨대 유증기가 휘발유이면 상기 흡수액도 휘발유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 회수관(11)을 흐르는 유증기는 응축기(15)에서 응축된 상태로 거의 대부분 회수되고, 그 중 부탄과 같이 응축되지 않은 유증기는 제1흡수챔버(19a)로 이동하여 흡수액에 의해 흡수방식으로 회수된다.
상기와 같이 유증기가 회수된 회수탱크(17)는 응축유분리기(12)와 바이패스관(P-2)으로 연결되어 있으므로, 회수탱크(17)에서 발생되는 유증기는 바이패스관(P-2)을 통해 다시 응축유분리기(12)로 이동하여 이미 설명한 과정을 다시 거치면서 회수탱크(17)에 회수된다.
이러한 일련의 유증기 회수과정은 콘트롤러의 제어에 의해 이루어지는데, 콘트롤러는 유증기 압력을 측정하고 설정압에 이를 때 회수관(11)상에 설치된 각종 밸브, 진공펌프(14), 응축기(15), 칠러(16)를 적절하게 제어하여 유증기를 회수토록 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예는 회수탱크(17) 상부에 제2흡수챔버(19b)가 설치되고, 상기 제2흡수챔버(19b)의 측면은 흡수액공급관(P-4)으로 회수탱크(17)와 연결되어 있으며, 또한 기액분리기(18)의 안내관(P-3)이 회수탱크(17)와 연결된다.
따라서, 기액분리기(18)에서 분리된 응축유는 회수탱크(17)로 회수되고, 응축되지 않는 유증기도 안내관(P-3)을 통해 별도로 회수탱크(17)로 회수된다. 이렇게 회수된 상기 유증기는 회수탱크(17)의 압력에 의해 상부에 설치된 제2흡수챔버(19b)를 통과하게 되는데, 이 과정에서 메시부재(19b-1)를 통과할 때 노즐(N-1)에서 분사된 흡수액에 장시간 흡수되어 다시 회수탱크(17)로 회수된다.
이와 같이 본 발명은 유증기가 회수관(11)을 흐르면서 1차적으로 응축기(15)에서 응축되므로 응축방식으로 회수탱크(17)에 회수되고, 2차적으로 제1,2흡수챔버(19a)(19b)로 이동하여 그 곳에서 메쉬부재(19a-1)(19b-1)에 막혀 느리게 통과하면서 미리 충전되어 있거나 또는 노즐(N-1)에서 공급된 흡수액과 충분히 접촉하여 흡수방식으로 회수된다.
이러한 유증기의 회수방식은 지금까지 적용된 흡착/탈착을 거쳐 곧바로 회수하는 방식, 또는 냉각기에 의한 응축방식으로 회수하는 방식과는 다른 것으로, 유증기의 회수효율이 뛰어나 환경오염을 줄일 수 있는 유용한 발명이다.
더 나아가, 도 1과 도 14의 계통도를 비교하면, 본 발명의 유증기 처리장치의 배관 구성이 종래에 비해 현저히 간소하여 설비를 소형화하고 그에 따른 유지 및 관리 비용을 줄일 수 있어 종래와 현저히 대비되는 발명인 것이다.
10 : 유증기 회수장치 11 : 회수관
12 : 응축유분리기 13 : 흡착탑
14 : 진공펌프 15 : 응축기
16 : 칠러 17 : 회수탱크
18 : 기액분리기 19 : 흡수챔버

Claims (12)

  1. 유증기가 공급되는 회수관(11) 경로상에 설치되고, 공급되는 과정에서 미리 응축된 응축유를 유증기와 분리시키는 응축유분리기(12);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 응축유분리기(12)를 통과한 유증기를 흡착 후 탈착시키는 흡착탑(13);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 흡착탑(13)에서 흡착된 유증기를 강제이송시키는 진공펌프(14);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 탈착되어 회수관(11)을 흐르는 유증기를 액상 상태로 응축시키는 응축기(15);
    상기 응축기(15)가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기(15)에 냉각수를 순환공급하는 칠러(16);
    상기 회수관(11)과 연통되게 이음되고, 상기 응축기(15)에서 이송된 응축유를 저장하는 회수탱크(17);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 상기 응축기(15)에서 회수탱크(17)로 이송되는 응축유에 함유된 유증기를 분리시키는 기액분리기(18);
    상기 기액분리기(18)와 안내관(P-3)으로 연결되고, 상기 기액분리기(18)에서 분리된 유증기를 안내관(P-3)을 통해 내부에 충전된 액상의 흡수액에 공급하여 기액접촉시켜 액체상태로 흡수하는 제1흡수챔버(19a); 및
    회수관(11)를 흐르는 유증기가 상기 흡착탑(13)에서 흡,착탈이 이루어지고 응축기(15)에서 응축된 후 회수탱크(17) 및 제1흡수챔버(19a)에 액상의 상태로 회수될 수 있도록 유증기의 흐름을 제어하고, 상기 진공펌프(14), 응축기(15), 칠러(16), 및 회수관(11)에 장착된 밸브의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 응축유분리기(12)는 상기 회수탱크(17)와 공급관(P-1)으로 연결되어 분리된 응축유를 상기 공급관(P-1)을 통해 회수탱크(17)에 저장하는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 흡착탑(13)은 회수관(11) 경로상에 복수 개가 병렬로 설치되고, 콘트롤러가 각 흡착탑(13)과 연결된 회수관(11)에 설치된 밸브를 제어하여 유증기가 흡착탑(13)에 교번식으로 공급되어 순차적으로 흡,탈착되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1흡수챔버(19a)는 기액분리기(18)에서 분리된 유증기를 공급받을 수 있도록 기액분리기(18)와 안내관(P-3)으로 연결되고, 상기 안내관(P-3)에서 토출된 유증기가 충돌하여 기액접촉면적을 증대시킬 수 있도록 상기 흡수액에 메쉬부재(19a-1)가 잠기게 설치되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제1흡수챔버(19a)는 회수탱크(17) 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 회수탱크(17) 내부의 유증기가 응축유분리기(12)로 바이패스될 수 있도록 회수탱크(17)와 응축유분리기(12)는 바이패스관(P-2)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 흡수액은 회수탱크(17)에 저장된 응축유와 동종인 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  8. 유증기가 공급되는 회수관(11) 경로상에 설치되고, 공급되는 과정에서 미리 응축된 응축유를 유증기와 분리시키는 응축유분리기(12);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 응축유분리기(12)를 통과한 유증기를 흡착 후 탈착시키는 흡착탑(13);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 흡착탑(13)에서 흡착된 유증기를 강제이송시키는 진공펌프(14);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 탈착되어 회수관(11)을 흐르는 유증기를 액상 상태로 응축시키는 응축기(15);
    상기 응축기(15)가 유증기를 응축시킬 수 있도록 응축기(15)에 냉각수를 순환공급하는 칠러(16);
    상기 회수관(11)과 연통되게 이음되고, 상기 응축기(15)에서 이송된 응축유를 저장하는 회수탱크(17);
    상기 회수관(11) 경로상에 설치되고, 상기 응축기(15)에서 회수탱크(17)로 이송되는 응축유에 함유된 유증기를 분리시켜 회수탱크(17)와 연결된 안내관(P-3)을 통해 회수탱크(17)로 공급하는 기액분리기(18);
    상기 회수탱크(17)와 연통되게 회수탱크(17) 상부에 설치되고, 별도로 공급된 흡수액을 내부에 설치된 메쉬부재에 분사시켜 회수탱크(17) 내부의 유증기를 액체상태로 흡수하는 제2흡수챔버(19b); 및
    회수관(11)을 흐르는 유증기가 상기 흡착탑(13)에서 흡,착탈이 이루어지고 응축기(15)에서 응축된 후 회수탱크(17) 및 제2흡수챔버(19b)에 액상의 상태로 회수될 수 있도록 유증기의 흐름을 제어하고, 상기 진공펌프(14), 응축기(15), 칠러(16), 및 회수관(11)에 장착된 밸브의 구동을 제어하는 콘트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 응축유분리기(12)는 상기 회수탱크(17)와 공급관(P-1)으로 연결되어 분리된 응축유를 상기 공급관(P-1)을 통해 회수탱크(17)에 저장하는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 흡착탑(13)은 회수관(11) 경로상에 병렬로 복수 개 설치되고, 콘트롤러가 각 흡착탑(13)과 연결된 회수관(11)에 설치된 밸브를 제어하여 유증기가 흡착탑(13)에 교번식으로 공급되어 순차적으로 흡,탈착되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 제2흡수챔버(19b)를 통과한 유증기가 응축유분리기(12)로 바이패스될 수 있도록 제2흡수챔버(19b)와 응축유분리기(12)는 바이패스관(P-2)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.
  12. 청구항 8에 있어서, 회수탱크(17)에 저장된 응축유를 상기 제2흡수챔버(19b)에 공급하여 흡수액으로 사용할 수 있도록 상기 회수탱크(17)와 제2흡수챔버(19b)는 응축유공급관(P-4)으로 연결되고, 이 응축유공급관(P-4)에는 흡수액을 순환시킬 수 있도록 순환펌프(E)가 설치되는 것을 특징으로 하는 응축방식과 흡수방식을 적용한 유증기 회수장치.






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