본 연구는 울산소재 석유공장의 건조시설에서 발생하는 가스를 스크러버(Scrubber)로 최종 처리하여 배출되는 저 농도의 유해가스와 산 처리 시설에서 발생되는 고 농도로 발생하는 유해가스를 대상으로 연구하였다. 공정별로 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 및 총휘발성유기화합물(TVOCs)을 대상으로 측정하였으며 농도 측정은 TVOCs 측정기와 GC-MSD를 이용하여 SAP 전 후단의 TVOCs와 BTX의 농도를 측정, 분석하여 제거효율을 평가하였고, SAP 반응기는 5 단계로 구성하여 실험을 수행하였다. 슬라이딩 아크 프라즈마(slidind arcplasma) 반응기의 단수별에 따른 TVOCs 농도 변화는 유입 TVOCs 농도의 변화에 따른 처리효율 결과 481 ppm 미만에서 94.83%, 481 ppm 이상일 경우에는 1단에서는 89.07% 2단에서는 약 91% 이상으로 처리되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 석유화학공정 및 제조시설에서 SAP 공정을 통한 VOCs 제거에 대한 연구 및 기술개발의 기초가 되어 VOCs의 보다 안정적인 처리와 다양한 기술개발에 효과가 있을 것으로 기대해 본다.
본 연구는 울산소재 석유공장의 건조시설에서 발생하는 가스를 스크러버(Scrubber)로 최종 처리하여 배출되는 저 농도의 유해가스와 산 처리 시설에서 발생되는 고 농도로 발생하는 유해가스를 대상으로 연구하였다. 공정별로 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 및 총휘발성유기화합물(TVOCs)을 대상으로 측정하였으며 농도 측정은 TVOCs 측정기와 GC-MSD를 이용하여 SAP 전 후단의 TVOCs와 BTX의 농도를 측정, 분석하여 제거효율을 평가하였고, SAP 반응기는 5 단계로 구성하여 실험을 수행하였다. 슬라이딩 아크 프라즈마(slidind arc plasma) 반응기의 단수별에 따른 TVOCs 농도 변화는 유입 TVOCs 농도의 변화에 따른 처리효율 결과 481 ppm 미만에서 94.83%, 481 ppm 이상일 경우에는 1단에서는 89.07% 2단에서는 약 91% 이상으로 처리되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 석유화학공정 및 제조시설에서 SAP 공정을 통한 VOCs 제거에 대한 연구 및 기술개발의 기초가 되어 VOCs의 보다 안정적인 처리와 다양한 기술개발에 효과가 있을 것으로 기대해 본다.
This research examines the removal efficiency of benzene, toluene, xylene (BTX) and total volatile organic compounds (TVOCs) by flowing VOCs, which are generated at a petrochemical complex in the Ulsan area, in a sliding arc plasma (SAP) reactor. The SAP reactor process is composed of 5 steps and th...
This research examines the removal efficiency of benzene, toluene, xylene (BTX) and total volatile organic compounds (TVOCs) by flowing VOCs, which are generated at a petrochemical complex in the Ulsan area, in a sliding arc plasma (SAP) reactor. The SAP reactor process is composed of 5 steps and the analysis was conducted using a BTX detector and TVOC measuring instrument. The removal efficiency of BTX was better at high concentration than at low concentration and the emitted TVOC concentration increased in later steps of the reactor. In addition, the removal efficiency improved, as the flow velocity increased. The maximum permissible concentration of TVOCs in the first step was about 481 ppm and showed over 94.83% efficiency when it was operated in the 2nd step at concentrations beyond 481 ppm. Therefore, there are many factors for improving the removal efficiency of SAP reactors at low concentration and measures should be prepared according to the application method for the various types of industrial reactors.
This research examines the removal efficiency of benzene, toluene, xylene (BTX) and total volatile organic compounds (TVOCs) by flowing VOCs, which are generated at a petrochemical complex in the Ulsan area, in a sliding arc plasma (SAP) reactor. The SAP reactor process is composed of 5 steps and the analysis was conducted using a BTX detector and TVOC measuring instrument. The removal efficiency of BTX was better at high concentration than at low concentration and the emitted TVOC concentration increased in later steps of the reactor. In addition, the removal efficiency improved, as the flow velocity increased. The maximum permissible concentration of TVOCs in the first step was about 481 ppm and showed over 94.83% efficiency when it was operated in the 2nd step at concentrations beyond 481 ppm. Therefore, there are many factors for improving the removal efficiency of SAP reactors at low concentration and measures should be prepared according to the application method for the various types of industrial reactors.
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문제 정의
따라서 본 연구에서 이용한 슬라이딩 플라즈마 공정 장치(13)는 유해가스를 직접 아크와 접촉 반응시켜도 전극 냉각이 필요 없고, 전극소모가 거의 없으며 플라즈마 아크 반응온도를 쉽게 조절할 수 있는 기술적 특징을 가지고 있는 장점을 이용하여 SAP의 검증 차원과 휘발성유기화합물 중 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 및 총휘발성유기화합물(TVOCs)의 처리효율에 대하여 연구하고자 한다.
제안 방법
건조시설로부터 배출되어 최종적으로 스크러버에서 외기로 배출되는 저농도 VOCs의 측정은 스크러버의 stack 측정구에 SAP duct를 Tie-In 시킨 후 저농도 VOCs을 SAP 장치에 통과시키면서 검지기를 통한 분석을 실시하였다. 이때 유량을 6.
본 연구에서는 석유화학공장에서 배출되는 저 농도(건조시설)와 고 농도(산 처리시설) 처리시설로 나누어 Sliding Arc Plasma (SAP) 공정을 적용하여 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 유해가스 제거 효율의 특성을 평가하고 플라즈마 공정 개발을 위한 기초 자료의 수집 방안으로 실험하였다. 이에 얻어진 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
본 연구는 울산소재 석유공장의 건조시설에서 발생하는 가스를 스크러버(Scrubber)로 최종 처리하여 배출되는 저농도의 유해가스와 산 처리시설에서 고농도로 발생하는 유해가스를 대상으로 연구하였다. 두 처리시설에서 발생하는 물질 중에서 발암성 물질이며, 실내공기질에서 문제시 되는 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 및 총휘발성유기화합물(TVOCs)을 대상으로 측정하였으며, 농도 측정은 TVOCs 측정기(성화전자, RAE 3000)와 GC-MSD(GC: Agilent, HP 6890, MSD: Agilent, 5973N)를 이용하여 SAP 전 · 후단의 TVOCs와 BTX의 농도를 측정, 분석하여 그 처리효율을 평가하였다.
본 연구는 울산소재 석유공장의 건조시설에서 발생하는 가스를 스크러버(Scrubber)로 최종 처리하여 배출되는 저농도의 유해가스와 산 처리시설에서 고농도로 발생하는 유해가스를 대상으로 연구하였다. 두 처리시설에서 발생하는 물질 중에서 발암성 물질이며, 실내공기질에서 문제시 되는 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene), 자일렌(Xylene) 및 총휘발성유기화합물(TVOCs)을 대상으로 측정하였으며, 농도 측정은 TVOCs 측정기(성화전자, RAE 3000)와 GC-MSD(GC: Agilent, HP 6890, MSD: Agilent, 5973N)를 이용하여 SAP 전 · 후단의 TVOCs와 BTX의 농도를 측정, 분석하여 그 처리효율을 평가하였다.
성능/효과
1) 저 농도의 처리시설에서 SAP를 통해 배출된 BTX를 측정한 결과 모두 검출되지 않았다. 또한 TVOCs의 양을 통해 BTX 농도를 산정한 결과 톨루엔의 경우 83.
2) 고 농도의 처리시설에서 SAP를 통해 배출된 BTX 농도를 산정한 결과 벤젠 89.9%, 톨루엔이 88.6%, 자일렌 84.3%의 높은 제거효율을 나타냈다.
3) SAP 반응기의 단수에 따른 TVOCs 농도 변화를 측정한 결과 저 농도일 때 SAP 반응기로 유입되는 TVOCs의 농도는 비슷하였으나, 단수가 증가할수록 배출되는 TVOCs의 농도가 점차적으로 증가하는 경향을 확인하였으며, 1단에서는 95% 이상 제거되는 것을 확인하였다. 고농도일 때는 SAP 반응기로 유입되는 TVOCs 농도가 증가함에 따라 배출가스의 농도가 상대적으로 증가하는 것으로 확인하였으며, by-pass 가스를 통해 유입된 TVOCs 농도의 변화에 따른 처리효율 결과 481 ppm 미만에서 94.
3) SAP 반응기의 단수에 따른 TVOCs 농도 변화를 측정한 결과 저 농도일 때 SAP 반응기로 유입되는 TVOCs의 농도는 비슷하였으나, 단수가 증가할수록 배출되는 TVOCs의 농도가 점차적으로 증가하는 경향을 확인하였으며, 1단에서는 95% 이상 제거되는 것을 확인하였다. 고농도일 때는 SAP 반응기로 유입되는 TVOCs 농도가 증가함에 따라 배출가스의 농도가 상대적으로 증가하는 것으로 확인하였으며, by-pass 가스를 통해 유입된 TVOCs 농도의 변화에 따른 처리효율 결과 481 ppm 미만에서 94.83%, 481 ppm 이상일 경우에는 1단에서는 89.07%, 2단에서는약 91% 이상으로 처리되는 것을 확인할 수 있었다.
1) 저 농도의 처리시설에서 SAP를 통해 배출된 BTX를 측정한 결과 모두 검출되지 않았다. 또한 TVOCs의 양을 통해 BTX 농도를 산정한 결과 톨루엔의 경우 83.3%, 자일렌은 44.7%, 벤젠의 경우에는 농도가 오히려 증가 하였으며 이는 플라즈마로 인한 오염물질이 분해하는 과정으로 인해 고분자의 VOCs 가스들이 완전히 분해지 않고 저분자 형태의 VOCs 성분으로 변환된 것으로 판단된다.
후속연구
본 연구를 통해서 제조공정마다 차이가 있으나 고 농도의 VOCs를 발생시키는 공정 및 시설에서는 SAP를 통한 VOCs 저감기술이 매우 실용적일 것이라 판단되며 추가로 SAP 공정에 촉매탑 또는 약액세정 등의 공정을 설치하여 저 농도의 VOCs 처리효율(16)도 높일 수 있을 것으로 사료된다.
이러한 연구가 석유화학공정 및 제조시설에서 SAP 공정을 통한 VOCs 제거에 대한 연구 및 기술개발의 기초가 되어 VOCs의 보다 안정적인 처리와 다양한 기술개발에 효과가 있을 것으로 기대해 본다.
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