초록 ▼

본 연구에서는 다양한 중소배출원에서 배출되는 VOCs를 회수 재생하여 기업은 물론 사회적 경제이윤을 발생시킬 수 있는 저비용 고효율의 총량적 VOCs 배출 저감의 환경기술적 요구조건을 만족시키는 무방류 형태의VOCs 회수장치를 개발하였다. 수분흡착탑의 수분제거 효율은 90%이상이었으며, VOCs 제거 흡착탑에서의 VOCs 회수율은 아세톤이 $97{\sim}99%$, 톨루엔이 $97{\sim}99%$로 나타났으며, 대기로 배출되는 농도는 아세톤이 150ppm이하, 톨루엔이 100ppm이하로 검출

본 연구에서는 다양한 중소배출원에서 배출되는 VOCs를 회수 재생하여 기업은 물론 사회적 경제이윤을 발생시킬 수 있는 저비용 고효율의 총량적 VOCs 배출 저감의 환경기술적 요구조건을 만족시키는 무방류 형태의VOCs 회수장치를 개발하였다. 수분흡착탑의 수분제거 효율은 90%이상이었으며, VOCs 제거 흡착탑에서의 VOCs 회수율은 아세톤이 $97{\sim}99%$, 톨루엔이 $97{\sim}99%$로 나타났으며, 대기로 배출되는 농도는 아세톤이 150ppm이하, 톨루엔이 100ppm이하로 검출되었으며, 회수된 VOCs의 성분 분석 결과 수분함량은 1%이하였으며, 잔존물질은 배관자제에서 용출된 미량의 Cu, Zn외에 거의 검출되지 않았다. 이렇게 회수된 VOCs를 실제 공정에 투입을 위해 테스트 한 결과 원료물질 VOCs와 거의 차이가 없는 것으로 판단된다. 당사가 개발한 흡착식 hybrid 회수 장치는 환경기준을 만족함과 동시에 원료물질 수준의 용제를 회수함으로써 소모성 환경설비의 개념을 생산원가 절감의 개념으로 바꾸어 능동적인 환경설비 설치를 가능하게 하였다.

Abstract ▼

To develop the VOCs prevention technology, the hybrid technology to achieve the reduction of VOCs from various middle and small sources should be commercialized under the following conditions. 1) Satisfaction of the environmental emission standard 2) Feasibility of the VOCs recovery as the degree of

To develop the VOCs prevention technology, the hybrid technology to achieve the reduction of VOCs from various middle and small sources should be commercialized under the following conditions. 1) Satisfaction of the environmental emission standard 2) Feasibility of the VOCs recovery as the degree of original raw materials 3) Inexpensiveness of the installing and operating cost 4) Workers can easily access to deal with operating equipment 5) Raw materials and parts of the instrument standardized and easily supplied 6) Practicable and/or stable technology now 7) Recovery technology both water mixed VOCs and no water-contained VOCs must yield no water-mixed liquid-state VOCs. When the recovery liquid VOCs having plenty of moisture, it can not be reused in the process due to fatal influence on the products.

목차 Contents

• 제 1 장 연구개발과제 의 개요...38
• 제 1 절 VOCs (Volatile Organic Compounds)...38
• 제 2 절 연구개발의 필요성...42
• 1. VOCs에 의한 대기 오염 방지 효과...42
• 2. VOCs(휘발성 유기화합물)관련 규제법규 강화로 인한 기업의 경영활동 축소 방지...42
• 3. 선진형 VOCs 방제 기술 개발의 필요성...43
• 4. $CO_2$ 배출 문제점인 산화기술을 대체할 수 있는 기술 필요성...43
• 5. 상용화를 위한 경제적이면서 안정적인 기술...43
• 6. 다양한 조건을 만족하는 기술 개발 필요성...44
• 7. VOCs의 대기 총 방출량을 줄일 수 있는 hybrid 회수용 기술의 필요성...44
• 제 3 절 연구개발의 개요 및 범위...45
• 제 2 장 국내외 기술의 개발 현황...48
• 제 1 절 국외 상용화 동향...48
• 제 2 절 국내 상용화 동향...50
• 제 3 절 국내외 유사기술과의 차별성...52
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...54
• 제 1 절 연구의 이론적 배경...54
• 1. 연구동향...54
• 2. Chromatography method...58
• 제 2 절 Hybrid VOCs Recovery System(HVRS)...64
• 1. Pressure Swing Adsorption(PSA)...64
• 2. HVRS 개요 및 종래기술...65
• 3. 본 공정이 이루고자하는 기술적 과제...66
• 4. HVRS의 공정 구성...67
• 제 3 절 활성탄의 VOCs 흡착...72
• 1. 재료 및 방법...72
• 2. Acetone 흡착...77
• 3. Toluene 흡착...92
• 4. MEK, p-Xylene 흡착...108
• 5. Thinner 흡착...112
• 제 4 절 수분(water vapor)흡착...114
• 1. 유량과 흡착제량에 따른 water vapor의 파과곡선 변화...114
• 2. 세공크기가 다른 zeolite A type 흡착제의 water vapor 파과곡선 비교...117
• 3. 흡착제 종류에 따른 water vapor의 파과곡선 비교...118
• 4. 유량에 따른 water vapor의 파과곡선 변화...119
• 5. Water vapor 농도에 따른 온도별 파과곡선의 변화...120
• 6. 흡착온도와 water vapor의 농도에 따른 흡착관(U자관)의 온도변화...122
• 7. Water vapor 흡착평형실험...123
• 8. 흡착평형실험에서 흡착시간에 따른 흡착층의 온도변화...130
• 9. 흡착제 량에 따른 온도비교...132
• 제 5 절 활성탄소섬유의 VOCs 흡착...133
• 1. 실험재료...133
• 2. 흡착제로 사용된 활성탄소섬유의 세공크기 비교...133
• 3. 활성탄소섬유와 VOCs의 종류에 따른 평형흡착량 비교...135
• 4. 흡착질의 분자 크기에 따른 평형흡착량 비교...136
• 제 6 절 탈착...139
• 1. 수분탈착...139
• 2. VOCs 탈착...151
• 제 7 절 세공크기 분포에 따른 VOCs의 흡.탈착 특성...163
• 1. 실험재료 및 방법...163
• 2. 흡착제의 세공구조...163
• 3. 활성탄에서의 세공영역 비교...167
• 4. Acetone vapor 흡착...168
• 5. MEK vapor 흡착...177
• 6. Toluene vapor 흡착...185
• 제 8 절 개질에 따른 흡착특성...193
• 1. Zeolite의 개질에 따른 toluene의 흡착...193
• 2. 활성탄의 개질에 따른 VOCs의 흡착특성...204
• 제 9 절 흡착제의 선별 및 평가...238
• 제 10 절 Chromatogram을 이용한 흡착제의 선정...241
• 1. HVRS의 수분 선택 흡착탑 설작...269
• 제 11 절 100L/min 규모의 단일탑 실험...277
• 1. 100L/min 규모의 수분흡탈착 공정의 설계 및 실험...277
• 2. 100L/min 규모의 VOCs 흡탈착 공정의 설계 및 실험...281
• 제 12 절 100L/min 반응기의 제작 및 운전...290
• 1. 가열장치 설계 및 제작...290
• 2. 압축 응축 장치 설계 및 제작...301
• 3. HVRS 공정 설계 및 내구성 실험...315
• 제 13 절 $200m^3/hr$ 의 최적화 실험...329
• 1. 수분 흡착탑 실험 및 설계...329
• 2. 잔류 흡착질 실험...356
• 3. VOCs 흡착탑 실험 및 설계...372
• 제 14 절 $200m^3/hr$ 반응기의 설계와 운전...382
• 1. $200m^3/hr$ scale process layout...382
• 2. $200m^3/hr$ scale 운전...395
• 제 15 절 $1000m^3/hr$ 의 제작과 운전 실험...428
• 1. $1000m^3/hr$ 의 제작과정...428
• 2. $1000m^3/hr$ 단일반응기 실험...447
• 3. $1000m^3/hr$ 의 연속운전 실험...459
• 제 16 절 결론...465
• 1. 목표 대비 성과...465
• 2. 요약...466
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...471
• 제 1 절 년차별 목표 달성도...471
• 1. 1차년도...471
• 2. 2차년도...473
• 3. 3차년도...474
• 제 2 절 관련분야에의 기여도...474
• 1. VOCs (Volatile Organic Compounds)의 저감 기술 확보...474
• 2. 선진형 VOCs 방제 기술 확보...475
• 3. 중소형 규모의 배출원에 적용될 수 있는 기술 확보...475
• 4. 다양한 조건을 만족하는 기술 확보...475
• 5. $CO_2$ 배출 문제점인 산화기술을 대체할 수 있는 기술 확보...476
• 6. 활용계획...476
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...479
• 제 1 절 기술실시계약 체결 및 기술료 완납...479
• 제 2 절 사업화계획...479
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...480
• 제 7 장 참고문헌...483
• 첨부 VOCs 회수장치의 경제성 분석...489