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1. 습식 세정탑 (Wet Scrubber)
집진원리
보통 습식 집진 장치라고 하며 유해가스 및 화학 물질 처리용이다.
흡수에 의한 가스제거와 충돌과 차단의 원리에 의한 입자상 물질을 동시에 제거 가능한 장치이다. 주요 가용성 GAS (NH₃, HCL, H₂S) 의 포집에 사용되고 있으며 온도 조건에 따른 재질의 선정에 유의해야 한다.


적용원리
  • · 흡수 : 가스상 물질이 가스 - 액체 계면을 통해 가스상에서 액체상으로 전달되는 현상
  • · 관성충돌 : 입자 직경이 10㎛이상 될때에는 관성 충돌이 지배적이다. 가스와 액적이 상대 운동을 할 경우 가스중에 함유된 고체 또는 액체의 입자는 가스의 유선이
     액적의 근처에서 곡선쪽으로 방향이 변할때 관성 때문에 가스의 유선으로부터 액적에 충돌하여 제거된다.
  • · 직접차단 : 작은 입경은 관성력이 상대적으로 작으므로 충진재, 액적, 여과재등에 충돌하여 제거된다.
  • · 확산 : 입자 직경이 0.1㎛이하의 입자는 무작위 운동 즉, 브라운 운동을 하여 확산되면서 제거된다.








특징
  • - 미세분진의 포집효율이 높고 2차 분진 처리 불필요.
  • - 고온, 고압가스취급 가능. (가스 폭발 위험 감소)
  • - 분진 및 가스(특히 습한 가스) 동시 처리 가능.
  • - 설치비가 저렴하고 (폐수처리 미 설치시) 설치공간이 적음.
  • - 부식성 가스, Mist 환수 가능.



포집원리
  • - 액적에 입자가 충돌하여 부착
  • - 미립자 확산에 의한 입자간 응집
  • - 배기가스의 증습에 의한 입자간 응집
  • - 입자를 핵으로 증기의 응결 및 응집성 촉진
  • - 액막, 기포에 입자가 접촉하여 부착
  • - 폐수처리와 건습 Interface에서 고형화 문제
  • - 압력손실 및 동력이 높고 장치의 부식 및 침식가능



종류
유수식
물 또는 세정액을 항상 일정량 보유하는 구조로 함진가스가 이 장치에 유입되면 액적, 액막, 기포를 만들어 함진가스 중의 먼지를 제거한다. 압력손실은 120~200mmH2O이고 포집 입자는 1~100㎛입자에 적합하다.


가압수식
물을 가압, 공급하여 분진가스를 세정하는 방식이다.
  • 1) Venturi Scrubber
    ·벤츄리 관을 통과하는 함진가스에 세정액을 가압 분사시켜 형성되는 관성력, 확산력, 부착력 및 중력에 의해 먼지를 세정 분리
    ·기본 유속은 60~90m/sec, 압력손실 300~800mmH2O, 액,가스비 0.3~1.5ℓ/㎥, 50% 분리한계 입자경 0.1㎛
    ·집진공정은 세정액이 고속가스류에 의해 미세화되면서 전단면에 분사시 함진가스 중의 먼지와 접촉되고, 확산관에서 감속되어 액적과의 사이에 먼지와 재 접촉, 분리된다.
  • 2) 제트 스크러버
    ·세정수를 회전날개를 가진 분무노즐에 의해 고속으로 분사시켜 주위의 함진가스를 흡인한 후 throat 부분에서 가속되고, 확대관을 통과하는 사이에 기액이 혼합, 액적과 분진의 충돌, 확산 등에 의하여 분진을 분리
    ·액, 가스비는 10~50ℓ/㎥으로서 사압수식, 충전탑 및 회전식의 10~20배으며 압력은 승압되서 송풍기가 불필요
    ·50% 분리한계 입자경은 0.2㎛, 기본유속은 10~20m/sec
    ·사용액량이 많아 운전비가 많이 소요
  • 3) 사이클론 스크러버
    ·탑 하부 중심에 다수의 스프레이 노즐을 가진 분무관을 설치하여 함진가스를 직접 유입시키면 가스는 탑 내를 선회하면서 상승하는 동안 분무노즐로부터 분무된 세정액의 액적에 의해 세정되며 액적에 충돌, 부착된 분진은 원심력에 의해 탑벽에 포집
    ·액, 가스비는 2~3ℓ/㎥, 압력손실은 12mmH2O, 기본유속 1~2m/sec, 50% 분리한계 입자경은 1.0㎛이다.
  • 4) 충전탑식
    ·가압수식의 한 방법으로 함진가스를 탑 하부에서 상부로 통과시키고, 세정액을 탑 하부로 분사하여 충전재 표면에서 액막을 형성시켜 세정시키는 방법
    ·액,가스비는 2~3ℓ/㎥, 압력손실 100~200mmH2O, 기본유속 0.5~1m/sec, 50% 분리한계 입자경은 1.0㎛이다.
  • 5) 회전식
    ·송풍기의 회전을 이용하여 세정수와 함진가스를 교반시켜 세정수에 의해 형성된 다수의 액적, 액막 또는 기포에 의해 분진을 분리 포집 하는 방법
    ·Theisen Washer와 Impulse scrubber가 있다.
    ·Theisen Washer의 경우 액, 가스비는 0.7~2.0ℓ/㎥, 압력손실은 없고 오히려 50~150mmH2O정도 승압되며, 50% 분자입자 한계경은 0.2㎛이다.
    ·Impulse scrubber는 액, 가스비 0.3ℓ/㎥ 전후로 적은 편이며 집진성능은 Theisen Washer보다 다소 작으니 소요 동력이 적어 운전비가 매우 저렴하다.



적용분야
화학공장 등 유해가스 발생 사업장 / PCB 제작공장 등 반도체 관련 공장 / 폐수처리장, 분뇨처리장 등 악취발생 사업장 / 도금공장 등 Fume 발생 사업장





2. 약액 세정 설비
개요
약액 세정탑은 하수 처리장 등에서 발생하는 악취를 포집하여 제거하는 설비로 세정탑 내부에 약액을 분사하여 세정탑을 통과하는 황화수소(H₂S)와 암모니아(NH₃)등을 화학반응을 통해 제거하는 설비이다.



약액 세정탑의 종류
2단 약액 세정탑
2단 약액 세정탑은 하나의 세정탑에 2가지의 약액을 사용하는 약액 세정탑으로 작은 설치공간에서 탈취 효율을 높일 수 있는 방식이다.
  • ·1단부 산성 악취제거 : 악취가스가 유입되면 가성소다 등의 약액을 분사하여 황화수소등의 산성 악취를 제거한다.
  • ·2단부 알칼리성 악취제거 : 1단부에서 산성류 악취가 제거된 가스를 황산등의 약액을 분사하여 알카리성 악취를 제거한다.


DOUBLE 세정탑
2개의 세정탑에 약액을 2번씩 세정하는 약액 탈취기를 고농도 악취에 적합하며 특히 약액을 사용하여 발생되는 염을 제거하는 장치가 부착되어 있어 장시간 사용에도
악취효율이 낮아지지 않는다.
  • ·1차 세정탑 주요악취제거 : 1차 세정탑 주요악취제거 : 악취가스의 주요구성 요소를 파악하여 그 악취에 적절한 약액은 사용하여 주요 악취 성분을 제거한다.
  • ·2단 세정탑 잔여악취 제거 및 소독세정 : 주요악취가 제거된 악취 가스를 유입받아 악취성분과 원인균을 파괴하는 CLO2를 분사하여 잔여악취를 제거하고
     소독한다.



악취 물질의 유효 세정법

악취물질 유효세정약액
분 류 명 칭 화학식
황화물 황화수소
메틸부탄
이황화메틸
황화메틸
H2S
CH3SH
(CH3)2S2
(CH3)2S
가성소다(NaOH)
가성소다(NaOH), 차아염소산소다(NaCIO)
차아염소산소다(NaCIO)
차아염소산소다(NaCIO)
질소화합물 암모니아
아민
트리메틸아민
NH3
RNH2, R2NH
(CH3)3N
황산(H2SO4)
황산(H2SO4)
황산(H2SO4)
알데히드 포름알데히드
아크로레인

HCHO
CH2-CHCHO

가성소다(NaOH) + 차아염소산소다(NaCIO)
유기산 초산 CH3COOH 가성소다(NaOH)
페놀 페놀
크레즐
C6H5OH
CH3-C6H4OH
가성소다(NaOH)
가성소다(NaOH)



세정 회수와 약액의 조합

1단 약액세정 2단 약액세정 3단 약액세정 4단 약액세정
NaCIO + NaOH      
HCl or H2SO4 NaOH    
NaOH    
NaClO + NaOH    
NaOH NaClO + NaOH    
HCl or H2SO4 NaClO + NaOH    
KMnO4 + NaOH    
NaClO + NaOH Na2S2O3 + NaOH    
HCl + NaClO NaClO + NaOH    
HCl or H2SO4 NaClO + NaOH Na2S2O3 + NaOH  
HCl or H2SO4 NaOH NaClO + NaOH  
HCl or H2SO4 Na2S2O3 NaClO + NaOH  
HNaOH NaClO + NaOH  
NaOH HCl or H2SO4 NaClO + NaOH Na2S2O3 + NaOH



특징 및 적용
특징
  • - 복합 악취의 가장 완벽한 처리방법이다.
  • - 단일탑 다단 정화로 정화효율이 매우 높다.
  • - 산과 알칼리에 중화되는 악취를 제거한다.
  • - 산화제 복합 사용시 중성 악취도 제거된다.
  • - 단일탑 구조로 설치면적이 최소이다.


적용
  • - 하수 처리장
  • - 음식물 쓰레기 처리장
  • - 분뇨 처리장
  • - 축산농가 / 축산 폐수 처리장
  • - 화학공장 / 정유공장
  • - 식품 가공 공정 발생 악취 처리






3. 흡착탑 (A/C Tower)
개요
흡착이라 함은 유체분자가 고체 표먼에 접촉하여 부착되는 현상을 말한다. 흡착에는 흡착되는 물질과 흡착하는 흡착제가 있다. 흡착 현상을 이용하면 가스나 액체 또는 고체의 농도가 극히 낮을 경우라도 일정한 흡착제를 사용하여 선택적으로 제거할 수 있다.







활성탄
활성탄은 활성탄소(Activated Carbon)라고 말하기도 하며, 흡착성이 강하고 대부분의 구성물질이 탄소질로 된 물질이다. 야자각, 목재류, 갈탄, 무연탄, 유연탄등의 탄소질 원료를 태우는 활성화 과정을 통해 분자 크기 정도의 미세 세공을 발달시킨 흡착제이며, 흡착성이 강한 분상 또는 입상 다공성 물질로 내부에는 1g당 500~1500m²정도의 표면적을 갖고 있다. 최근 참숯, 대나무숯, 야자숯 등 우리 생활에서 쉽게 접해볼 수 있게 되었으며, 화장품 부터 담배, 정수기 등 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다. 이러한 숯(Char)은 탄소질 원료를 탄화만 한 상태로 소량의 세공과 흡착능력을 가지고 있으며, 이 숯을 물리화학적으로 활성화 한 것을 활성탄이라고 한다.


흡착제의 종류와 특성

흡착제 용도
활성탄(Activated Carbon) 악취처리, VOCS처리, 가스정화, 용제 회수
활성탄 알루미나(Alumina) 가스(공기) 및 액체 건조
보크사이트(Bouxite) 가스(공기) 건조, 황분제거, 가성소다 정제

본 차(Bone Char)

설탕의 탈색
탈색카본(Decoloring Carbon) 기름, 색소, 유분 및 왁스분 제거, 음료수 탈색
훌러스어스(Fuller's Earth) 윤활유, 지방, 왁스의 정제
마그네시아(Magnecia) 기름 용제, 정제
실리카겔(Silicagel) 황분제거, 가성소다 정제
황산스트론튬(Strontium sulfate) 가스의 건조 및 정제, 가성소다 용액 내의 철분 제거



활성탄의 특성

벌크 밀도 열 용량 공극 부피 표면적 평균 공극 직경 재생온도 최대 허용온도
22-34lb/ft² 0.27-0.36Btu-lb˚F 0.56-1.20cm³/g 600-1600㎡/g 15-25Å 100-140˚C 150˚C



처리가능 가스 및 성능
품명 흡착성능 품명 흡착성능 품명 흡착성능
아크릴산
아크릴 니트릴
아크릴산 에틸
아크릴 메틸
아세트 알데히드
아세톤
아니린
아밀 알코올
아밀 에테르
아밀 에테르
아류산 가스
알코올취
암모니아
이소 프로필 알코올
이소 프로필 에틸
이소프렌
외약품취
클로로포름
하수취(냄새)
삭품취(냄새)
항료
초산
공장폐기물취
초산아민
옥탄
위산
불완전 연소 가스
정유
석탄산
석탄매연
접착제
셀르로브
크레졸
체취
탄산가스
치즈 냄새
조리장 냄새
데칸
디젤기관 배기가스
톨루엔
동물취
도살장 냄새
동물의 사체
트리클로로에틸렌
트리클로로에탄
트리젠탄
치오펜
부틸 하이드로
프로판
프로필알콜
프로필에틸
프로필렌
유화수소
요드화수소

4
4
4
4
4
3
4
4
4
2
4
2
4
4
3
4
4
4
4
4
4
3
4
4
3
3
4
4
3
4
4
4
4
4
1
4
4
4
3
4
3
3
4
4
4
4
4
2
2
4
4
2
3
3

초산이소프로필
초산에틸
초산셀룰로오스
초산부틸
초산프로필
초산메틸
삼산화 요딘
사염화에틸
사염화에틸렌
사염화탄소
치오메틸아민
치오키산
싸이크로헥산
자동차 배기가스
치메틸아니민
치메틸황산
수저 냄새
윤활유, 구리스
질산
소독제
식품의 방향
수소
마취제
테트라클로로에
나프타(석유)
나프타(타르)
나프틸렌
이염화에탄
이염화에틸렌
이염화프로판
어류취
부패취
니코틴
이산화질소
이산화에탄
니트로에탄
니트로글리세린
니트로톨루엔
니트로프로판
니트로벤젠
니트로메탄
메틸알콜
메틸에테르
오존
가죽취
가구취
과실취
가오린
방사성물질
방부제
방충제
요오드화포름

4
4
4
4
4
4
3
4
4
4
4
4
4
3
4
4
4
4
3
3
4
1
3
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
2
4
4
4
4
4
4
4
3
3
4
4
4
4
4
2
4
4
4

호스켄
스틸렌
무수토산
메탄
메틸에틸케톤
인돌
일산화탄소
에틸
에틸아민
에틸알콜
에틸에테르
에틸벤젠
에틸렌
에틸렌 옥사이드
메틸렌 클로로히드린
염화에틸
염화수소(염산)
염화메틸
염화메틸렌
염화비닐
염화부틸
염화프로필
염소
카르복실산
회분
부타디엔
부탄
키시렌
키산에틸
키산메틸
부틸알콜
부틸캡탄
클로로피크린
클로로부타디엔
클로로벤젠
유산
요산
요소
이염화탄소
연소가스
박테리아
피리딘클로로벤젠
필리틴산
피취
병원암샐냄새(악취)
표맥액
비료취
페인트냄새
핵산
헵탄
벤젠
펜탄

3
4
4
1
4
4
1
1
3
4
3
4
1
3
4
3
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2
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3
3
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4
4
4
4
4
4
4
3
3
3
4
4
4
4
3
4
4
3
4
4
3

    주)
  • 4 : 흡착능력(최상), 활성탄 중량의 약 20~25% 흡착
  • 3 : 흡착성 충분, 유효 활성탄 중량의 10~25% 흡착
  • 2 : 조작 조건에 따라 효율성 취득
  • 1 : 보통환경(약간의 흡착 조건 기능) 조성에 효과적으로 얻을 수 있는 상태



흡착탑의 종류
  • 1. 고정층 흡착장치
    흡착탑은 보통 원통형 용기를 쓰며, 입상의 흡착제를 충진하고 흡착제(활성탄)을 유지시키기 위하여 스크린을 설치한다. 흡착조를 수직과 수평으로 이용하는 두가지 경우가 있는데, 대량의 가스를 처리하는 경우에는 수평 흡착탑을 주로 쓴다. 또한 유입가스를 연속적으로 처리할 경우에는 흡착탑 2기를 병렬로 연결하여 흡착 및 재생을 교대로 실시한다. 보통 단면속도는 9~30m/min, 체류시간은 0.6~6초로 설계한다.
  • 2. 연속 흡착장치(이동층 흡착기)
    연속 흡착기의 대표적인 구조는 활성탄상을 화전하는 이중통으로 되어있다. 흡착제는 연속적으로 흡착부에서 탈착부로 이동해서 탈착되며, 항상 포회된 흡착제를 탈착부로 이동시킬 수 있고, 단시간에 회전되므로 흡착제(활성탄) 사용량이 적게 든다.
  • 3. 유동층 흡착장치
    흡착제의 유동층에서 흡착을 행하는 방식으로 가스의 유속을 위의 두가지 방식보다 적게 할 수 있고 상대적으로 압력 손실이 적다. 또한 고체와 기체의 접촉도 잘 된다는 장점이 있으나 흡착제 입자의 유동으로 마모가 크다는 단점이 있다. 회수율은 90~95% 정도이다.



흡착탑 설계시 고려사항
적절한 흡착시설을 설계하거나 선택할 때 필요한 요구사항은 다음과 같다.
  • - 충분한 체류시간의 제공
  • - 흡착이 되지 않는 물질로서 흡착층의 조작에 해를 끼치는 물질을 미리 제거하기 위한 가스의 전처리
  • - 흡착시스템의 과중한 부담을 덜어주기 위하여 보다 효과적인 다른 공정에 의해 경쟁적으로 흡착되는 고농도의 가스들을 제거하는 전처리
  • - 흡착 층내를 통과하는 기류의 균일한 분포
항목 설계조건
탑내 평균 유속 0.5m/sec 이하를 원칙으로 함
접촉 시간 1초 이상
흡착제 크기 4~8Mesh 범위
충전층 두께 35cm이상 / 흡착조
압력 손실 150mmAq 이하
충전 밀도 350~950g/l 범위



파괴점
혼합가스를 활성탄에 투과시키면 초기에는 흡착률이 매우 높으나 시간이 지날수록 흡착률이 덜어져 점차 출구가스에 증기 성분이 서서히 나타나기 시작하는데, 출구가스에 증기성분이 나타나기 시작하는 이 점을 활성탄의 파괴점이라고 한다. 흡착공정에서 파괴점을 지나면 흡착효율은 점차 감소한다.

이때 흡착기 출구 처리가스 중 흡착되어야 할 증기가 나타나는 점이 파괴점이며, 흡착기 입구와 출구에서 증기의 농도가 같아질 때를 활성탄이 포화되었다고 한다.


흡착탑의 종류
  • 1. 분진 문제
    운전시 흡착제 표면을 폐쇄하는 분진의 유입방지에 유의하여야 한다. 흡착제 표면적이 줄어들고 흡착제 내의 미세한 모세관이 폐쇄되기 때문에 흡착효율이 매우 떨어진다. 따라서 흡착상에 분진제거 필터를 설치해야 한다.
  • 2. 부식
    탈착 스트리핑 시 수증기에 의하여 재질이 부식된다. 수증기 온도가 높아지면 부식도 상대적으로 증가한다. 따라서 부식을 방지하기 위하여 재질을 스테인리스로 하거나, 표면처리를 별도로 해야한다.
  • 3. 극성 및 비 극성물질
    활성탄은 극성 및 비 극성물질을 전부 흡착할 수 있지만 탈착 스트리핑 시 수증기에 의하여 탈착 된 극성물질을 회수하기 위하여 증류 등 분리방법이 추가적으로
    필요하다.