KR100852641B1 - 아황산수소염과 산화촉매 슬러리를 이용한 알데히드와 황화합물의 동시 제거 장치 및 방법 - Google Patents

아황산수소염과 산화촉매 슬러리를 이용한 알데히드와 황화합물의 동시 제거 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체 상태의 악취 물질 중 대표적인 알데히드와 황 화합물을 동시에 제거할 수 있는 방법으로서, 구현이 간편하고 제거 효율이 높은 것이 특징이다. 구체적으로 본 발명은 아황산수소염을 이용한 가스 세정 방식을 통하여 알데히드를 제거하며, 황 화합물을 산화시키는 산화 촉매를 슬러리 형태로 황 화합물에 접촉시켜 황 화합물을 제거한다. 본 발명은 종래 기술의 고온 산화법보다 더 간편하면서도 더 높은 효율을 자랑한다.
알데히드, 황 화합물, 촉매, 슬러리, 아황산수소염

Description

아황산수소염과 산화촉매 슬러리를 이용한 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SIMULTANEOUS REMOVAL OF ALDEHYDES AND SULFUR COMPOUNDS USING BISULFITES AND OXIDATION CATALYST SLURRY}
본 발명은 기체 상태의 악취 물질인 알데히드 화합물과 황 화합물을 효과적이고 간단하게 동시 제거할 수 있는 장치와 방법에 관한 발명이다.
알데히드와 황 화합물은 기체 상태로 존재하는 악취 물질 중 대표적인 것으로서 광범위한 발생원을 가지므로, 이들을 효율적으로 제거할 수 있는 기술의 값어치는 매우 크다. 현재 기체 상태의 악취 물질 제거 방법으로는 크게 연소법, 흡착법, 흡수법의 세 가지가 사용된다. 가장 많이 사용되는 연소법에서는 650~870℃의 고온하에서 알데히드를 산화시켜 이산화탄소와 물로 전환한다. 또한 황 화합물의 경우는 이산화황(SO2)과 이산화탄소로 전환한다. 그러나 연소법은 소풍량, 고농도에서 사용이 가능하다는 장점이 있지만, 시설비가 많이 들고, 고온을 유지하기 위하여 보조 연료를 사용하여야 하기 때문에 발열량이 낮은 저농도의 악취 물질 제거 에는 한계가 있다. 또한 고온 소각시 2차적 오염 물질이 생성될 수 있는 단점도 있다.
흡착법은 악취 물질을 활성탄이나 제올라이트와 같은 고체 흡착제와 접촉시켜 고체 표면에 고정시킴으로써 제거하는 방법이다. 흡착법에 사용되는 고체 흡착제는 고온의 기체를 이용하여 흡착된 악취 물질을 탈착시키면 재생이 가능하다. 그러나 흡착법의 경우, 저온 및 저습도 조건에서는 흡착이 원활하게 이루어지지만 악취 물질이 고농도인 경우, 발열이 심하게 일어나는 문제, 고온의 기체를 흡착시에는 흡착 성능이 떨어지는 문제 및 수분에 의한 흡착 방해가 일어날 수 있는 문제점을 안고 있다.
흡수법은 스크러버(scrubber), 충진탑(packing tower) 등과 같은 세정 장치 속에서 악취 물질 기체와 액체가 접촉하며 악취 물질을 액상 흡수제로 제거하는 방식이다. 흡수제마다 제거 대상 악취 물질에 대한 선택성과 성능이 다르고, 한 가지 흡수제로 모든 악취 물질을 제거할 수는 없으므로, 흡수법에서는 다양한 종류의 악취 물질 기체를 동시에 처리할 수 있는 방법의 구현이 중요하다.
이와 같은 종래 기술의 문제점을 인식하여, 본 발명에서는 알데히드와 황 화합물을 동시에 높은 효율로 제거할 수 있으며, 에너지 사용량이 적고, 제거 장치의 구성이 복잡하지 않은 기체 상태 악취 물질의 제거 장치 및 방법을 제공한다.
상기와 같은 효과를 발휘하는 본 발명의 구성은 다음과 같다.
본 발명에서는 기체 상태의 악취 물질인 알데히드와 황 화합물을 제거하기 위하여 흡수제를 처리 대상 기체 속의 알데히드와 반응시켜 처리 대상 기체로부터 알데히드를 제거하는 1차 반응기(1), 상기 1차 반응기(1)를 거친 처리 대상 기체 속 황 화합물과 고상 산화촉매의 슬러리를 반응시켜 처리 대상 기체로부터 황 화합물을 제거하는 2차 반응기(2), 상기 1차 반응기(1)에 흡수제를 공급하는 흡수제 공급 장치 및 상기 2차 반응기(2)에 고상 산화촉매 슬러리를 공급하는 촉매 공급 장치를 포함하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치를 제공한다.
본 발명의 한 구체적 실시 태양에서 상기 흡수제는 메타아황산수소나트륨( sodium metabisulfite Na2S2O5), 메타아황산수소칼륨(potassium metabisulfite K2S2O5), 아황산수소나트륨(sodium bisulfite NaHSO3), 아황산수소칼륨(potassium bisulfite KHSO3) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 물질의 수용액인 것을 특징 으로 한다. 상기 흡수제 물질의 농도는 수용액 속에서 100 ppm 이상 35 중량% 이하의 범위인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 구체적 실시 태양에서 상기 고상 산화촉매는 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 금속 수산화물 및 철 킬레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 한 구체적 실시 태양에서 상기 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물 산화촉매는 철, 아연, 몰리브덴, 망간 및 구리 중에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하며, 상기 전이금속 성분은 금속 또는 금속산화물 형태인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 또 다른 구체적 실시 태양에서 상기 전이금속의 함량은 상기 고상 산화촉매 전체 중량에 대하여 0.1 내지 50 중량% 범위인 것이 특징이다.
본 발명의 한 측면에서 상기 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치는 산화제를 이용하여 상기 산화촉매를 재생하는 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 산화촉매의 재생장치는 산기관일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서는 기상의 알데히드와 황 화합물 악취 물질을 동시 제거하는 방법을 제공한다. 구체적으로 상기 동시 제거 방법은 (a) 처리 대상 기체 속 알데히드와 흡수제 수용액을 반응시켜 처리 대상 기체로부터 알데히드를 흡수제 수용액 속으로 제거하는 단계 및 (b) 상기 (a) 단계를 마친 처리 대상 기체를 고상 산화촉매 슬러리에 접촉시켜 처리 대상 기체로부터 황 화합물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법의 또 다른 측면에서는 c) 상기 (b) 단계를 수행한 후 산화제를 이용하여 상기 산화촉매를 재생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 (c) 단계는 산소를 상기 산화촉매 슬러리에 공급함으로써 이루어질 수 있다.
이하 본 발명을 더 상세하게 설명한다.
본 발명의 악취 제거 장치는 먼저 1차 반응기에서 처리 대상 기체 속의 기체 상태 알데히드 화합물을 흡수제를 이용하여 제거하게 된다. 이때 알데히드를 흡수제로 제거하는 방식과 이하에 기술할 산화촉매로 황 화합물을 제거하는 방식은 기존의 가스 수세법(水洗法)에 사용되는 방식을 이용할 수 있다.
알데히드는 물에 대한 용해도가 크지 않으므로 일단 용해되더라도 다시 쉽게 기화된다. 따라서 처리 대상 기체를 1차 반응기 안에서 물에 통과시킬 때, 이 물에는 알데히드를 물에 녹은 채로 유지하기 위한 물질이 함유되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 이하 이러한 물질을 "흡수제"라고 일컫는바, 흡수제는 알데히드와 물리적·화학적으로 상호작용하여 알데히드를 상기 처리 대상 기체로부터 흡수제가 포함된 물 속으로 제거할 수 있는 물질이면 어느 것이나 무방하다.
본 발명의 한 구체적 실시 태양에서 상기 흡수제는 중아황산염으로도 불리는 아황산수소염(bisulfite, SO3H-)을 사용한다. 아황산수소 음이온은 알데히드(RCHO)와 반응하여 아황산수소염 유도체를 낳는데, 이 유도체는 아래 화학식 1과 같이 하 전된 이온이어서 잘 용해되므로 흡수제 수용액을 제거하면서 함께 알데히드를 제거할 수 있는 방법을 제공한다.
Figure 112007050558813-pat00001
본 발명의 구체적 실시 태양에서 상기 흡수제는 금속의 아황산염이거나 수용액 중에서 아황산수소 음이온을 제공할 수 있는 물질이면 무방하다. 아황산수소 계열 흡수제의 몇 가지 예를 들면 아황산수소나트륨(NaHSO3), 아황산수소칼륨(KHSO3)과 메타아황산수소나트륨(Na2S2O5), 메타아황산수소칼륨(K2S2O5)을 들 수 있다. 메타아황산수소염의 경우는 1 당량 당 화학식 2와 같이 2 당량의 아황산수소염을 생성할 수 있다.
Figure 112007050558813-pat00002
따라서 메타아황산수소염을 사용하는 경우는 이론적으로 2 몰의 알데히드를 메타아황산수소염 1 몰을 사용하여 제거할 수 있다.
본 발명에서는 아황산수소염계 흡수제를 전체 흡수제 수용액 중에서 100 ppm 내지 35 중량%로 사용하는 것이 바람직하다. 수용액 중 상기 흡수제 성분의 농도 가 100 ppm 미만이면 통상적인 처리 대상 시료의 알데히드 농도에 비하여 너무 작아 탈취 효과가 미미하며, 35 중량%를 넘는 경우는 흡수제를 더 가하여도 알데히드 제거 효율이 더 높아지지 않는다.
본 발명의 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치에서는 위와 같은 방식으로 먼저 처리 대상 기체로부터 알데히드를 제거한 다음, 2차 반응기에서 황 화합물을 제거하게 된다. 황 화합물은 고상의 산화촉매를 이용하여 더 높은 산화수의 황 화합물로 변환시켜 상기 처리 대상 기체로부터 2차 반응기의 반응액 속으로 제거하게 된다. 이때 고상의 산화촉매를 물과 혼합한 산화촉매 슬러리를 사용하는 것이 본 발명의 특징이다. 고상의 산화촉매를 슬러리 형태로 사용함으로써, 액상에서 산화 반응을 촉매할 수 있다.
본 발명의 한 구체적인 실시 태양에서 상기 황 화합물의 산화촉매는 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 금속 수산화물 및 철 킬레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 구성을 하고 있다. 상기 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물 산화촉매의 전이금속으로는 철, 아연, 몰리브덴, 망간 및 구리를 예로 들 수 있다. 이러한 산화촉매용 전이금속의 예시는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 예시된 범위내로 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 또한 반드시 한 종류의 전이금속만을 가지고 산화촉매를 이루어야 할 필요는 없으므로, 복수의 전이금속이 포함된 혼합형 전이금속 촉매를 사용하 여도 무방하다. 상기 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물 산화촉매 중의 전이금속은 금속 또는 금속 산화물 형태일 수 있다.
본 발명의 상기 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물 산화촉매에서 알칼리 토금속 산화물의 몇 가지 예로는 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화스트론튬 및 산화바륨을 들 수 있는데, 본 발명의 기술적 범위가 상기 예들로 한정되는 것은 아니다.
철 킬레이트제의 예로는 페난트롤린(phenanthroline)과 EDTA를 들 수 있으며, 본 발명의 기술적 범위가 상기 예로 국한되지 않는 것은 마찬가지이다.
본 발명에서 상기 산화촉매는 황 화합물을 산화시킬 수 있는 산화된 상태와 상기 황 화합물 등에 의하여 환원된 상태로 존재할 수 있으며, 산소, 오존, 과산화수소, 공기 등의 산화제를 이용하여 환원된 상태로부터 산화된 상태로 변환될 수 있다. 이러한 과정을 화학식 3에 나타내었다. 화학식 3에서 Cat산화는 산화된 촉매를, Cat환원은 환원된 촉매를 각각 나타낸다.
Figure 112007050558813-pat00003
대표적인 악취 황 화합물인 황화수소, 티올(thiol 메르캅탄이라고도 함) 및 이산화황에 대한 산화촉매의 작용은 아래 화학식 4와 같다.
Figure 112007050558813-pat00004
본 발명에서 상기 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물 산화촉매는 상기 전이금속의 함량 범위가 산화촉매 전체 중량에 대하여 0.1 내지 50 중량% 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 0.1 중량% 미만일 경우는 촉매의 양이 부족하여 산화 속도가 너무 느리게 되어 제거 효율이 떨어지고, 50 중량% 범위를 넘을 경우, 비용 증가는 물론이고 지지체 표면을 포화시켜 전이금속을 더 부가하여도 반응 속도가 늘어나지 않게 된다.
도 1은 본 발명의 한 구체적 실시 태양에 따른 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치의 구성을 간략하게 나타낸 도면이다. 처리 대상 기체 유입관(4)을 통하여 악취 물질인 알데히드와 황 화합물을 포함하는 처리 대상 기체는 1차 반응기(1)로 유입된다. 1차 반응기에 들어온 알데히드는 흡수제 수용액과 접촉하여 제거되는데, 흡수제 수용액을 원활하게 공급하기 위하여 1차 반응기는 흡수제 공급 장치를 갖추고 있다. 이때 상기 흡수제 공급 장치는 도 1에 나타낸 것처럼 흡수제 탱크(11)와 주입 펌프(7)로 이루어질 수 있다. 아울러 1차 반응기는 반응기 상하부로 흡수제 용액을 순환시키고 필요한 만큼 흡수제 용액을 1차 반응기로부터 빼내기 위한 흡수제 순환 장치(5)를 추가적으로 갖출 수 있다. 도 1에서 상기 흡수제 순환 장치(5)의 예로는 순환 펌프가 예시되었다.
도 1의 1차 반응기에서 미처리된 황 화합물은 상기 1차 반응기(1)와 2차 반응기(2)를 잇는 배관(3)을 따라 2차 반응기(2)에 유입된다. 상기 2차 반응기(2)는 상기 황 화합물을 산화시키기 위한 산화촉매의 슬러리를 포함하고 있다. 산화촉매의 슬러리를 상기 2차 반응기(2)에 공급하기 위하여 촉매 공급 장치가 포함되어 있는데, 도 1의 실시 태양에서 상기 촉매 공급 장치는 촉매 슬러리 탱크(12)와 주입 펌프(14)로 이루어진다. 상기 2차 반응기(2) 역시 상기 1차 반응기(1)와 유사하게 반응기 상하부로 산화촉매 슬러리를 순환시키고 필요한 만큼 상기 2차 반응기(2)로부터 상기 산화촉매 슬러리를 빼내기 위한 촉매 슬러리 순환 장치(8)를 추가적으로 갖출 수 있다. 도 1에서 상기 촉매 슬러리 순환 장치(8)의 예로는 순환 펌프를 예시하였다.
도 1의 장치에는 산화촉매의 재생을 위하여 산기관을 사용하는 구성이 나타 나 있다. 산기관은 산화촉매의 재생을 위하여 산화제를 이용하는 여러 가지 구성 중의 하나로서, 도 1처럼 2차 반응기 내에 포함되거나, 2차 반응기 외부에 별도로 존재하는 산화촉매 재생 장치에 포함될 수 있다. 공기를 사용하는 산기관 이외에도, 산화촉매 재생 장치가 사용할 수 있는 산화제에는 산소, 오존, 과산화수소 등 통상적인 산화제가 포함되며 특별한 제한이 없다.
상기 2차 반응기(2)의 황 화합물 제거 공정까지 마친 처리 대상 기체는 2차 반응기 유출관(10)을 통하여 배출된다.
본 발명의 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치와 방법을 이용하면 적은 양의 에너지를 사용하면서도 기체 상태의 악취 물질을 높은 효율로 제거할 수 있으며, 제거 장치의 구성도 단순하게 유지할 수 있다. 본 발명의 제거 방법 및 장치는 소형에서 대형까지 규모 변경이 가능하며(scalable), 또한 악취 물질 농도가 고농도인 조건에서도 안정적으로 운전이 가능하므로 제거에 사용하는 물과 배출수의 양을 줄일 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 아래 실시예에 나타낸 구성은 어디까지나 발명의 이해를 돕기 위함이며 어떠한 경우에도 본 발명의 기술적 범위를 실시예에서 제시한 실시 태양으로 제한하려는 것이 아님을 밝혀 둔 다.
실시예 1 : 아세트알데히드의 제거
본 발명의 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치를 이용한 알데히드 처리 효율을 살펴 보기 위하여 대표적인 악취성 알데히드인 아세트알데히드의 제거 효율을 실험하였다.
알데히드 흡수제로서 메타아황산수소나트륨을 사용하였고, 상기 흡수제를 0.1 중량% 함유하는 수용액 1 L를 흡수제 수용액으로 삼았다. 처리 대상 기체의 수송 기체(carrier gas)로서 질소 기체를 분당 10 L 흘려 주었으며, 이때 처리 대상 기체 내 아세트알데히드 농도는 120 ppm으로 하였다. 1L 부피의 가스 세척병을 알데히드 제거를 위한 반응기로 사용하였고, 반응기 내 순환수의 보충 없이 300분까지 운전하였다.
본 실시예에 따른 아세트알데히드 흡수 제거율은 도 2에 나타내었다. 도 2를 보면 본 발명의 제거 장치의 아세트알데히드 제거율은 98% 정도 수준으로 매우 높으며, 이 수준을 유지하다가 240 분 이후 서서히 감소하는 것을 알 수 있다.
실시예 2 : 부틸알데히드의 제거
실시예 2에서는 또 다른 악취성 알데히드인 부틸알데히드의 제거 효율을 실험하였다.
알데히드 흡수제로서 메타아황산수소나트륨을 사용하였고, 상기 흡수제를 0.4 중량% 함유하는 수용액 1 L를 흡수제 수용액으로 삼았다. 처리 대상 기체의 수송 기체로서 질소 기체를 분당 10 L 흘려 주었으며, 이때 처리 대상 기체 내 아세트알데히드 농도는 198 ppm으로 하였다. 1L 부피의 가스 세척병을 알데히드 제거를 위한 반응기로 사용하였고, 반응기 내 순환수의 보충 없이 580분까지 운전하였다.
본 실시예에 따른 부틸알데히드 흡수 제거율은 도 3에 나타내었다. 도 3을 보면 본 발명의 제거 장치의 부틸알데히드 제거율은 98% 정도 수준으로 매우 높으며, 이 수준을 유지하다가 480 분 이후 서서히 감소하는 것을 알 수 있다.
실시예 1과 2를 통하여 본 발명의 제거 장치는 악취를 일으키는 주요 알데히드 분자들에 대하여 높은 제거 효율을 나타내며, 알데히드 성분에 대한 탈취 효과가 우수하다는 점을 알 수 있었다.
실시예 3 : 무산소 조건하의 황화수소 제거
실시예 3에서는 산화촉매 슬러리를 이용한 황 화합물의 처리 효율을 살펴 보았다.
처리 대상 황 화합물로서 황화수소를 택하였다. 사용된 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화촉매는 철을 6% 함유하며 알칼리 토금속으로는 산화마그네슘을 사용하였다. 이 산화촉매 51 g과 물 17 L를 혼합하여 전이금속 산화촉매 슬러리를 제조하였다.
처리 대상 기체의 수송 기체로서 질소 기체를 분당 35 L 흘려 주었으며, 이때 처리 대상 기체에 황화수소를 1000 ppm으로 주입해 주었다. 반응기로는 충진물의 부피가 6.84 L인 충진탑(packing tower)을 이용하였다. 반응기 내 순환수의 보충 없이 240분까지 운전하였다.
본 실시예에 따른 알데히드 흡수 제거율은 도 4에 나타내었다. 도 4를 보면 본 발명의 제거 장치의 황화수소 제거율은 거의 100%에 육박하는 수준에서 출발하여 운전 시간 240 분에 이르기까지 비교적 균일한 비율로 감소하는 것을 알 수 있다. 본 실시예를 통하여 본 발명의 제거 장치에 사용되는 산화촉매 슬러리의 제거 효율은 우수하나, 장기적인 제거 장치의 운영을 위하여는 촉매를 재생하거나 새로 공급하여 주는 것이 더욱 효과적임을 알 수 있다.
실시예 4 : 촉매 재생 조건하의 황화수소 제거
실시예 3에서는 산화촉매 슬러리의 재생이 없는 조건하에서 황화수소의 제거율을 살펴 보았다. 본 실시예에서는 공기 산화를 통하여 상기 산화촉매를 재생할 수 있는 환경에서는 황화수소의 제거율이 어떻게 나타날 것인지 실험하여 보았다.
실시예 3과 동일한 실험 조건을 사용하였고, 다른 점은 다음과 같다. 산화 촉매의 재생을 위하여 반응기와 별도로 내부에 산기관을 연결한 14 L 용기를 촉매 재생 장치로 사용하였다. 산기관을 통하여 공기를 분당 20 L씩 상기 촉매 재생 장치로 주입하였다. 반응기 내 순환수의 보충 없이 1000분까지 운전하였다.
본 실시예에 따른 황화수소 흡수 제거율은 도 5에 나타내었다. 도 5를 보면 본 발명의 제거 장치의 황화수소 초기 제거율은 도 4의 경우와 마찬가지로 거의 100%에 육박하는 수준에서 출발하지만, 산화촉매의 재생이 없는 도 4의 경우와 비교하면 제거율이 훨씬 오랜 기간 동안 유지됨을 볼 수 있다. 도 5에서는 운전 시간이 약 480분을 넘어가면서부터 효율이 떨어지기 시작한다. 하지만 도 4의 운전 시간 240 분경의 제거 효율 약 75%와 도 5의 제거 효율 약 98%를 비교하면 산화촉매의 재생이 있는 경우, 산화촉매의 성능이 더 안정적임을 볼 수 있다.
본 실시예로부터 본 발명의 제거 장치에 사용되는 산화촉매 슬러리의 황 화합물 제거 효율은 촉매의 산화적 재생을 통하여 안정적으로 유지할 수 있음을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체적 실시 태양에 따른 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치를 나타낸 도면이다.
*주요 도면 부호의 간단한 설명
1 : 1차 반응기 2 : 2차 반응기
3 : 반응기들을 잇는 배관 4 : 처리 대상 기체 유입관
5 : 흡수제 순환 장치 6 : 흡수제 유입관
7 : 주입 펌프 8 : 촉매 슬러리 순환 장치
9 : 2차 반응기 순환 배관 10 : 2차 반응기 유출관
11 : 흡수제 탱크 12 : 촉매 슬러리 탱크
13 : 산기관 14 : 주입 펌프
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 제거 장치에서 아황산수소염 수용액에 의한 아세트알데히드의 제거 효율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 제거 장치에서 아황산수소염 수용액에 의한 부틸알데히드의 제거 효율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 제거 장치에서 황 산화촉매 슬러리에 의한 황화수소의 무산소 조건 하 제거 효율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 제거 장치에서 촉매의 재생을 병행하였을 때 황 산화촉매 슬러리에 의한 황화수소의 제거 효율을 나타낸 그래프이다.

Claims (25)

  1. 흡수제를 처리 대상 기체 속의 알데히드와 반응시켜 처리 대상 기체로부터 알데히드를 제거하는 1차 반응기(1)와,
    상기 1차 반응기(1)를 거친 처리 대상 기체 속 황 화합물과 고상 산화촉매의 슬러리를 반응시켜 처리 대상 기체로부터 황 화합물을 제거하는 2차 반응기(2)를 포함하고,
    상기 고상 산화촉매는 전이금속이 담지된 알칼리 토금속 산화물, 알칼리 금속 수산화물 및 철 킬레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하며,
    상기 1차 반응기(1)에는 흡수제 탱크(11)와 주입 펌프(7)를 포함하며 흡수제를 공급하는 흡수제 공급 장치와, 상기 1차 반응기(1) 내부에서 흡수제를 순환시키는 흡수제 순환 장치(5)가 구비되어 있고,
    상기 2차 반응기(2)에는 촉매 슬러리 탱크(12)와 주입 펌프(14)를 포함하며 고상 산화촉매 슬러리를 공급하는 촉매 공급 장치와, 상기 2차 반응기(2) 내부에서 산화촉매 슬러리를 순환시키는 촉매 슬러리 순환 장치(8) 및 산화제를 이용하여 상기 산화촉매를 재생하는 산화촉매 재생 장치를 구비함으로써, 처리 대상 기체 속의 알데히드와 황 화합물을 동시에 제거할 수 있는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수제는 메타아황산수소나트륨(Na2S2O5), 메타아황산수소칼륨(K2S2O5), 아황산수소나트륨(NaHSO3), 아황산수소칼륨(KHSO3) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 물질의 수용액인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡수제 수용액의 농도는 100 ppm 이상 35 중량% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전이금속은 철, 아연, 몰리브덴, 망간 및 구리 중에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하며, 금속 또는 금속산화물 형태인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전이금속의 함량은 상기 고상 산화촉매 전체 중량에 대하여 0.1 내지 50 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 토금속 산화물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO) 및 산화바륨(BaO)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고상 산화촉매의 슬러리는 상기 고상 산화촉매에 물을 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 산화촉매 재생 장치는 산기관인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 장치.
  15. 삭제
  16. (a) 처리 대상 기체 속 알데히드와 흡수제 수용액을 반응시켜 처리 대상 기체로부터 알데히드를 흡수제 수용액 속으로 제거하는 단계;
    (b) 상기 (a) 단계를 마친 처리 대상 기체를 전이금속이 담지된 알카리 토금속 산화물, 알칼리 금속 수산화물 및 철 킬레이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하는 고상 산화촉매 슬러리에 접촉시켜 처리 대상 기체로부터 황 화합물을 제거하는 단계; 및
    (c) 상기 단계 (b)를 수행한 후 산화제를 이용하여 상기 산화촉매를 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 흡수제 수용액은 메타아황산수소나트륨(Na2S2O5), 메타아황산수소칼 륨(K2S2O5), 아황산수소나트륨(NaHSO3), 아황산수소칼륨(KHSO3) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 물질의 수용액인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 흡수제 수용액의 농도는 100 ppm 이상 35 중량% 이하의 범위인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  19. 삭제
  20. 제16항에 있어서,
    상기 전이금속은 철, 아연, 몰리브덴, 망간 및 구리 중에서 선택되는 적어도 하나 이상을 포함하며, 금속 또는 금속산화물 형태인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 전이금속의 함량은 상기 고상 산화촉매 전체 중량에 대하여 0.1 내지 50 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 알칼리 토금속 산화물은 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO) 및 산화바륨(BaO)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 고상 산화촉매의 슬러리는 상기 고상 산화촉매에 물을 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
  24. 삭제
  25. 제16항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 산소, 공기, 오존, 과산화수소 중 하나 이상을 상기 산화촉매 슬러리에 공급함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 알데히드와 황 화합물의 동시 제거 방법.
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