KR101782612B1 - Sf6 가스 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 SF₆ 가스 처리 장치 장치는 SF₆를 HF가스 및 SO₂가스를 포함하는 분해 가스로 분해하는 분해 장치, SF₆ 분해 장치와 가스 공급관으로 연결된 유동층 반응기, 유동층 반응기의 상부와 연결되어 유동층 반응기 내부에 CaCO₃를 공급하는 흡수제 공급부, 유동층 반응기로부터 배출되는 배출물을 포집하는 포집기를 포함하고, 배출물은 상기 분해 가스와 상기 CaCO₃가 분해되어 생성되는 CaO가 반응하여 생성된다.

Description

SF6 가스 처리 장치{SF6 GAS PROCESSING DEVICE}

본 발명은 SF₆ 가스를 안전하게 처리할 수 있는 SF₆ 가스 처리 장치에 관한 것이다.

SF₆는 매우 안정한 물질로 전기 절연성이 뛰어나 중전기기의 절연가스로 주로 사용되고 있어서 중전기기 제조 및 사용업체에서 주로 소비된다. 그러나 SF₆는 GWP(Global Warming Potential)가 6대 온실가스로 지정 관리되고 있는 물질로, 우리 나라 전체 온실가스 배출량의 1.1% 수준이다.

SF₆ 분해 기술로는 플라즈마 분해법, 직/간접 가열 분해법, 촉매열분해법이 있다. SF₆ 분해 후 생성된 불화가스를 처리하기 위한 방법 중, 습식제거법은 불화가스를 알칼리 용액으로 중화 처리하는 것으로, 장치가 간단하여 투자비는 저렴하나 폐수 발생에 의한 2차 오염이 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 습식 처리를 실시하지 않아, 폐수로 인한 오염등의 문제가 없으면서도 안전하게 SF₆ 가스를 처리할 수 있는 SF₆ 가스 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 SF₆ 가스 처리 효율 및 속도를 증가시킬 수 있는 SF₆ 가스 처리 장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 SF₆ 가스 처리 장치 장치는 SF₆를 HF가스 및 SO₂가스를 포함하는 분해 가스로 분해하는 분해 장치, SF₆ 분해 장치와 가스 공급관으로 연결된 유동층 반응기, 유동층 반응기의 상부와 연결되어 유동층 반응기 내부에 CaCO₃를 공급하는 흡수제 공급부, 유동층 반응기로부터 배출되는 배출물을 포집하는 포집기를 포함하고, 배출물은 상기 분해 가스와 상기 CaCO₃가 분해되어 생성되는 CaO가 반응하여 생성된다.

상기 포집기는 싸이클론 포집기일 수 있다.

상기 배출물은 CaF₂와 CaSO₄일 수 있다.

상기 포집기는 생성된 CaF₂, CaSO₄와 CO₂를 분리할 수 있다.

상기 CaCO₃는 분말 상태일 수 있다.

상기 흡수제는 상기 유동층 반응기 내부에 분사하여 공급할 수 있다.

상기 흡수제는 100㎛ 내지 200㎛ 의 지름을 가질 수 있다.

본 발명에서와 같이 유동층 반응기를 이용하면, 접촉 면적을 증가시켜 SF₆ 분해 가스의 처리 속도를 증가시킬 수 있다.

또한, SF₆ 분해 장치와 유동층 반응기를 직접 연결함으로써, SF₆의 공급 속도에 맞게 흡수제를 공급함으로써, 효율적으로 SF₆ 분해 가스를 처리할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 CaCO₃를 사용하여 SF₆분해가스를 처리하므로, 습식으로 처리함으로써 폐수가 발생하지 않으므로, 환경이 오염되는 것을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF₆가스 처리 장치의 개략적인 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SF₆가스 처리 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 SF₆ 가스 처리 장치는 관으로 연결되어 있는 가스 분해부(100), 유동층 반응기(200), 흡착제 공급부(300), 포집기(400)를 포함한다.

가스 분해부(100)는 SF₆를 HF 와 SO₂로 분해한다. 가스 분해부(100)에서는 SF₆를 플라즈마 분해법, 직/간접 가열 분해법, 촉매열분해법 등으로 HF와 SO₂로 분해한다.

유동층 반응기(200)는 흡착제와 반응 가스가 반응하는 공간을 형성하는 챔버(22), 유동층 반응기(200)의 하부에 위치하며 챔버(22) 내부로 반응 가스를 주입하는 가스 공급관(24), 유동층 반응기(200) 의 상부에 위치하며 챔버(22) 내부로 흡착제를 주입하는 흡착제 공급관(26)을 포함한다.

흡착제 공급부(300)는 유동층 반응기(200)와 흡착제 공급관(26)으로 연결되며, 흡착제가 저장되는 호퍼(32), 흡착제를 이동시켜 유동층 반응기(200) 내부로 주입하는 스크류 피더(34)를 포함한다.

흡착제는 CaCO₃일 수 있으며, 100㎛ 내지 200㎛ 의 지름을 가지는 분말 상태로 공급될 수 있다.

포집기(400)는 유동층 반응기(200)와 연결되어, 유동층 반응기(200) 내부에서 생성된 물질을 회수하기 위한 것으로, 예를 들어 싸이클론 포집기 일 수 있다.

그리고 포집기(400)는 포집기(400)에 회수된 물질로부터 생성물과 가스를 분리하기 위한 것이며 사이클론의 경우 원심력에 의해 무거운 입자상의 CaF₂나 CaSO₄는 사이클론 하부로 배출되며 가스는 사이클론 상부로 배출된다.

본 발명에서와 같이, 유동층 반응기(200)를 이용하면 반응 가스에 의해 CaO를 유동화시키므로 SF₆와의 접촉시간이 증가하여 반응 전환율을 높일 수 있다. 또한, 본 발명에서와 같이, SF₆를 건식으로 처리하므로 폐수 발생 문제를 사전에 차단할 수 있다.

구체적으로, 가스 분해부(100)를 통해서 SF₆는 HF와 SO₂를 생성하고, 이들 기체는 유동층 반응기(200)의 반응 가스로 가스 공급관(24)을 통해서 챔버 내부로 동시에 공급된다. 가스 공급관에는 밸브(도시하지 않음)나 유량계가 설치될 수 있으며, 챔버(22) 내부의 반응 속도에 따라서 반응 가스의 공급량을 조절할 수 있다.

반응 가스는 기체 상태이므로, 챔버의 하부에서 상부 방향으로 이동하며 흡착제는 상부에서 공급되어 향류(counter current) 접촉에 의해 반응효율을 증가시킬 수 있다.

그리고, 흡착제는 흡착제 공급관(26)을 통해서 챔버 내부로 공급된다. 이때, 흡착제 공급관(26)에는 스크류 피더를 설치하여 공급량을 조절할 수 있다.

챔버 내부는 650℃ 이상의 온도를 유지하며, 흡착제인 CaCO₃는 챔버 내부에서 CaO와 CO₂로 분해되고, 생성된 CO₂는 포집기인 사이클론 상부로 배출된다.

그리고 상기 온도에서 CaO는 HF, SO₂와 반응하여 반응식 1 및 2에서와 같이 반응하여 CaF₂와 CaSO₄를 생성한다.

[반응식 1]

CaO + 2HF → CaF₂ + H₂O

[반응식 2]

CaO + SO₂ →CaSO₄

CaO는 대기 중에서 불안정하므로, 본 발명에서는 CaCO₃를 챔버 내부로 주입하고 고온 소성하여 CaO를 생성시킨다. 이처럼, 챔버 내부에서 생성된 CaO는 생성됨과 동시에 챔버 내부의 HF 및 SO₂와 반응되어, 반응 효율을 증가시킬 수 있다.

한편, 흡착제는 분말 상태로 노즐을 통해서 일정 압력으로 챔버 내부에 분사될 수 있다. 따라서, 흡착제는 분사되어 챔버 내부 공간에 균일하게 퍼지면서 챔버의 상부에서 하부 방향으로 이동한다.

이때, 반응 가스는 챔버의 하부 방향에서 상부로 이동하므로, 상부에서 분사되는 흡착제와 접촉 효율이 증가된다.

이처럼, 분말 상태의 흡착제를 사용하면, 반응 가스와의 접촉 효율을 최대화할 수 있으므로, HF와 SO₂와 CaO의 반응 속도가 증가하고, 전환율이 증가한다.

또한, 본 발명에서는 HF₆를 분해한 후, 직접적으로 유동층 반응기(200) 내부로 공급하므로 SF₆를 연속 공정으로 안전하게 처리할 수 있다.

한편, 챔버 내부에서 생성되는 CaF₂와 CaSO₄는 포집관(64)으로 연결된 포집기(400)에 의해서 포집될 수 있다. 포집기(400)는 싸이클론 포집기로, 분말 상태의 CaF₂와 CaSO₄는 싸이클론의 하부로 배출시켜 저장조(66)에 회수할 수 있다.

그리고 CaCO₃가 분해되어 생성되는 CO₂는 배출되고, CO₂는 포집기(400)에서 분말상태의 CaF₂, CaSO₄와 분리된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

22: 챔버 24: 가스 공급관
26: 흡착제 공급관 32: 호퍼
34: 피더 64: 포집관
66: 저장조 100: 가스 분해부
200: 유동층 반응기 300: 흡착제 공급부
400: 포집기

Claims (6)

1. SF₆를 HF가스 및 SO₂가스를 포함하는 분해 가스로 분해하는 분해 장치,
   상기 분해 장치와 가스 공급관으로 연결된 유동층 반응기,
   상기 유동층 반응기의 상부와 연결되어 상기 유동층 반응기 내부에 CaCO₃를 공급하는 흡수제 공급부,
   상기 유동층 반응기로부터 배출되는 배출물을 포집하는 포집기
   를 포함하고,
   상기 배출물은 상기 분해 가스와 상기 CaCO₃가 상기 유동층 반응기 내에서 650℃이상의 고온 소성으로 분해되어 생성되는 CaO가 반응하여 생성되는 SF₆ 가스 처리 장치.
2. 제1항에서,
   상기 포집기는 싸이클론 포집기인 SF₆ 가스 처리 장치.
3. 제2항에서,
   상기 배출물은 CaF₂와 CaSO₄인 SF₆ 가스 처리 장치.
4. 제1항에서,
   상기 CaCO₃는 분말 상태인 SF₆ 가스 처리 장치.
5. 제4항에서,
   상기 흡수제는 상기 유동층 반응기 내부에 분사하여 공급하는 SF₆ 가스 처리 장치.
6. 제5항에서,
   상기 흡수제는 100㎛ 내지 200㎛ 크기인 SF₆ 가스 처리 장치.

Images