KR101995911B1 - 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법 - Google Patents

질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치는, 제1 염소계 산화제 및 수산화이온(OH-)이 생성되는 전기화학 셀, 전기화학 셀로부터 도입된 염소계 산화제와 수산화이온이 혼합된 후 산도(pH)가 조절되어 생성된 제2 염소계 산화제를 포함하는 산도 조절부, 외부에서 도입되고 질소산화물 및 황산화물을 포함하는 배기가스와 산도 조절부로부터 도입된 제2 염소계 산화제가 접촉되고, 질소산화물이 산화되어 생성된 질산 이온, 그리고 황산화물이 산화되거나 물에 용해되어 생성된 황산 이온을 포함하는 접촉부, 그리고 전기화학 셀에 연결되어 있고, 접촉부로부터 전기화학 셀에 도입된 질산 이온 및 황산 이온 각각이 암모늄 이온과 결합하여 생성된 암모늄 염을 회수하여 제거하는 회수부를 포함한다.

Description

질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING NITROGEN OXIDE AND SULFUR OXIDE}
전기화학적 방법으로 생성한 염소계 산화제를 통해 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물을 연속적으로 동시에 제거할 수 있는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법이 제공된다.
화석연료 기반 발전시설, 보일러, 소각로 및 자동차 엔진의 배기가스에는 다량의 질소산화물, 황산화물이 포함되어 있다. 여기서, 질소산화물은 태양광선의 조사에 의해 광화학 스모그의 원인이 되고, 눈이나 코를 자극할 수 있으며, 폐충혈, 폐수종, 폐쇄성 기관지염 등을 발생시킬 수 있고, 혈중 헤모글로빈과 결합하여 메트헤모글로빈을 형성함으로써 인체 내에서 산소 전달을 방해할 수 있다. 황산화물은 대기 중의 습도가 높은 경우 물과 반응하여 에어로졸(aerosol)을 생성하여 빛의 분산, 금속 및 재료의 부식, 시야 감소의 원인이 될 수 있고, 급성, 만성 호흡기 질환, 천식 등을 발생시킬 수 있다.
현재 질소산화물을 제거하기 위한 공정은 건식 탈질 기술과 습식 탈질 기술로 나눌 수 있는데, 건식 탈질 기술로는 촉매 분해법, 선택적 촉매 환원법(SCR, Selective catalytic reduction), 선택적 비촉매 환원법(SNCR, Selective non-catalytic reduction), 비선택적 촉매 환원법, 방사법, 흡착법 등이 있다. 이 중 가장 널리 상용된 탈질 기술은 선택적 촉매 환원법이고, 선택적 촉매 환원법은 높은 탈질 성능을 나타내고, 상대적으로 2차적인 공해 발생이 적은 공정이지만, 에너지 소비량이 상대적으로 크다는 문제점을 가질 수 있다.
습식 탈질 기술로는 흡수-산화법, 흡수-환원법, 산화-흡수법, 산화-흡수-환원법 등이 있다. 습식 탈질 기술은 KMnO4, H2O2, NaClO2, O3 등의 산화제 및 금속 킬레이트(metal chelate)를 첨가한 수용액에 의해 수행될 수 있다. 이러한 습식 탈질 기술은 탈질과 탈황을 동시에 수행할 수는 있으나, 건식 탈질 기술에 비해 상대적으로 설치비가 비싸고, 탈질 효율이 낮을 수 있다.
현재 황산화물을 제거하기 위한 공정 또한 건식 공정과 습식 공정으로 분류될 수 있다. 발전소 등 대형 연소 시설의 약 90%가 습식 석회석 공정 (배연탈황공정, Flue Gas Desulfurization, FGD)이나 스프레이 드라잉(spray drying) 공정에 의해 황산화물 제거를 수행하고 있다. 이러한 황산화물 제거 공정은 약 90%의 황산화물 제거율을 나타내고 있다. 하지만, 칼슘 최종 생성물로 수거된 황화칼슘은 활용도가 낮으며, 공정 중 사용되는 수은 등의 중금속이 독성을 가지고 있어 2차 환경 오염을 야기할 수 있다.
질소산화물 및 황산화물은 미세먼지를 야기하는 등 대기오염의 주 원인이고, 인체에 매우 유해하여 이를 저감시킬 필요성이 있지만, 이를 효과적으로 동시에 제거하는 공정은 거의 상용화가 되어 있지 않은 실정이다. 또한, 현재 질소산화물과 황산화물이 각 물질 별로 분리된 복잡한 처리 공정으로 제거되고 있어, 비용이 증가하고 처리 시간이 길어지고 있으므로, 이를 최소화 하기 위한 효율적이고 연속적인 공정이 요구되고 있다. 또한, 배기가스 발생원의 다른 오염 물질 조성과 공간 속도, 배기가스의 유량 등을 고려하여 현장 적용성이 뛰어난 기술 개발이 필요하다.
이산화염소를 이용한 연소 배가스 중의 이산화황과 질소산화물의 제거방법에 관한 한국등록특허(출원번호 10-2005-0034119)의 경우, 이산화염소 만을 산화제로 사용하여 효율적이지 않을 수 있고, pH가 일정 범위 내에 형성되었을 경우에만 제거가 원활이 이루어질 수 있어, pH를 조절하는 별도의 장비가 필수적으로 구비되어야 하므로, 운영 비용이 증가할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법은 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 동시에 연속적으로 제거하기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법은 공정을 간소화하여 설치 비용 및 운전 비용을 감소시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법은 회수물을 재활용하기 위한 것이다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치는, 제1 염소계 산화제 및 수산화이온(OH-)이 생성되는 전기화학 셀, 전기화학 셀로부터 도입된 염소계 산화제와 수산화이온이 혼합된 후 산도(pH)가 조절되어 생성된 제2 염소계 산화제를 포함하는 산도 조절부, 외부에서 도입되고 질소산화물 및 황산화물을 포함하는 배기가스와 산도 조절부로부터 도입된 제2 염소계 산화제가 접촉되고, 질소산화물이 산화되어 생성된 질산 이온, 그리고 황산화물이 산화되거나 물에 용해되어 생성된 황산 이온을 포함하는 접촉부, 그리고 전기화학 셀에 연결되어 있고, 접촉부로부터 전기화학 셀에 도입된 질산 이온 및 황산 이온 각각이 암모늄 이온과 결합하여 생성된 암모늄 염을 회수하여 제거하는 회수부를 포함한다.
전기화학 셀은 서로 이격되어 대향하고 있는 제1 영역과 제2 영역, 제1 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제1 전극, 제2 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제2 전극, 제1 영역과 제2 영역 사이에 위치하고 제1 영역에 인접하는 제1 이온교환막, 제1 영역과 제2 영역 사이에 위치하고 제2 영역에 인접하는 제2 이온교환막, 그리고 제1 이온교환막과 제2 이온교환막 사이에 위치하는 중간 영역을 포함하고, 전해질이 전기화학 셀 전체에 포함되어 있을 수 있다.
제1 염소계 산화제는 Cl2 를 포함하고, 제1 염소계 산화제는 중간 영역에 위치하는 염소 이온(Cl-)이 제1 이온교환막을 통과하여 제1 전극에서 산화되어 생성되며, 염소 이온의 적어도 일부가 접촉부에서 생성되어 중간 영역에 도입될 수 있다.
염소 이온이 접촉부에서 제2 염소계 산화제가 환원되어 생성될 수 있다.
수산화이온은 전해질에 포함되어 있는 물이 제2 전극에서 환원되어 생성되고, 수산화이온이 제2 이온교환막을 통과하여 중간 영역에 할 수 있다.
제2 염소계 산화제는 Cl2, HClO, ClO-, 또는 ClO2 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
산도 조절부에서, 산도가 3 미만으로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 Cl2 를 주종으로 포함할 수 있고, 산도가 3 내지 6으로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 HClO 및 Cl2 를 주종으로 포함할 수 있으며, 산도가 7 내지 9로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 HClO, OCl- 및 ClO2 - 를 주종으로 포함할 수 있고, 산도가 9 초과로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 OCl- 를 주종으로 포함할 수 있다.
접촉부에서, 제2 염소계 산화제가 분무탑, 충전탑, 싸이클론 스크러버, 벤츄리 스크러버, 제트 스크러버, 단탑, 기포탑, 다공판탑, 또는 포종탑 중 하나의 장치에 의해 배기가스와 접촉될 수 있다.
접촉부에서 생성된 질산 이온은 NO2 - 또는 NO3 - 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 접촉부에서 생성된 황산 이온은 SO3 2-, SO4 2-, HSO3 -, 또는 HOSO2 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
전기화학 셀에 연결되어 있고, 제1 영역으로 암모니아를 공급하는 암모니아 공급부를 포함할 수 있다.
전해질에 포함되어 있는 물이 제1 전극에서 산화되어 생성된 양성자(H+)와 암모니아가 결합하여 암모늄 이온이 생성될 수 있다.
접촉부로부터 중간 영역으로 도입된 질산 이온 및 황산 이온이 제1 이온교환막을 통과하여 제1 영역에서 암모늄 이온과 결합할 수 있다.
암모늄 염은 NH4NO2, NH4NO3, (NH4)2SO3, 또는 (NH4)2SO4 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 방법은, 전기화학 셀에 전압을 인가하여 제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계, 제1 염소계 산화제와 수산화이온의 혼합을 통해 산도(pH)를 조절하여 제2 염소계 산화제를 생성하는 산도 조절 단계, 질소산화물 및 황산화물을 포함하는 배기가스를 외부에서 도입하여 제2 염소계 산화제와 접촉시킴으로써 질소산화물을 산화시켜 질산 이온을 생성하고, 황산화물을 산화시키거나 물에 용해시켜 황산 이온을 생성하는 접촉 단계, 그리고 접촉 단계에서 생성된 질산 이온 및 황산 이온을 전기화학 셀에 도입한 후 암모늄 이온과 결합시켜 암모늄 염을 생성하여 제거하는 회수 단계를 포함한다.
전기화학 셀은 서로 이격되어 대향하고 있는 제1 영역과 제2 영역, 제1 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제1 전극, 제2 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제2 전극, 제1 영역과 제2 영역 사이에 위치하고 제1 영역에 인접하는 제1 이온교환막, 제1 영역과 제2 영역 사이에 위치하고 제2 영역에 인접하는 제2 이온교환막, 그리고 제1 이온교환막과 제2 이온교환막 사이에 위치하는 중간 영역을 포함하고, 전해질이 전기화학 셀 전체에 포함되어 있을 수 있다.
제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계에서, 제1 염소계 산화제는 Cl2 를 포함하고, 제1 염소계 산화제는 중간 영역에 위치하는 염소 이온(Cl-)이 제1 이온교환막을 통과하여 제1 전극에서 산화되어 생성되며, 염소 이온의 적어도 일부가 접촉 단계에서 제2 염소계 산화제가 환원되어 생성될 수 있다.
제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계에서, 수산화이온은 전해질에 포함되어 있는 물이 제2 전극에서 환원되어 생성되고, 수산화이온이 제2 이온교환막을 통과하여 중간 영역으로 공급될 수 있다.
제2 염소계 산화제는 Cl2, HClO, ClO-, 또는 ClO2 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
산도 조절 단계에서, 산도를 3 미만으로 조절하여 Cl2 를 생성하거나, 산도를 3 내지 6으로 조절하여 HClO 및 Cl2 를 생성하거나, 산도를 7 내지 9로 조절하여 HClO, OCl- 및 ClO2 - 를 생성하거나, 산도를 9 초과로 조절하여 OCl- 를 생성할 수 있다.
접촉 단계에서 생성된 질산 이온은 NO2 - 또는 NO3 - 중 하나 이상을 포함하고, 접촉 단계에서 생성된 황산 이온은 SO3 2-, SO4 2-, HSO3 -, 또는 HOSO2 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
회수 단계에서, 전해질에 포함되어 있는 물이 제1 전극에서 산화되어 생성된 양성자(H+)와 암모니아 공급부로부터 공급된 암모니아를 제1 영역에서 반응시켜 암모늄 이온을 생성하고, 접촉 단계에서 생성된 질산 이온 및 황산 이온과 암모늄 이온을 제1 영역에서 반응시켜 암모늄 염을 생성한 후, 암모늄 염을 분리 및 제거할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법은 배기가스에 포함된 질소산화물과 황산화물을 동시에 연속적으로 제거할 수 있고, 공정을 간소화하여 설치 비용 및 운전 비용을 감소시킬 수 있으며, 회수물을 재활용할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 질소산화물 및 황산화물 제거 장치에서 전기화학 셀을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 질소산화물 및 황산화물 제거 장치에서 산도 조절부와 접촉부를 상세하게 나타낸 도면이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호가 사용되었다. 또한 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 한편, 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 질소산화물 및 황산화물 제거 장치에서 전기화학 셀을 상세하게 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 질소산화물 및 황산화물 제거 장치에서 산도 조절부와 접촉부를 상세하게 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치(100)는, 전기화학 셀(cell)(110), 산도 조절부(140), 접촉부(160), 그리고 회수부(180)를 포함한다.
전기화학 셀(110)은, 서로 이격되어 대향하고 있는 제1 영역(112)과 제2 영역(124), 제1 영역(112)에 위치하고 전압이 인가되는 제1 전극(116), 제2 영역(124)에 위치하고 전압이 인가되는 제2 전극(126), 제1 영역(112)과 제2 영역(124) 사이에 위치하고 제1 영역(112)에 인접하는 제1 이온교환막(118), 제1 영역(112)과 제2 영역(124) 사이에 위치하고 제2 영역(124)에 인접하는 제2 이온교환막(122), 그리고 제1 이온교환막(118)과 제2 이온교환막(122) 사이에 위치하는 중간 영역(120)을 포함한다.
전기화학 셀(110)의 모든 영역(전체)에는 물(H2O) 기반(base)의 전해질이 포함되어 있다. 예를 들어, 제1 영역(112), 제1 이온교환막(118), 중간 영역(120), 제2 이온교환막(122), 그리고 제2 영역(124) 모든 부분에 전해질이 함유되어 있을 수 있다. 다만, 각 영역의 전해질은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
제1 영역(112)은 도면에서 하부에 위치하는 제1 전극(116)과 도면에서 상부에 위치하는 제1 전극(116)이 아닌 영역(114)으로 이루어질 수 있다. 제2 영역(124)은 도면에서 상부에 위치하는 제2 전극(126)과 도면에서 하부에 위치하는 제2 전극(126)이 아닌 영역(128)으로 이루어질 수 있다.
제1 전극(116)은, 예를 들어, 산화 전극일 수 있고, 명세서에서 아노드(anode) 또는 양극과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 제2 전극(126)은, 예를 들어, 환원 전극일 수 있고, 명세서에서 캐소드(cathode) 또는 음극과 동일한 의미로 사용될 수 있다.
제1 전극(116) 및 제2 전극(126)에는 전기 분해 장치, 수전해 장치, 또는 연료전지 등에 적용되는 다양한 공지된 전극 물질이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다양한 종류의 도체가 전극으로 사용되거나, 전극 기재 및 전극 기재에 도포된 촉매를 포함하는 전극이 사용될 수도 있다. 이때, 도체는 티탄(Ti), 스테인리스강, 니켈(Ni), 니켈/크롬(Ni/Cr) 합금, 백금(Pt), 금(Au), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 이들의 혼합물, 또는 이들의 산화물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 또한, 전극 기재 및 촉매를 포함하는 전극의 경우, 전극 기재로 카본천(carbon cloth) 등이 사용될 수 있고, 촉매로 백금(Pt), 루테늄(Ru), 오스뮴(Os), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 탄소(C), 그 외 전이금속, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 물질이 사용될 수 있다.
제1 전극(116) 및 제2 전극(126)은 제1 영역(112) 및 제2 영역(124)에 포함된 각종 이온에 전기적 인력을 미칠 수 있도록 적절한 위치에 설치될 수 있다. 제1 전극(116) 및 제2 전극(126)의 형태는 특별히 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 제1 전극(116) 및 제2 전극(126)은 전원 공급 장치와 연결될 수 있다. 전원 공급 장치로는 제1 전극(116) 및 제2 전극(126)에 미리 정해진 범위의 전압을 인가할 수 있는 것이라면, 공지된 전원 공급 장치가 모두 적용될 수 있다.
제1 전극(116)과 제2 전극(126)에 미리 정해진 전압이 인가되면, 전기화학 셀(110)이 구동되면서 제1 염소계 산화제 및 수산화이온(OH-)이 생성된다.
여기서, 제1 염소계 산화제는 Cl2 를 포함한다. 제1 염소계 산화제(Cl2)는 중간 영역(120)에 위치하는 염소 이온(Cl-)이 제1 이온교환막(118)을 통과하여 제1 전극(116)으로 이동한 후, 제1 전극(116)에서 산화되어 생성될 수 있다. 이때, 염소 이온의 적어도 일부는 후술할 접촉부(160)에서 생성되어 중간 영역(120)에 도입될 수 있다. 중간 영역(120)에 도입된 염소 이온은 다시 제1 이온교환막(118)을 거쳐 제1 전극(116)에서 산화되어 제1 염소계 산화제로 변환된다.
염기성 물질인 수산화이온은 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 제2 전극(126)에서 환원되어 생성된다. 생성된 수산화이온은 제2 이온교환막(122)을 통과하여 중간 영역(120)에 공급된다.
제1 이온교환막(118) 및 제2 이온교환막(122)은 음이온을 선택적으로 투과시키는 음이온 교환막일 수 있고, 전기 분해 장치 또는 연료 전지 등에 적용되는 다양한 종류의 음이온 교환막이 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 이온교환막(118) 및 제2 이온교환막(122)은 일본 도쿠야마사의 AMX, AHA, ACS, 일본 셀레미온사의 AAV, APS-4, 및 독일 퓨마-테크사의 FAN-AEM 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
제1 이온교환막(118) 및 제2 이온교환막(122)은, 제1 전극(116)과 제2 전극(126)을 분리시킬 수 있고, 전압 인가시 제1 전극(116)에서 생성되는 제1 염소계 산화제와 제2 전극(126)에서 생성되는 수산화 이온의 혼합을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 또한 제1 이온교환막(118) 및 제2 이온교환막(122)은 전해질 내에 잔류할 수 있는 염소계 산화제가 음극인 제2 전극(126)에서 환원되는 것을 방지할 수 있다.
제1 이온교환막(118) 및 제2 이온교환막(122) 사이에는 전해질을 포함하는 중간 영역(120)이 위치한다. 중간 영역(120)의 전해질은 제1 염소계 산화제의 안정적인 생산을 위해 약 1.94 질량% 이상의 염소 이온을 포함할 수 있다.
전기화학 셀(110)에서 생성된 제1 염소계 산화제는 제1 이동관(132)을 통해 제1 영역(112)에서 산도 조절부(140)로 공급되고, 수산화이온은 제2 이동관(134)을 통해 중간 영역(120)에서 산도 조절부(140)로 공급된다.
산도 조절부(140)는 제1 염소계 산화제와 염기성 물질인 수산화이온이 혼합되어 생성된 제2 염소계 산화제를 포함한다. 제2 염소계 산화제는 Cl2, HClO, ClO-, 또는 ClO2 - 중 하나 이상일 수 있다.
종래의 질소산화물 및 황산화물 제거 장치는 단일 산화제를 사용하지만, 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치(100)는 다양한 염소계 산화제를 사용함으로써 질소산화물 및 황산화물 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
산도 조절부(140)에서, 제1 염소계 산화제와 염기성 물질인 수산화이온은 도시되지 않은 제어 장치 등에 의해 설정된 비율로 혼합될 수 있고, 이로 인해 산도(pH)가 조절될 수 있으며, 산도에 따라 생성되는 제2 염소계 산화제의 종류가 상이해질 수 있다.
예를 들어, 산도 조절부(140)의 산도가 약 3 미만으로 조절되는 경우, 제2 염소계 산화제는 Cl2 를 주종으로 포함할 수 있고, 산도가 약 3 내지 약 6으로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 HClO 및 Cl2 를 주종으로 포함할 수 있으며, 산도가 약 7 내지 약 9로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 HClO, OCl- 및 ClO2 - 를 주종으로 포함할 수 있고, 산도가 약 9 초과로 조절되는 경우 제2 염소계 산화제는 OCl- 를 주종으로 포함할 수 있다. 주종으로 포함한다는 것은 주종 이외에도 다른 제2 염소계 산화제가 소량 포함될 수 있다는 의미이다.
제1 염소계 산화제와 수산화이온은 산도 조절부(140)로 연속적으로 주입될 수도 있고, 단계적으로 주입될 수도 있다.
산도 조절부(140)에서 생성된 제2 염소계 산화제는 제3 이동관(142)을 통해 산도 조절부(140)에서 접촉부(160)로 공급된다.
접촉부(160)에서는 외부에서 도입된 배기가스(152)와 산도 조절부(140)에서 도입된 제2 염소계 산화제가 접촉된다.
여기서, 배기가스(152)는 각종 발전시설 등 화석연료를 사용하는 배기가스 배출시설(150)에서 배출되어 제4 이동관(154)를 통해 접촉부(160)로 공급되며, 배기가스(152)는 질소산화물 및 황산화물을 포함한다. 배기가스(152)에는, 예를 들어, 약 15 ppm 이상의 질소산화물이 포함되어 있을 수 있고, 약 25 ppm 이상의 황산화물이 포함되어 있을 수 있다. 또한 배기가스(152)에는, 질소산화물 또는 황산화물 이외에도 CO2, HF, HCl, NH3, SiF4, O2, N2, CO, SH2 등의 가스가 소량 존재할 수 있으나, 이 가스들은 반응에 참여하지 않고 별도의 이동관(미도시)을 통해 그대로 제거 장치(100) 외부로 배출될 수 있다.
배기가스(152)와 제2 염소계 산화제의 접촉 방식은, 예를 들어, 제2 염소계 산화제가 분무탑(spray tower), 충전탑(packed tower), 싸이클론 스크러버(cyclone scrubber), 벤츄리 스크러버(venture scrubber), 제트 스크러버(jet scrubber), 단탑(plate tower), 기포탑(bubble tower), 다공판탑(sieve plate tower), 또는 포종탑(bubble cap tray tower) 중 하나의 장치에 의해 분무 또는 분사되는 방식일 수 있다.
배기가스(152)와 제2 염소계 산화제가 접촉되면, 배기가스(152)에 포함되어 있는 질소산화물이 산화되어 질산 이온이 생성될 수 있고, 배기가스(152)에 포함되어 있는 황산화물이 산화되거나 물에 용해되어 황산 이온이 생성될 수 있다. 이때, 질산 이온은 NO2 - 또는 NO3 - 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 황산 이온은 SO3 2-, SO4 2-, HSO3 -, 또는 HOSO2 - 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
질소산화물과 제2 염소계 산화제의 접촉에 의해 발생할 수 있는 반응은 하기 반응식 1 내지 13으로 나타낼 수 있다.
[반응식 1]
NO(g) ↔ NO(aq)
[반응식 2]
NO(aq) + Cl2(aq) + H2O ↔ NO2(aq) + 2H+ + 2Cl-
[반응식 3]
3NO2(aq) + HOCl ↔ NO2(aq) + H+ + Cl-
[반응식 4]
3NO2(aq) + H2O ↔ 2H+ + 2NO3 - + NO(aq)
[반응식 5]
2NO2(aq) + H2O ↔ HNO2 + H+ + NO3 -
[반응식 6]
NO2 - + HOCl → NO3 - + H+ + Cl-
[반응식 7]
HNO2 ↔ H+ + NO2 -
[반응식 8]
3HNO2 ↔ H+ + NO3 - + 2NO(aq) + H2O
[반응식 9]
NO2(aq) ↔ NO2(g)
[반응식 10]
2NO(g) + Cl2(g) → 2NOCl(g)
[반응식 11]
NOCl(g) + H2O → H+ + Cl- + HNO2
[반응식 12]
NO(aq) + OCl- ↔ NO2(aq) + Cl-
[반응식 13]
NO2 - + OCl- → NO3 - + Cl-
반응식 1 내지 13을 참조하면, 질소산화물과 제2 염소계 산화제의 접촉에 따른 산화 반응에 의해 NO2 - 또는 NO3 - 가 생성될 수 있고, 이외에도 NO 또는 NO2 가 잔류할 수 있다.
황산화물과 제2 염소계 산화제의 접촉에 의해 발생할 수 있는 반응은 하기 반응식 14 내지 19로 나타낼 수 있다.
[반응식 14]
SO2(g) ↔ SO2(aq)
[반응식 15]
SO2(aq) + H2O ↔ HOSO2 -
[반응식 16]
HOSO2 - ↔ SO3 2-
[반응식 17]
HOSO2 - ↔ H+ + SO3 -
[반응식 18]
SO3 2- + H2O → SO4 2- + 2H+
[반응식 19]
SO3 2- + 2OH- → SO4 2- + H2O
반응식 14 내지 19를 참조하면, 황산화물과 제2 염소계 산화제의 접촉에 따른 산화 반응 또는 물에 용해되는 반응에 의해 HSO3 -(바이설파이트 이온), SO3 2-, HOSO2 -(하이드록실 술포닐 이온), SO4 2- 가 생성될 수 있고, 이외에도 SO2 가 잔류할 수 있다. 이러한 황산 이온들은 제2 염소계 산화제에 의한 산화 반응으로 생성될 수도 있고, 물에 용해되면서 생성될 수도 있다.
접촉부(160)에서, 제2 염소계 산화제에 의해 배기가스(152) 내에 포함된 질소산화물이 산화되고, 황산화물이 산화/용해되면서, 제2 염소계 산화제는 환원되어 염소 이온(Cl-)이 생성될 수 있다. 이러한 염소 이온(Cl-)은 제5 이동관(162)을 통해 전기화학 셀(110)의 중간 영역(120)으로 공급될 수 있고, 제1 이온교환막을 통과하여 제1 전극에서 산화되어 제1 염소계 산화제로 재생될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치(100)는 별도의 산화제 공급 없이 연속적으로 구동될 수 있고, 이로 인해 공정 운영 비용이 감소될 수 있다.
접촉부(160)에서 생성된 NO, NO2, NO2 -, NO3 -, SO2, SO3 2-, SO4 2-, HSO3 -, HOSO2 -, Cl- 등의 화합물이 제5 이동관(162)을 통해 전기화학 셀(110)의 중간 영역(120)으로 공급될 수 있다. 이러한 각종 화합물들을 포함하는 접촉부(160)의 유출수가 전기화학 셀(110)의 전해질로 사용될 수 있다.
전술한 반응식들을 참조하면, 접촉부(160)에서 중간 영역(120)으로 도입된 물질들에서, NO와 NO2 는 물과의 반응을 통해 질산 이온인 NO2 - 또는 NO3 - 으로 변환될 수 있고, SO2, HSO3 - 및 HOSO2 - 는 황산 이온인 SO3 2- 또는 SO4 2- 으로 변환될 수 있다.
중간 영역(120)으로 도입된 질산 이온 및 황산 이온은 암모늄 염(ammonium salt) 형태로 회수부(180)로 이동하여 제거될 수 있고, 제거 메커니즘은 하기와 같다.
질산 이온 및 황산 이온은 제1 이온교환막(118)을 통과하여 제1 영역(112)으로 이동한다.
한편, 전기화학 셀(110)의 제1 영역(112)에 제6 이동관(192)을 통해 연결되어 있는 암모니아 공급부(190)는, 요소수(urea) 형태 등으로 암모니아(NH3)를 제1 영역에 공급한다. 다음으로, 암모니아(NH3)는 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 제1 전극(116)에서 산화되어 생성된 양성자(H+)와 결합하여 암모늄 이온을 생성한다.
생성된 암모늄 이온은 제1 이온교환막(118)을 통과하여 제1 영역(112)으로 이동하는 질산 이온 및 황산 이온과 결합하여 암모늄 염을 형성하고, 이러한 암모늄 염이 회수부(180)로 회수되어 제거될 수 있다. 이때, 암모늄 염은 NH4NO2, NH4NO3, (NH4)2SO3, 또는 (NH4)2SO4 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
회수부(180)는 암모늄 염의 용해도를 이용한 석출 방식을 통해 암모늄 염을 회수하거나, 용매를 증발시켜 암모늄 염을 회수할 수 있다. 회수된 암모늄 염은 적절한 곳에서 재활용될 수 있다.
제1 영역(112)에서 발생할 수 있는 반응을 정리하면 하기 반응식 20 내지 23과 같다.
[반응식 20]
2Cl- → Cl2 + 2e-
[반응식 21]
2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
[반응식 22]
SO3 2- + H2O → SO4 2- + 2H+ + 2e-
[반응식 23]
NOx - + NH4 + → NH4NOx
(x = 2 또는 3)
[반응식 24]
SOx - + 2NH4 + → (NH4)2SOx
(x = 3 또는 4)
반응식 20 내지 24를 참조하면, 제1 영역(112)에서, 염소 이온이 산화되어 제1 염소계 산화제가 생성될 수 있고, 물이 산화되어 양성자가 생성될 수 있으며, 제1 이온교환막을 통과하여 제1 영역(112)에 도달한 황산 이온 중 SO3 2- 가 SO4 2- 로 산화되는 반응이 일어날 수 있고, 질산 이온 및 황산 이온이 암모늄 염 형태로 변환되는 반응이 일어날 수 있다.
한편, 제2 영역(124)에서 발생할 수 있는 반응은 수산화이온의 생성 반응으로, 하기 반응식 24로 나타낼 수 있다.
[반응식 25]
2H2O + 2e- → 2OH- + H2
제1 전극(116) 및 제2 전극(126)에는, 예를 들어, 1.00 V 이상의 전압이 인가될 수 있고, 이때 상기 반응식 22와 같은 산화 반응과 반응식 25의 물 환원 반응이 일어날 수 있다. 또한 2.06 V 이상의 전압이 인가되는 경우, 반응식 21과 같은 물 산화 반응과 반응식 25의 물 환원 반응이 일어날 수 있다. 또한 2.19 V 이상의 전압이 인가되는 경우, 반응식 20과 같은 염소 이온 산화 반응과 반응식 25의 물 환원 반응이 일어날 수 있다.
제1 이동관(132) 내지 제6 이동관(192)은 유체에 의해 부식 및 손상되지 않는 재질로 이루어질 수 있고, 예를 들어, SUS(steel use stainless) 류, 아크릴계 고분자, 테플론, 나일론 등의 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 도시되지는 않았지만, 질소산화물 및 황산화물 제거 장치(100)는 유체 유속 조절 장치, 전기전도도 또는 온도 등을 모니터링 하기 위한 장치를 추가적으로 포함할 수 있다.
이하에서는, 전술한 구성요소 및 공정에 대한 설명과 중복되는 부분에 대한 상세한 설명이 생략될 수 있다.
실시예에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 방법은, 전기화학 셀(110)에 전압을 인가하여 제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계, 제1 염소계 산화제와 상기 수산화이온의 혼합을 통해 산도(pH)를 조절하여 제2 염소계 산화제를 생성하는 산도 조절 단계, 질소산화물 및 황산화물을 포함하는 배기가스(152)를 외부에서 도입하여 제2 염소계 산화제와 접촉시킴으로써 질소산화물을 산화시켜 질산 이온을 생성하고, 황산화물을 산화시키거나 물에 용해시켜 황산 이온을 생성하는 접촉 단계, 그리고 접촉 단계에서 생성된 질산 이온 및 황산 이온을 전기화학 셀(110)에 도입한 후 암모늄 이온과 결합시켜 암모늄 염을 생성하여 제거하는 회수 단계를 포함한다.
우선, 제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계가 수행된다.
제1 염소계 산화제는 Cl2 를 포함하고, 제1 염소계 산화제는 중간 영역(120)에 위치하는 염소 이온(Cl-)이 제1 이온교환막(118)을 통과하여 제1 전극(116)에서 산화되어 생성되며, 염소 이온의 적어도 일부가 접촉 단계에서 제2 염소계 산화제가 환원되어 생성되었을 수 있다.
수산화이온은 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 제2 전극(126)에서 환원되어 생성되고, 수산화이온이 제2 이온교환막(122)을 통과하여 중간 영역(120)으로 공급된 후, 산도 조절부(140)로 주입될 수 있다.
이어서, 산도 조절 단계가 수행된다.
산도 조절 단계에서 생성되는 제2 염소계 산화제는 Cl2, HClO, ClO-, 또는 ClO2 - 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 산도에 따라 주종이 달라질 수 있다.
다음으로, 접촉 단계, 그리고 회수 단계가 수행된다.
회수 단계에서, 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 제1 전극(116)에서 산화되어 생성된 양성자(H+)와 암모니아 공급부(190)로부터 공급된 암모니아를 제1 영역(112)에서 반응시켜 암모늄 이온을 생성하고, 접촉 단계에서 생성된 질산 이온 및 황산 이온과 암모늄 이온을 제1 영역(112)에서 반응시켜 암모늄 염을 생성한 후, 암모늄 염을 용해도 차에 의한 석출 또는 용매 증발의 방법으로 분리하여 제거한다.
실시예들에 따른 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법은, 배기가스(152)에 포함되어 있는 질소산화물과 황산화물을 동시에 연속적으로 제거할 수 있고, 기존의 분리되고 복잡한 제거 공정을 간소화하여 설치 및 유지가 용이할 수 있다. 또한 다양한 염소계 산화제를 사용하여 효율적으로 질소산화물과 황산화물을 제거할 수 있고, 염소계 산화제를 연속적으로 재사용함으로써 경제성이 크게 향상될 수 있다. 또한 질소산화물 및 황산화물 제거 장치는 시스템 규모가 기존에 가장 일반적으로 사용되고 있는 선택적 촉매환원법(SCR) 장치나 습식석회석 공정(FGD) 장치에 비해 규모가 작으므로, 소규모 발전소, 화석연료 배연 시설, 선박 등에 효과적으로 적용 가능할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 110: 전기화학 셀
112: 제1 영역 116: 제1 전극
118: 제1 이온교환막 120: 중간 영역
122: 제2 이온교환막 124: 제2 영역
126: 제2 전극 140: 산도 조절부
150: 배기가스 배출시설 152: 배기가스
160: 접촉부 180: 회수부
190: 암모니아 공급부

Claims (21)

  1. 제1 염소계 산화제 및 수산화이온(OH-)이 생성되는 전기화학 셀(cell),
    상기 전기화학 셀로부터 도입된 상기 염소계 산화제와 상기 수산화이온이 혼합된 후 산도(pH)가 조절되어 생성된 제2 염소계 산화제를 포함하는 산도 조절부,
    외부에서 도입되고 질소산화물 및 황산화물을 포함하는 배기가스와 상기 산도 조절부로부터 도입된 상기 제2 염소계 산화제가 접촉되고, 상기 질소산화물이 산화되어 생성된 질산 이온, 그리고 상기 황산화물이 산화되거나 물에 용해되어 생성된 황산 이온을 포함하는 접촉부, 그리고
    상기 전기화학 셀에 연결되어 있고, 상기 접촉부로부터 상기 전기화학 셀에 도입된 상기 질산 이온 및 상기 황산 이온 각각이 암모늄 이온과 결합하여 생성된 암모늄 염(ammonium salt)을 회수하여 제거하는 회수부
    를 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 전기화학 셀은 서로 이격되어 대향하고 있는 제1 영역과 제2 영역, 상기 제1 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제1 전극, 상기 제2 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제2 전극, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하고 상기 제1 영역에 인접하는 제1 이온교환막, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하고 상기 제2 영역에 인접하는 제2 이온교환막, 그리고 상기 제1 이온교환막과 상기 제2 이온교환막 사이에 위치하는 중간 영역을 포함하고, 전해질이 상기 전기화학 셀 전체에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 제1 염소계 산화제는 Cl2 를 포함하고, 상기 제1 염소계 산화제는 상기 중간 영역에 위치하는 염소 이온(Cl-)이 상기 제1 이온교환막을 통과하여 상기 제1 전극에서 산화되어 생성되며, 상기 염소 이온의 적어도 일부가 상기 접촉부에서 생성되어 상기 중간 영역에 도입된 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 염소 이온이 상기 접촉부에서 상기 제2 염소계 산화제가 환원되어 생성된 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  5. 제2항에서,
    상기 수산화이온은 상기 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 상기 제2 전극에서 환원되어 생성되고, 상기 수산화이온이 상기 제2 이온교환막을 통과하여 상기 중간 영역에 위치하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  6. 제3항에서,
    상기 제2 염소계 산화제는 Cl2, HClO, ClO-, 또는 ClO2 - 중 하나 이상을 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 산도 조절부에서, 산도가 3 미만으로 조절되는 경우 상기 제2 염소계 산화제는 Cl2 를 주종으로 포함하고, 산도가 3 내지 6으로 조절되는 경우 상기 제2 염소계 산화제는 HClO 및 Cl2 를 주종으로 포함하며, 산도가 7 내지 9로 조절되는 경우 상기 제2 염소계 산화제는 HClO, OCl- 및 ClO2 - 를 주종으로 포함하고, 산도가 9 초과로 조절되는 경우 상기 제2 염소계 산화제는 OCl- 를 주종으로 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  8. 제1항에서,
    상기 접촉부에서, 상기 제2 염소계 산화제가 분무탑(spray tower), 충전탑(packed tower), 싸이클론 스크러버(cyclone scrubber), 벤츄리 스크러버(venture scrubber), 제트 스크러버(jet scrubber), 단탑(plate tower), 기포탑(bubble tower), 다공판탑(sieve plate tower), 또는 포종탑(bubble cap tray tower) 중 하나의 장치에 의해 상기 배기가스와 접촉되는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  9. 제1항에서,
    상기 접촉부에서 생성된 질산 이온은 NO2 - 또는 NO3 - 중 하나 이상을 포함하고, 상기 접촉부에서 생성된 황산 이온은 SO3 2-, SO4 2-, HSO3 -, 또는 HOSO2 - 중 하나 이상을 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  10. 제2항에서,
    상기 전기화학 셀에 연결되어 있고, 상기 제1 영역으로 암모니아를 공급하는 암모니아 공급부를 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  11. 제10항에서,
    상기 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 상기 제1 전극에서 산화되어 생성된 양성자(H+)와 상기 암모니아가 결합하여 상기 암모늄 이온이 생성되는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 접촉부로부터 상기 중간 영역으로 도입된 상기 질산 이온 및 상기 황산 이온이 상기 제1 이온교환막을 통과하여 상기 제1 영역에서 상기 암모늄 이온과 결합하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  13. 제1항에서,
    상기 암모늄 염은 NH4NO2, NH4NO3, (NH4)2SO3, 또는 (NH4)2SO4 중 하나 이상을 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 장치.
  14. 전기화학 셀(cell)에 전압을 인가하여 제1 염소계 산화제 및 수산화이온(OH-)을 생성하는 단계,
    상기 제1 염소계 산화제와 상기 수산화이온의 혼합을 통해 산도(pH)를 조절하여 제2 염소계 산화제를 생성하는 산도 조절 단계,
    질소산화물 및 황산화물을 포함하는 배기가스를 외부에서 도입하여 상기 제2 염소계 산화제와 접촉시킴으로써 상기 질소산화물을 산화시켜 질산 이온을 생성하고, 상기 황산화물을 산화시키거나 물에 용해시켜 황산 이온을 생성하는 접촉 단계, 그리고
    상기 접촉 단계에서 생성된 상기 질산 이온 및 상기 황산 이온을 상기 전기화학 셀에 도입한 후 암모늄 이온과 결합시켜 암모늄 염(ammonium salt)을 생성하여 제거하는 회수 단계
    를 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  15. 제14항에서,
    상기 전기화학 셀은 서로 이격되어 대향하고 있는 제1 영역과 제2 영역, 상기 제1 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제1 전극, 상기 제2 영역에 위치하고 전압이 인가되는 제2 전극, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하고 상기 제1 영역에 인접하는 제1 이온교환막, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 위치하고 상기 제2 영역에 인접하는 제2 이온교환막, 그리고 상기 제1 이온교환막과 상기 제2 이온교환막 사이에 위치하는 중간 영역을 포함하고, 전해질이 상기 전기화학 셀 전체에 포함되어 있는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  16. 제15항에서,
    상기 제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계에서,
    상기 제1 염소계 산화제는 Cl2 를 포함하고, 상기 제1 염소계 산화제는 상기 중간 영역에 위치하는 염소 이온(Cl-)이 상기 제1 이온교환막을 통과하여 상기 제1 전극에서 산화되어 생성되며, 상기 염소 이온의 적어도 일부가 상기 접촉 단계에서 상기 제2 염소계 산화제가 환원되어 생성되는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  17. 제15항에서,
    상기 제1 염소계 산화제 및 수산화이온을 생성하는 단계에서,
    상기 수산화이온은 상기 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 상기 제2 전극에서 환원되어 생성되고, 상기 수산화이온이 상기 제2 이온교환막을 통과하여 상기 중간 영역으로 공급되는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  18. 제16항에서,
    상기 제2 염소계 산화제는 Cl2, HClO, ClO-, 또는 ClO2 - 중 하나 이상을 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  19. 제18항에서,
    상기 산도 조절 단계에서,
    산도를 3 미만으로 조절하여 Cl2 를 생성하거나, 산도를 3 내지 6으로 조절하여 HClO 및 Cl2 를 생성하거나, 산도를 7 내지 9로 조절하여 HClO, OCl- 및 ClO2 - 를 생성하거나, 산도를 9 초과로 조절하여 OCl- 를 생성하는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  20. 제14항에서,
    상기 접촉 단계에서 생성된 질산 이온은 NO2 - 또는 NO3 - 중 하나 이상을 포함하고, 상기 접촉 단계에서 생성된 황산 이온은 SO3 2-, SO4 2-, HSO3 -, 또는 HOSO2 - 중 하나 이상을 포함하는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
  21. 제15항에서,
    상기 회수 단계에서,
    상기 전해질에 포함되어 있는 물(H2O)이 상기 제1 전극에서 산화되어 생성된 양성자(H+)와 암모니아 공급부로부터 공급된 암모니아를 상기 제1 영역에서 반응시켜 상기 암모늄 이온을 생성하고,
    상기 접촉 단계에서 생성된 상기 질산 이온 및 상기 황산 이온과 상기 암모늄 이온을 상기 제1 영역에서 반응시켜 상기 암모늄 염을 생성한 후, 상기 암모늄 염을 분리 및 제거하는 질소산화물 및 황산화물 제거 방법.
KR1020170136071A 2017-10-19 2017-10-19 질소산화물 및 황산화물 제거 장치 및 제거 방법 KR101995911B1 (ko)

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