KR102098759B1 - 가스의 탈질 공정 및 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스의 탈질 공정 및 설비를 개시하며, 이는 먼저 가스 내의 NO를 산화제를 사용해서 NO2로 산화시킨 후, 탈질제를 사용해서 가스 내의 NO2를 흡수하여 탈질의 목적을 달성하는 것이다. 통상적인 SCR 및 SNCR 방법과 비교하면, 본 발명은 상온 촉매 산화 탈질 과정을 사용하므로, 안전하고 환경보호적이며, 2차 오염 현상이 없으며, 또한 높은 탈질 정화도로, 가스 내의 NOX 함량을 안정적으로 30mg/m3 이하로 낮출 수 있고, 동시에 저렴한 운행 비용, 짧은 과정, 적은 투자, 간단한 작동으로 사용될 수 있다.

Description

가스의 탈질 공정 및 설비
본 분야는 가스 내의 탈질 산업 분야에 관한 것으로서, 특히 연도 가스 또는 각종 연소 배출(폐기)가스 내의 탈질 공정 및 설비에 관한 것이다.
중국 경제의 발전에 따라, 에너지 소비는 신속하게 증가하며, 대량 화석연료의 연소는 대량의 연도 가스를 발생시켜 대기로 배출하고, 그 중 이산화유황, 삼산화유황, 염화수소, 불화수소, 질소산화물 및 소량의 유해 유기물을 포함하는 것뿐만 아니라, 대량의 미세 친수성 및 비친수성 입자(주로 칼슘염 입자, 알루미늄염 입자, 마그네슘염 입자, 티타늄염 입자, 철염 입자, 납염 입자, 아연염 입자, 코발트염 입자, 희토류 원소 입자, 방사성 원소 입지 및 기타 유해 원소 입자, 그리고 이산화규소 입자, 멀라이트 입자, 규산염 입자, 인산염 입자 등 광물 입자)가 포함된 먼지 또한 포함하고; 이러한 입자는 연도 가스와 같이 대기로 배출되며, 동시에 이러한 입자의 표면에는 이산화유황, 삼산화유황, 염화수소, 불화수소, 질소산화물, 유해 유기물 및 세균 등이 쉽게 흡착되므로, 대기 미세먼지(통상적으로 말하는 PM100, PM10, PM2.5 등)의 함량을 뚜렷하게 증가시키고, 스모그 및 대기 광화학 작용 현성을 초래하며, 환경 오염 또한 점점 심각하게 만든다. 대기 연기 가스와 먼지, 산성비, 온실 효과 및 오존층 파괴는 인간의 생존을 위협하는 4대 치명적 위험이다.
그 중 연기 가스와 먼지, 이산화유황, 질소산화물 등 유해 물질은 대기 오염, 산성비 및 온실 효과를 초래하는 주요 근원으로, 최근 몇 년간, 질소산화물(N2O, NO, NO2, N2O3, N2O 및 N2O5 등 여러 가지 화합물을 포함하는 NOX)의 처리는 사람들이 관심이 집중되는 것 중 하나이다. 고온 연소의 조건하에, NOX는 주로 NO의 형식으로 존재하며, 최초 배출된 NOX 중 NO는 약 95%를 차지한다. 그러나, NO는 대기에서 공기의 산소와 매우 쉽게 반응하여, NOX를 생성하므로, 대기 중의 NOX는 보편적으로 NO의 형식으로 존재한다. 공기 중의 NO 및 NO2는 광화학 반응을 통해, 상호 전환하여 평행에 도달한다. 온도가 비교적 높거나 구름과 안개가 있으면, NO2는 나아가 수분자와 작용하여 산성비의 제2 중요 산성분인 질산(HNO3)을 생성하고, 촉매제가 존재할 시, 만약 적합한 기상 조건을 추가하면, NO2가 질산으로 변환하는 속도는 더 빨라진다. 특히 NO2와 SO2가 같이 존재할 경우, 상호 촉매 작용을 할 수 있고, 질산이 생성되는 속도는 더욱 빨라진다. 또한, 비행기는 성층권에서 폐기 가스를 배출하며, 점차 축적되기 때문에 NOX는 또한 농도가 증가하고, 이 때 NO는 성층권 내의 03과 반응하여 NO2 및 O2을 생성하고, NO2는 O2와 반응하여 나아가 NO 및 O2를 생성하므로, O3의 평행을 깨뜨리고, O3의 농도를 낮춰 O3층의 손실을 초래한다. 연구 자료에서 보여지는 바와 같이, 만약 계속해서 연기 가스 중 질소산화물의 정비를 강화하지 않는다면, 질소산화물의 총량 및 대기 오염물질 중 비중은 모두 상승하며, 이산화유황을 대체하여 대기 중의 주요 오염물질이 될 수 있다.
중국은 세계에서 소수의 석탄을 주요 에너지로 사용하는 나라 중 하나로, 통계에 따르면 중국의 67%의 질소산화물(NOX) 배출량은 석탄 연소에서 나오는 것이다. 국가 환경보호총국의 통계에 따르면, 2005년과 2010년 중국 화력발전소 석탄 소모량은 각각 전국 총량의 56%, 64%를 차지하고, 화력발전소의 NOX생산량은 전국 총량의 50%를 차지한다. NOX배출에 대한 석탄 소모의 기여도를 보면, 화력발전소에서 배출하는 NOX의 제어가 중국 내의 NOX 배출 총량 제어의 관건이다. 중국의 최신 <화력발전소 대기 오염물질 배출 제어 표준> 및 <대기오염 예방 퇴치법>의 공포실시 및 <교토의정서>의 정식 효력 발생에 따라, 중국 국내의 NOX 배출에 대한 제어도 날로 엄격해지고 있으며, 화력발전소에서 효과적인 NOX 배출 제어 조치 실시는 반드시 해야 할 추세이다! 기존 연도 가스 내의 탈황 및 탈질 과정은 상호 독립적인 것으로, 통상적으로는 먼저 탈질 공정을 진행한 후 탈황 공정을 진행한다.
현재 실제 생산에서 사용되는 탈질 공정은 주로 선택적 촉매환원법(SCR) 또는 선택적 비촉매환원법(SNCR)이다.
선택적 촉매환원법(SCR)은 촉매 베드 또는 시스템을 사용해서 연도 가스에 처리를 진행하고, 암모니아 또는 요소를 연도 가스에 주입 혼합하는 것으로, 혼합 후 촉매제 층을 경유하여, 선택적으로 NOX를 N2 및 H20로 변환(환원)한다. SCR법은 현재 제일 성숙한 탈질 공정으로 효과가 제일 높은 탈질 기술이다. 1975년 일본 Shimoneski 발전소는 첫 번째 SCR 시스템의 시범 공정을 형성하였고, 그 후 SCR기술은 일본에서 광범위하게 사용되었다. 유럽에서는 이미 120여 개 대형 설비의 성공 응용 경험이 있으며, NOX의 탈질율은 80%~90%까지 달할 수 있다. 현재까지, 일본은 약 170 세트의 설비가 있으며, 100GW 용량에 근접한 발전소는 이러한 설비를 설치하였고, 미국 정부 또한 SCR 기술을 발전소에서 NOX를 제어하는 주요 기술로 하고 있으며, 보도에서 지적한 바와 같이 SCR 방법은 이미 국내외 발전소에서 비교적 성숙한 주류 탈질 기술이다.
SCR 방법 연기 가스 내의 탈질 원리는 TiO2, V2O5가 주요 성분인 촉매제의 촉매 하에, 온도가 280~400℃인 경우, 또는 TiO2, V2O5, MnO가 주요 성분인 촉매제의 촉매 하에, 온도가 180℃보다 높은 경우, 연기 가스에 암모니아를 분사하고, NO 및 NO2를 N2 및 H2O로 환원시켜 탈질의 목적을 달성한다.
SNCR 탈질 기술은 선택적 비촉매환원(Selective Non-Catalytic Reduction) 기술로, 촉매제를 사용하지 않는 기술이며, 8500~1100℃의 온도 범위 내에서, 아미노기가 포함된 환원제(예를 들어 암모니아수, 요소 용액 등)를 노내로 분사시켜, 연기 가스 내의 NO 및 NO2를 N2 및 H2O로 환원시켜 탈질의 목적을 달성한다. 하지만 산업 SNCR 시스템의 NOx의 제거율은 단지 30~70%이다.
SCR 및 SNCR 탈질 공정의 암모니아 소모량은 모두 비교적 많으며, 연도 가스에는 4%~9%의 O2가 포함되기 때문에, 암모니아 가스 또는 아미노기가 포함된 요소는 O2와 반응하여 NOx를 생성하며 암모니아를 소모하고, 동시에 암모니아는 완전히 반응을 하지 않기 때문에, 일부 암모니아는 연도 가스와 같이 대기로 배출되며, 암모니아 손실을 증가시키고, 2차 오염 현상을 초래한다. 암모니아의 생산 과정은 대량의 석화 연료의 소모를 필요로 하며, 대량의 폐기 가스, 폐기물 잔재 및 폐수를 생성하는 것으로, 이는 심각한 환경 오염 과정으로, 암모니아 사용을 최대한 피해야 한다.
기존 SCR 및 SNCR의 연기 가스 내의 NO를 제거하는 방법은 여전히 일부 결함을 가진다. 암모니아를 환원제로 하는 탈NO 방법에 대해, 통상적으로 암모니아와 요소 또는 요소수용액을 환원제의 소스로 하고, 만약 주입한 암모니아 또는 요소의 양이 과다하면, 소위 암모니아 누출을 초래하고, 배출된 암모니아는 배출된 NOx보다 더 유해하며, 과도한 암모니아 용량은 산화를 통해 NOx의 생성을 초래할 수 있으며, 또한 환원제 암모니아 수송, 저장과정에서 환경 보호 안전에 대한 요구가 매우 높다. 게다가, 탈질 과정에서 상기 사용되는 촉매제는 고농도의 연기 가스와 먼지의 침식, 마모 및 선탄회 중 불순물로 인한 오염이 있을 수 있으며, 연기 가스 온도가 너무 높으면 촉매제의 소결, 활성의 상실이 있을 수 있고, SO2는 촉매제의 활성을 빠르게 낮추는 것을 초래할 수 있다.
국내외 많은 연구자들은 오존을 사용하는 동시에 연기 가스 내의 SO2 및 NO를 SO3 및 NO2로 산화시키고, 그 후 석회/석회석, 수산화나트륨 등으로 흡수하며, 동시에 SO2 및 NO를 제거하는 작용을 달성한다. 하지만 오존을 생성하는 설비는 매우 비싸며, 투자가 크고; 1 몰의 SO2 또는 1 몰의 NO를 SO3 및 NO2로 산화시키기 위해서는 각각 1.5~3 몰의 오존이 필요하며, 1kg의 오존을 생성하기 위해서는 약 10킬로와트의 전기와 10~20kg의 순산소가 필요하므로, 오존 생성 원가는 매우 높고; 에너지 소모는 매우 많으며, 투자가 크기 때문에, 오존이 사용되는 연도 가스 내의 탈황 탈질 기술은 현재 대규모 산업화를 실현시킬 수 없다.
CN101352645A는 산화 촉매 탈질 공정을 공개하였고, 구체적으로 TiO2 또는 ZrO2-TiO2를 운반체로 하며, Co를 활성 성분의 촉매제로 하고, 연기 가스 자체에 함유된 산소를 사용하여, NO를 물에 쉽게 희석되는 NO2로 산화시키고. 알카리용액을 사용해서 질소산화물을 제거하는 것을 공개하였다.
CN1768902A는 보일러 연기 가스 내의 탈질 방법을 공개하였고, 구체적으로 온도 범위가 110~150℃인 보일러 연통 저온 단에 오존 O3을 분사시켜, 보일러 연기 가스 중 일산화질소NO를 물에 쉽게 희석되는 높은 원자가 상태 질소산화물 NO2, NO3 또는 N2O5로 산화시키고, 분사된 오존 O3과 보일러 연기 가스 내의 NO의 분자비는 0.5~1.5로, 그 후 알카리용액을 사용하여 세척함으로써 연기 가스 내의 질소산화물을 제거하는 것을 공개하였다. 하지만, 해당 기술의 실제 사용 중 탈질율은 매우 낮으며, 오존 소모는 매우 높고, 배출 표준에 도달하려면, 운행 비용이 매우 높아, 기업이 감당할 수 없기 때문에, 해당 기술은 대규모 산업화가 계속 실현되지 못 했다.
출원번호가 201410245417.4인 중국 특허 출원은 연도 가스 내의 동시 탈황 탈질의 공정 및 설비를 공개하였고, 이는 동시에 연도 가스 내의 SO2 및 NO를 제거할 수 있다. 하지만, 연구와 평가를 통해, 해당 공정의 탈황 효율는 99%보다 높으며, 연도 가스 내의 SO2의 함량을 30mg/Nm3 이하로 낮출 수 있지만; 탈질 효율은 약 40%~80%으로 낮고, 재생되어 배출된 재생 가스는 CO2, SO2 및 NO로 구성된 혼합 가스로, 해당 가스의 사후 분리 및 처리의 난이도는 비교적 높으며, 공정은 비교적 복잡하고, 폐기물 재활용에 일정한 번거로움이 있기에, 폐기물을 유용하게 사용하기 어렵다.
상기 탈질 방법은 여전히 다양한 문제를 가지고 있으며, 기존 기술 중에는 효율적이게 폐기 가스 내의 NO를 제거하며 산업 생산에 사용할 수 있는 탈질 방법이 없다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 광범위한 산업적 용도를 가지며, 연도 가스, 소각 가스, 코크스로 가스, 염료 공장 합성 폐끼 가스, 화학섬유 공장 오물 배출 가스 및 NOX가 포함된 기타 산업 원료 가스 또는 폐기 가스 내의 탈질에 사용할 수 있고, 폐기 가스 내의 NOX 가스 제거율을 향상시킬 수 있는 가스 탈질 공정 및 설비를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일측면은 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법을 제공한다. 상기 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법은 a. 산화 단계: 혼합 가스 내의 NO를 산화제를 사용해서 NO2로 산화시키는 단계;b. 탈질 단계: 상기 a 단계 이후, 산화 후 NO2가 포함된 혼합 가스에 탈질제를 가하여 NO2를 제거하여, 농축 NO2 탈질제 및 NO2가 제거된 혼합 가스를 획득하는 단계를 포함한다.
또한, c. 탈질제의 순환 사용 단계: 상기 b 단계 이후에, 농축 NO2의 탈질제를 처리하여 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제를 획득한 후, 이를 다시 b 단계로 순환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 a 에서 사용되는 산화제는 유리기 산소, 03, 02, 유기산무수물, 과망간산, 과망간산염, 텅스텐산, 과텅스텐산, 텅스텐산염, 과텅스텐산염, 티탄산, 과티탄산, 티탄산염, 과티탄산염, 몰리브덴산, 과몰레브덴산, 몰리브덴산염, 과몰리브덴산염, 중크롬산, 중크롬산염, 과산화수소, 과철산 및 과철산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 a 단계에서 사용되는 산화제는 복합 산화제로, 유리기 산소, 03 그리고/또는 02 중 한 종류 또는 여러 종류, 그리고 유기산무수물, 과망간산, 과망간산염, 텅스텐산, 과텅스텐산, 텅스텐산염, 과텅스텐산염, 티탄산, 과티탄산, 티탄산염, 과티탄산염, 몰리브덴산, 과몰레브덴산, 몰리브덴산염, 과몰리브덴산염, 중크롬산, 중크롬산염, 과산화수소, 과철산, 과철산염, 금, 은 및 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 a 단계는, 산화제로 03 그리고/또는 유리기 산소를 화학적으로 제조하는 단계, 상기 산화제와 NO가 포함된 가스가 혼합되는 단계, 및 촉매 산화 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 b 단계는 탈질탑에서 진행되며, 상기 NO2가 포함된 혼합 가스는 상기 탈질제와 역류 접촉할 수 있다.
또한, 상기 b 단계의 상기 탈질제는 무기 알칼리성 물질 그리고/또는 유기 알칼리성 물질에 포함된 용액에서 선택하고; 바람직하게는 알칼리 금속, 알칼리 토류금속 또는 전이금속이 포함된 수산화물, 탄산염, 카르복시산염, 암모니아 또는 유기아민의 용액을 선택하고; 더욱 바람직하게는 Li, Na, K, Mg 또는 Ca이 포함된 수산화물 또는 탄산염 용액을 선택할 수 있다.
또한, 상기 c 단계는 부분 농축 NO2 탈질제에 의해 증발농축, 냉각, 결정 과정을 거쳐 M(NO3)n제품을 획득하며, 그 중 n은 자연수이고; 상기 결정 과정 후 모액 및 추가한 신선한 탈질제는 상기 결정 과정 전보다 낮은 농도로 NO2이 포함된 탈질제를 생성하며, 이후, 상기 탈질제를 다시 b 단계로 순환시키는 단계일 수 있다.
또한, 상기 b 단계에서, 상기 탈질제는 폴리에틸렌글리콜 용액 그리고/또는 에틸렌글리콜 용액에서 선택할 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌글리콜 용액 그리고/또는 에틸렌글리콜 그리고/또는 수용액에는 탈질 첨가제를 더 포함하며, 상기 탈질 첨가제의 용량은 0.5~40wt%, 바람직하게는 2~30wt%, 더 바람직하게는 5~25wt%, 가장 바람직하게는 10~20wt%이고; 그 중 탈질 첨가제는 유기 화합물로, 폴리알콜, 폴리산 및 유기아민을 일정 비율로 혼합한 후, 120℃ 이상으로 가열하여, 에스테르화 그리고/또는 에테르화를 거쳐 생성된 것이며, 상기 폴리알콜:폴리산:유기아민의 몰비는 1:0.5~2:0.1~3이며, 바람직하게는 1:0.7~1.5:0.3~2, 더욱 바람직하게는 1:0.9~1.3:0.5~1.5, 매우 바람직하게는 1:0.9~1.1:0.5~1.2, 가장 바람직하게는 1:1:0.5~1일 수 있다.
또한, 상기 c 단계는 농축 NO2 탈질제를 재생탑을 거쳐, 빈액을 생성하여 단계 b로 순환시키고, 그 중 사용된 재생방법은 가스 스트립핑 방법, 가열 방법, 진공 방법, 초음파 방법, 마이크로웨이브 방법 및 복사 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방법을 사용할 수 있다.
또한, d. NO2 농축 단계: 상기 재생탑에 배출된 NO2 가스를 농축탑을 거쳐 농축하여, NO2 가스를 회수하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 d 단계는, NO2가 포함된 재생 가스를 농축탑 중간부로 진입시키고, 농축탑 상부의 냉각 장치의 냉각을 거쳐서, NO2 가스는 농축탑 상부에서 배출되며, 냉각 후의 응축수는 농축탑의 저부에서 배출될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 측면은 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비를 제공한다. 상기 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비는 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, 가스 혼합기, 촉매 산화기, 탈질탑, 용제 탱크 및 증발결정기를 포함하고, 가스 혼합기의 일 단은 혼합 가스 진입구가 구비되며, 상기 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기와 가스 혼합기 사이, 가스 혼합기와 촉매산화기 사이, 촉매산화기와 탈질탑 사이, 탈질탑과 용제 탱크 사이, 용제 탱크와 증발결정기 사이는 서로 파이프로 연결되고; 상기 탈질탑과 용제 탱그 사이의 파이프에는 분류 밸브가 구비되어, 일부 농축 NO2 탈질제를 증발결정기로 인입시킨다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다른 측면은 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비를 제공한다. 상기 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비는 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, 가스 혼합기, 촉매 산화기, 탈질탑, 재생탑 및 농축탑을 포함하고, 가스 혼합기의 일 단은 혼합 가스 및 산화제 진입구가 구비되며, 상기 가스 혼합기와 촉매산화기 사이, 촉매산화기와 탈질탑 사이, 탈질탑과 재생탑 사이, 재생탑과 농축탑 사이는 서로 파이프로 연결되고; 재생탑 저부의 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제 배출구는 파이프를 통해 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제를 탈질탑 상부의 탈질제 진입구로 순환시킨다.
또한, 상기 재생탑과 탈질탑 사이에는 빈액 탱크가 구비되며, 재생탑 저부에서 배출된 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제는 빈액 탱크로 진입하고, 또한 빈액 탱크 저부에서 유출되어, 파이프를 통해 탈질탑 상부의 탈질제 액체 입구로 유입될 수 있다.
또한, 상기 탈질탑과 재생탑 사이, 상기 재생탑과 빈액 탱크 사이에는 간접식 열교환기가 설치되고, 상기 열교환 시 열매는 재생탑에서 배출된 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제이며, 냉매는 탈질탑에서 배출된 비교적 많은 NO2이 포함된 탈질제일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 또 다른 측면은 탈질 첨가제를 제공한다. 상기 탈질 첨가제는 유기 화합물로, 폴리알콜, 폴리산 및 유기아민을 일정 비율로 혼합된 후, 120℃ 이상으로 가열되어, 에스테르화 그리고/또는 에테르화를 거쳐 생성된 것이며, 상기 폴리알콜:폴리산:유기아민의 몰비는 1:0.5~2:0.1~3이며, 바람직하게는 1:0.7~1.5:0.3~2, 더욱 바람직하게는 1:0.9~1.3:0.5~1.5, 매우 바람직하게는 1:0.9~1.1:0.5~1.2, 가장 바람직하게는 1:1:0.5~1이다.
또한, 상기 폴리알콜은 동일 유기 분자에서 두 개 또는 두 개 이상의 수산기가 동시에 포함되는 유기화합물로, 바람직하게는 에틸렌글리콜, 프로페인디올, 글리세린, 부탄디올, 부탄트리올, 이소부탄디올, 이소부탄트리올, 펜탄디올, 펜탄트리올, 펜타에리트리톨, 이소펜탄디올, 이소펜탄트리올, 이소펜타에리트리톨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로판올, 및 폴리부틸알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리산은 동일 분자에서 두 개 또는 두개 이상의 카르복시기가 동시에 포함되는 유기화합물로, 바람직하게는 옥살산, 말론산, 호박산, 아미노기옥살산, 나이트릴로트라이아세트산, EDTA, 루테산, 폴리갈산 및 구연산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 유기아민은 지방족 아민, 방향족 아민 및 알코올 아민류에서 선택된 것이며, 상기 지방족 아민은 메틸아민, 다이메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 다이에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, n-부틸아민, sec-부틸아민, 이소부틸아민, tert-부틸아민, 에틸렌다이아민, 프로페인다이아민, 헥사메틸렌다이아민, DABCO, DIEN, TRIEN, TEPA, PEPA, 시클로펜틸아민, 시클로헥실아민, 시클로헵틸아민 중 한 종류 또는 여러 종류이고; 방향족 아민은 아닐린, N-메틸아닐린, N-에틸아닐린, N-프로필아닐린, N-부틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린, N,N-디프로필아닐린, N,N-디부틸아닐린, 페닐렌디아민, α-나프틸아민, 할로겐아닐린, 니트로기아닐린, 및 술폰산기아닐린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있고; 알코올 아민은 카비놀아민, 디카비놀아민, 트리카비놀아민, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, N,N-DMEA, N,N-DEEA, N,N-DIPA, N-MDEA, 프로판올아민, 디프로판올아민, 트리프로판올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 부타놀아민, 디부타놀아민, 트리부타놀아민, N-히드록시에틸에틸렌다이아민, N,N’-디히드록시에틸에틸렌다이아민, N,N-디히드록시에틸아닐린, N-에틸-N-히드록시에틸아닐린, N-메틸-N-히드록시에틸아닐린, O-아미노페놀, M-아미노페놀, P-아미노페놀, 2,4,6-트리(디메틸아미노)페놀, 3-디에틸아미노페놀, 2-아미노-5니트로페놀, ATMIA, N-메틸피롤리디놀, 2,4-디아미노-6-히드록시기피리미딘, 시아누르산, 2-(2’-히드록시기-5’-메틸페닐)벤조트리아졸, γ산, J산, 페닐J산, 카르보닐J산 및 이의 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 가스 탈질 공정 및 설비는 광범위한 산업적 용도를 가지며, 연도 가스, 소각 가스, 코크스로 가스, 염료 공장 합성 폐기 가스, 화학섬유 공장 오물 배출 가스 및 NOX가 포함된 기타 산업 원료 가스 또는 폐기 가스 내의 탈질에 사용할 수 있고, 상기 가스 내의 NOX 함량은 모두 99.9%(체적비)보다 작다.
1. 본 발명의 일 방안은 가스 내의 NO를 NO2로 특이적으로 변환시켰고, 그 후 알칼리성 물질을 사용하여 가스 내의 NO2를 흡수하며, 가스 내의 NOX 함량을 안정적으로 30mg/m3 이하로 낮출 수 있고, 동시에 NO2의 알칼리성 물질을 흡수하여 질산염으로 변환시키며, 증발, 결정 및 건조를 거쳐, 산업용 질산염 제품을 획득한다.
2. 본 발명의 또 다른 방안은 가스 내의 NO를 NO2로 특이적으로 변환시켰고, 탈질제가 포함된 용액으로 가스 내의 NO2를 흡수하며, 가스 내의 NO2가 흡수된 탈질제를 포함하는 용액에 재생을 진행하여, 고순도의 NO2 가스(해당 가스의 순도는 98%보다 높으며, 농축 질산을 생성하는 원료로 사용될 수 있음)를 배출하고, 재생된 탈질제를 포함하는 용액은 냉각을 거쳐 다시 순환 사용되고; 이러한 처리를 거쳐, 가스의 NOX 함량을 30mg/m3 이하로 낮출 수 있다.
도 1은 간단한 산화 가스 탈질 공정 과정 및 설비의 설명도이다.
도 2는 산화 가스 탈질 재생 공정 과정 및 설비의 설명도이다.
집진 및 탈황 처리 과정을 거친 가스 내의 NOX는 NO의 형식으로만 존재하며, NO는 알칼리용액으로 흡수되지 않기 때문에, 어떠한 알칼리성 물질의 용액을 사용해도 가스 내의 NO 성분을 효과 있게 제거할 수 없다. 하지만 산화제를 사용해서 NO를 NO2로 산화시킨 후, 다시 어떠한 알칼리성 물질의 용액을 사용하면 가스 내의 NO2를 효과 있게 제거할 수 있다.
본 발명의 상기 가스 내의 탈질 공정 및 설비는, 우선 가스 내의 NO를 산화제를 사용해서 NO2로 산화시키고, 흡수제를 사용해서 가스 내의 NO2를 흡수하여 탈질의 목적을 달성하는 것이다.
본 발명은 혼합 가스에서 NOX(X=1 그리고/또는 2)를 제거하는 방법을 제공하며, 구체적으로는 이하의 단계를 포함한다:
a. 산화 단계: 혼합 가스 내의 NO를 산화제를 사용해서 NO2로 산화시키는 단계;
b. 탈질 단계: 산화 후 NO2가 포함된 혼합 가스를 탈질제를 통해 NO2를 제거하고, 농축 NO2 탈질제("부액"으로 약칭함) 및 NO2가 제거된 혼합 가스를 획득하는 단계;
c. 탈질제 순환 단계: 부액을 처리하여 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제("빈액"으로 약칭함)를 획득하여, 이를 단계 b로 순환시키는 단계.
본 발명의 상기 혼합 가스는 미처리 또는 처리된 연도 가스, 소각 가스, 코크스로 가스, 염료 공장 합성 폐기 가스, 화학섬유 공장 오물 배출 가스 및 NOX가 포함된 기타 산업 원료 가스 또는 폐기 가스일 수 있고, 상기 "처리된"은 집진 그리고/또는 SOX가 처리된 것을 뜻한다. 실시예에서, 단계 a산화 단계에서 사용되는 산화제는 유리기 산소, 유기산무수물, 과망간산, 과망간산염, (과)텅스텐산, (과)텅스텐산염, (과)티탄산, (과)티탄산염, (과)몰리브덴산, (과)몰리브덴산염, 중크롬산, 중크롬산염, 과산화수소, 과철산, 과철산염 등 물질 중 한 종류 또는 한 종류 이상으로 구성된 것이고; 또한 산화 효율을 더 높이기 위해서, O2 그리고/또는 O3을 사용해서 유기산무수물, 과망간산, 과망간산염, (과)텅스텐산, (과)텅스텐산염, (과)티탄산, (과)티탄산염, (과)몰리브덴산, (과)몰리브덴산염, 중크롬산, 중크롬산염, 과산화수소, 과철산, 과철산염, 금, 은 및 팔라듐 등 물질 중 한 종류 또는 한 종류 이상과 구성된 혼합 산화제일 수 있다.
상기 산화과정은 이하 단계를 포함한다:
제1 단계: 모든 산화제는 유리기 산소가 포함된 산화제를 제공하며, 유리기 산소의 농도가 높을수록, 산화성은 더욱 높아지며, 산화는 더욱 철저해지고, [O]를 사용해서 유리기 산소를 나타냄;
제2 단계: 이하의 산화 반응이 발생되고
NO + [O] → NO2
바람직하게는, 본 출원의 상기 산화 단계는 O2, O3 또는 유리기 산소[O]등 산화제의 화학적 제조 단계, 산화제와 NOX가 포함된 가스가 혼합되는 단계 및 촉매 산화 단계를 더 포함한다.
실시예에서, 단계 b의 탈질 과정은 상압 또는 가압의 조건 하에 탈질탑에서 진행될 수 있고, 바람직하게는, NO2가 포함된 가스는 탈질탑 저부에서 탈질탑으로 진입하며, 탈질제는 탈질탑 상부에서 탈질탑으로 진입하고, 탈질탑 안에서 NOX가 포함된 가스는 탈질제와 역류 접촉하고, NO2가 제거된 가스는 탈질탑 상부에서 나오며, 가스 내의 NO2를 흡수한 탈질제는 농축 NO2 탈질제("부액"으로 약칭함) 변환되고, "부액"은 탈질탑 저부에서 유출되며, 다음 단계의 처리 또는 순환 단계에 진입한다. 또 다른 실시예에서, 단계 b는 가스 및 탈질제가 모두 탈질탑 상부에서 진입하는 방법을 사용하고, 탈질탑 내에서 병류 흡수의 방식을 발생시켜 탈질 단계를 완료한다. 탈질탑을 통해 배출된 NO2가 제거된 가스는 대기로 직접 배출될 수 있으며, 또한 다른 공정 절차에서 다음 처리가 진행될 수 있다.
단계 b의 탈질제는 이하 두 종류 중에서 선택한다: 무기 알칼리성 물질이 포함된 용액 그리고/또는 유기 알칼리성 물질의 용액인 제1 종 탈질제; 폴리에틸렌글리콜 용액 그리고/또는 에틸렌글리콜 용액으로, 바람직하게는, 폴리에틸렌글리콜 용액 그리고/또는 에틸렌글리콜 용액에 탈질 첨가제가 포함된 것인 제2 종 탈질제.
상기 제1 종 탈질제는 바람직하게, 알칼리(토류)금속 또는 전이금속이 포함된 수산화물, 탄산염, 카르복시산염, 착화물, 암모니아 그리고/또는 유기아민의 용액을 선택한다. 바람직하게는 Li, Na, K, Mg 또는 Ca이 포함된 수산화물 또는 탄산염 용액을 선택한다. 상기 이러한 물질 중 양이온은 Mn+로 표기하며, 이러한 물질의 용액은 흡수탑에서 가스 내의 NO2와 이하의 흡수 반응이 발생된다:
Mn+ + nNO2+n H2O → M(NO3)n + 2nH+
이 때, 농축 NO2 탈질제는 M(NO3)n이 포함된 용액으로, 해당 용액은 농축, 냉각, 결정 과정을 거쳐 M(NO3)n제품이 획득되고, 그 중 n은 양의 정수이다.
제2 종 탈질제에서, 상기 탈질제는 에틸렌글리콜 그리고/또는 폴리에틸렌글리콜 그리고/또는 물로 구성된 용액으로, 또한 해당 용액에 탈질 첨가제를 추가하여 탈질제의 탈질 능력을 쉽게 증가시키고, 탈질 첨가제의 용량은 0.5~40(중량)%이며, 바람직하게는 2~30(중량)%, 더욱 바람직하게는 5~25(중량)%, 가장 바람직하게는 10~20(중량)%이다.
상기 탈질 첨가제는 한 종류(유형)의 유기 화합물(R-M)로, 이는 폴리알콜, 폴리산 및 유기아민을 일정 비율에 따라 혼합 후, 120℃ 이상으로 가열하여, 에스테르화 그리고/또는 에테르화를 거쳐 생성된 것이며, 폴리알콜:폴리산:유기아민의 몰비는 1:0.5~2:0.1~3이며, 바람직하게는 1:0.7~1.5:0.3~2, 더욱 바람직하게는 1:0.9~1.3:0.5~1.5, 매우 바람직하게는 1:0.9~1.1:0.5~1.2, 가장 바람직하게는 1:1:0.5~1이다.
상기 폴리알콜은 동일 유기 분자에서 두 개 또는 두 개 이상의 수산기가 동시에 포함되는 유기화합물로, 바람직하게는 에틸렌글리콜, 프로페인디올, 글리세린, 부탄디올, 부탄트리올, 이소부탄디올, 이소부탄트리올, 펜탄디올, 펜탄트리올, 펜타에리트리톨, 이소펜탄디올, 이소펜탄트리올, 이소펜타에리트리톨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로판올, 폴리부틸알코올이다.
상기 폴리산은 동일 분자에서 두 개 또는 두 개 이상의 카르복시기가 동시에 포함되는 유기화합물로, 바람직하게는 옥살산, 말론산, 호박산, 아미노기옥살산, 나이트릴로트라이아세트산, EDTA, 루테산, 폴리갈산과 구연산 등이다.
상기 유기아민은 지방족 아민, 방향족 아민 및 알코올 아민류에서 선택된 것이다. 상기 지방족 아민은 메틸아민, 다이메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 다이에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, n-부틸아민, sec-부틸아민, 이소부틸아민, tert-부틸아민, 에틸렌다이아민, 프로페인다이아민, 헥사메틸렌다이아민, DABCO, DIEN, TRIEN, TEPA, PEPA, 시클로펜틸아민, 시클로헥실아민, 시클로헵틸아민에서 선택되고; 방향족 아민은 아닐린, N-메틸아닐린, N-에틸아닐린, N-프로필아닐린, N-부틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린, N,N-디프로필아닐린, N,N-디부틸아닐린, 페닐렌디아민, α-나프틸아민, 할로겐아닐린, 니트로기아닐린, 술폰산기아닐린에서 선택되고; 알코올 아민은 카비놀아민, 디카비놀아민, 트리카비놀아민, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, N,N-DMEA, N,N-DEEA, N,N-DIPA, N-MDEA, 프로판올아민, 디프로판올아민, 트리프로판올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 부타놀아민, 디부타놀아민, 트리부타놀아민, N-히드록시에틸에틸렌다이아민, N,N’-디히드록시에틸에틸렌다이아민, N,N-디히드록시에틸아닐린, N-에틸-N-히드록시에틸아닐린, N-메틸-N-히드록시에틸아닐린, O-아미노페놀, M-아미노페놀, P-아미노페놀, 2,4,6-트리(디메틸아미노)페놀, 3-디에틸아미노페놀, 2-아미노-5니트로페놀, ATMIA, N-메틸피롤리디놀, 2,4-디아미노-6-히드록시기피리미딘, 시아누르산, 2-(2’-히드록시기-5’-메틸페닐)벤조트리아졸, γ산, J산, 페닐J산, 카르보닐J산 및 이의 염 등에서 선택되는 것이다.
또한, 제2 종 탈질제는 또한 CN103611391, CN103495340에서 개시된 바와 같이 SO2 제거 시 사용하는 복합 용제일 수 있다.
더욱 명확하게 본 발명의 기본 원리를 서술하기 위해서, 이하는 탈질 첨가제(R-M)가 포함된 에틸렌글리콜 용액으로만 예를 들어 제2 종 탈질제의 탈질 기전 및 원리를 설명하지만, 이는 본 발명의 탈질 용액이 단지 에틸렌글리콜과 탈질 첨가제(R-M)로만 구성되는 것으로 한정하는 것이 아니라, 물 그리고/또는 에틸렌글리콜 그리고/또는 폴리에틸렌글리콜과 탈질 첨가제(R-M)으로 구성되는 탈질 용액(이하 "탈질액"으로 약칭함)이다.
탈질액이 흡수탑에서 가스와 접촉하면, 이하의 흡수 반응이 발생된다:
R-M + NO2→ R-M…NO2
NO2를 흡수한 탈질액은 재생탑에서 이하의 분해 반응이 발생된다:
R-M…NO2→ R-M + NO2↑
재생을 거친 탈질액은 순환 사용된다.
본 발명의 가스 탈질 공정은 간단한 산화 가스 탈질 공정과 산화 가스 탈질 재생 공정을 포함한다.
상기 간단한 산화 가스 탈질 공정은 제1 종 탈질제를 사용하며, 산화, 탈질, 용액 농축 결정, 모액 순환 등 핵심 공정이 포함되며, 도 1에 도시된 바와 같다.
상기 산화 가스 탈질 재생 공정은 제2 종 탈질제를 사용하며, 산화, 탈질, 탈질액 재생 순환 및 NO2농축 등 핵심 공정이 포함되며, 도 2에 도시된 바와 같다.
제1 종 탈질제를 사용한 실시예에서, 용액 농축 결정 과정은 이하와 같다: NO2를 흡수한 용액(부액)은 증발기의 증발, 냉각기의 냉각 및 결정기의 결정 석출을 거쳐 M(NO3)n제품이 수득된다. 결정 후의 모액은 복귀되어 탈질탑에서 순환 사용되고, 바람직하게는 해당 모액에 제1 종 탈질제를 추가하여 빈액을 생성하며, 단계 b로 순환된다.
제2 종 탈질제를 탈질제로 사용한 실시예에서, 부액은 재생 장치를 거쳐, 생성된 빈액은 단계 b로 순환된다. 그 중 재생 장치는 바람직하게는 재생탑이며, 상기 재생 방법은 가스 스트립핑 방법, 가열 방법, 진공 방법, 초음파 방법, 마이크로웨이브 방법 및 복사 방법 중 한 종류 또는 한 종류 이상의 조합이다.
가스 스트립핑 방법은: 부액은 가스 스트립핑 재생탑으로 진입하고, 가스 스트립핑 재생탑 저부에서 불활성 가스(예를 들어 질소, 이산화탄소, 아르곤가스, 수증기 등)를 주입하여, 이 중의 NO2가 끌어내지고, 생성된 빈액은 단계 b로 직접 순환되어 반복 사용될 수 있으며, 또한 계속해서 다른 재생 방식으로 이송되어 재생 후, 다시 단계 b로 이송되어 반복 사용될 수 있다.
가열 방법: 부액은 가열 재생기로 진입하고, 가열되며 NO2가 배출되어, 빈액이 생성된다.
진공 방법: 부액은 진공 재생기로 진입하고, 진공 조건 하에 NO2가 배출되어, 빈액이 생성된다.
초음파 방법, 마이크로웨이브 방법 및 복사 방법: 부액은 초음파, 마이크로웨이브, 복사 재생기로 진입하고, NO2가 배출되어, 빈액이 생성된다.
더 바람직한 실시예에서, 상기 재생 단계는: 탈질 과정에서 전달된 NO2를 흡수한 탈질액은 "부액"으로 칭하며, 재생탑의 저부에서 흘러 배출된 NO2 탈질액(이하 "빈액"으로 약칭함)과 간접식 열교환(통상적으로는 셀 앤드 튜브식 열교환기를 통해 진행됨)을 진행한 후, 70℃ 이상으로 가열되고, 재생탑의 상단에서 진입하며, 재생탑에서 부액과 저부로부터 온 가스 스트립핑용 열가스(바람직하게는 질소, 아르곤가스 또는 수증기 등의 불활성 가스이며, 온도는 재생탑 내 압력에 대응되는 물의 포화증기 온도보다 높음)와 충분히 역류 접촉하므로, 부액 중 용해된 NO2을 분리시키고, 재생탑의 저부에서 유출되어, 열교환을 통해 50℃ 이하로 냉각된 후 탈질 과정으로 이송되어 순환 사용된다. 상기 단계는 가열 및 가스 스트립핑 방법을 사용해서 탈질액에 재생을 진행하였고, 따라서 가스 스트립핑 및 가열 탈질액 재생탑(또는 탈질액 재생기)이라고 칭하며, 이원 재생기이다. 재생효과를 높이기 위해서, 진공 펌프를 사용해서 진공시키는 방식으로, 탈질액 재생탑이 일정 진공도를 가지도록 하고, 동시에 가스 스트립핑, 가열 및 진공 3 종류의 방식을 사용해서 탈질액에 재생을 진행하므로, 재생 효과를 더 높였고, 탈질액 재생탑(또는 탈질액 재생기)에는 초음파 재생 시스템 그리고/또는 마이크로웨이브 재생 시스템 그리고/또는 복사 재생 시스템을 더 설치하여, 가스 스트립핑, 가열, 진공 및 초음파 그리고/또는 마이크로웨이브 그리고/또는 복사 등 다원 재생기인 다원 탈질액 재생탑(또는 탈질액 재생기)을 구성할 수 있다.
제2 종 탈질제를 탈질제로 사용하는 실시예에서, 본 발명은 NO2 농축 단계를 더 포함한다:
d. NO2 농축 단계: 배출된 NO2는 농축탑을 거쳐 비교적 높은 순도의 NO2 가스로 농축되는 과정.
본 분야의 일 바람직한 실시예에서, 상기 농축 단계는 농축탑에서 진행된다. NO2가 포함된 재생 가스는 농축탑 중간부에서 진입하고, 농축탑 상부의 냉각 장치의 냉각을 거쳐, NO2 가스는 농축탑 상부에서 배출되며, 냉각 후의 응축수는 농축탑의 저부에서 배출된다.
더 바람직한 실시예에서, 탈질액 부액 재생 과정에서 배출된 NO2 가스는 농축탑의 중간부에서 진입하고, 농축탑 상부에서 응축된 물과 역류 접촉하여 혼합 가스 내의 수증기를 응축시켜, 수증기가 제거된 혼합 가스는 농축탑 상부에서 유출되고, 해당 가스에는 주로 NO2 성분이 포함되는 동시에 소량의 이산화유황 및 이산화탄소 등 성분이 포함되며, 그 중 NO2는 질산의 원료로 사용될 수 있고, 남은 가스는 탈질 과정으로 돌아가 처리된 후 대기로 배출되고; 수증기는 농축탑 저부에서 진입하고, 응축된 물과 역류 접촉하므로, 수증기는 응축수의 잔류 NO2등 유해 성분을 분리시켜, NO2 가스의 농도를 높이는 작용을 하고, 동시에, 응축수의 유해 NO2 등 성분을 제거하므로, 응축수를 증류수로 변환시키고, 이는 농축탑 저부에서 유출되어, 보일러로 회수된다.
그 외, 본 발명은 혼합 가스에서 NOX(X=1 그리고/또는 2)를 제거하는 장치를 제공한다.
그 중, 제1 종 탈질제를 사용하는 실시예에서, 상기 장치는: O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, 가스 혼합기, 촉매 산화기, 탈질탑, 용제 탱크, 증발결정기를 포함하고, 가스 혼합기의 일 단은 혼합 가스 진입구가 구비되며, 상기 발생기와 혼합기 사이, 혼합기와 촉매산화기 사이, 촉매산화기와 탈질탑 사이, 탈질탑과 용제 탱크 사이, 용제 탱크와 증발결정기 사이는 서로 파이프로 연결되고; 이의 특징은, 탈질탑과 용제 탱그 사이의 파이프에는 분류 밸브가 구비되어, 일부 농축 NO2의 탈질제를 증발결정기로 인입한다.
그 외, 제2 종 탈질제를 사용하는 실시예에서, 상기 장치는: O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, 가스 혼합기, 촉매 산화기, 탈질탑, 재생탑, 농축탑을 포함하고, 가스 혼합기의 일 단은 혼합 가스 진입구가 구비되며, 상기 발생기와 혼합기 사이, 혼합기와 촉매산화기 사이, 촉매산화기와 탈질탑 사이, 탈질탑과 재생탑 사이, 재생탑과 농축탑 사이는 서로 파이프로 연결되고; 이의 특징은, 재생탑 저부의 빈액 배출구는 파이프를 통해 빈액을 탈질탑 상부의 탈질제 진입구로 순환시킨다.
본 발명의 일 바람직한 실시예에서, 상기 재생탑과 탈질탑 사이에는 빈액 탱크가 구비되며, 재생탑 저부에서 배출된 빈액은 빈액 탱크로 진입하고, 또한 빈액 탱크 저부에서 유출되어, 파이프를 통해 탈질탑 상부의 탈질제 액체 입구로 유입된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 탈질탑과 재생탑 사이 그리고/또는 재생탑과 빈액 탱크 사이에는 하나 또는 복수의 열교환기가 설치된다. 바람직하게는, 탈질탑과 재생탑 사이, 재생탑과 빈액 탱크 사이의 열교환기는 동일 간접식 열교환기로, 그 중 열매는 재생탑에서 배출된 빈액이며, 냉매는 탈질탑에서 배출된 부액이다. 본 출원 전문에서, 평범하지만 중요한 부품, 예를 들어 펌프, 밸브 및 열교환기를 명확하게 제시하지 않았을 수 있다. 하지만 이러한 생략은 명확하게 명시하지 않는 이상, 상기 부품이 존재하지 않는 것으로 해석되서는 안 된다. 상기 언급된 장치의 정의는 이하와 같다:
O3 또는 유리기 산소[O] 발생기: 순산소를 O3 또는 유리기 산소[O]로 변환시키는 장치;
혼합기: O3 또는 유리기 산소[O] 가스와 NO가 포함된 가스를 충분히 균등 혼합시키는 장치;
촉매 산화기: 고체 촉매제 또는 고체 산화제가 구비되며, NO가 포함된 가스와 O3 또는 유리기 산소[O]를 충분히 반응시켜 NO2를 생성하는 장치;
흡수탑: 가스와 탈질액 빈액을 직접 접촉시키는 것에 사용되며, 탈질액 빈액이 가스 내의 NO2를 흡수하여 탈질액 부액으로 된 후 흡수탑에서 배출되고;
재생탑: 탈질액 부액은 가열 그리고/또는 가스 스트립핑 그리고/또는 진공 재생 방식으로 NO2을 분리시켜 탈질액 빈액이 되며, 재생 획득된 탈질액 빈액은 흡수탑으로 되돌려져 순환 이용되고;
농축탑: 탈질액 부액이 재생탑에서 재생 배출된 NO2 가스 내의 수증기를 응축시켜 제거하는 것에 사용되며, NO2는 순도가 비교적 높은 NO2 가스 제품으로 농축된다.
본 발명과 통상적인 SCR 및 SNCR을 비교하면, 구체적으로는 이하의 우수한 점을 가진다: ① 통상적인 SCR 및 SNCR 공정이 연도 가스 탈질에 사용될 경우는 고온이며(SNCR은 850℃ 이상; SCR은 촉매제의 작용하에, 350℃ 이상임), 암모니아 또는 요소를 사용해서 가스 내의 NOX를 N2과 H2O로 변환시켜 탈질의 목적을 달성하고, 해당 방법의 암모니아 소모량은 비교적 많으며, 암모니아 누출이 심각하고, 2차 오염 현상을 발생시키지만, 본 발명의 가스 탈질 공정 및 설비는 2차 오염 현상이 없으며, 부산물은 고순도의 질산염 제품으로, 이러한 부산물은 중요 화학산업 원재료로, 광범위한 시장과 중요한 응용 가치를 가지고; ② 통상적인 SCR 및 SNCR 방법은 암모니아를 탈질제로 사용하는 것으로, 암모니아 자체의 생산 과정은 심각한 오염, 많은 에너지의 소모, 인화성 및 폭발하기 쉬운 과정이지만, 본 발명의 가스 탈질 공정 및 설비는 상온 촉매산화 탈질 과정으로, 사용되는 산화제와 촉매제는 모두 안전한 환경보호 유형으로, 어떠한 2차 오염 현상도 없고; ③ 통상적인 SCR 및 SNCR 방법 가스 탈질 과정의 실제 응용은 갓 시작했을 때 효과가 비교적 좋지만, 얼마간의 시간이 지난 후 탈질 효과는 현저하게 낮아지며, 가스 내의 NOX 함량은 가파르게 상승한다. 본 발명의 가스 탈질 공정 및 설비의 탈질의 정화도는 높으며, 가스 내의 NOX 함량을 안정적으로 30mg/m3 이하로 낮출 수 있고, 동시에 저렴한 운행 비용, 짧은 과정, 적은 투자, 간단한 작동으로 사용될 수 있다.
이하는 구체적인 실시 방안들을 결합하여 나타낸 본 발명의 상기 가스 탈질 공정 및 설비이다. 상기 실시 방안은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 청구항을 한정하는 것으로 이해하면 안 된다.
제1 종 탈질제를 사용하는 공정 과정 및 설비의 조작 방식은 도1에 도시된 바와 같다: O2 가스(3)는 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 진입하여 O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물(5)을 생성하고, O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물(5)은 혼합기(6)에 진입하여, 혼합기(6)에서 NO를 포함하는 가스(1) 주류 가스와 충분히 혼합한 후, 촉매산화기(7)로 진입하여, 촉매산화기(7)에서, NO를 포함하는 가스(1)의 NO는 NO2 가스로 산화되며, NO를 포함하는 가스(1)는 NO2를 포함하는 가스로 변환되고, NO2를 포함하는 가스는 탈질탑(8)의 저부에서 진입하고, 동시에, 탈질제를 포함하는 용액(빈액)(9)은 탈질탑(8)의 상부에서 진입하며, NO2를 포함하는 가스는 탈질된 가스(2)로 변환되어, 탈질탑(8)의 상부에서 유출되고, 또한 대기로 배출되거나 정화 처리를 더 진행한다. 동시에, NO2를 흡수한 빈액(9)은 부액(10)으로 변환되어, 탈질탑(8)의 저부에서 유출되어 용액 탱크(11)로 진입하고, 용액 탱크(11)의 일부 부액(13)은 증발 농축결정기(14)로 진입하여, 결정석출된 M(NO3)n제품(16)을 획득하고, 남은 농축 모액(15)은 용액 탱크(11)로 돌아가며, 또한 용액 탱크(11)에 신선한 무기 알칼리성 물질 또는 유기 알칼리성 물질(17)을 보충한 후, 부액(10)은 빈액(9)으로 변환하며 탈질 펌프(12)를 통해 탈질탑(8)으로 이송되어 NO2를 포함하는 가스 내의 NO2 성분을 흡수한다.
제2 종 탈질제를 사용하는 공정 과정 및 설비의 조작 방식은 도2에 도시된 바와 같다: O2 가스(3)는 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 진입하여 O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물(5)을 생성하고, O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물(5)은 혼합기(6)에 진입하여, 혼합기(6)에서 NO를 포함하는 가스(1) 주류 가스와 충분히 혼합한 후, 촉매산화기(7)로 진입하여, 촉매산화기(7)에서, NO를 포함하는 가스(1)의 NO는 NO2 가스로 산화되며, NO2를 포함하는 가스는 탈질탑(8)의 저부로 진입하고, 동시에 빈액(9)은 탈질탑(8) 상부에서 진입하고, 탈질탑(8)에서, NO2를 포함하는 가스와 빈액(9)은 직접 접촉하여, 이 때 NO2는 빈액(9)으로 흡수되며, NO2를 포함하는 가스는 탈질된 가스(2)로 변환되어 탈질탑(9)의 상부에서 유출되고, 또한 대기로 배출되거나 정화 처리를 더 진행한다. 동시에, NO2를 흡수한 빈액(9)은 부액(10)으로 변환되고; 부액(10)은 부액 펌프(18)를 통해 증압, 또한 열교환기(21)의 셀 측을 거쳐 재생탑(22)으로부터 온 뜨거운 빈액(9)과 열교환을 하므로, 온도는 상승되고, 그 후 부액 가열기(23)를 거쳐 증기(27)(해당 가열 증기는 온도가 100 이상인 액체, 또는 130~170의 연도 가스로 대체할 수 있음)를 통해 70 이상으로 가열되고, 온도가 70 이상인 부액(10)은 재생탑(22) 상단으로 진입하며, 동시에 가스 스트립핑용 증기(27)는 재생탑(22) 저부로 진입하고, 재생탑(22)에서 온도가 70 이상인 부액(10)은 가스 스트립핑용 증기(27)와 직접 접촉하며, 이 때 부액(10)의 NO2는 분리되어 가스 스트립핑용 증기(27)와 NO2 및 증기의 혼합 가스(26)로 혼합되며, 재생탑(22)의 저부에서 유출되고, 열교환기(21)의 튜브 및 셀 측의 부액 펌프(18)로 이송된 부액(10)을 거쳐 열교환을 하므로, 온도는 낮아지고, 온도가 낮아진 빈액(9)은 냉각기(20)의 튜브 측으로 가서, 셀 측의 냉각수(27)에 의해 상온으로 냉각되고, 또한 자동으로 빈액 탱크(19)로 유입된 후, 빈액 탱크(19)의 빈액(9)은 탈질제 펌프(12)로 증압되어 탈질탑(8)으로 이송되며 탈질 작용을 하고, 탈질 용액은 이렇게 빈액(9)으로 탈질탑(8)에서 NO2를 흡수하여 부액(10)으로 변환하는 것으로, 부액(10)은 재생탑(22)에서 가열, 가스 스트립핑 그리고/또는 진공 재생되어 다시 빈액(9)으로 변하고, 빈액(9)은 다시 순환 사용되는 것으로, 이렇게 연속 순환된다. 재생탑(22)의 상부에서 유출된 NO2와 증기의 혼합 가스(26)는 NO2 농축탑(24)의 중간부에서 진입하여, NO2 농축탑(24) 상단에서 응축된 증류수와 접촉하고, 혼합 가스(26)의 수증기는 응축기(25)에서 냉각수(29)로 응축되며, 응축되지 않은 소량 불순물이 포함된 고농도 NO2 가스(31)는 응축기(25)의 상부에서 유출되므로, 원료 가스로서 회수될 수 있고, 동시에 응축된 증류수에는 NO2 등 물질이 포함되며, 계속해서 NO2 농축탑(24)의 저부로 흘러, 저부의 가스 스트립핑용 증기(27)와 접촉하고, 증류수의 NO2 등 가스는 가스 스트립핑용 증기(27)로 인해 가스 스트립핑 분리되므로, 냉각수에 NO2 등 가스가 거의 포함되지 않고, 증류수 표준에 도달하는 응축 증류수(28)는 이송되어 재활용된다. 전체 과정에서, 냉각수(29)는 가열되어 열냉각수(30)로 변하므로, 보일러 보충 온수용으로 회수될 수 있고; 응축 증류수(28)는 재활용될 수 있다.
실시예 1
도 1에 도시된 탈질 공정 과정 및 설비에 따라, 소형 시뮬레이션 산업화 가스 탈질 장치를 제작 및 설치하였다. 해당 장치의 각종 설비 형식은 이하와 같다:
NO를 포함하는 가스(1)는 배합된 강철통 가스이며, NO의 함량은 1000~5000ppm이고;
탈질된 가스(2)의 NOX 함량은 XI'AN JU NENG 기기 유한책임회사에서 생산한 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기로 분석하고;
O2가스(3)는 강철통 순산소이고;
O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)는 자체 설계 제작한 것으로, 이온화 면적은 180mm×240mm, 극판 간격 조절 범위는 0.1~2mm, 고주파 전원 주파수는 5.4MHz, 출력 전압은 0~3000V, 출력 파워는 1KW이고;
O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물(5)은 유리기 산소[O], O3 및 O2의 혼합 가스이다.
혼합기(6)는 유리관에 실크스크린 충전재를 설치한 것이고;
촉매산화기(7)는 유리 흡수병이며, 안에는 과망간살칼륨 등 촉매제가 구비되고;
탈질탑(8)은 유리 흡수병으로, 빈액(9) 탈질제는 15%의 NaOH 수용액이고;
결정석출된 M(NO3)n제품(16)은 NaNO3이다.
상기 설비의 조작 방식은 이하와 같다: NO를 포함하는 가스(1)의 유량은 1L/hr로 안정적이며, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 1013ppm이고, O2가스(3)의 유량을 조절하며 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)를 거친 뒤, 혼합기(6)에서 혼합된 후 안정 총 유량은 1.2L/hr(즉 O2유량은 0.2L/hr임)이며, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 거의 780~830ppm 사이에서 안정적이고; 그 후 이하의 실험을 시작한다:
1. O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 전기를 공급하지 않고, O3 또는 유리기 산소[O]를 제공하지 않은 상황에서, 해당 혼합 가스를 먼저 촉매산화기(7)의 유리흡수병(과망간산칼륨이 구비되어 있음)을 거친 뒤, 탈질탑(8)인 유리흡수병(15%의 NaOH 수용액이 구비되어 있음)을 거치는 경우, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 거의 50~60ppm 사이에서 안정적이고, 탈질 효율은 92%~95%이다.
2. O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 전기를 공급하지 않고, O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)가 제공하는 가스 성분이 100% 농도의 O2인 상황에서, 해당 혼합 가스를 먼저 촉매산화기(7)의 유리흡수병(하지만 해당 유리흡수병에는 어떤 촉매제도 구비되어 있지 않음)을 거친 뒤, 탈질탑(8)인 유리흡수병(15%의 NaOH 수용액이 구비되어 있음)을 거치는 경우, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 거의 850~950ppm 사이에서 안정적이고, 탈질 효율은 6%~16%이다.
3. O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 전기를 공급하고, O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)가 제공하는 가스 성분이 10% 농도의 O3, 90% 농도의 02인 상황에서, 해당 혼합 가스를 먼저 촉매산화기(7)의 유리흡수병(하지만 해당 유리흡수병에는 어떤 촉매제도 구비되어 있지 않음)을 거친 뒤, 탈질탑(8)인 유리흡수병(15%의 NaOH 수용액이 구비되어 있음)을 거치는 경우, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 거의 500~600ppm 사이에서 안정적이고, 탈질 효율은 40.8%~51%이다.
4. O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 전기를 공급하고, O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)가 제공하는 가스 성분이 3% 농도의 [O], 97% 농도의 02인 상황에서, 해당 혼합 가스를 먼저 촉매산화기(7)의 유리흡수병(하지만 해당 유리흡수병에는 어떤 촉매제도 구비되어 있지 않음)을 거친 뒤, 탈질탑(8)인 유리흡수병(15%의 NaOH 수용액이 구비되어 있음)을 거치는 경우, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 거의 20~40ppm 사이에서 안정적이고, 탈질 효율은 96%~98%이다.
5. O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)에 전기를 공급하고, O3 또는 유리기 산소[O] 발생기(4)가 제공하는 가스 성분이 3% 농도의 [O], 97% 농도의 02인 상황에서, 해당 혼합 가스를 먼저 촉매산화기(7)의 유리흡수병(과망간산칼륨이 구비되어 있음)을 거친 뒤, 탈질탑(8)인 유리흡수병(15%의 NaOH 수용액이 구비되어 있음)을 거치는 경우, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO 농도는 거의 0~5ppm 사이에서 안정적이고, 탈질 효율은 99.5%~100%이다.
이상 실험을 통해, 유리기 산소[O]와 과망간살칼륨을 공통으로 사용해서 촉매산화를 진행하는 경우, 탈질 효과가 제일 좋았으며, 탈질률은 99.5%~100%이고; 약간 부족한 건 유리기 산소[O]를 단독 사용해서 산화를 진행하는 경우로, 탈질 효과는 조금 부족하며, 탈질률은 96%~98%이고; 좀 더 부족한 건 과망간산칼륨을 단독 사용해서 촉매산화를 같이 진행하는 경우로, 탈질 효과는 좀 더 부족하며, 탈질률은 92%~95%이고; 더욱 부족한 건 O3를 단독 사용해서 산화를 진행하는 경우로, 탈질 효과는 더욱 부족하며, 탈질률은 40.8%~51%이고; O2를 단독 사용해서 산화를 진행하는 경우는, 효과가 제일 나빴으며, 탈질률은 6%~16%밖에 되지 않는다.
실시예 2
도 2에 도시된 공정 과정 및 설비에 따라, 매우 간단한 탈질 설비를 설계하였다. 해당 장치의 가스는 100ml의 탈질제가 구비된 유리흡수병을 직접 거쳐 흡수된 후, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기를 사용하여 유리흡수병 출구 측 가스 내의 NO 농도를 직접 측정하는 것이다. 실험을 더욱 직관적이며 간단하게 하기 위해서, N2 및 NO2로 배합된 강철통 가스를 직접적으로 사용해서 흡수 실험을 진행한다. 실험 강철통 가스 내의 NO2 함량은 5000ppm으로, 실험 방법은 강철통 가스 감압 밸브 뒤에 직접적으로 유리흡수병 입구 측을 결합시킨 뒤, 유리흡수병 출구 측에 직접적으로 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기를 결합시키고, 가스 유량은 1.5L/hr로 조절하는 것이다. 유리흡수병으로 가스를 주입하며, 흡수 시간을 기록하기 시작하고, 자외선 JNYQ-I-41형 가스 분석기에 표시된 NO2의 농도가 0에서 1000ppm까지 올라간 경우 가스 충전을 멈추며, 가스 충전 시간(T1)(min)을 기록한다. 그 후, NO2를 흡수한 유리흡수병(100ml의 탈질제가 구비되어 있음)을 유욕 가열기로 이동시켜 가열(온도는 80임)하며, N2 가스 스트립핑으로 30min 재생한다. 그 후 동일한 유량 하에 흡수를 진행하며, 시간(T2)을 기록한다. 또 동일한 방법과 동일한 조건 하에 30min 재생, 냉각, 다시 흡수하며, 이렇게 여러 번의 흡수, 여러 번의 재생을 진행하고, 기록한 시간(Tn)은: T1 45min, T2 40min, T3 39min, T4 38min, T5 39min, T6 40min, T7 38min, T8 38min이고; 30여 번의 흡수, 재생을 진행한 후 흡수 시간은 거의 26min 전후로 안정적이며, 이는 본 탈질제(R-M)의 성질이 안정적이며, 순환 사용될 수 있음을 설명한다. 동시에, 즉, 이러한 간단한 흡수-재생-흡수-재생 방법은 연속해서 진행할 수 있는 것이며, 또한 탈질제의 흡수 능력의 변화가 크지 않을 시, 도 2에 도시된 산화 가스 내의 탈질 재생 공정 과정 및 설비를 사용해서 가스 내의 탈질과 부수적으로 NO2 제품을 생성하는 산업화 과정을 완전하게 실현시킬 수 있으며, 진정한 폐기물을 유용하게 사용하는 작용을 실현시키는 것이다.
도 1에서: (1)은 NO를 포함하는 가스, (2)는 탈질된 가스, (3)은 O2 가스, (4)는 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, (5)는 O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물, (6)은 혼합기, (7)은 촉매산화기, (8)은 탈질탑, (9)는 빈액, (10)은 부액, (11)은 용액 탱크, (12)는 탈질 펌프, (13)은 농축을 제거한 부액, (14)는 증발 농축결정기, (15)는 농축 모액, (16)은 결정석출된 M(NO3)n제품, (17)은 무기 알칼리성 물질 또는 유기 알칼리성 물질이다.
도 2에서: (1)은 NO를 포함하는 가스, (2)는 탈질된 가스, (3)은 O2 가스, (4)는 O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, (5)는 O2 또는 O3 또는 유리기 산소[O] 또는 이들의 혼합물, (6)은 혼합기, (7)은 촉매산화기, (8)은 탈질탑, (9)는 빈액, (10)은 부액, (12)는 탈질 펌프, (18)은 부액 펌프, (19)는 빈액 탱크, (20)은 냉각기, (21)은 열교환기, (22)는 재생탑, (23)은 가열기, (24)는 NO2 농축탑, (25)는 응축기, (26)은 NO2 및 증기의 혼합 가스, (27)은 증기, (28)은 응축 증류수, (29)는 냉각수, (30)은 열냉각수, (31)은 고농도 NO2 가스이다.

Claims (21)

  1. a. 산화 단계: 혼합 가스 내의 NO를 산화제를 사용해서 NO2로 산화시키는 단계;
    b. 탈질 단계: 상기 a 단계 이후, 산화 후 NO2가 포함된 혼합 가스에 탈질제를 가하여 NO2를 제거하여, 농축 NO2 탈질제 및 NO2가 제거된 혼합 가스를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 b 단계에서, 상기 탈질제는, 폴리에틸렌글리콜 용액 및 에틸렌글리콜 용액에서 선택되는 적어도 하나이되,
    탈질 첨가제를 더 포함하며, 상기 탈질 첨가제의 용량은 0.5~40wt이고; 그 중 탈질 첨가제는 유기 화합물로, 폴리알콜, 폴리산 및 유기아민을 일정 비율로 혼합한 후, 120℃ 이상으로 가열하여, 에스테르화 그리고/또는 에테르화를 거쳐 생성된 것이며, 상기 폴리알콜:폴리산:유기아민의 몰비는 1:0.5~2:0.1~3인 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    c. 탈질제의 순환 사용 단계: 상기 b 단계 이후에, 농축 NO2의 탈질제를 처리하여 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제를 획득한 후, 이를 다시 b 단계로 순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 a 에서 사용되는 산화제는 유리기 산소, 03, 02, 유기산무수물, 과망간산, 과망간산염, 텅스텐산, 과텅스텐산, 텅스텐산염, 과텅스텐산염, 티탄산, 과티탄산, 티탄산염, 과티탄산염, 몰리브덴산, 과몰레브덴산, 몰리브덴산염, 과몰리브덴산염, 중크롬산, 중크롬산염, 과산화수소, 과철산 및 과철산염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 a 단계에서 사용되는 산화제는 복합 산화제로, 유리기 산소, 03 그리고/또는 02 중 한 종류 또는 여러 종류, 그리고 유기산무수물, 과망간산, 과망간산염, 텅스텐산, 과텅스텐산, 텅스텐산염, 과텅스텐산염, 티탄산, 과티탄산, 티탄산염, 과티탄산염, 몰리브덴산, 과몰레브덴산, 몰리브덴산염, 과몰리브덴산염, 중크롬산, 중크롬산염, 과산화수소, 과철산, 과철산염, 금, 은 및 팔라듐으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 a 단계는,
    산화제로 03 그리고/또는 유리기 산소를 화학적으로 제조하는 단계, 상기 산화제와 NO가 포함된 가스가 혼합되는 단계, 및 촉매 산화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 b 단계는 탈질탑에서 진행되며, 상기 NO2가 포함된 혼합 가스는 상기 탈질제와 역류 접촉하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 c 단계는 농축 NO2 탈질제를 재생탑을 거쳐, 빈액을 생성하여 단계 b로 순환시키고, 그 중 사용된 재생방법은 가스 스트립핑 방법, 가열 방법, 진공 방법, 초음파 방법, 마이크로웨이브 방법 및 복사 방법으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    d. NO2 농축 단계: 상기 재생탑에 배출된 NO2 가스를 농축탑을 거쳐 농축하여, NO2 가스를 회수하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 d 단계는, NO2가 포함된 재생 가스를 농축탑 중간부로 진입시키고, 농축탑 상부의 냉각 장치의 냉각을 거쳐서, NO2 가스는 농축탑 상부에서 배출되며, 냉각 후의 응축수는 농축탑의 저부에서 배출되는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  10. 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비로서,
    O3 또는 유리기 산소[O] 발생기, 가스 혼합기, 촉매 산화기, 탈질탑, 재생탑 및 농축탑을 포함하고, 가스 혼합기의 일 단은 혼합 가스 및 산화제 진입구가 구비되며, 상기 가스 혼합기와 촉매산화기 사이, 촉매산화기와 탈질탑 사이, 탈질탑과 재생탑 사이, 재생탑과 농축탑 사이는 서로 파이프로 연결되고; 재생탑 저부의 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제 배출구는 파이프를 통해 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제를 탈질탑 상부의 탈질제 진입구로 순환시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 설비는,
    a. 산화 단계: 혼합 가스 내의 NO를 산화제를 사용해서 NO2로 산화시키는 단계;
    b. 탈질 단계: 상기 a 단계 이후, 산화 후 NO2가 포함된 혼합 가스에 탈질제를 가하여 NO2를 제거하여, 농축 NO2 탈질제 및 NO2가 제거된 혼합 가스를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 b 단계에서, 상기 탈질제는, 폴리에틸렌글리콜 용액 및 에틸렌글리콜 용액에서 선택되는 적어도 하나이되, 탈질 첨가제를 더 포함하며, 상기 탈질 첨가제의 용량은 0.5~40wt이고; 그 중 탈질 첨가제는 유기 화합물로, 폴리알콜, 폴리산 및 유기아민을 일정 비율로 혼합한 후, 120℃ 이상으로 가열하여, 에스테르화 그리고/또는 에테르화를 거쳐 생성된 것이며, 상기 폴리알콜:폴리산:유기아민의 몰비는 1:0.5~2:0.1~3인, 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법에 사용되는 것인, 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재생탑과 탈질탑 사이에는 빈액 탱크가 구비되며, 재생탑 저부에서 배출된 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제는 빈액 탱크로 진입하고, 또한 빈액 탱크 저부에서 유출되어, 파이프를 통해 탈질탑 상부의 탈질제 액체 입구로 유입되는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 탈질탑과 재생탑 사이, 상기 재생탑과 빈액 탱크 사이에는 간접식 열교환기가 설치되고, 상기 열교환 시 열매는 재생탑에서 배출된 비교적 적은 NO2이 포함된 탈질제이며, 냉매는 탈질탑에서 배출된 비교적 많은 NO2이 포함된 탈질제인 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 설비.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 폴리알콜은 동일 유기 분자에서 두 개 또는 두 개 이상의 수산기가 동시에 포함되는 유기화합물로, 에틸렌글리콜, 프로페인디올, 글리세린, 부탄디올, 부탄트리올, 이소부탄디올, 이소부탄트리올, 펜탄디올, 펜탄트리올, 펜타에리트리톨, 이소펜탄디올, 이소펜탄트리올, 이소펜타에리트리톨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로판올, 및 폴리부틸알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 폴리산은 동일 분자에서 두 개 또는 두개 이상의 카르복시기가 동시에 포함되는 유기화합물로, 옥살산, 말론산, 호박산, 아미노기옥살산, 나이트릴로트라이아세트산, EDTA, 루테산, 폴리갈산 및 구연산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 유기아민은 지방족 아민, 방향족 아민 및 알코올 아민류에서 선택된 것이며, 상기 지방족 아민은 메틸아민, 다이메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 다이에틸아민, 트리에틸아민, 프로필아민, 디프로필아민, 트리프로필아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 디부틸아민, 트리부틸아민, n-부틸아민, sec-부틸아민, 이소부틸아민, tert-부틸아민, 에틸렌다이아민, 프로페인다이아민, 헥사메틸렌다이아민, DABCO, DIEN, TRIEN, TEPA, PEPA, 시클로펜틸아민, 시클로헥실아민, 시클로헵틸아민 중 한 종류 또는 여러 종류이고; 방향족 아민은 아닐린, N-메틸아닐린, N-에틸아닐린, N-프로필아닐린, N-부틸아닐린, N,N-디메틸아닐린, N,N-디에틸아닐린, N,N-디프로필아닐린, N,N-디부틸아닐린, 페닐렌디아민, α-나프틸아민, 할로겐아닐린, 니트로기아닐린, 및 술폰산기아닐린으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고; 알코올 아민은 카비놀아민, 디카비놀아민, 트리카비놀아민, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, N,N-DMEA, N,N-DEEA, N,N-DIPA, N-MDEA, 프로판올아민, 디프로판올아민, 트리프로판올아민, 이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 부타놀아민, 디부타놀아민, 트리부타놀아민, N-히드록시에틸에틸렌다이아민, N,N’-디히드록시에틸에틸렌다이아민, N,N-디히드록시에틸아닐린, N-에틸-N-히드록시에틸아닐린, N-메틸-N-히드록시에틸아닐린, O-아미노페놀, M-아미노페놀, P-아미노페놀, 2,4,6-트리(디메틸아미노)페놀, 3-디에틸아미노페놀, 2-아미노-5니트로페놀, ATMIA, N-메틸피롤리디놀, 2,4-디아미노-6-히드록시기피리미딘, 시아누르산, 2-(2’-히드록시기-5’-메틸페닐)벤조트리아졸, γ산, J산, 페닐J산, 카르보닐J산 및 이의 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼합 가스 내의 NO를 제거하는 방법.

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