KR102129201B1

KR102129201B1 - 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛

Info

Publication number: KR102129201B1
Application number: KR1020190034446A
Authority: KR
Inventors: 한주호
Original assignee: 한주호
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-07-01

Abstract

본 발명은 선박의 배기가스를 처리하기 위한 스크러버의 일측 스크러빙 용액 공급배관 관로상에 구비되어 해수에 수산화나트륨을 실시간으로 생성시켜 스크러버에 공급되도록 하는 수단으로 탈황효율을 높일 수 있도록 한 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 선박의 배기가스를 처리하기 위한 스크러버의 일측 스크러빙 용액 공급배관의 관로상에 수산화나트륨 생성 공급유닛이 구비되되 길이방향 일측은 해수가 유입되는 유입부가 구비되고 길이방향 타측은 생성된 수산화나트륨이 배출되는 유출부를 가진 반응수관과, 상기 반응수관의 내부에 설치되고 원통형 캐트리지로 형태로 된 필터와, 상기 필터의 중공부에 설치되고 케닉스 믹서 형태의 비평형 구조로 구비되는 음전극과, 상기 필터의 외주면을 감싸는 원통 메쉬형 관체로 형성된 양전극과, 상기 양전극과 반응수관 사이의 공간부에 설치되는 음이온 교환수지를 포함하는 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛을 특징으로 한다.

Description

선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛 {Sodium hydroxide production supply unit for ship exhaust treatment}

본 발명은 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 선박의 배기가스를 처리하기 위한 스크러버의 일측 스크러빙 용액 공급배관 관로상에 구비되어 해수에 수산화나트륨을 실시간으로 생성시켜 스크러버에 공급되도록 하는 수단으로 탈황효율을 높일 수 있도록 한 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛에 관한 것이다.

선박에서 배출되는 배기가스에 의한 해양오염이 심각해지면서 국제해사기구는 국제협약에 의하여 선박 배기가스중 유황성분의 배출 규제를 의무화 하도록 하였다. 앞으로 선박들은 저유황유를 사용하거나 배기시에 배출 가스속의 유황성분이 대기중에 배출되지 않도록 하는 장치를 마련하던지 가스연료를 사용하는 엔진으로 교체하던지 여러 수단을 마련해야만 한다.

선박들은 3가지 방법 중 하나를 택해야 하는데 새로 건조되는 신선의 경우는 엔진을 가스엔진으로 장착하는 것은 쉬우나 기존선박들은 저유황유를 사용하거나 그렇지 않으면 스크러버를 설치하여 탈황을 해야 한다.

선박의 선주들이나 선박관리사들은 운항경비 부담을 고려하여 저유황유를 사용하는 것보다는 스크러버를 설치하는 것을 선호하고 있으며, 스크러버는 액체를 이용해서 가스 속에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 포집하여 배기가스 내의 황산화물을 제거하는 장치로서 보통 육상 산업체에서 사용하는 스크러버는 먼지 입자를 포집하기 위하여 액체로 물을 사용하여 배기가스에 분무하고 있지만 화학물질의 배출에서는 약액을 사용하기도 한다,

디젤엔진을 사용하는 선박의 경우에는 통상적으로 하급 연료인 벙커유를 사용하기 때문에 배기가스 배출과정에 많은 황이 배출되어 대기 환경을 해치고 있다 이를 규제하는 제도가 시행되기 시작 하였으므로 선박들은 스크러버를 설치하여 국제해사기구가 제시하는 한도의 탈황을 해야만 하는 것이다.

현재 벙커 함유 황의 규제는 3.5%인데 2020년부터는 0.5%로 이하라야 규제를 받지 않게 되며, 탈황을 위한 스크러버는 약액으로 수산화나트륨용액을 사용하는 것이 가장 경제적이지만 스크러버외에 약액보관 탱크와 물과 희석하는 희석장치가 부가적으로 설치되어야 하고 소비되는 수산화나트륨을 계속 보충해야 하는 단점이 있다.

이를 감안하여 해수를 전기분해장치의 전해조에 공급하여 전해조의 음극과 양극에 전원을 인가하면 해수는 전기분해되며, 양극측에서는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl) 등의 산화제가 생성되며, 음극측에서는 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제가 생성된다.

상기 전기분해장치에서 산화제와 알칼리제가 포함된 전기분해수는 해수와 혼합되어 평형수 탱크에 저장되며, 평형수 공급배관의 일측에는 스크러빙 용액 공급배관을 통해 스크러버에 연결되며, 스크러빙 용액 내에는 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl) 등의 산화제 및 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제가 포함되어 있음에 따라, 스크러버 내에서 엔진 배기가스와 스크러빙 용액의 접촉시 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 질소산화물은 염소 이온(Cl-), 차아염소산(HOCl) 등의 산화제와 반응하여 질소와 수증기로 환원, 제거되며, 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물은 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리제와 반응하여 황산 이온(SO3-, SO42-)의 형태로 제거되도록 하고 있다.

그러나, 종래에는 상기와 같은 별도의 전기분해장치 설비를 필요로 하고, 상기 전해조의 음극에서 생성되는 수산화나트륨은 양극에서 생성되는 차아염소산으로 인하여 중화되어 알칼리의 PH가 낮아지는 단점이 있기 때문에 시간이 많이 걸리고 탈황효율도 좋지 않았다.

(특허공개문헌 0001) KR 제10-2016-0012613호 (특허공개문헌 0002) KR 제10-2016-0026078호 (특허공개문헌 0003) KR 제10-2016-0009348호 (특허공개문헌 0004) KR 제10-2016-0009349호

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선박의 배기가스를 처리하기 위한 스크러버의 일측 스크러빙 용액 공급배관의 관로상에 수산화나트륨 생성 공급유닛이 구비되되 반응수관의 내측에 원통형으로 된 필터와 필터의 중공부에 케닉스믹서 형상으로 된 음전극이 설치된 음전극실이 구비되고 필터의 외주면은 메쉬형 양전극이 설치되며 양전극과 반응수관 사이의 양전극실에 음이온 교환수지가 설치된 구성으로 음전극실에서 수산화나트륨이 실시간으로 생성됨과 아울러 양전극실의 음이온 교환수지는 양전극에서 생성되는 차아염소산을 흡착하여 높은 PH의 강알칼리 수산화나트륨을 생성하는 수단으로 탈황효율을 높일 수 있도록 한 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛을 제공함에 있다.

본 발명은 선박의 배기가스를 처리하기 위한 스크러버의 일측 스크러빙 용액 공급배관의 관로상에 수산화나트륨 생성 공급유닛이 구비되되 길이방향 일측은 해수가 유입되는 유입부가 구비되고 길이방향 타측은 생성된 수산화나트륨이 배출되는 유출부를 가진 반응수관과, 상기 반응수관의 내부에 설치되고 원통형 캐트리지로 형태로 된 필터와, 상기 필터의 중공부에 설치되고 케닉스 믹서 형태의 비평형 구조로 구비되는 음전극과, 상기 필터의 외주면을 감싸는 원통 메쉬형 관체로 형성된 양전극과, 상기 양전극과 반응수관 사이의 공간부에 설치되는 음이온 교환수지를 포함하는 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛을 특징으로 한다.

상기 필터는 부직포, 수지, 섬유중 어느 하나의 소재로 구비되어 양전극실에 구비된 음이온 교환수지가 음전극실로 침범하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기 음전극은 필터의 중공부에 설치되어 음전극실을 구비하게 됨을 특징으로 한다.

상기 음이온 교환수지는 0.5 내지 1mm의 수지교환체로 구비되고 양전극과 반응수관 사이의 공간부에 설치되어 양전극실을 구비하게 됨을 특징으로 한다.

본 발명의 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛은 스크러빙 용액 공급배관의 관로상에 설치되어 해수가 유통되는 과정에서 음전극에 의해 알칼리제인 수산화나트륨이 실시간으로 생성되고, 양전극에서 생성되는 차아염소산의 염소 이온은 음이온 교환수지에 의해 흡착되고 수산화이온을 방출시켜 음전극에서 생성된 나트륨과 반응하여 수산화나트륨 생성량을 증대시킨 다음 선박의 엔진 배기가스를 처리하기 위한 스크러버에 수산화나트륨을 분사 공급하여 탈황효율을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛이 적용되어 설치되는 실시예를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 의한 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛의 구성을 나타낸 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 선박의 엔진 배기가스를 스크러빙 용액과 접촉시켜 엔진 배기가스 내에 포함되어 있는 황산화물을 제거하는 역할을 하는 스크러버(100)의 일측 스크러빙 용액 공급배관(110)의 관로상에 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)이 구비되어 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)의 반응수관(210)을 해수가 통과하는 과정에서 해수중에 수산화나트륨을 실시간으로 생성시켜 분사노즐(120)을 통해 스크러버(100)에 분사 공급되도록 하는 수단으로 배기가스에 포함된 황산화물을 제거하기 위한 탈황효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 의한 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)의 구성은 스크러빙 용액 공급배관(110)의 관로상에 설치되는 반응수관(210)과, 상기 반응수관(210)의 내부에 설치되는 필터(220), 음전극(230), 양전극(240), 음이온 교환수지(250)으로 이루어져 있으며, 상기 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)의 일측은 전원 공급 및 제어를 하기 위한 제어부(미도시)가 구비된다.

상기 반응수관(210)의 길이방향 일측은 해수가 유입되는 유입부(212)가 구비되고, 길이방향 타측은 반응수관을 거쳐 생성된 수산화나트륨이 배출되는 유출부(214)로 구비되며, 반응수관(210)의 유출부(214)를 통해 수산화나트륨은 분사노즐(120)을 통해 스크러버(100)에 실시간으로 수산화나트륨을 분사 공급하여 탈황이 이루어지도록 한다.

상기 필터(220)는 원통형 캐트리지로 형태로 구비되어 해수가 유통되게 하되 필터(220)는 부직포, 수지, 섬유중 어느 하나의 소재로 이루어져 있으며, 이러한 필터(220)는 반응수관(210)내에 구비되는 음전극실(235)과 양전극실(245)이 분리되도록 하고, 양전극실(245)에 수지교환체로 설치되는 음이온 교환수지(250)가 필터(220)에 의해 음전극실(235)로 침범하지 않도록 하는 차단기능을 한다.

상기 음전극(230)은, 케닉스 믹서 형태의 비평형 구조로 구비되어 케닉스 믹서에 의해 유통되는 해수의 충돌을 증가시켜 반응수관(210)내에 전체적으로 골고루 해수가 유통될 수 있도록 되어 있고, 필터(220)의 중공부에 설치되는 음전극(230)에 의해 구비되는 음전극실(235)에서 해수중에 수산화나트륨이 생성될 수 있도록 되어 있으며, 음전극(230)의 일측단은 전원접속부(232)가 구비되어 외부로 부터 전원을 인가받도록 되어 있다.

상기 양전극(240)은, 음전극(230)과 대응된 길이로 구비되어 대응되게 설치되는 것으로, 양전극(240)은 관체를 타공하거나 메쉬망체로 된 전극소재로 형성되되 필터(220)의 외주면을 감싸는 원통 메쉬형 관체로 형성되어 해수가 유통될 수 있게 되어 있고, 양전극(240)의 일측단은 전원접속부(242)를 통해 외부로 부터 전원을 인가받도록 되어 있다.

상기 음이온 교환수지(250)는 양전극(240)과 반응수관(210) 사이의 공간부에 설치되어 양전극실(245)을 구비하고, 0.5 내지 1mm의 수지교환체로 (+)극성을 띠고 있는 음이온 교환수지(250)에 의해 양전극(240)에서 해수중에 생성되는 차아염소산의 염소 이온을 흡착하고, 수산화이온(OH-)은 방출하여 음전극실(235)에서 생성되는 나트륨(Na⁺)과 반응하여 수산화나트륨 생성량을 증대시킬 수 있도록 한다.

이와 같이 된 본 발명은 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)은 스크러버(100)의 일측 스크러빙 용액 공급배관(110)의 관로상에 설치한 다음 반응수관(210)의 내부에 설치된 음전극(230)과 양전극(240)에 전원을 인가시킨 상태에서 해수를 반응수관(210)의 일측 유입부(212)를 통해 유입시킨 다음 반응수관(210)의 길이방향 타측 유출부(214)로 배출되는 유통 과정에서 실시간으로 수산화나트륨이 생성되도록 한다.

그리고, 반응수관(210)의 길이방향 타측 유출부(214)로 배출되는 수산화나트륨과 물의 혼합으로 이루어진 수처리 용액은 스크러빙 용액 공급배관(110)과 연결된 분사노즐()을 통해 스크러버(100)에 분사 공급되도록 하는 수단으로 탈황이이루어지게 된다.

즉, 본 발명에 의한 반응수관(210)에서는 길이방향으로 해수가 통과하는 동안에 반응수관(210)의 내부에 설치되는 음전극(230)의 구성인 케닉스 믹서 형태의 구조물에 의해 해수 입자의 충돌을 증가시키는 작용으로 반응수관(210)내에 골고루 해수가 유통되게 한다.

또, 음전극실(235)에서는 음전극(230)에 의해 알칼리제인 수산화나트륨(NaOH)이 해수중에 생성이 되고, 양전극(240)의 해수에서 생성되는 산화제인 차아염소산(HOCl)의 염소 이온(Cl-)은 양전극실(245)의 음이온 교환수지(250)에 의해 흡착되고 수산화이온(OH-)을 방출시켜 음전극에서 생성된 나트륨(Na⁺)과 반응하여 수산화나트륨 생성량을 증대시키게 된다.

이와 같이 본 발명은 스크러빙 용액 공급배관(110)의 관로상에 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)이 설치되어 실시간으로 해수중에 수산화나트륨을 생성시켜 수산화나트륨(NaOH)과 물(Water)의 혼합으로 이루어진 수처리 용액을 선박의 엔진 배기가스를 처리하기 위한 스크러버(100)에 분사 공급하는 수단으로 선박의 엔진 배기가스에 내에 포함되어 있는 황산화물(SOx)을 중화시킴으로써 엔진 연소시 발생되는 황산화물을 제거하기 위한 탈황효율을 크게 높일 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

100 : 스크러버
110 : 공급배관
120 : 분사노즐
200 : 수산화나트륨 생성 공급유닛
210 : 반응수관
212 : 유입부
214 : 유출부
220 : 필터
230 : 음전극
232 : 전원접속부
235 : 음전극실
240 : 양전극
242 : 전원접속부
245 : 양전극실
250 : 음이온 교환수지

Claims

선박의 배기가스를 처리하기 위한 스크러버(100)의 일측 스크러빙 용액 공급배관(110)의 관로상에 수산화나트륨 생성 공급유닛(200)이 구비되되
길이방향 일측은 해수가 유입되는 유입부(212)가 구비되고 길이방향 타측은 생성된 수산화나트륨이 배출되는 유출부(214)를 가진 반응수관(210)과,
상기 반응수관(210)의 내부에 설치되고 원통형 캐트리지로 형태로 된 필터(220)와,
상기 필터(220)의 중공부에 설치되고 케닉스 믹서 형태의 비평형 구조로 구비되는 음전극(230)과,
상기 필터(220)의 외주면을 감싸는 원통 메쉬형 관체로 형성된 양전극(240)과,
상기 양전극(240)과 반응수관(210) 사이의 공간부에 설치되는 음이온 교환수지(250)를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛.
제 1항에 있어서,
상기 필터(220)는 부직포, 수지, 섬유중 어느 하나의 소재로 구비되어 양전극실(245)에 구비된 음이온 교환수지(250)가 음전극실(235)로 침범하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛.
제 1항에 있어서,
상기 음전극(230)은 필터(220)의 중공부에 설치되어 음전극실(235)을 구비하게 됨을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛.
제 1항에 있어서,
상기 음이온 교환수지(250)는 0.5 내지 1mm의 수지교환체로 구비되고 양전극(240)과 반응수관(210) 사이의 공간부에 설치되어 양전극실(245)을 구비하게 됨을 특징으로 하는 선박 배기가스 처리용 수산화나트륨 생성 공급유닛.