KR102183057B1 - Exhaust gas treatment apparatus - Google Patents

Exhaust gas treatment apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR102183057B1
KR102183057B1 KR1020190026257A KR20190026257A KR102183057B1 KR 102183057 B1 KR102183057 B1 KR 102183057B1 KR 1020190026257 A KR1020190026257 A KR 1020190026257A KR 20190026257 A KR20190026257 A KR 20190026257A KR 102183057 B1 KR102183057 B1 KR 102183057B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
reactor
reducing agent
adsorbent
adsorption catalyst
Prior art date
Application number
KR1020190026257A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200059116A (en
Inventor
윤승희
정다희
박상철
함진기
최종문
고진영
노유성
Original Assignee
한국조선해양 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국조선해양 주식회사 filed Critical 한국조선해양 주식회사
Publication of KR20200059116A publication Critical patent/KR20200059116A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102183057B1 publication Critical patent/KR102183057B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/085Sulfur or sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04Sulfur or sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/14Nitrogen oxides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

배기가스 처리장치를 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따른 배기가스 처리장치는 배기가스가 유입되는 반응기; 및 상기 반응기 내부에 구비되는 흡착촉매부재; 를 포함하며, 상기 흡착촉매부재에는 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착하고 배기가스에 포함된 질소산화물을 순차적으로 제거하는 흡착촉매제가 부착될 수 있다.
An exhaust gas treatment apparatus is disclosed.
An exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reactor through which exhaust gas is introduced; And an adsorption catalyst member provided inside the reactor. Including, the adsorption catalyst member may be attached to the adsorption catalyst for adsorbing sulfur oxides contained in the exhaust gas and sequentially removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

Description

배기가스 처리장치{EXHAUST GAS TREATMENT APPARATUS}Exhaust gas treatment system {EXHAUST GAS TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 배기가스를 처리하는 배기가스 처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment apparatus that treats exhaust gas.

배기가스 처리장치는 엔진 등의 배기가스 배출장치로부터 배출되는 배기가스를 처리한 후 외부로 배출되도록 하는 장치이다.The exhaust gas treatment device is a device that treats exhaust gas discharged from an exhaust gas discharge device such as an engine and then discharges it to the outside.

이러한 배기가스 처리장치로는 배기가스로부터 황산화물이 제거되도록 하는 스크러버와, 배기가스로부터 질소산화물이 제거되도록 하는 SCR(Selective Catalyst Reduction)이라고 불리우는 선택적 촉매환원장치 등이 있다.Such an exhaust gas treatment device includes a scrubber that removes sulfur oxides from exhaust gas, and a selective catalytic reduction device called SCR (Selective Catalyst Reduction) that removes nitrogen oxides from exhaust gas.

종래, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 모두 제거하기 위해서는 전술한 스크러버와 선택적 촉매환원장치가 모두 구비되어야만 하였다. 이외, 경우에 따라서 배기가스로부터 황산화물을 제거하거나 질소산화물을 제거하는 경우에도 전술한 스크러버와 선택적 촉매환원장치가 모두 구비되어야만 하였다.Conventionally, in order to remove both sulfur oxides and nitrogen oxides from exhaust gas, both the above-described scrubber and the selective catalytic reduction device had to be provided. In addition, in some cases, even when removing sulfur oxides or nitrogen oxides from exhaust gas, both the above-described scrubber and selective catalytic reduction device must be provided.

따라서, 선박 등과 같이 여유공간이 많지 않은 곳에서는, 스크러버와 선택적 촉매환원장치를 모두 설치하는 것이 용이하지 않기 때문에, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거하거나, 경우에 따라 배기가스로부터 황산화물 또는 질소산화물을 제거하는 것이 용이하지 못하였다.Therefore, in places where there is not much free space such as a ship, it is not easy to install both a scrubber and a selective catalytic reduction device, so that sulfur oxides and nitrogen oxides are simultaneously removed from exhaust gas or, in some cases, sulfur oxides from exhaust gas. Or it was not easy to remove nitrogen oxides.

또한, 종래 스크러버에서는 해수나 청수 등의 처리수를 배기가스에 분사하여 배기가스로부터 황산화물을 제거하며, 이러한 경우에는 사용되는 처리수의 양이 많기 때문에, 스크러버 이외에, 처리수를 스크러버에 공급하는 구성과, 배기가스로부터 황산화물을 제거하여 황산화물이 포함된 처리수를 처리하는 구성이 별도로 구비되어야만 하였다. In addition, in the conventional scrubber, treated water such as seawater or fresh water is injected into the exhaust gas to remove sulfur oxides from the exhaust gas.In this case, since the amount of treated water used is large, treated water is supplied to the scrubber in addition to the scrubber. A configuration and a configuration for removing sulfur oxides from exhaust gas to treat treated water containing sulfur oxides had to be provided separately.

본 발명은 상기와 같은 종래에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.The present invention has been made by recognizing at least one of the demands or problems occurring in the prior art as described above.

본 발명의 목적의 일 측면은 하나의 배기가스 처리장치로 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있도록 하는 것이다.An aspect of an object of the present invention is to simultaneously remove sulfur oxides and nitrogen oxides from exhaust gas with a single exhaust gas treatment device.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일실시 형태와 관련된 배기가스 처리장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.The exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment for realizing at least one of the above problems may include the following features.

본 발명의 일실시 형태에 따른 배기가스 처리장치는 배기가스가 유입되는 반응기; 및 상기 반응기 내부에 구비되는 흡착촉매부재; 를 포함하며, 상기 흡착촉매부재에는 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착하고 배기가스에 포함된 질소산화물을 순차적으로 제거하는 흡착촉매제가 부착될 수 있다.An exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reactor through which exhaust gas is introduced; And an adsorption catalyst member provided inside the reactor. Including, the adsorption catalyst member may be attached to the adsorption catalyst for adsorbing sulfur oxides contained in the exhaust gas and sequentially removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas.

이 경우, 상기 흡착촉매제는 흡착제를 포함하며, 배기가스에 포함된 황산화물은 화학반응에 의해 상기 흡착제에 흡착되어 탈황부산물로 됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다.In this case, the adsorption catalyst includes an adsorbent, and sulfur oxides contained in the exhaust gas are adsorbed by the adsorbent through a chemical reaction to become a desulfurization by-product, thereby being removed from the exhaust gas.

또한, 배기가스에 포함된 질소산화물은 상기 탈황부산물과 화학반응하여 탈질부산물이 됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다.In addition, nitrogen oxides contained in exhaust gas can be removed from exhaust gas by chemically reacting with the desulfurization by-product to become a denitration by-product.

그리고, 상기 흡착제는 산화철(Fe2O3)과 산화구리(CuO) 및 산화세륨(CeO) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the adsorbent may include at least one of iron oxide (Fe 2 O 3 ), copper oxide (CuO), and cerium oxide (CeO).

또한, 상기 흡착촉매제는 배기가스에 포함된 질소산화물이 환원제에 의해서 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거되는 것을 돕는 촉매를 더 포함할 수 있다.In addition, the adsorption catalyst may further include a catalyst that helps nitrogen oxides contained in exhaust gas to be reduced to nitrogen by a reducing agent and removed from the exhaust gas.

그리고, 상기 흡착촉매제는 상기 흡착제와 촉매가 혼합된 분말형태이고, 상기 흡착촉매제는 압출성형이나 접착물질에 의해서 상기 흡착촉매부재에 부착될 수 있다.In addition, the adsorption catalyst is in the form of a powder in which the adsorbent and catalyst are mixed, and the adsorption catalyst may be attached to the adsorption catalyst member by extrusion molding or an adhesive material.

또한, 분말형태의 상기 촉매가 먼저 압출성형이나 접착물질에 의해서 상기 흡착촉매부재에 부착된 후에, 분말형태의 상기 흡착제가 접착물질이나 압출성형에 의해서 상기 흡착촉매부재에 부착될 수 있다.In addition, after the catalyst in powder form is first attached to the adsorption catalyst member by extrusion molding or an adhesive material, the adsorbent in powder form may be attached to the adsorption catalyst member by adhesive material or extrusion molding.

그리고, 상기 촉매는 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, the catalyst may include at least one of vanadium (V), tungsten (W), and titanium oxide (TiO 2 ).

또한, 배기가스가 상기 반응기에 유입되기 전에 배기가스에 상기 환원제나 상기 환원제가 되는 환원제 전구체를 혼합시키는 환원제 공급유닛; 을 더 포함할 수 있다.In addition, a reducing agent supply unit for mixing the reducing agent or a reducing agent precursor used as the reducing agent with the exhaust gas before the exhaust gas is introduced into the reactor; It may further include.

그리고, 상기 환원제 공급유닛은 상기 환원제 또는 환원제 전구체가 저장되는 환원제 저장탱크 및, 배기가스가 유동하며 상기 반응기에 연결되는 배기관에 일측이 연결되며 타측은 상기 환원제 저장탱크에 연결되는 환원제 공급관을 포함할 수 있다.In addition, the reducing agent supply unit includes a reducing agent storage tank in which the reducing agent or a reducing agent precursor is stored, and one side is connected to an exhaust pipe connected to the reactor through which exhaust gas flows, and the other side is connected to the reducing agent storage tank. I can.

또한, 상기 흡착제를 재생시키는 재생제를 상기 반응기 내부에 공급하는 재생제 공급유닛; 을 더 포함할 수 있다.In addition, a regeneration agent supply unit for supplying a regeneration agent for regenerating the adsorbent into the reactor; It may further include.

그리고, 상기 재생제는 배기가스에 포함된 상기 질소산화물, 황산화물, 탈황부산물 및, 탈질부산물과 화학반응하여 흡착제 전구체를 만들고, 상기 흡착제 전구체는 배기가스의 열로 열분해 되어 흡착제로 재생될 수 있다.In addition, the regenerating agent chemically reacts with the nitrogen oxide, sulfur oxide, desulfurization by-product and denitrification by-product contained in the exhaust gas to form an adsorbent precursor, and the adsorbent precursor is pyrolyzed by heat of the exhaust gas to be regenerated as an adsorbent.

또한, 상기 재생제는 알칼리 수용액일 수 있다.In addition, the rejuvenating agent may be an aqueous alkali solution.

그리고, 상기 흡착제 전구체의 열분해와, 상기 환원제와 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원이 가능하도록 상기 반응기 내부의 배기가스의 온도는 200℃ 이상 500℃ 미만일 수 있다.In addition, the temperature of the exhaust gas inside the reactor may be 200° C. or more and less than 500° C. to enable thermal decomposition of the adsorbent precursor and reduction of nitrogen oxides to nitrogen by the reducing agent and the catalyst.

또한, 상기 재생제 공급유닛은 재생제가 저장되는 재생제 저장탱크, 일측은 상기 재생제 저장탱크에 연결되고 타측은 상기 반응기의 일면을 관통하여 상기 반응기 내부에 구비되는 재생제 공급관 및, 상기 반응기 내부에 구비된 재생제 공급관의 부분에 구비되는 재생제 분사노즐을 포함할 수 있다.In addition, the regeneration agent supply unit is a regenerant storage tank in which a regenerant is stored, one side is connected to the regeneration agent storage tank, and the other side passes through one surface of the reactor and is provided inside the reactor, and a regeneration agent supply pipe is provided inside the reactor. It may include a regenerant spray nozzle provided in a portion of the regeneration agent supply pipe provided in the.

그리고, 상기 흡착촉매부재에는 배기가스가 통과하는 배기가스통과구멍이 형성될 수 있다.In addition, the adsorption catalyst member may have an exhaust gas passage hole through which exhaust gas passes.

또한, 상기 배기가스 통과구멍은 상기 반응기 내부에서의 배기가스 유동방향과 평행하게 상기 흡착촉매부재에 형성될 수 있다.In addition, the exhaust gas passage hole may be formed in the adsorption catalyst member parallel to the exhaust gas flow direction inside the reactor.

이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하나의 배기가스 처리장치로 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, sulfur oxides and nitrogen oxides can be simultaneously removed from exhaust gas with one exhaust gas treatment device.

도1은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 일실시예의 사시도이다.
도2는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 일실시예에서 배기가스가 처리되는 것을 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 다른 실시예들을 나타내는 도면이다.
도4와 도5는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치가 선박에 설치되는 경우를 나타내는 도면이다.
도6과 도7은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치에 포함되는 흡착촉매부재에 부착되는 흡착촉매제의 성능을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다.
도8은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에서 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물 각각이 제거되는 관련 화학반응식을 나타내는 도면이다.
도9는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에서 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물이 제거되는 과정을 나타내는 일례를 나타내는 도면이다.
도10은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에서 흡착촉매부재에 부착된 흡착촉매제의 흡착제가 흡착제 재생제에 의해서 재생되는 과정을 나타내는 도면이다.
1 is a perspective view of an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
2 is a view showing that the exhaust gas is treated in an embodiment of the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
3 is a view showing other embodiments of the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
4 and 5 are views showing a case where the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention is installed on a ship.
6 and 7 are graphs showing experimental results of the performance of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member included in the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a related chemical reaction equation in which nitrogen oxides and sulfur oxides are respectively removed from exhaust gas in the exhaust gas treatment apparatus and the exhaust gas treatment method according to the present invention.
9 is a view showing an example of a process in which nitrogen oxides and sulfur oxides are removed from exhaust gas in the exhaust gas treatment apparatus and the exhaust gas treatment method according to the present invention.
10 is a view showing a process in which the adsorbent of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member is regenerated by the adsorbent regenerant in the exhaust gas treatment apparatus and exhaust gas treatment method according to the present invention.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.In order to help understand the features of the present invention as described above, an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method according to an embodiment of the present invention will be described in more detail below.

이하 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.The embodiments described below will be described on the basis of embodiments most suitable for understanding the technical features of the present invention, and the technical features of the present invention are not limited by the described embodiments, but will be described below. It is to illustrate that the present invention can be implemented as in the embodiments. Accordingly, the present invention can be variously modified within the technical scope of the present invention through the embodiments described below, and such modified embodiments will fall within the technical scope of the present invention. In addition, in the reference numerals in the accompanying drawings in order to aid in understanding of the embodiments described below, related elements among the elements that perform the same function in each embodiment are indicated by numbers on the same or extension lines.

이하, 도1 내지 도10을 참조로 하여 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.

도1은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 일실시예의 사시도이며, 도2는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 일실시예에서 배기가스가 처리되는 것을 나타내는 도면이고, 도3은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치의 다른 실시예들을 나타내는 도면이며, 도4와 도5는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치가 선박에 설치되는 경우를 나타내는 도면이다.1 is a perspective view of an embodiment of an exhaust gas treatment apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a view showing that exhaust gas is treated in an embodiment of the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention, and FIG. 4 and 5 are diagrams illustrating a case where the exhaust gas treatment device according to the present invention is installed on a ship.

또한, 도6과 도7은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치에 포함되는 흡착촉매부재에 부착되는 흡착촉매제의 성능을 실험한 결과를 나타내는 그래프이다.In addition, FIGS. 6 and 7 are graphs showing the results of testing the performance of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member included in the exhaust gas treatment apparatus according to the present invention.

그리고, 도8은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에서 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물 각각이 제거되는 관련 화학반응식을 나타내는 도면이며, 도9는 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에서 배기가스로부터 질소산화물과 황산화물이 제거되는 과정을 나타내는 일례를 나타내는 도면이고, 도10은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치와 배기가스 처리방법에서 흡착촉매부재에 부착된 흡착촉매제의 흡착제가 흡착제 재생제에 의해서 재생되는 과정을 나타내는 도면이다.In addition, FIG. 8 is a view showing a related chemical reaction equation in which nitrogen oxides and sulfur oxides are each removed from exhaust gas in an exhaust gas treatment apparatus and an exhaust gas treatment method according to the present invention, and FIG. 9 is an exhaust gas treatment apparatus according to the present invention. And is a view showing an example of a process of removing nitrogen oxides and sulfur oxides from exhaust gas in the exhaust gas treatment method, and FIG. 10 is an adsorption attached to the adsorption catalyst member in the exhaust gas treatment apparatus and the exhaust gas treatment method according to the present invention. It is a diagram showing a process in which the adsorbent of the catalyst is regenerated by the adsorbent regenerating agent.

배기가스 처리장치Exhaust gas treatment device

본 발명에 따른 배기가스 처리장치(100)는 반응기(200), 흡착촉매부재(300), 환원제 공급유닛(400) 및, 재생제 공급유닛(500)을 포함할 수 있다.The exhaust gas treatment apparatus 100 according to the present invention may include a reactor 200, an adsorption catalyst member 300, a reducing agent supply unit 400, and a regenerant supply unit 500.

반응기(200)에는 배기가스가 유입될 수 있다. 이를 위해서, 반응기(200)는 배기가스가 배출되는 배기가스 배출장치(ED)에 연결될 수 있다. 예컨대, 반응기(200)는 도4와 도5에 도시된 바와 같이 선박에 구비되는 메인엔진(ME) 또는 발전용 엔진(GE) 등의 배기가스 배출장치(ED)에 연결될 수 있다. 그러나, 반응기(200)에 연결되는 배기가스 배출장치(ED)는 특별히 한정되지 않고, 배기가스가 배출되는 것이라면, 보일러(도시되지 않음) 등 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.Exhaust gas may be introduced into the reactor 200. To this end, the reactor 200 may be connected to an exhaust gas discharge device ED from which exhaust gas is discharged. For example, the reactor 200 may be connected to an exhaust gas discharge device (ED) such as a main engine (ME) or an engine for power generation (GE) provided on a ship as shown in FIGS. 4 and 5. However, the exhaust gas discharging device ED connected to the reactor 200 is not particularly limited, and any known material such as a boiler (not shown) may be used as long as the exhaust gas is discharged.

반응기(200)는 도1과 도2 및 도3의 (b)에 도시된 바와 같이 높이방향으로 긴 형상이거나 도3의 (a)에 도시된 바와 같이 길이방향 또는 너비방향으로 긴 형상일 수 있다. 그러나, 반응기(200)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 배기가스 배출장치(ED)에 연결되어 배기가스 배출장치(ED)로부터 배출된 배기가스가 유입되어 유동하며 내부에 흡착촉매부재(300)가 구비될 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.The reactor 200 may have a shape that is elongated in the height direction as shown in FIGS. 1 and 2 and 3 (b), or may have a shape that is elongated in the length direction or the width direction as shown in FIG. 3(a). . However, the shape of the reactor 200 is not particularly limited, and the exhaust gas that is connected to the exhaust gas discharge device ED and discharged from the exhaust gas discharge device ED flows in and the adsorption catalyst member 300 is Any shape is possible as long as it can be provided.

반응기(200)에는 도1에 도시된 바와 같이 배기가스 유입구(210)와, 배기가스 배출구(220) 및, 처리부산물 배출구(230)가 구비될 수 있다.The reactor 200 may be provided with an exhaust gas inlet 210, an exhaust gas outlet 220, and a treatment by-product outlet 230 as shown in FIG. 1.

배기가스 유입구(210)를 통해 반응기(200)에 배기가스가 유입될 수 있다. 이를 위해서, 배기가스 유입구(210)에는 배기가스 배출장치(ED)에 연결된 배기관(PE)이 연결될 수 있다. 그리고, 메인엔진(ME)이나 발전용 엔진(GE) 등의 배기가스 배출장치(ED)에서 배출되고 배기관(PE)을 유동한 배기가스가 배기가스 유입구(210)를 통해 도2에 도시된 바와 같이 반응기(200) 내부에 유입되어 반응기(200) 내부를 유동할 수 있다. 배기가스 유입구(210)는 도1에 도시된 바와 같이 반응기(200)의 하부에 구비될 수 있다. 그러나, 배기가스 유입구(210)가 구비되는 반응기(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 배기가스 배출장치(ED)에 연결된 배기관(PE)이 연결되어 배기가스 배출장치(ED)에서 배출된 배기가스가 반응기(200) 내부에 유입될 수 있는 부분이라면 반응기(200)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다.Exhaust gas may be introduced into the reactor 200 through the exhaust gas inlet 210. To this end, an exhaust pipe PE connected to an exhaust gas discharge device ED may be connected to the exhaust gas inlet 210. In addition, the exhaust gas discharged from an exhaust gas discharge device (ED) such as a main engine (ME) or an engine for power generation (GE) and flowing through the exhaust pipe (PE) is discharged through the exhaust gas inlet 210 as shown in FIG. Likewise, it is introduced into the reactor 200 and may flow inside the reactor 200. The exhaust gas inlet 210 may be provided under the reactor 200 as shown in FIG. 1. However, the portion of the reactor 200 provided with the exhaust gas inlet 210 is not particularly limited, and the exhaust pipe PE connected to the exhaust gas discharge device ED is connected to the exhaust gas discharged from the exhaust gas discharge device ED. Any part of the reactor 200 may be provided as long as the gas can be introduced into the reactor 200.

반응기(200)에서 처리된 배기가스는 배기가스 배출구(220)를 통해 배출될 수 있다. 예컨대, 반응기(200) 내부를 유동하면서 후술할 바와 같이 황산화물과 질소산화물 중 적어도 하나 이상이 제거된 배기가스는 배기가스 배출구(220)를 통해 배출될 수 있다. 배기가스 배출구(220)에는 도2에 도시된 바와 같이 배기가스 배출관(PD)이 연결될 수 있다. 배기가스 배출구(220)에서 배출된 배기가스는 배기가스 배출관(PD)을 통해 도4에 도시된 바와 같이 배기가스 배출관(PD)에 구비된 터보챠저(TC) 등에 유입되거나, 도5에 도시된 바와 같이 외부로 배출될 수 있다. 배기가스 배출구(220)는 도1에 도시된 바와 같이 반응기(200) 상부에 구비될 수 있다. 그러나, 배기가스 배출구(220)가 구비되는 반응기(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 반응기(200) 내부를 유동하면서 황산화물과 질소산화물 중 적어도 하나 이상이 제거된 배기가스가 배출될 수 있는 부분이라면 반응기(200)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다.The exhaust gas processed in the reactor 200 may be discharged through the exhaust gas outlet 220. For example, the exhaust gas from which at least one of sulfur oxides and nitrogen oxides has been removed while flowing inside the reactor 200 may be discharged through the exhaust gas outlet 220. An exhaust gas discharge pipe PD may be connected to the exhaust gas discharge port 220 as shown in FIG. 2. Exhaust gas discharged from the exhaust gas discharge port 220 flows into the turbocharger TC provided in the exhaust gas discharge pipe PD as shown in FIG. 4 through the exhaust gas discharge pipe PD, or is shown in FIG. It can be discharged to the outside as shown. The exhaust gas outlet 220 may be provided above the reactor 200 as shown in FIG. 1. However, the portion of the reactor 200 provided with the exhaust gas outlet 220 is not particularly limited, and the exhaust gas from which at least one of sulfur oxide and nitrogen oxide is removed while flowing inside the reactor 200 may be discharged. If it is a part, it may be provided in any part of the reactor 200.

반응기(200)에서 배기가스가 처리되면서, 예컨대 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물 중 적어도 하나 이상이 제거되면서 발생된 처리부산물은 처리부산물 배출구(230)를 통해 배출될 수 있다. 처리부산물 배출구(230)는 도1에 도시된 바와 같이 반응기(200) 하부에 구비될 수 있다. 그러나, 처리부산물 배출구(230)가 구비되는 반응기(200)의 부분은 특별히 한정되지 않고, 반응기(200)에서 배기가스가 처리되면서 발생된 처리부산물이 배출될 수 있는 부분이라면, 반응기(200)의 어떠한 부분에도 구비될 수 있다. 처리부산물 배출구(230)에는 도4와 도5에 도시된 바와 같이 드레인관(PL)이 연결될 수 있다. 그리고, 드레인관(PL)은 처리부산물 수집탱크(TB)에 연결될 수 있다. 이에 따라, 처리부산물 배출구(230)를 통해 배출된 처리부산물은 드레인관(PL)을 통해 처리부산물 수집탱크(TB)에 저장될 수 있다. 처리부산물 수집탱크(TB)에 저장된 처리부산물은 버려지거나 재활용되도록 별도의 장치(도시되지 않음)에 의해서 처리될 수 있다.As the exhaust gas is processed in the reactor 200, for example, a treatment byproduct generated when at least one of sulfur oxides and nitrogen oxides is removed from the exhaust gas may be discharged through the treatment byproduct outlet 230. The treatment by-product outlet 230 may be provided below the reactor 200 as shown in FIG. 1. However, the part of the reactor 200 provided with the treatment by-product outlet 230 is not particularly limited, and if the part in which the treatment by-product generated while the exhaust gas is processed in the reactor 200 can be discharged, the reactor 200 It can be provided in any part. A drain pipe PL may be connected to the treatment by-product outlet 230 as shown in FIGS. 4 and 5. In addition, the drain pipe PL may be connected to the treatment by-product collection tank TB. Accordingly, the treated by-product discharged through the treatment by-product discharge port 230 may be stored in the treatment by-product collection tank TB through the drain pipe PL. The treatment by-products stored in the treatment by-product collection tank TB may be disposed of or processed by a separate device (not shown) to be recycled.

흡착촉매부재(300)는 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 흡착촉매부재(300)에는 배기가스가 통과하는 배기가스 통과구멍(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 복수개의 배기가스 통과구멍이 흡착촉매부재(300)에 형성될 수 있다. 흡착촉매부재(300)에 형성되는 배기가스 통과구멍의 개수는 특별히 한정되지 않고, 어떠한 개수라도 가능하며, 한 개도 가능하다.The adsorption catalyst member 300 may be provided inside the reactor 200. An exhaust gas passage hole (not shown) through which the exhaust gas passes may be formed in the adsorption catalyst member 300. A plurality of exhaust gas passage holes may be formed in the adsorption catalyst member 300. The number of exhaust gas passage holes formed in the adsorption catalyst member 300 is not particularly limited, and any number may be used, and one may be used.

배기가스 통과구멍은 반응기(200) 내부에서의 배기가스 유동방향과 평행하게 흡착촉매부재(300)에 형성될 수 있다. 예컨대, 흡착촉매부재(300)의 높이방향 또는 두께방향으로 배기가스 통과구멍이 흡착촉매부재(300)에 형성될 수 있다. 그러나, 흡착촉매부재(300)에 형성되는 배기가스 통과구멍의 형상은 특별히 한정되지 않고, 배기가스가 통과할 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.The exhaust gas passage hole may be formed in the adsorption catalyst member 300 in parallel with the flow direction of the exhaust gas in the reactor 200. For example, an exhaust gas passage hole may be formed in the adsorption catalyst member 300 in the height direction or the thickness direction of the adsorption catalyst member 300. However, the shape of the exhaust gas passage hole formed in the adsorption catalyst member 300 is not particularly limited, and any shape may be used as long as it is a shape through which the exhaust gas can pass.

흡착촉매부재(300)는 도1에 도시된 바와 같이 소정 두께를 가지는 판형상일 수 있다. 그러나, 흡착촉매부재(300)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 전술한 배기가스 통과구멍이 형성될 수 있고, 반응기(200) 내부에 구비될 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 가능하다.The adsorption catalyst member 300 may have a plate shape having a predetermined thickness, as shown in FIG. 1. However, the shape of the adsorption catalyst member 300 is not particularly limited, and any shape may be used as long as the above-described exhaust gas passage hole may be formed and may be provided in the reactor 200.

복수개의 흡착촉매부재(300)가 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 흡착촉매부재(300)는 서로 소정 간격 이격되게 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 예컨대, 도1과 도2 및 도3의 (a)에 도시된 바와 같이 복수개의 흡착촉매부재(300)가 반응기(200)의 길이방향 또는 너비방향으로 서로 소정 간격 이격되게 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 또한, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이 복수개의 흡착촉매부재(300)가 반응기(200)의 높이방향으로 서로 소정 간격 이격되게 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 그러나, 복수개의 흡착촉매부재(300)가 반응기(200) 내부에 구비되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 어떠한 구성이라도 가능하다.A plurality of adsorption catalyst members 300 may be provided in the reactor 200. In this case, the plurality of adsorption catalyst members 300 may be provided in the reactor 200 to be spaced apart from each other by a predetermined distance. For example, as shown in Figs. 1, 2, and 3 (a), a plurality of adsorption catalyst members 300 are spaced apart from each other in the longitudinal direction or the width direction of the reactor 200 in the interior of the reactor 200. It can be provided. In addition, as shown in (b) of FIG. 3, a plurality of adsorption catalyst members 300 may be provided in the reactor 200 to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the height direction of the reactor 200. However, the configuration in which the plurality of adsorption catalyst members 300 are provided in the reactor 200 is not particularly limited, and any configuration is possible.

흡착촉매부재(300)에는 흡착촉매제(도시되지 않음)가 부착될 수 있다. 흡착촉매제는, 예컨대 압출성형이나 접착물질에 의해서 흡착촉매부재(300)에 부착될 수 있다. 그러나, 흡착촉매제가 흡착촉매부재(300)에 부착되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 주지의 어떠한 구성이라도 가능하다.An adsorption catalyst (not shown) may be attached to the adsorption catalyst member 300. The adsorption catalyst may be attached to the adsorption catalyst member 300 by extrusion molding or an adhesive material, for example. However, the configuration in which the adsorption catalyst is attached to the adsorption catalyst member 300 is not particularly limited, and any known configuration may be used.

흡착촉매제는 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착하고 배기가스에 포함된 질소산화물을 순차적으로 제거할 수 있다. 또한, 흡착촉매제는 배기가스에 포함된 질소산화물이 환원제에 의해서 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거되는 것을 도울 수 있다.The adsorption catalyst may adsorb sulfur oxides contained in exhaust gas and may sequentially remove nitrogen oxides contained in exhaust gas. In addition, the adsorption catalyst may help nitrogen oxides contained in the exhaust gas to be reduced to nitrogen by the reducing agent and removed from the exhaust gas.

흡착촉매제는 흡착제와 촉매를 포함할 수 있다. 예컨대, 흡착촉매제는 흡착제와 촉매가 혼합된 분말형태일 수 있다. 그리고, 분말형태인 흡착촉매제가 압출성형이나 접착물질에 의해서 흡착촉매부재(300)에 부착될 수 있다. 이외에, 분말형태의 촉매가 먼저 압출성형이나 접착물질에 의해서 흡착촉매부재(300)에 부착된 후에, 분말형태의 흡착제가 접착물질이나 압출성형에 의해서 흡착촉매부재(300)에 부착될 수도 있다. 그러나, 흡착촉매제의 형태와 흡착촉매부재(300)에 부착되는 구성은 특별히 한정되지 않고, 흡착제와 촉매를 포함하는 형태와 구성이라면 어떠한 형태와 구성이라도 가능하다.The adsorption catalyst may include an adsorbent and a catalyst. For example, the adsorption catalyst may be in the form of a powder in which an adsorbent and a catalyst are mixed. In addition, an adsorption catalyst in powder form may be attached to the adsorption catalyst member 300 by extrusion molding or an adhesive material. In addition, the powdery catalyst may be first attached to the adsorption catalyst member 300 by extrusion molding or an adhesive material, and then the powdery adsorbent may be attached to the adsorption catalyst member 300 by adhesive material or extrusion molding. However, the shape of the adsorption catalyst and the structure attached to the adsorption catalyst member 300 are not particularly limited, and any shape and structure may be used as long as it includes an adsorbent and a catalyst.

흡착제는 배기가스에 포함된 황산화물이 흡착되고 질소산화물이 순차적으로 제거되도록 할 수 있다. 예컨대, 배기가스에 포함된 황산화물이 화학반응에 의해서 흡착제에 흡착되어 탈황부산물로 됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다. 그리고, 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 화학반응하여 탈질부산물이 됨으로써 배기가스로부터 질소산화물이 제거될 수 있다.The adsorbent may allow sulfur oxides contained in exhaust gas to be adsorbed and nitrogen oxides to be sequentially removed. For example, sulfur oxides contained in exhaust gas can be removed from exhaust gas by being adsorbed to the adsorbent through a chemical reaction to become a desulfurization by-product. Further, the desulfurization by-product chemically reacts with the nitrogen oxide contained in the exhaust gas to become a denitration by-product, so that nitrogen oxides can be removed from the exhaust gas.

흡착제는 산화철(Fe2O3)과 산화구리(CuO) 및 산화세륨(CeO) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 흡착제는, 전술한 바와 같이 배기가스에 포함된 황산화물이 흡착되어 탈황부산물이 되고 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 반응하여 탈질부산물이 됨으로써, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물이 제거되도록 하는 역할 이외에, 흡착촉매제에 포함되는 촉매의 활성을 높이는 조촉매의 역할도 할 수 있다.The adsorbent may include at least one of iron oxide (Fe 2 O 3 ), copper oxide (CuO), and cerium oxide (CeO). As described above, the sulfur oxides contained in the exhaust gas are adsorbed to become desulfurization by-products, and the desulfurization by-products react with nitrogen oxides contained in the exhaust gas to become denitrification by-products, thereby removing sulfur oxides and nitrogen oxides from the exhaust gas. In addition to the role of making it possible, it can also serve as a cocatalyst to increase the activity of the catalyst contained in the adsorption catalyst.

흡착제가, 예컨대 산화철(Fe2O3)인 경우에, 배기가스에 포함된 황산화물은 아래의 화학반응식1과 같이 흡착제에 흡착되어 탈황부산물이 됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다.When the adsorbent is, for example, iron oxide (Fe 2 O 3 ), sulfur oxides contained in the exhaust gas can be removed from the exhaust gas by being adsorbed on the adsorbent and becoming a desulfurization by-product as shown in Chemical Reaction Formula 1 below.

[화학반응식1][Chemical Reaction Formula 1]

2Fe2O3 + 4SO2 + O2 = 4FeSO4 2Fe 2 O 3 + 4SO 2 + O 2 = 4FeSO 4

또한, 이 경우 배기가스에 포함된 질소산화물은 아래의 화학반응식2와 같이 탈황부산물과 반응하여 탈질부산물이 됨으로써 배기가스로부터 제거될 수 있다.In addition, in this case, nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be removed from the exhaust gas by reacting with the desulfurization by-product as shown in Chemical Reaction Formula 2 below to become a denitration by-product.

[화학반응식2][Chemical Reaction Formula 2]

FeSO4 + NO = Fe(NO)SO4 FeSO 4 + NO = Fe(NO)SO 4

한편, 흡착제는 후술할 재생제 공급유닛(500)에 의해서 반응기(200) 내부에 공급된 재생제에 의해서 재생될 수 있다. 재생제는 후술할 바와 같이, 예컨대 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리 수용액일 수 있다. 그리고, 알칼리 수용액인 재생제가 재생제 공급유닛(500)에 의해서 반응기(200) 내부에 공급되면, 재생제는 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 탈황부산물 및, 탈질부산물과 화학반응하여 흡착제 전구체를 만들 수 있다. 예컨대, 흡착제가 산화철(Fe2O3)인 경우에, 재생제는 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물, 탈황부산물 및, 탈질부산물과 화학반응하여 흡착제 전구체인 수산화철(Fe(OH)3)을 생성할 수 있다. 그리고, 흡착제 전구체인 수산화철(Fe(OH)3)은 반응기(200) 내부의 배기가스의 열에 의해서 열분해되어 흡착제인 산화철(Fe2O3)로 재생될 수 있다. 이와 같이 흡착제가 재생제에 의해서 재생되기 때문에, 흡착제를 추가로 공급해 줄 필요가 없다.Meanwhile, the adsorbent may be regenerated by the regenerant supplied into the reactor 200 by the regenerant supply unit 500 to be described later. As will be described later, the rejuvenating agent may be an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide (NaOH). In addition, when a regenerant, which is an alkaline aqueous solution, is supplied into the reactor 200 by the regenerant supply unit 500, the regenerant chemically reacts with nitrogen oxides, sulfur oxides, desulfurization by-products and denitrification by-products contained in the exhaust gas. You can make a precursor. For example, when the adsorbent is iron oxide (Fe 2 O 3 ), the regenerating agent chemically reacts with nitrogen oxides, sulfur oxides, desulfurization by-products and denitrification by-products contained in the exhaust gas to form iron hydroxide (Fe(OH) 3 ) as an adsorbent precursor. Can be created. In addition, iron hydroxide (Fe(OH) 3 ) as an adsorbent precursor may be thermally decomposed by heat of exhaust gas inside the reactor 200 to be regenerated as iron oxide (Fe 2 O 3 ) as an adsorbent. Since the adsorbent is thus regenerated by the regenerating agent, there is no need to additionally supply the adsorbent.

후술할 바와 같이 배기가스가 반응기(200)에 유입되기 전에 배기가스에는 환원제 공급유닛(400)에 의해서, 암모니아(NH3) 등의 환원제나, 환원제가 되는 요소수 등의 환원제 전구체가 혼합될 수 있다. 그리고, 반응기(200) 내에서 배기가스에 포함된 질소산화물은 아래의 화학반응식3과 같이 환원제에 의해서 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거될 수 있다.As will be described later, before the exhaust gas is introduced into the reactor 200, a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) or a reducing agent precursor such as urea water serving as a reducing agent may be mixed with the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400. have. In addition, nitrogen oxide contained in the exhaust gas in the reactor 200 may be reduced to nitrogen by a reducing agent as shown in Chemical Reaction Formula 3 below and removed from the exhaust gas.

[화학반응식3][Chemical Reaction Formula 3]

4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O 4NO + 4NH 3 + O 2 = 4N 2 + 6H 2 O

이 경우, 흡착촉매제에 포함되는 전술한 촉매는 배기가스에 포함된 질소산화물이 환원제에 의해서 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거되는 것을 도울 수 있다. 그러므로, 배기가스에 포함된 질소산화물은 환원제와 촉매에 의해서 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거될 수 있다.In this case, the above-described catalyst included in the adsorption catalyst may help nitrogen oxide contained in exhaust gas to be reduced to nitrogen by a reducing agent and removed from the exhaust gas. Therefore, nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be reduced to nitrogen by the reducing agent and the catalyst and removed from the exhaust gas.

반응기(200)에서 배기가스에 포함된 질소산화물은, 전술한 바와 같이, 탈황부산물과 반응하여 탈질부산물이 됨으로써 배기가스로부터 제거되거나, 환원제와 촉매에 의해서 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거될 수 있다.The nitrogen oxide contained in the exhaust gas in the reactor 200 may be removed from the exhaust gas by reacting with a desulfurization by-product to become a denitration by-product, or reduced to nitrogen by a reducing agent and a catalyst and removed from the exhaust gas, as described above. .

흡착촉매제에 포함되는 촉매는 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 질소산화물 제거 효율을 향상시키는 측면에서, 촉매는 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2)을 모두 포함하는 것이 바람직하며, 이때 촉매 전체 중량을 기준으로 바나듐(V)은 0.1 내지 5 중량%, 텅스텐(W)은 0.1 내지 10 중량%, 산화티타늄(TiO2)은 85 내지 99.8 중량% 포함될 수 있다. 촉매의 각 성분의 함량은 상기 범위 내에서 최대의 질소산화물 제거율을 나타내며, 바나듐(V)과 텅스텐(W)이 함께 존재하는 경우 질소산화물의 환원 반응이 더욱 활성화된다.The catalyst included in the adsorption catalyst may include at least one of vanadium (V), tungsten (W), and titanium oxide (TiO 2 ). In terms of improving the nitrogen oxide removal efficiency, the catalyst preferably includes both vanadium (V), tungsten (W), and titanium oxide (TiO 2 ), and at this time, vanadium (V) is 0.1 to 5% by weight, 0.1 to 10% by weight of tungsten (W), and 85 to 99.8% by weight of titanium oxide (TiO 2 ) may be included. The content of each component of the catalyst represents the maximum nitrogen oxide removal rate within the above range, and when vanadium (V) and tungsten (W) are present together, the reduction reaction of nitrogen oxides is further activated.

특히, 상기 촉매에 있어서, 바나듐(V)의 함량이 0.1 중량% 미만이면 질소산화물 환원 반응의 활성이 나타나지 않을 우려가 있다. 반면, 바나듐(V)의 함량이 5 중량%를 초과하는 경우에는 과량의 바나듐(V)이 배기가스 내 SO2를 산화시킴으로써 SO3를 형성하고, 이러한 SO3로 인해 촉매가 피독되어 질소산화물 환원율이 떨어질 수 있다. 한편, 텅스텐(W)의 함량이 10 중량%를 초과하는 경우 비용 대비 질소산화물의 제거율 향상 측면을 고려할 때 바람직하지 않다.In particular, in the catalyst, if the content of vanadium (V) is less than 0.1% by weight, there is a concern that the activity of the nitrogen oxide reduction reaction may not appear. On the other hand, when the content of vanadium (V) exceeds 5% by weight, an excess of vanadium (V) forms SO 3 by oxidizing SO 2 in the exhaust gas, and the catalyst is poisoned by this SO 3 to reduce nitrogen oxides. This can fall. On the other hand, when the content of tungsten (W) exceeds 10% by weight, it is not preferable when considering the aspect of improving the removal rate of nitrogen oxides versus cost.

예컨대, 촉매는 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2)이 각각 5 중량%와 9 중량% 및 86 중량%로 이루어지며, 지지체인 산화티타늄(TiO2)에 바나듐(V)과 텅스텐(W)이 부착되거나 삽입된 형태로 이루어질 수 있다. 그러나, 촉매의 조성과 형태는 특별히 한정되지 않고, 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 조성과 형태라면 어떠한 조성과 형태라도 가능하다.For example, the catalyst consists of vanadium (V), tungsten (W), and titanium oxide (TiO 2 ) in 5% by weight, 9% by weight, and 86% by weight, respectively, and vanadium (V) in titanium oxide (TiO 2 ) as a support And tungsten (W) may be attached or inserted. However, the composition and shape of the catalyst is not particularly limited, and any composition and shape may be used as long as it includes at least one of vanadium (V), tungsten (W), and titanium oxide (TiO 2 ).

흡착촉매제에 있어서 흡착제와 촉매의 혼합 비율은 1:0.1 내지 1:10인 것이 바람직하다. 흡착제와 촉매의 혼합 비율이 상기 범위를 벗어나는 경우, 흡착제 또는 촉매의 함량이 지나치게 적으므로 배기가스로부터 황산화물 또는 질소산화물이 충분히 제거되지 않을 수 있다.In the adsorption catalyst, the mixing ratio of the adsorbent and the catalyst is preferably 1:0.1 to 1:10. When the mixing ratio of the adsorbent and the catalyst is outside the above range, the content of the adsorbent or the catalyst is too small, so that sulfur oxides or nitrogen oxides may not be sufficiently removed from the exhaust gas.

또한, 상기 흡착촉매제는 200℃ 내지 500℃, 바람직하게는 250℃ 내지 500℃ 온도에서 황산화물과 질소산화물을 제거하기 위해 사용될 수 있으며, 이는 질소산화물 환원 반응의 촉매 활성 온도 범위와 일치하는 것이다. 따라서, 상기 온도 범위를 벗어나는 경우에는 황산화물 흡착 반응에는 크게 영향을 미치지 않으나, 질소산화물의 환원 반응 활성이 50% 미만으로 나타나 질소산화물 환원율이 급격하게 저하되므로 바람직하지 않다.In addition, the adsorption catalyst may be used to remove sulfur oxides and nitrogen oxides at a temperature of 200°C to 500°C, preferably 250°C to 500°C, which is consistent with the catalytic activity temperature range of the nitrogen oxide reduction reaction. Therefore, when the temperature is out of the above range, the sulfur oxide adsorption reaction is not significantly affected, but the reduction reaction activity of the nitrogen oxide is less than 50%, which is not preferable because the nitrogen oxide reduction rate is rapidly reduced.

도6은 본 발명에서와 같이 흡착제와 촉매를 혼합하여 흡착촉매제가 이루어지는 경우, 흡착촉매제에 포함되는 흡착제가 질소산화물의 질소로의 환원율에 영향을 주는가를 실험한 그래프이다.6 is a graph showing an experiment on whether the adsorbent contained in the adsorption catalyst affects the reduction rate of nitrogen oxides to nitrogen when an adsorbent and a catalyst are mixed to form an adsorption catalyst as in the present invention.

도시된 바와 같이 산화철(Fe2O3)인 흡착제만 사용하는 경우, 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 촉매만 사용하는 경우 및, 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우로 나누었다. 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우에는, 촉매와 흡착제의 혼합비율이 각각 1:0.1, 1:0.3, 1:1, 1:3 및 1:6인 경우로 다시 나누었다. 그리고, 황산화물은 없고 질소산화물만 있는 배기가스에 대하여 동일한 양의 환원제에 의한 질소산화물의 질소로의 환원율을 측정하였다.As shown, when only an adsorbent of iron oxide (Fe 2 O 3 ) is used, when only a catalyst consisting of vanadium (V), tungsten (W) and titanium oxide (TiO 2 ) is used, and the adsorption catalyst according to the present invention Divided by use cases. In the case of using the adsorption catalyst according to the present invention, the mixture ratio of the catalyst and the adsorbent was divided into 1:0.1, 1:0.3, 1:1, 1:3 and 1:6, respectively. In addition, the reduction rate of nitrogen oxides to nitrogen by the same amount of a reducing agent was measured for exhaust gas without sulfur oxides and only nitrogen oxides.

도6의 그래프에서 알 수 있듯이, 산화철(Fe2O3)인 흡착제만 사용하는 경우에는 배기가스의 온도에 관계없이 질소산화물의 환원율이 비교적 낮았다. 그리고, 배기가스의 온도가 200℃ 보다 낮은 경우에는, 질소산화물의 환원율이 촉매만 사용하는 경우보다 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우 낮았다. 그러나, 배기가스의 온도가 본 발명에 따른 배기가스 처리장치(100)의 운영범위 내인 200℃ 이상 400℃ 미만의 경우에는, 질소산화물의 환원율이 촉매만 사용하는 경우와 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었으며, 오히려 200℃ 내지 300℃의 온도 범위에서는 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우의 질소산화물 환원율이, 촉매만 사용하는 경우의 질소산화물 환원율보다 높았다.As can be seen from the graph of FIG. 6, when only the adsorbent of iron oxide (Fe 2 O 3 ) is used, the reduction rate of nitrogen oxides was relatively low regardless of the temperature of the exhaust gas. And, when the temperature of the exhaust gas is lower than 200°C, the reduction rate of nitrogen oxides is lower when the adsorption catalyst according to the present invention is used than when only the catalyst is used. However, when the temperature of the exhaust gas is 200°C or more and less than 400°C, which is within the operating range of the exhaust gas treatment apparatus 100 according to the present invention, the reduction rate of nitrogen oxides is the case where only the catalyst is used and the adsorption catalyst according to the present invention is used. In the case of use, it was confirmed that there was no significant difference. Rather, in the temperature range of 200°C to 300°C, the nitrogen oxide reduction rate when using the adsorption catalyst according to the present invention was higher than the nitrogen oxide reduction rate when only the catalyst was used.

따라서, 이를 통해 흡착제와 촉매를 혼합한 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하더라도, 흡착제에 관계없이 배기가스에 포함된 질소산화물을 산화제와 촉매에 의해서 질소로 환원시킬 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that even if the adsorption catalyst according to the present invention in which an adsorbent and a catalyst are mixed is used, nitrogen oxide contained in exhaust gas can be reduced to nitrogen by an oxidizing agent and a catalyst, regardless of the adsorbent.

아래의 표1은 본 발명에 따른 흡착촉매제의 황산화물 흡착 능력을 알아보기 위하여 실험한 것을 나타낸 것이다.Table 1 below shows an experiment to find out the sulfur oxide adsorption capacity of the adsorption catalyst according to the present invention.

황산화물만 있는 배기가스에 대해서 실험이 이루어졌으며, 아래의 표1에서 알 수 있는 바와 같이 산화구리(CuO)인 흡착제만 사용한 경우의 황산화물 흡착량을 기준으로 하였다. 또한, 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 촉매만 사용하는 경우, 산화철(Fe2O3)인 흡착제만 사용하는 경우 및, 흡착제와 촉매의 혼합비율이 1:1인 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우로 나누었다. 그리고, 각각의 경우에, 산화구리(CuO)인 흡착제만 사용한 경우와 대비하여, 증가된 황산화물 흡착량을 %로 나타내었다.An experiment was conducted on exhaust gas containing only sulfur oxide, and as shown in Table 1 below, the amount of sulfur oxide adsorption when only an adsorbent such as copper oxide (CuO) was used was used. In addition, when only a catalyst composed of vanadium (V), tungsten (W) and titanium oxide (TiO 2 ) is used, when only an adsorbent of iron oxide (Fe 2 O 3 ) is used, and the mixing ratio of the adsorbent and the catalyst is 1: It was divided into cases where the adsorption catalyst according to the present invention was used. And, in each case, compared with the case where only the adsorbent of copper oxide (CuO) was used, the increased sulfur oxide adsorption amount was expressed in %.

표1에서 알 수 있듯이, 촉매만 사용하는 경우에는 배기가스에 포함된 황산화물이 전혀 흡착되지 않았다. 또한, 흡착제만 사용하는 경우에는, 흡착제로 산화철(Fe2O3)을 사용하는 경우가, 흡착제로 산화구리(CuO)를 사용하는 경우보다 황산화물 흡착량이 3배 많았다. 그리고, 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하는 경우에는 산화철(Fe2O3)인 흡착제만을 사용하는 경우보다 황산화물 흡착량이 작았으나, 산화구리(CuO)인 흡착제만을 사용하는 경우보다는 황산화물 흡착량이 2배 많았다.As can be seen from Table 1, when only the catalyst was used, sulfur oxides contained in the exhaust gas were not adsorbed at all. In addition, when only an adsorbent was used, iron oxide (Fe 2 O 3 ) was used as the adsorbent, and the amount of sulfur oxide adsorbed was three times higher than that when copper oxide (CuO) was used as the adsorbent. And, in the case of using the adsorption catalyst according to the present invention, the adsorption amount of sulfur oxides was smaller than that of using only the adsorbent of iron oxide (Fe 2 O 3 ), but the adsorption amount of sulfur oxides was less than when using only the adsorbent of copper oxide (CuO). It was twice as many.

따라서, 흡착제와 촉매를 혼합한 본 발명에 따른 흡착촉매제를 사용하더라도, 촉매에 관계없이 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착제에 의해서 흡착할 수 있음을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that even if the adsorption catalyst according to the present invention is used in which an adsorbent and a catalyst are mixed, the sulfur oxide contained in the exhaust gas can be adsorbed by the adsorbent regardless of the catalyst.


물질

matter

흡착제 CuO의 황산화물 흡착량을 기준으로 한 황산화물 흡착량 증가율(%)

The rate of increase in the amount of sulfur oxides adsorbed based on the adsorbent CuO

V(5),W(9)/TiO2 (촉매)

V(5),W(9)/TiO 2 (catalyst)

0

0

Fe2O3 (흡착제)

Fe 2 O 3 (adsorbent)

300

300

V(5),W(9)/TiO2 +Fe2O3 (1:1)
(흡착촉매제)

V(5),W(9)/TiO 2 +Fe 2 O 3 (1:1)
(Adsorption catalyst)

200

200

도7은 배기가스에 질소산화물이 있는 경우와, 질소산화물과 황산화물이 모두 있는 경우에, 동일한 양의 환원제와 본 발명에 따른 흡착촉매제에 의한, 질소산화물의 질소로의 환원율에 대하여 측정한 것을 나타내는 그래프이다. 실험에 사용된 흡착촉매제는 흡착제와 촉매를 1:1 비율로 혼합한 것이다. 도시된 바와 같이, 황산화물이 배기가스에 포함된다고 하더라도, 환원제와 본 발명에 따른 흡착촉매제에 의한 질소산화물의 질소로의 환원율이 변동되지 않음을 알 수 있다.Fig. 7 is a measurement of the reduction rate of nitrogen oxides to nitrogen by the same amount of the reducing agent and the adsorption catalyst according to the present invention when nitrogen oxides are present in the exhaust gas and when both nitrogen oxides and sulfur oxides are present. It is a graph showing. The adsorption catalyst used in the experiment is a mixture of an adsorbent and a catalyst in a 1:1 ratio. As shown, it can be seen that even if sulfur oxides are included in the exhaust gas, the reduction rate of nitrogen oxides to nitrogen by the reducing agent and the adsorption catalyst according to the present invention does not change.

상기한 점들을 토대로 하여 볼 때, 본 발명에 따른 흡착촉매제는 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착하며 환원제에 의한 질소산화물의 질소로의 환원을 도와서, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 제거할 수 있다는 것을 알 수 있다.Based on the above points, the adsorption catalyst according to the present invention adsorbs sulfur oxides contained in exhaust gas and helps the reduction of nitrogen oxides to nitrogen by a reducing agent, thereby removing sulfur oxides and nitrogen oxides from exhaust gas. You can see that you can.

환원제 공급유닛(400)은 배기가스가 반응기(200)에 유입되기 전에 배기가스에 환원제나 환원제가 되는 환원제 전구체를 혼합시킬 수 있다. 환원제 공급유닛(400)에 의해서 배기가스에 혼합되는 환원제는, 예컨대 암모니아(NH3)일 수 있다. 그러나, 환원제는 특별히 한정되지 않고, 배기가스에 혼합되어 반응기(200)에서 흡착촉매제의 촉매의 도움을 받아 배기가스에 포함된 질소산화물이 질소로 환원되어 배기가스로부터 제거되도록 할 수 있는 것이라면, 주지의 어떠한 것이라도 가능하다. 환원제 공급유닛(400)에 의해서 배기가스에 혼합되는 한원제 전구체는, 예컨대 요소수일 수 있다. 요소수는 배기가스에 혼합되면 암모니아(NH3)가 될 수 있다. 그러나, 환원제 전구체는 특별히 한정되지 않고, 배기가스에 혼합되어 전술한 암모니아(NH3) 등의 환원제가 될 수 있는 것이라면, 주지의 어떠한 것이라도 가능하다.The reducing agent supply unit 400 may mix a reducing agent or a reducing agent precursor serving as a reducing agent in the exhaust gas before the exhaust gas is introduced into the reactor 200. The reducing agent mixed with the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400 may be, for example, ammonia (NH 3 ). However, the reducing agent is not particularly limited, and if it is mixed with the exhaust gas and can be removed from the exhaust gas by reducing the nitrogen oxide contained in the exhaust gas with the help of the catalyst of the adsorption catalyst in the reactor 200, it is well known. Anything of is possible. The cryogen precursor mixed in the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400 may be, for example, urea water. When urea water is mixed with exhaust gas, it can become ammonia (NH 3 ). However, the reducing agent precursor is not particularly limited, and any known reducing agent may be used as long as it is mixed with exhaust gas to become a reducing agent such as ammonia (NH 3 ).

반응기(200) 내부에서 배기가스에 포함된 일부의 질소산화물이 환원제와 흡착촉매제의 촉매에 의해서 제거될 수 있는 양만큼만, 환원제나 환원제 전구체가 환원제 공급유닛(400)에 의해서 배기가스에 혼합되도록 할 수 있다. 이러한 경우, 배기가스에 포함된 질소산화물 중 일부는 환원제와 흡착촉매제의 촉매에 의해서 제거되고, 나머지 질소산화물 중 적어도 일부는 흡착촉매제의 흡착제에 의해서 제거될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 배기가스에 포함된 질소산화물 중 일부는 환원제와 흡착촉매제의 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원에 의해서 배기가스로부터 제거될 수 있다. 그리고, 배기가스에포함된 나머지 질소산화물 중 적어도 일부는, 흡착제에 배기가스에 포함된 황산화물이 화학반응에 의해 흡착되어 탈황부산물이 되고 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 반응하여 탈질부산물이 됨으로써, 배기가스로부터 제거될 수 있다.In the reactor 200, the reducing agent or the reducing agent precursor is mixed with the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400 only in an amount that can be removed by the catalyst of the reducing agent and the adsorption catalyst. I can. In this case, some of the nitrogen oxides included in the exhaust gas may be removed by the catalyst of the reducing agent and the adsorption catalyst, and at least some of the remaining nitrogen oxides may be removed by the adsorbent of the adsorption catalyst. That is, as described above, some of the nitrogen oxides included in the exhaust gas may be removed from the exhaust gas by reducing the nitrogen oxides to nitrogen by a catalyst of a reducing agent and an adsorption catalyst. In addition, at least some of the remaining nitrogen oxides included in the exhaust gas are adsorbed by the sulfur oxides contained in the exhaust gas to the adsorbent through a chemical reaction to become a desulfurization by-product, and the desulfurization by-product reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas to a denitrification by-product. By doing this, it can be removed from the exhaust gas.

이에 의해서, 비교적 적은 양의 환원제나 환원제 전구체를 사용할 수 있기 때문에, 배기가스에 혼합되는 환원제나 환원제 전구체의 양과 환원제 공급유닛(400)의 크기, 예컨대 후술할 환원제 저장탱크(410) 등의 크기를 작게 할 수 있다.Thereby, since it is possible to use a relatively small amount of the reducing agent or the reducing agent precursor, the amount of the reducing agent or the reducing agent precursor mixed in the exhaust gas and the size of the reducing agent supply unit 400, for example, the size of the reducing agent storage tank 410 to be described later. You can make it small.

환원제 공급유닛(400)은 도2 내지 도5에 도시된 바와 같이, 환원제 저장탱크(410)와, 환원제 공급관(420)을 포함할 수 있다.The reducing agent supply unit 400 may include a reducing agent storage tank 410 and a reducing agent supply pipe 420, as shown in FIGS. 2 to 5.

환원제 저장탱크(410)에는 전술한 암모니아(NH3) 등의 환원제나 요소수 등의 환원제 전구체가 저장될 수 있다. 환원제 공급관(420)의 일측은, 반응기(200), 예컨대 반응기(200)의 배기가스 유입구(210)에 연결되며 배기가스가 유동하는 배기관(PE)에 연결되고, 타측은 환원제 저장탱크(410)에 연결될 수 있다. 이외, 환원제 공급관(420)의 일측은 반응기(200)의 배기가스 유입구(210)에 연결될 수도 있다. 환원제 공급관(420)에는 개폐밸브(VL)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 환원제 공급관(420)의 개폐밸브(VL)가 열리면, 도2에 도시된 바와 같이 환원제 저장탱크(410)에 저장된 환원제나 환원제 전구체가, 환원제 공급관(420)을 통해, 반응기(200)에 유입되기 전의 배기가스에 공급되어, 배기가스에 혼합될 수 있다. 환원제나 환원제 전구체는 반응기(200)에 유입되기 전의 배기가스에 혼합되기 전에, 도4와 도5에 도시된 바와 같이 기화기(VP)에 의해서 기화될 수도 있다.The reducing agent storage tank 410 may store a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) or a reducing agent precursor such as urea water. One side of the reducing agent supply pipe 420 is connected to the exhaust gas inlet 210 of the reactor 200, for example, the reactor 200 and is connected to the exhaust pipe PE through which the exhaust gas flows, and the other side is the reducing agent storage tank 410 Can be connected to In addition, one side of the reducing agent supply pipe 420 may be connected to the exhaust gas inlet 210 of the reactor 200. An opening/closing valve VL may be provided in the reducing agent supply pipe 420. Accordingly, when the opening/closing valve (VL) of the reducing agent supply pipe 420 is opened, the reducing agent or the reducing agent precursor stored in the reducing agent storage tank 410 as shown in FIG. 2 is transferred through the reducing agent supply pipe 420 to the reactor 200 It is supplied to the exhaust gas before flowing into it, and can be mixed with the exhaust gas. The reducing agent or the reducing agent precursor may be vaporized by a vaporizer (VP) as shown in FIGS. 4 and 5 before being mixed with the exhaust gas before flowing into the reactor 200.

재생제 공급유닛(500)은 흡착촉매부재(300)에 부착되는 흡착촉매제에 포함된 흡착제를 재생시킬 수 있는 재생제를 반응기(200)에 공급할 수 있다. 재생제 공급유닛(500)에서 공급하는 재생제는, 예컨대 수산화나트륨(NaOH) 수용액 등의 알칼리 수용액일 수 있다.The regenerant supply unit 500 may supply a regenerant capable of regenerating the adsorbent contained in the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member 300 to the reactor 200. The regenerant supplied from the regenerant supply unit 500 may be, for example, an aqueous alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution.

전술한 바와 같이, 반응기(200) 내부에서, 배기가스에 포함된 황산화물이 흡착촉매제에 포함된 흡착제에 화학반응에 의해서 흡착되면, 반응부산물로 탈황부산물이 생성된다. 또한, 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 화학반응하면, 반응부산물로 탈질부산물이 생성된다. 이와 같이 배기가스가 처리되는 과정에서 탈황부산물과 탈질부산물이 생성되어, 배기가스에는 황산화물과 질소산화물 이외에도 탈황부산물과 탈질부산물이 포함될 수 있다. 이러한 반응기(200) 내부의 배기가스에 수산화나트륨(NaOH) 수용액 등의 알칼리 수용액을 재생제로 공급하면, 재생제가 배기가스에 포함된 황산화물, 질소산화물, 탈황부산물 및, 탈질부산물과 화학반응하여 흡착제 전구체가 만들어질 수 있다. 그리고, 흡착제 전구체는 배기가스의 열로 열분해 되어 흡착제로 재생될 수 있다. 이와 같이 흡착제가 재생제에 의해서 재생되기 때문에, 흡착제를 추가로 공급해 줄 필요가 없다.As described above, when sulfur oxide contained in exhaust gas is adsorbed by a chemical reaction to an adsorbent included in the adsorption catalyst in the reactor 200, a desulfurization byproduct is generated as a reaction by-product. In addition, when the desulfurization by-product chemically reacts with nitrogen oxide contained in the exhaust gas, a denitration by-product is generated as a reaction by-product. In the process of treating the exhaust gas as described above, desulfurization by-products and denitrification by-products are generated, and the exhaust gas may include desulfurization by-products and denitrification by-products in addition to sulfur oxides and nitrogen oxides. When an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution is supplied as a regenerant to the exhaust gas inside the reactor 200, the regenerant chemically reacts with sulfur oxides, nitrogen oxides, desulfurization by-products and denitrification by-products contained in the exhaust gas. Precursors can be made. In addition, the adsorbent precursor may be pyrolyzed by heat of exhaust gas to be regenerated as an adsorbent. Since the adsorbent is thus regenerated by the regenerating agent, there is no need to additionally supply the adsorbent.

예컨대, 흡착제가 산화철(Fe2O3)인 경우에, 수산화나트륨(NaOH) 수용액 등의 알칼리 수용액을 재생제로 반응기(200) 내부에 공급하면, 재생제인 수산화나트륨(NaOH) 수용액 등의 알칼리 수용액이 배기가스에 포함된 황산화물, 질소산화물, 탈황부산물 및, 탈질부산물과 화학반응하여, 흡착제 전구체로 수산화철(Fe(OH)3)이 만들어질 수 있다. 그리고, 수산화철(Fe(OH)3)인 흡착제 전구체는 배기가스의 열로 열분해 되어 흡착제인 산화철(Fe2O3)로 재생될 수 있다.For example, when the adsorbent is iron oxide (Fe 2 O 3 ), when an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution is supplied into the reactor 200 as a regenerant, an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide (NaOH) aqueous solution, which is a regenerating agent, is By chemical reaction with sulfur oxides, nitrogen oxides, desulfurization by-products and denitrification by-products contained in exhaust gas, iron hydroxide (Fe(OH) 3 ) may be produced as an adsorbent precursor. In addition, the adsorbent precursor, which is iron hydroxide (Fe(OH) 3 ), can be pyrolyzed by heat of exhaust gas to be regenerated as iron oxide (Fe 2 O 3 ) as an adsorbent.

전술한 바와 같이 흡착제 전구체가 배기가스의 열로 열분해 되어 흡착제로 재생되기 위해서, 반응기(200) 내부의 배기가스의 온도는 200℃ 이상일 수 있다. 반응기(200) 내부의 배기가스의 온도가 200℃ 미만이면 흡착제 전구체가 배기가스의 열로 열분해되지 않게 된다. 이 경우, 흡착제 전구체의 열분해와, 환원제와, 흡착촉매제의 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원이 가능하도록 반응기(200) 내부의 배기가스의 온도는 200℃ 이상 500℃ 미만일 수 있다. 반응기(200) 내부의 배기가스의 온도가 500℃ 이상이면, 흡착제 전구체의 열분해는 이루어지나, 환원제와, 흡착촉매제의 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원은 이루어지지 않게 된다.As described above, in order for the adsorbent precursor to be pyrolyzed by heat of the exhaust gas to be regenerated as the adsorbent, the temperature of the exhaust gas inside the reactor 200 may be 200°C or higher. When the temperature of the exhaust gas inside the reactor 200 is less than 200° C., the adsorbent precursor is not thermally decomposed by the heat of the exhaust gas. In this case, the temperature of the exhaust gas inside the reactor 200 may be 200° C. or more and less than 500° C. to enable thermal decomposition of the adsorbent precursor and reduction of nitrogen oxides to nitrogen by the catalyst of the reducing agent and the adsorption catalyst. When the temperature of the exhaust gas inside the reactor 200 is 500° C. or higher, thermal decomposition of the adsorbent precursor is performed, but the reduction of nitrogen oxides to nitrogen by the catalyst of the reducing agent and the adsorption catalyst is not performed.

재생제 공급유닛(500)에서 공급하는 재생제는 전술한 수산화나트륨(NaOH)에 한정되지 않고, 알칼리 수용액이라면, 예컨대 수산화칼륨(KOH) 수용액 등 어떠한 것이라도 가능하다.The regenerating agent supplied from the regenerating agent supply unit 500 is not limited to the above-described sodium hydroxide (NaOH), and any alkali aqueous solution, for example, an aqueous potassium hydroxide (KOH) solution, may be used.

한편, 재생제는 배기가스에 포함된 황산화물과 먼저 반응하면 전술한 바와 같이 흡착촉매제에 포함된 흡착제를 재생시킬 수 없게 된다. 이를 방지하기 위해서, 재생제 공급유닛(500)에서는 배기가스가 반응기(200)에 유입된 이후에 반응기(200) 내부에 재생제를 공급할 수 있다. 이에 따라, 배기가스에 포함된 황산화물이 소정 정도 배기가스로부터 제거된 이후의 반응기(200) 내부의 부분에 재생제를 공급할 수 있다.On the other hand, if the regenerating agent first reacts with the sulfur oxides contained in the exhaust gas, the adsorbent contained in the adsorption catalyst cannot be regenerated as described above. To prevent this, the regenerant supply unit 500 may supply the regenerant into the reactor 200 after the exhaust gas flows into the reactor 200. Accordingly, a regenerant may be supplied to a portion of the reactor 200 after the sulfur oxide contained in the exhaust gas has been removed from the exhaust gas to a predetermined degree.

도1과 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 재생제 공급유닛(500)에서는 배기가스 유동방향으로 배기가스 유입구(210)로부터 소정 거리 떨어진 상기 반응기(200) 내부의 부분에 재생제를 공급할 수 있다. 예컨대, 도1과 도2 및 도3의 (a)에 도시된 바와 같이 복수개의 흡착촉매부재(300)가 반응기(200)의 길이방향 또는 너비방향으로 서로 소정 간격 이격되게 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 이 경우에는, 도1과 도2에 도시된 바와 같이, 재생제 공급유닛(500)에서는 배기가스 배출구(220) 측의 반응기(200) 내부의 부분, 예컨대 반응기(200) 내부의 상부에 재생제를 공급할 수 있다. 이외, 도3의 (a)에 도시된 바와 같이, 재생제 공급유닛(500)에서는 반응기(200)의 내부의 상부에 재생제를 공급할 수 있다. 또한, 도3의 (b)에 도시된 바와 같이, 복수개의 흡착촉매부재(300)가 반응기(200)의 높이방향으로 서로 소정 간격 이격되게 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 이 경우에는, 제일 아래에 구비된 흡착촉매부재(300)가 구비된 반응기(200) 내부의 부분에는 재생제를 공급하지 않고, 제일 아래에 구비된 흡착촉매부재(300) 위의 흡착촉매부재(300)들 이 구비된 반응기(200) 내부의 부분에 재생제가 공급될 수 있다.As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the regenerant supply unit 500 supplies a regenerant to a portion inside the reactor 200 that is a predetermined distance from the exhaust gas inlet 210 in the exhaust gas flow direction. I can. For example, as shown in Figs. 1, 2, and 3 (a), a plurality of adsorption catalyst members 300 are spaced apart from each other in the longitudinal direction or the width direction of the reactor 200 in the interior of the reactor 200. It can be provided. In this case, as shown in Figs. 1 and 2, in the regenerator supply unit 500, a part of the inside of the reactor 200 on the side of the exhaust gas outlet 220, for example, a regeneration agent in the upper part of the inside of the reactor 200 Can supply. In addition, as shown in (a) of FIG. 3, the regenerant supply unit 500 may supply the regenerant to the upper portion of the reactor 200. In addition, as shown in (b) of FIG. 3, a plurality of adsorption catalyst members 300 may be provided in the reactor 200 to be spaced apart from each other by a predetermined distance in the height direction of the reactor 200. In this case, a regenerant is not supplied to the inside of the reactor 200 with the adsorption catalyst member 300 provided at the bottom, and the adsorption catalyst member above the adsorption catalyst member 300 provided at the bottom ( A regenerant may be supplied to a portion of the reactor 200 provided with 300).

재생제 공급유닛(500)은 도2에 도시된 바와 같이 재생제 저장탱크(510)와, 재생제 공급관(520) 및, 재생제 분사노즐(530)을 포함할 수 있다. 재생제 저장탱크(510)에는 전술한 수산화나트륨(NaOH) 수용액 등과 같은 알칼리 수용액인 재생제가 저장될 수 있다. 재생제 공급관(520)의 일측은 재생제 저장탱크(510)에 연결될 수 있다. 재생제 공급관(520)의 타측은 반응기(200)의 일면을 관통하여 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 예컨대, 도2와 도3의 (a)에 도시된 바와 같이 재생제 공급관(520)의 타측은 반응기(200)의 상부 일면을 관통하여 반응기(200) 내부에 구비될 수 있다. 이외에, 재생제 공급관(520)의 타측은 도3의 (b)에 도시된 바와 같이 복수개로 분지된 후, 반응기(200)의 일면을 각각 관통하여, 복수개의 흡착촉매부재(300) 각각의 위의 반응기(200) 내부의 부분에 구비될 수 있다. 재생제 공급관(520)에는 개폐밸브(VL)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 재생제 공급관(520)의 개폐밸브(VL)가 열리면, 재생제 저장탱크(510)에 저장된 재생제가 재생제 공급관(520)을 유동할 수 있다. 재생제 분사노즐(530)은 반응기(200) 내부에 구비된 재생제 공급관(520)의 부분에 구비될 수 있다. 재생제 공급관(520)을 유동한 재생제는 재생제 분사노즐(530)에 의해서 반응기(200) 내부에 분사될수 있다. 재생제는 반응기(200) 내부에 공급되기 전에 재생제 공급관(520)을 유동하면서 도4와 도5에 도시된 바와 같이 기화기(VP)에 의해서 기화될 수도 있다.As shown in FIG. 2, the regenerant supply unit 500 may include a regenerant storage tank 510, a regenerant supply pipe 520, and a regenerant spray nozzle 530. The regenerating agent storage tank 510 may store a regenerating agent, which is an alkaline aqueous solution such as an aqueous sodium hydroxide (NaOH) solution. One side of the regenerant supply pipe 520 may be connected to the regenerant storage tank 510. The other side of the regenerator supply pipe 520 may pass through one surface of the reactor 200 and may be provided inside the reactor 200. For example, as shown in FIGS. 2 and 3A, the other side of the regenerator supply pipe 520 may pass through the upper surface of the reactor 200 and may be provided inside the reactor 200. In addition, the other side of the regenerator supply pipe 520 is branched into a plurality as shown in (b) of FIG. 3, and then passes through each side of the reactor 200, and above each of the plurality of adsorption catalyst members 300. It may be provided in a part of the inside of the reactor 200. An opening/closing valve VL may be provided in the regenerant supply pipe 520. Accordingly, when the on-off valve VL of the regenerant supply pipe 520 is opened, the regenerant stored in the regenerant storage tank 510 may flow through the regenerant supply pipe 520. The regenerant injection nozzle 530 may be provided in a portion of the regenerant supply pipe 520 provided in the reactor 200. The regenerant flowing through the regenerant supply pipe 520 may be injected into the reactor 200 by the regenerant spray nozzle 530. The regenerant may be vaporized by a vaporizer (VP) as shown in FIGS. 4 and 5 while flowing through the regenerant supply pipe 520 before being supplied into the reactor 200.

한편, 환원제 공급유닛(400)에 의한 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합과, 재생제 공급유닛(500)에 의한 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급은, 필요에 따라, 함께 이루어지거나 각각만 이루어질 수 있다.On the other hand, the mixing of the reducing agent or the reducing agent precursor into the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400, and supply of the regenerating agent into the reactor 200 by the regenerating agent supply unit 500 are performed together as necessary. It can be lost or each can only be made.

배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 모두 제거할 필요가 있는 경우에는, 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합과, 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급이 함께 이루어질 수 있다. 또한, 배기가스로부터 황산화물만을 제거할 필요가 있는 경우에는, 질소산화물 제거를 위한 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합이 필요하지 않기 때문에, 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급만이 이루어질 수 있다. 그리고, 배기가스로부터 질소산화물만을 제거할 필요가 있는 경우에는, 황산화물 제거를 위한, 흡착촉매제의 흡착제의 재생이 필요하지 않아서 반응기(200) 내부에의 재생제 공급이 필요하지 않기 때문에, 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합만이 이루어질 수 있다. 더불어, 흡착촉매제의 재생, 즉 흡착촉매제의 흡착제의 재생이 필요한 경우에는, 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급만이 이루어질 수 있다.When it is necessary to remove both sulfur oxides and nitrogen oxides from the exhaust gas, mixing of the reducing agent or the reducing agent precursor into the exhaust gas and supplying the regenerant into the reactor 200 may be performed together. In addition, when it is necessary to remove only sulfur oxide from the exhaust gas, since mixing of the reducing agent or the reducing agent precursor into the exhaust gas for nitrogen oxide removal is not required, only supply of the regenerating agent into the reactor 200 Can be done. And, when it is necessary to remove only nitrogen oxides from the exhaust gas, since regeneration of the adsorbent of the adsorption catalyst for sulfur oxide removal is not required, and supply of the regenerating agent into the reactor 200 is not required, the exhaust gas Only mixing of a reducing agent or a reducing agent precursor can be achieved. In addition, when regeneration of the adsorption catalyst, that is, regeneration of the adsorbent of the adsorption catalyst, is required, only the supply of the regenerant into the reactor 200 can be made.

본 발명에 따른 배기가스 처리장치(100)는, 예컨대 선박에 구비될 수 있다. 이 경우, 배기가스 처리장치(100)는 도4의 상측부분에 도시된 바와 같이 터보챠저(TC) 전에 구비될 수 있거나, 도5의 상측부분에 도시된 바와 같이 같이 터보챠저(TC) 뒤에 구비될 수 있다.The exhaust gas treatment apparatus 100 according to the present invention may, for example, be provided on a ship. In this case, the exhaust gas treatment device 100 may be provided before the turbocharger TC as shown in the upper part of FIG. 4, or provided behind the turbocharger TC as shown in the upper part of FIG. Can be.

선박이 배출규제지역(ECA: Emission Control Area)이면서 황배출규제지역(SECA: Sulphur Emission Control Area)도 되는 지역을 지나는 경우에는, 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 모두 제거할 필요가 있다. 따라서, 이러한 경우에는, 환원제 공급유닛(400)에 의한 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합과, 재생제 공급유닛(500)에 의한 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급이 함께 이루어질 수 있다.When a ship passes an area that is both an Emission Control Area (ECA) and a Sulfur Emission Control Area (SECA), it is necessary to remove both sulfur oxides and nitrogen oxides from the exhaust gas. Therefore, in this case, the mixing of the reducing agent or the reducing agent precursor into the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400 and the supply of the regenerating agent into the reactor 200 by the regenerating agent supply unit 500 can be performed together. have.

또한, 선박이 배출규제지역(ECA: Emission Control Area)은 아니나 황배출규제지역(SECA: Sulphur Emission Control Area)인 지역을 지나는 경우 또는 황함유 기준을 만족하지 못하는 연료를 사용하는 경우에는, 배기가스로부터 황산화물만을 제거해도 된다. 따라서, 이 경우에는 질소산화물 제거를 위한 환원제 공급유닛(400)에 의한 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합은 하지 않아도 된다. 그리고, 흡착촉매부재(300)에 부착된 흡착촉매제의 흡착제를 재생하기 위해서, 재생제 공급유닛(500)에 의한 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급만이 이루어질 수 있다.In addition, if the ship is not in an Emission Control Area (ECA) but passes through an area that is a Sulfur Emission Control Area (SECA), or if a fuel that does not meet the sulfur content standard is used, exhaust gas Only sulfur oxide may be removed from. Therefore, in this case, mixing of the reducing agent or the reducing agent precursor into the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400 for removing nitrogen oxides is not required. In addition, in order to regenerate the adsorbent of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member 300, only the regenerator may be supplied into the reactor 200 by the regenerator supply unit 500.

그리고, 선박이 배출규제지역(ECA: Emission Control Area)이기는 하나, 황배출규제지역(SECA: Sulphur Emission Control Area)은 아닌 지역을 지나는 경우에는, 배기가스로부터 질소산화물만을 제거해도 된다. 따라서, 이 경우에는, 흡착촉매부재(300)에 부착된 흡착촉매제의 흡착제를 재생하지 않아도 되기 때문에, 환원제 공급유닛(400)에 의한 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합만이 이루어질 수 있다.In addition, when a ship passes through an area that is not an Emission Control Area (ECA) but is not a Sulfur Emission Control Area (SECA), only nitrogen oxides may be removed from the exhaust gas. Accordingly, in this case, since the adsorbent of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member 300 does not need to be regenerated, only the reducing agent or the reducing agent precursor may be mixed with the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400.

더불어, 선박이 배출규제지역(ECA: Emission Control Area)과 황배출규제지역(SECA: Sulphur Emission Control Area)이 모두 아닌 지역을 지나더라도, 황함유량이 높은 고유황유를 연료로 사용하는 경우에는, 황산화물 배출 규제에 대응할 필요가 있다. 이 경우에는, 질소산화물 제거를 위한 환원제 공급유닛(400)에 의한 배기가스에의 환원제나 환원제 전구체의 혼합이 필요하지 않기 때문에, 황산화물을 제거하는, 흡착촉매제의 흡착제의 재생을 위해서, 재생제 공급유닛(500)에 의한 반응기(200) 내부에의 재생제의 공급만이 이루어질 수 있다.In addition, even if a ship passes through an area that is not both an Emission Control Area (ECA) and a Sulfur Emission Control Area (SECA), when using high sulfur oil with a high sulfur content as fuel, sulfuric acid There is a need to respond to cargo emission regulations. In this case, since mixing of the reducing agent or the reducing agent precursor into the exhaust gas by the reducing agent supply unit 400 for removing nitrogen oxides is not required, in order to remove sulfur oxides and to regenerate the adsorbent of the adsorption catalyst, Only the supply of the regenerant into the reactor 200 by the supply unit 500 may be made.

배기가스 처리방법Exhaust gas treatment method

본 발명에 따른 배기가스 처리방법의 일실시예는 혼합단계(S100), 유입단계(S200), 처리단계(S300) 및, 재생단계(S400)를 포함할 수 있다.An embodiment of the exhaust gas treatment method according to the present invention may include a mixing step (S100), an inflow step (S200), a treatment step (S300), and a regeneration step (S400).

혼합단계(S100)에서는 배기가스에 환원제나 환원제가 되는 환원제 전구체를 혼합할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이 반응기(200)에 배기가스가 유입되기 전에, 환원제 공급유닛(400)에 의해서, 암모니아(NH3) 등의 환원제나, 환원제가 되는 요소수 등의 환원제 전구체가, 배기가스 배출장치(ED)에 연결된 배기관(PE)을 유동하는 배기가스에 혼합될 수 있다.In the mixing step (S100), a reducing agent or a reducing agent precursor serving as a reducing agent may be mixed with the exhaust gas. For example, as described above, before the exhaust gas is introduced into the reactor 200, by the reducing agent supply unit 400, a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) or a reducing agent precursor such as urea water serving as a reducing agent is It may be mixed with the exhaust gas flowing through the exhaust pipe (PE) connected to the discharge device (ED).

한편, 혼합단계(S100)에서는, 처리단계(S300)에서 배기가스에 포함된 일부의 질소산화물이 환원제와 흡착촉매제의 촉매에 의해서 제거될 수 있는 양만큼만, 환원제나 환원제 전구체가 배기가스에 혼합되도록 할 수 있다.Meanwhile, in the mixing step (S100), the reducing agent or the reducing agent precursor is mixed with the exhaust gas only in an amount that can be removed by the catalyst of the reducing agent and the adsorption catalyst in part of the nitrogen oxide contained in the exhaust gas in the processing step (S300). can do.

이러한 경우, 배기가스에 포함된 질소산화물 중 일부는 처리단계(S300)에서 환원제와 흡착촉매제의 촉매에 의해서 제거되고, 나머지 질소산화물 중 적어도 일부는 처리단계(S300)에서 흡착촉매제의 흡착제에 의해서 제거될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 배기가스에 포함된 질소산화물 중 일부는 환원제와 흡착촉매제의 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원에 의해서 배기가스로부터 제거될 수 있다. 그리고, 배기가스에 포함된 나머지 질소산화물 중 적어도 일부는, 흡착제에 배기가스에 포함된 황산화물이 화학반응에 의해 흡착되어 탈황부산물이 되고 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 반응하여 탈질부산물이 됨으로써, 배기가스로부터 제거될 수 있다.In this case, some of the nitrogen oxides contained in the exhaust gas are removed by the catalyst of the reducing agent and the adsorption catalyst in the treatment step (S300), and at least some of the remaining nitrogen oxides are removed by the adsorbent of the adsorption catalyst in the treatment step (S300). Can be. That is, as described above, some of the nitrogen oxides included in the exhaust gas may be removed from the exhaust gas by reducing the nitrogen oxides to nitrogen by a catalyst of a reducing agent and an adsorption catalyst. In addition, at least some of the remaining nitrogen oxides included in the exhaust gas are adsorbed by the sulfur oxides contained in the exhaust gas to the adsorbent through a chemical reaction to become a desulfurization by-product, and the desulfurization by-product reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas to form a denitration by-product. By doing this, it can be removed from the exhaust gas.

이에 의해서, 비교적 적은 양의 환원제나 환원제 전구체를 사용할 수 있기 때문에, 배기가스에 혼합되는 환원제나 환원제 전구체의 양과 환원제 공급유닛(400)의 크기, 예컨대 환원제 저장탱크(410) 등의 크기를 작게 할 수 있다..Accordingly, since a relatively small amount of the reducing agent or precursor can be used, the amount of the reducing agent or the reducing agent precursor mixed in the exhaust gas and the size of the reducing agent supply unit 400, such as the size of the reducing agent storage tank 410, can be reduced. I can...

유입단계(S200)에서는 전술한 바와 같이 혼합단계(S100)에서 환원제나 환원제 전구체가 혼합된 배기가스가 반응기(200)에 유입될 수 있다. 예컨대, 배기관(PE)에 연결된 배기가스 유입구(210)를 통해, 환원제나 환원제 전구체가 혼합된 배기가스가 반응기(200) 내부에 유입될 수 있다.In the introduction step (S200), the exhaust gas in which the reducing agent or the reducing agent precursor is mixed in the mixing step (S100) may be introduced into the reactor 200 as described above. For example, through the exhaust gas inlet 210 connected to the exhaust pipe PE, the exhaust gas mixed with a reducing agent or a reducing agent precursor may be introduced into the reactor 200.

처리단계(S300)에서는 반응기(200) 내부에서 환원제와 흡착촉매제에 의해 배기가스에 포함된 질소산화물을 제거할 수 있다. 예컨대, 배기가스에 혼합된 암모니아(NH3) 등의 환원제가 반응기(200) 내부에 구비된 흡착촉매부재(300)에 부착된 흡착촉매제의 촉매의 도움을 받아 배기가스에 포함된 질소산화물을 질소로 환원하여 배기가스에 포함된 질소산화물을 배기가스로부터 제거할 수 있다.In the treatment step (S300), nitrogen oxides contained in exhaust gas may be removed from the inside of the reactor 200 by a reducing agent and an adsorption catalyst. For example, a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) mixed in the exhaust gas is converted to nitrogen oxides contained in the exhaust gas with the help of the catalyst of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member 300 provided inside the reactor 200. By reducing to, nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be removed from the exhaust gas.

또한, 처리단계(S300)에서는 반응기(200) 내부의 흡착촉매제에 의해, 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착하고 배기가스에 포함된 질소산화물을 순차적으로 제거할 수 있다. 예컨대, 반응기(200) 내부에 구비된 흡착촉매부재(300)에 부착된 흡착촉매제의 흡착제에 배기가스에 포함된 황산화물이 화학반응에 의해서 흡착되어 탈황부산물로 됨으로써 배기가스로부터 황산화물이 제거될 수 있다. 그리고, 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 반응하여 탈질부산물이 됨으로써 배기가스로부터 질소산화물이 제거될 수 있다.In addition, in the processing step (S300), the sulfur oxide contained in the exhaust gas may be adsorbed by the adsorption catalyst in the reactor 200 and nitrogen oxide contained in the exhaust gas may be sequentially removed. For example, sulfur oxide contained in exhaust gas is adsorbed to the adsorbent of the adsorption catalyst attached to the adsorption catalyst member 300 provided inside the reactor 200 by a chemical reaction to become a desulfurization by-product, thereby removing the sulfur oxide from the exhaust gas. I can. In addition, the desulfurization by-product reacts with the nitrogen oxide contained in the exhaust gas to become a denitration by-product, so that nitrogen oxides can be removed from the exhaust gas.

재생단계(S400)에서는 반응기(200) 내부에 재생제를 공급하여 흡착촉매제, 즉 흡착촉매제의 흡착제를 재생시킬 수 있다. 예컨대, 재생단계(S400)에서는 수산화나트륨(NaOH) 등의 알칼리 수용액을 재생제 공급유닛(500)에 의해서 반응기(200) 내부에 공급할 수 있다.In the regeneration step (S400), a regenerant may be supplied into the reactor 200 to regenerate the adsorption catalyst, that is, the adsorbent of the adsorption catalyst. For example, in the regeneration step (S400), an aqueous alkali solution such as sodium hydroxide (NaOH) may be supplied into the reactor 200 by the regenerant supply unit 500.

그리고, 재생단계(S400)는 전구체 생성단계(S410)와, 열분해단계(S420)를 포함할 수 있다.In addition, the regeneration step (S400) may include a precursor generation step (S410) and a pyrolysis step (S420).

전구체 생성단계(S410)에서는 반응기(200) 내부에 공급된 재생제와, 배기가스에 포함된 질소산화물, 황산화물 및, 전술한 처리단계(S300)에서 만들어진 탈황부산물, 탈질부산물이 화학반응하여, 예컨대 수산화철(Fe(OH)3) 등의 흡착제 전구체를 만들 수 있다.In the precursor generation step (S410), the regenerator supplied into the reactor 200, nitrogen oxides, sulfur oxides, and desulfurization by-products and denitrification by-products made in the above-described processing step (S300) are chemically reacted, For example, it is possible to prepare an adsorbent precursor such as iron hydroxide (Fe(OH) 3 ).

열분해단계(S420)에서는 전구체 생성단계(S410)에서 만들어진 수산화철(Fe(OH)3) 등의 흡착제 전구체가 배기가스의 열로 열분해 되어, 예컨대, 산화철(Fe2O3) 등의 흡착제로 재생될 수 있다. 이를 위해서, 반응기(200) 내부의 배기가스의 온도는 흡착제 전구체의 열분해가 가능하도록 200℃ 이상일 수 있다. 이 경우, 흡착제 전구체의 열분해와, 환원제와 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원이 가능하도록 반응기(200) 내부의 배기가스의 온도는 200℃ 이상 500℃ 미만일 수 있다.In the pyrolysis step (S420), the adsorbent precursor such as iron hydroxide (Fe(OH) 3 ) made in the precursor generation step (S410) is pyrolyzed by heat of the exhaust gas, and can be regenerated with an adsorbent such as iron oxide (Fe 2 O 3 ). have. To this end, the temperature of the exhaust gas inside the reactor 200 may be 200° C. or higher to allow thermal decomposition of the adsorbent precursor. In this case, the temperature of the exhaust gas inside the reactor 200 may be 200° C. or more and less than 500° C. to enable thermal decomposition of the adsorbent precursor and reduction of nitrogen oxides to nitrogen by a reducing agent and a catalyst.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 배기가스 처리장치를 사용하면, 하나의 배기가스 처리장치로 배기가스로부터 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있다.As described above, when the exhaust gas treatment device according to the present invention is used, sulfur oxides and nitrogen oxides can be simultaneously removed from exhaust gas with one exhaust gas treatment device.

상기와 같이 설명된 배기가스 처리장치는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The exhaust gas treatment apparatus described above is not limitedly applicable to the configuration of the above-described embodiments, but the embodiments may be configured by selectively combining all or part of each of the embodiments so that various modifications can be made. have.

100 : 배기가스 처리장치 200 : 반응기
210 : 배기가스 유입구 220 : 배기가스 배출구
230 : 처리부산물 배출구 300 : 흡착촉매부재
400 : 환원제 공급유닛 410 : 환원제 저장탱크
420 : 환원제 공급관 500 : 재생제 공급유닛
510 : 재생제 저장탱크 520 : 재생제 공급관
530 : 재생제 분사노즐 ED : 배기가스 배출장치
ME : 메인엔진 GE : 발전용 엔진
PE : 배기관 PD : 배기가스 배출관
TC : 터보챠저 VL : 개폐밸브
PL : 드레인관 TB : 처리부산물 수집탱크
VP : 기화기
100: exhaust gas treatment device 200: reactor
210: exhaust gas inlet 220: exhaust gas outlet
230: treatment by-product outlet 300: adsorption catalyst member
400: reducing agent supply unit 410: reducing agent storage tank
420: reducing agent supply pipe 500: regenerating agent supply unit
510: regeneration agent storage tank 520: regeneration agent supply pipe
530: regenerant injection nozzle ED: exhaust gas discharge device
ME: Main engine GE: Power generation engine
PE: Exhaust pipe PD: Exhaust gas discharge pipe
TC: Turbocharger VL: On-off valve
PL: Drain pipe TB: Treatment by-product collection tank
VP: carburetor

Claims (17)

배기가스가 유입되는 반응기; 및
상기 반응기 내부에 구비되는 흡착촉매부재; 를 포함하며,
상기 흡착촉매부재에는 흡착촉매제가 부착되고,
상기 흡착촉매제는 배기가스에 포함된 황산화물을 흡착하여 제거하면서 동시에 배기가스에 포함된 질소산화물을 환원제와 함께 환원하여 제거하며 순차적으로 황산화물의 흡착에 의해 생성된 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물을 추가로 제거하도록 하는 배기가스 처리장치.
A reactor through which exhaust gas is introduced; And
An adsorption catalyst member provided inside the reactor; Including,
An adsorption catalyst is attached to the adsorption catalyst member,
The adsorption catalyst adsorbs and removes sulfur oxides contained in exhaust gas, while simultaneously reducing and removing nitrogen oxides included in exhaust gas with a reducing agent. An exhaust gas treatment device that further removes nitrogen oxides.
제1항에 있어서, 상기 흡착촉매제는, 배기가스에 포함된 황산화물이 화학반응에 의해 흡착되어 탈황부산물이 되며 탈황부산물이 배기가스에 포함된 질소산화물과 화학반응하여 탈질부산물이 되도록 하는 흡착제와, 배기가스에 포함된 질소산화물이 환원제에 의해 질소로 환원되는 것을 돕는 촉매가 혼합되어 이루어지는 배기가스 처리장치.The method of claim 1, wherein the adsorption catalyst comprises: an adsorbent that causes sulfur oxides contained in exhaust gas to be adsorbed by a chemical reaction to become a desulfurization by-product, and the desulfurization by-product chemically reacts with nitrogen oxides contained in the exhaust gas to become a denitration by-product; , An exhaust gas treatment device comprising a catalyst that helps to reduce nitrogen oxides contained in exhaust gas to nitrogen by a reducing agent. 제2항에 있어서, 상기 흡착제와 상기 촉매의 혼합 비율은 1:0.1 내지 1:10 인 배기가스 처리장치.The exhaust gas treatment apparatus according to claim 2, wherein a mixing ratio of the adsorbent and the catalyst is 1:0.1 to 1:10. 제2항에 있어서, 상기 흡착제는 산화철(Fe2O3)과 산화구리(CuO) 및 산화세륨(CeO) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 배기가스 처리장치.The exhaust gas treatment apparatus according to claim 2, wherein the adsorbent comprises at least one of iron oxide (Fe 2 O 3 ), copper oxide (CuO), and cerium oxide (CeO). 제2항에 있어서, 상기 촉매는 바나듐(V)과 텅스텐(W) 및 산화티타늄(TiO2) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 배기가스 처리장치.The exhaust gas treatment apparatus of claim 2, wherein the catalyst comprises at least one of vanadium (V), tungsten (W), and titanium oxide (TiO 2 ). 제2항에 있어서, 상기 흡착제를 재생시키는 재생제를 상기 반응기 내부에 공급하는 재생제 공급유닛; 을 더 포함하는 배기가스 처리장치.The apparatus of claim 2, further comprising: a regenerating agent supply unit for supplying a regenerating agent for regenerating the adsorbent into the reactor; Exhaust gas treatment apparatus further comprising a. 제6항에 있어서, 상기 재생제는 배기가스에 포함된 상기 질소산화물, 황산화물, 탈황부산물 및, 탈질부산물과 화학반응하여 흡착제 전구체를 만들고, 상기 흡착제 전구체는 배기가스의 열로 열분해 되어 흡착제로 재생되는 배기가스 처리장치.7. Exhaust gas treatment device. 제7항에 있어서, 상기 재생제는 알칼리 수용액인 배기가스 처리장치.The exhaust gas treatment apparatus according to claim 7, wherein the regenerant is an aqueous alkali solution. 제7항에 있어서, 상기 흡착제 전구체의 열분해와, 상기 환원제와 촉매에 의한 질소산화물의 질소로의 환원이 가능하도록 상기 반응기 내부의 배기가스의 온도는 200℃ 이상 500℃ 미만인 배기가스 처리장치.The exhaust gas treatment apparatus according to claim 7, wherein the temperature of the exhaust gas inside the reactor is 200°C or more and less than 500°C to enable thermal decomposition of the adsorbent precursor and reduction of nitrogen oxides to nitrogen by the reducing agent and catalyst. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020190026257A 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment apparatus KR102183057B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20180143314 2018-11-20
KR1020180143314 2018-11-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200059116A KR20200059116A (en) 2020-05-28
KR102183057B1 true KR102183057B1 (en) 2020-11-25

Family

ID=70920454

Family Applications (7)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190026261A KR102183061B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment apparatus
KR1020190026316A KR20200059121A (en) 2018-11-20 2019-03-07 Adsorbent catalyst for simultaneous removal of nitrogen oxide and sulful oxide
KR1020190026259A KR102183059B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment method
KR1020190026257A KR102183057B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment apparatus
KR1020190026260A KR102183060B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment apparatus
KR1020190026258A KR102183058B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment method
KR1020210017020A KR102433113B1 (en) 2018-11-20 2021-02-05 Adsorbent catalyst for simultaneous removal of nitrogen oxide and sulful oxide

Family Applications Before (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190026261A KR102183061B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment apparatus
KR1020190026316A KR20200059121A (en) 2018-11-20 2019-03-07 Adsorbent catalyst for simultaneous removal of nitrogen oxide and sulful oxide
KR1020190026259A KR102183059B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment method

Family Applications After (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190026260A KR102183060B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment apparatus
KR1020190026258A KR102183058B1 (en) 2018-11-20 2019-03-07 Exhaust gas treatment method
KR1020210017020A KR102433113B1 (en) 2018-11-20 2021-02-05 Adsorbent catalyst for simultaneous removal of nitrogen oxide and sulful oxide

Country Status (1)

Country Link
KR (7) KR102183061B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102623977B1 (en) * 2021-11-03 2024-01-11 에이치디현대중공업 주식회사 Methane oxidation catalyst regeneration device and regeneration method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002138813A (en) * 2000-10-31 2002-05-17 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd Exhaust emission control device
JP2005230618A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Nishimatsu Constr Co Ltd Removal method for nitrogen oxide and removal device for nitrogen oxide

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170165A (en) * 1992-12-09 1994-06-21 Jgc Corp Simultaneously desulfurizing and denitrifying method
KR100302640B1 (en) * 1998-11-04 2001-11-30 조성종 Removal of Sulfur Oxides and Nitrogen Oxides Using Natural Manganese Ore in a Continuous Fluidized Bed Reactor
KR20150002122A (en) * 2013-06-28 2015-01-07 삼성중공업 주식회사 Ceramic Filter Assembly and Toxic Substance Reduction System of Treating Exhaust Gas Having Thereof
KR101516249B1 (en) * 2013-07-12 2015-05-04 삼성중공업 주식회사 Ceramic Filter Assembly and Toxic Substance Reduction System of Treating Exhaust Gas
KR101599781B1 (en) * 2013-09-10 2016-03-04 한진희 Method of fabricating bag filter for removing sulfur oxides and nitrogen oxide using foam coating or bead coating and bag filter fabricated by the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002138813A (en) * 2000-10-31 2002-05-17 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd Exhaust emission control device
JP2005230618A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Nishimatsu Constr Co Ltd Removal method for nitrogen oxide and removal device for nitrogen oxide

Also Published As

Publication number Publication date
KR102183061B1 (en) 2020-11-25
KR20200059121A (en) 2020-05-28
KR102183059B1 (en) 2020-11-25
KR102183058B1 (en) 2020-11-25
KR20200059118A (en) 2020-05-28
KR20200059117A (en) 2020-05-28
KR20200059116A (en) 2020-05-28
KR102433113B1 (en) 2022-08-18
KR102183060B1 (en) 2020-11-25
KR20200059120A (en) 2020-05-28
KR20200059119A (en) 2020-05-28
KR20210018396A (en) 2021-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7188469B2 (en) Exhaust system and methods of reducing contaminants in an exhaust stream
AU2003275046B2 (en) OXIDATION OF NOx'S WITH SODIUM CHLORITE IN COMBINATION WITH A THERMAL NOX REMOVAL PROCESS
JPS5843224A (en) Dry type flue gas desulfurization and denitration method
TW201012536A (en) Method for cleaning the exhaust gas having SOx and the gas exhausting device, specially, the exhaust gas generated from ships
KR101608720B1 (en) Exhaust gas purification system
JP2014043814A (en) Exhaust gas purification system and vessel mounted with the same
CN112955243A (en) Integrated waste gas treatment device using metal filter
KR102433113B1 (en) Adsorbent catalyst for simultaneous removal of nitrogen oxide and sulful oxide
KR20160084527A (en) EXHAUST GAS TREATMENT DEVICE REDUCING NOx AND SOx
KR20160067047A (en) Exhaust gas aftertreatment system for a vehicle operated by means of a combustion engine, in particular for a watercraft
KR102154363B1 (en) Scr system and control method thereof
KR102076915B1 (en) Fluidized Catalystic Response System with Regeneration Function
JP6720192B2 (en) Low temperature urea-SCR operation in the presence of high sulfur flue gas
JP2001027112A (en) NOx REMOVAL SYSTEM
JPS5814933A (en) Method and apparatus for desulfurizing and denitrating exhaust gas in dry system
KR20170118324A (en) Selective catalytic reduction system of low pressure
KR102154368B1 (en) Selective Catalytic Reduction System for Engine
JP6655241B2 (en) Denitrification desulfurization apparatus and land and ship internal combustion engine using the same
CN210303120U (en) Flue gas purifying device
CN218599739U (en) Heat accumulating type incinerator-SNCR-SCR combined denitration integrated device
JP2000254453A (en) Process and equipment for waste gas treatment
JPS5841893B2 (en) Hiengasu Shiyorihouhou
CN208534581U (en) Scr reactor
CN114718698A (en) Exhaust gas after-treatment system and method and vehicle with exhaust gas after-treatment system
KR20230095189A (en) Carbon Capturing Device

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant