KR102474635B1 - Exhaust gas treatment liquid for simultaneous reduction sulfur oxide and nitrogen oxide in exhaust gas, and exhaust gas treatment method using same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탈황 설비 내에서 배가스 중 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있는 배가스 처리액 및 배가스 처리방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 Mg(OH)2, Ca(OH)2, CaCO3 및 NaOH으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 탈황제 및 금속 킬레이트제가 혼합된, 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리액을 제공한다. The present invention is to provide an exhaust gas treatment liquid and an exhaust gas treatment method capable of simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides from exhaust gas in a desulfurization facility.
The present invention is a mixture of a desulfurization agent and a metal chelating agent containing at least one compound selected from the group consisting of Mg(OH) 2 , Ca(OH) 2 , CaCO 3 and NaOH, for simultaneous reduction of sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas. Flue gas treatment liquid is provided.
Description
본 발명은 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리액 및 이를 이용한 배가스 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas treatment liquid for simultaneously reducing sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas and an exhaust gas treatment method using the same.
열원에서 발생하는 배가스에는 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 시안화수소(HCN), 염화수소(HCl) 등의 유해성분이 포함되어 있다. Exhaust gas generated from a heat source contains harmful components such as sulfur oxides (SOx), nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), hydrogen cyanide (HCN), and hydrogen chloride (HCl).
최근 전세계적으로 오존 파괴에 의한 기후 변화로 인해 이와 같은 유해성분의 배출 규제를 강화하고 있는 추세이다. 국내에서는 2020년 1월부터 대기오염물질 배출농도 기준이 30% 강화된 법이 시행되고 있다. 또한, 대기오염물질 총량 관리제가 4월부터 수도권에 이어 전국으로 확대되면서 화학, 제철, 발전 등 중대형 600여개 사업장이 추가 관리 대상이 되었으며 소형 사업장으로 확대될 전망이다.Recently, due to climate change caused by ozone depletion, regulations on the emission of such harmful components are being strengthened worldwide. In Korea, since January 2020, a law that has strengthened the air pollutant emission concentration standard by 30% has been in effect. In addition, as the total air pollutant management system was expanded to the whole country following the metropolitan area from April, 600 mid- to large-sized businesses, such as chemical, steel, and power generation, were subject to additional management, and it is expected to expand to small businesses.
배가스 중 황산화물은 대부분 습식 스크러버 내에서 탈황제를 분사함으로써 95% 이상 제거된다. 당사는 2000년대 초 해수를 이용하여 탈황용 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 제조, 판매하고 있으며, 당사의 Mg(OH)2는 스케일(Scale)에 의해 분사 노즐 막힘 현상을 발생시키는 이산화규소(SiO2) 함량이 천연산 Mg(OH)2보다 낮은 장점이 있다. More than 95% of sulfur oxides in exhaust gas are removed by spraying a desulfurizer in a wet scrubber. In the early 2000s, we manufactured and sold magnesium hydroxide (Mg(OH) 2 ) for desulfurization using seawater, and our Mg(OH) 2 is silicon dioxide that causes clogging of spray nozzles by scale (SiO 2 ) content is lower than that of natural Mg(OH) 2 .
한편, 배가스 중 질소산화물(NOx)을 제거하기 위해 일반적으로 선택적 촉매 환원법(Slective Catalyst Reduction, SCR) 또는 비선택적 촉매 환원법(Non-Slective Catalyst Reduction, SNCR)이 사용되고 있으며, 이러한 방법으로 90% 이상의 질소산화물이 제거될 수 있다. 그러나 상술한 방법은 고가의 촉매를 필요로 하며 배가스 승온 시켜야하므로 많은 비용이 소요된다. 최근 학계에서는 상술한 방법 외에 플라즈마 또는 오존을 이용한 질소산화물 제거에 대한 연구를 활발히 진행하고 있으나, 이 역시 설비 투자비와 운전 비용이 많이 소요되어 산업계에 적용이 어렵다.On the other hand, in order to remove nitrogen oxides (NOx) from exhaust gas, a selective catalytic reduction (SCR) or a non-selective catalyst reduction (SNCR) is generally used, and in this way, more than 90% of nitrogen Oxides can be removed. However, the above method requires an expensive catalyst and requires a lot of cost because the exhaust gas temperature must be raised. Recently, academia has actively conducted research on nitrogen oxide removal using plasma or ozone in addition to the above-described method, but this also requires a lot of equipment investment and operating costs, making it difficult to apply to the industry.
산업계에서는 배가스 내 오염물질의 농도를 최소화하기 위해 기술개발과 더불어 다양한 환경오염 방지 설비에 투자하고 있으나, 이는 원가에 반영되어 경쟁력을 약화시키는 요인이 된다. 특히, 별도의 탈질 설비가 없는 경우, 강화된 법을 충족시키기 위해서는 새로운 탈질 설비 도입이 필요하나, 설비 투자에 과다한 비용이 소요되며, 공장 내 설비 부지 마련도 어려운 실정이다. 이에 연소 조건을 변경하여 배가스 내 오염 물질 농도 저감하고자 하였으나, 이 방법 또한 근본적인 해결방법은 아니다. 한편, 탈질 설비를 운영중인 회사에서는 고가의 촉매나 약품이 추가로 소요되고 있으며, 에너지 비용 또한 추가로 발생하여 부담이 가중되고 있다.The industry is investing in various environmental pollution prevention facilities along with technology development to minimize the concentration of pollutants in exhaust gas, but this is reflected in cost and becomes a factor that weakens competitiveness. In particular, when there is no separate denitrification facility, it is necessary to introduce a new denitrification facility to meet the strengthened law, but excessive cost is required for facility investment, and it is difficult to prepare a facility site in the factory. Accordingly, an attempt was made to reduce the concentration of pollutants in the exhaust gas by changing the combustion conditions, but this method is also not a fundamental solution. On the other hand, companies operating denitrification facilities additionally require expensive catalysts or chemicals, and additional energy costs are incurred, increasing the burden.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 단일 탈황 설비 내에서 배가스 중 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있는 배가스 처리액 및 배가스 처리방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above problem, and to provide an exhaust gas treatment liquid and an exhaust gas treatment method capable of simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides from exhaust gas in a single desulfurization facility.
또한, 본 발명은 고가의 촉매를 사용하지 않으며, 단일 탈황 설비 내에서 배가스를 처리함으로써 비용을 절감할 수 있는 배가스 처리액 및 배가스 처리방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide an exhaust gas treatment liquid and an exhaust gas treatment method that can reduce costs by treating exhaust gas in a single desulfurization facility without using an expensive catalyst.
본 발명의 일 측면은, Mg(OH)2, Ca(OH)2, CaCO3 및 NaOH으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 탈황제 및 금속 킬레이트제가 혼합된, 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리액을 제공한다. One aspect of the present invention is a mixture of a desulfurization agent and a metal chelating agent containing at least one compound selected from the group consisting of Mg(OH) 2 , Ca(OH) 2 , CaCO 3 and NaOH, sulfur oxides and nitrogen oxides in flue gas An exhaust gas treatment liquid for simultaneous reduction is provided.
본 발명의 다른 측면은, 반응기 내에서, Mg(OH)2, Ca(OH)2, CaCO3 및 NaOH으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 탈황제 및 금속 킬레이트제가 혼합된 배가스 처리액을 배가스와 기액접촉시키는 단계를 포함하는, 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리방법을 제공한다.Another aspect of the present invention, in the reactor, Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 , CaCO 3 and a metal chelating agent containing at least one compound selected from the group consisting of a mixed exhaust gas treatment liquid containing a mixture Provided is an exhaust gas treatment method for simultaneously reducing sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas, including the step of bringing gas-liquid contact with exhaust gas.
본 발명에 따르면, 탈황제와 금속 킬레이트제를 혼합한 배가스 처리액을 사용하여 단일 반응기 내에서 배가스 중 황산화물과 질소산화물을 동시에 처리할 수 있다. According to the present invention, it is possible to simultaneously treat sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas in a single reactor by using an exhaust gas treatment liquid in which a desulfurization agent and a metal chelating agent are mixed.
또한, 본 발명에 따르면, 고가의 촉매를 사용하지 않고 금속 킬레이트제를 사용하여 질소산화물을 처리함으로써, 촉매 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the present invention, the catalyst cost can be reduced by treating nitrogen oxides using a metal chelating agent without using an expensive catalyst.
또한, 본 발명에 따르면, 별도의 탈질 설비 없이 배가스 중 황산화물과 질소산화물을 동시에 처리할 수 있으므로, 탈질 설비 마련에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. In addition, according to the present invention, since sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas can be simultaneously treated without a separate denitrification facility, costs required for preparing denitration facilities can be reduced.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Various advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and will be more easily understood in the process of describing specific embodiments of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명은 배가스 중 황산화물과 질소산화물을 동시에 저감할 수 있는 배가스 처리액 및 상기 배가스 처리액을 이용한 배가스 처리방법을 제공한다. The present invention provides an exhaust gas treatment liquid capable of simultaneously reducing sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas and an exhaust gas treatment method using the exhaust gas treatment liquid.
배가스 처리액flue gas treatment liquid
본 발명에서 배가스는 소성로, 소각로, 가열로 등의 대기오염 물질 발생원에서 배출된 것을 의미하며, 이러한 배가스는 일산화탄소, 황산화물, 질소산화물, 휘발성 유기 화합물, 미세먼지 등의 대기오염 물질을 다량 함유한다.In the present invention, flue gas means emissions from air pollutant sources such as calcination furnaces, incinerators, and heating furnaces, and these flue gases contain a large amount of air pollutants such as carbon monoxide, sulfur oxides, nitrogen oxides, volatile organic compounds, and fine dust. .
본 발명에서 황산화물과 질소산화물은 각각 SOx와 NOx로 표현될 수 있다. 황산화물의 예로는 SO, SO2, SO3 등을 들 수 있으며, 질소산화물의 예로는 NO, NO2, N2O5 등을 들 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.In the present invention, sulfur oxides and nitrogen oxides may be expressed as SOx and NOx, respectively. Examples of sulfur oxides include SO, SO 2 , SO 3 and the like, examples of nitrogen oxides include NO, NO 2 , N 2 O 5 and the like, but are not limited thereto.
질소산화물 중 NO는 안정한 화학 구조를 가지며 용해도가 낮기 때문에 가장 제거하기 어려운 물질로 알려져 있다. 이러한 질소산화물을 제거하기 위해, 상술한 바와 같이 선택적 촉매 환원법(Slective Catalyst Reduction, SCR) 또는 비선택적 촉매 환원법(Non-Slective Catalyst Reduction, SNCR)이 이용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 선택적 촉매 환원법 또는 비선택적 촉매 환원법에 의해 질소산화물을 제거하기 위해서는 별도의 탈질 설비가 구비되어야 하므로, 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거하기 어려운 단점이 있다.Among nitrogen oxides, NO is known as the most difficult material to remove because it has a stable chemical structure and low solubility. In order to remove these nitrogen oxides, as described above, a selective catalytic reduction (SCR) or a non-selective catalytic reduction (SNCR) is used. However, since a separate denitrification facility is required to remove nitrogen oxides by the selective catalytic reduction method or the non-selective catalytic reduction method, it is difficult to simultaneously remove sulfur oxides and nitrogen oxides.
본 발명에서는 금속 킬레이트제를 탈황제와 혼합한 배가스 처리액을 사용함으로써 단일 반응기 내에서 황산화물과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있다. 일반적으로 황산화물 제거를 위해 습식 스크러버가 사용되고 있으며, 본 발명에 따른 배가스 처리액을 사용하면 습식 스크러버에서 황산화물 및 질소산화물을 제거할 수 있다.In the present invention, sulfur oxides and nitrogen oxides can be simultaneously removed in a single reactor by using an exhaust gas treatment liquid in which a metal chelating agent is mixed with a desulfurization agent. In general, a wet scrubber is used to remove sulfur oxides, and when the exhaust gas treatment liquid according to the present invention is used, sulfur oxides and nitrogen oxides can be removed in a wet scrubber.
본 발명에서 사용할 수 있는 탈황제의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 Mg(OH)2, Ca(OH)2, CaCO3 및 NaOH으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 사용할 수 있다. 이와 같은 탈황제를 사용하는 경우 배가스 중 황산화물은 95% 이상 제거될 수 있다. 상기 탈황제는 물과 혼합되어 슬러리 형태로 사용될 수 있다. The type of desulfurization agent that can be used in the present invention is not particularly limited, and for example, at least one compound selected from the group consisting of Mg(OH) 2 , Ca(OH) 2 , CaCO 3 and NaOH may be used. In the case of using such a desulfurization agent, more than 95% of sulfur oxides in exhaust gas can be removed. The desulfurization agent may be mixed with water and used in the form of a slurry.
본 발명에서 금속 킬레이트제는 용해도가 낮은 NO를 용해도가 높은 금속 착화합물 형태로 전환시킬 수 있다. In the present invention, the metal chelating agent can convert NO having low solubility into a metal complex compound having high solubility.
상기 금속 킬레이트제는 중심 금속원자가 리간드(배위자)라고 하는 큰 분자에 달라붙어 고리 구조를 이루고 있는 착화합물 또는 배위화합물일 수 있다. 상기 리간드로는 EDTA(Ethylenediaminetetraacetic acid, C10H16N2O8), NTA(Nitriloriacetic acid, C6H9NO6) 등을 들 수 있으며, 상기 EDTA로는 예를 들어 EDTA-2Na, EDTA-Fe, EDTA-Cu, EDTA-Ca 등이 있다. EDTA는 물에 잘 녹지 않으므로, Na 그룹이 결합된 EDTA-2Na를 사용할 수 있다.The metal chelating agent may be a complex compound or a coordination compound in which a central metal atom is attached to a large molecule called a ligand (ligand) to form a ring structure. Examples of the ligand include EDTA (Ethylenediaminetetraacetic acid, C 10 H 16 N 2 O 8 ) and NTA (Nitriloriacetic acid, C 6 H 9 NO 6 ). Examples of the EDTA include EDTA-2Na and EDTA-Fe , EDTA-Cu, and EDTA-Ca. Since EDTA is poorly soluble in water, EDTA-2Na with Na groups can be used.
또한, 상기 금속 킬레이트제에서 금속 원자는 철(Fe), 망간(Mn), 니켈(Ni), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 마그네슘(Mg) 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 철(Fe)일 수 있다.In addition, the metal atom in the metal chelating agent may include iron (Fe), manganese (Mn), nickel (Ni), zinc (Zn), molybdenum (Mo), magnesium (Mg), etc., preferably iron ( Fe) may be.
금속 킬레이트제를 이용한 배가스 중 질소산화물 제거 반응의 메커니즘을 하기 반응식 1~3에 나타내었다.The mechanism of nitrogen oxide removal reaction in exhaust gas using a metal chelating agent is shown in Schemes 1 to 3 below.
[반응식 1] NO + M+Ln- → M+Ln-NO[Scheme 1] NO + M + Ln - → M + Ln - NO
[반응식 2] SO2 → SO3 2- [Scheme 2] SO 2 → SO 3 2-
[반응식 3] 2M+Ln-NO + 2SO3 2- → 2M+Ln- + N2 + 2SO4 2- [Scheme 3] 2M + Ln - NO + 2SO 3 2- → 2M + Ln - + N 2 + 2SO 4 2-
반응식 1~3에서, M+Ln-은 금속 킬레이트제이고, M은 금속 원자, Ln은 리간드이다. In Schemes 1 to 3, M + Ln - is a metal chelating agent, M is a metal atom, and Ln is a ligand.
반응식 1에 기재된 바와 같이, NO는 금속 킬레이트제와 반응하여 M+Ln-NO 중간 화합물을 형성한다. 반응식 3을 참조하면, 상기 M+Ln-NO 중간 화합물은 SO2가 용해된 수용액과 접촉하여 무해한 N2로 환원된 후 대기 중으로 배출된다. 한편, M+Ln-NO 중간 화합물과 SO3 2- 반응에 의해 형성된 SO4 2-는 탈황제와 반응 후 수중으로 배출된다. 예를 들어, 탈황제로서 Mg(OH)2를 사용한 경우, SO4 2-는 Mg(OH)2와 반응하여 MgSO4 화합물의 형태로 배출될 수 있다.As described in Scheme 1, NO reacts with the metal chelating agent to form the M + Ln - NO intermediate compound. Referring to Scheme 3, the M + Ln - NO intermediate compound is reduced to harmless N 2 by contacting an aqueous solution in which SO 2 is dissolved, and then discharged into the atmosphere. Meanwhile, SO 4 2- formed by the reaction between the M + Ln - NO intermediate compound and SO 3 2- is discharged into water after reacting with the desulfurization agent. For example, when Mg(OH) 2 is used as a desulfurization agent, SO 4 2- may react with Mg(OH) 2 to be discharged in the form of a MgSO 4 compound.
본 발명에 따른 배가스 처리액은 탈황제 수용액 또는 슬러리에 금속 화합물과 킬레이트를 정량하여 용해 반응시켜 제조할 수 있다. 이때 배가스 처리액 중 금속 킬레이트제의 농도는 0.03~0.1M, 바람직하게는 0.03~0.07M, 보다 바람직하게는 0.03~0.05M일 수 있다. 금속 킬레이트제의 농도가 0.03M 이하이면 초기 질소산화물 제거율이 크게 떨어지고, 0.1M 이상이면 비용이 과다하게 소요되어 경제성 측면에서 바람직하지 않다.The exhaust gas treatment liquid according to the present invention may be prepared by dissolving and reacting a metal compound and a chelate in an aqueous solution or slurry of a desulfurization agent. At this time, the concentration of the metal chelating agent in the exhaust gas treatment liquid may be 0.03 to 0.1M, preferably 0.03 to 0.07M, and more preferably 0.03 to 0.05M. If the concentration of the metal chelating agent is 0.03 M or less, the initial nitrogen oxide removal rate is greatly reduced, and if the concentration is 0.1 M or more, excessive cost is required, which is undesirable in terms of economic efficiency.
일 예로서, 탈황제가 Mg(OH)2이고 금속 킬레이트제가 철(II) 킬레이트제인 경우, Mg(OH)2에 철(II) 킬레이트제의 농도가 0.03M이 되도록 FeSO4·7H2O와 EDTA-2Na를 녹인 후 일정시간 반응시켜 배가스 처리액을 제조할 수 있다.As an example, when the desulfurization agent is Mg(OH) 2 and the metal chelating agent is an iron (II) chelating agent, FeSO 4 7H 2 O and EDTA so that the concentration of the iron (II) chelating agent in Mg(OH) 2 is 0.03M -2Na can be melted and reacted for a certain period of time to produce an exhaust gas treatment liquid.
배가스 처리방법Exhaust gas treatment method
이하, 상술한 배가스 처리액을 이용한 배가스 처리방법에 대해 설명한다. Hereinafter, an exhaust gas treatment method using the above-described exhaust gas treatment liquid will be described.
종래 탈황 공정에서 탈황제의 투입량은 탈황처리수의 pH 값에 따라 결정되었다. 예를 들어, 탈황처리수의 pH가 높을수록 황산화물의 제거율은 증가하므로, 황산화물의 제거율이 급격하게 감소하는 것을 방지하기 위해, 탈황처리수의 pH가 특정 값 이하이면 탈황제를 스크러버 내로 투입한다. 탈황제가 투입되면 탈황처리수의 pH는 점차 상승하며, pH가 특정 값에 도달하면 탈황제 투입을 중지한다. 그러나, 본 발명에 따른 배가스 처리액을 상술한 방법으로 투입하는 경우, 투입량이 매우 적어 탈질 효과가 발휘되지 않는 문제가 있다.In the conventional desulfurization process, the input amount of the desulfurization agent was determined according to the pH value of the desulfurization treated water. For example, since the removal rate of sulfur oxides increases as the pH of the desulfurization treatment water increases, in order to prevent the removal rate of sulfur oxides from rapidly decreasing, a desulfurization agent is injected into the scrubber when the pH of the desulfurization treatment water is below a certain value. . When the desulfurization agent is introduced, the pH of the desulfurization treated water gradually increases, and when the pH reaches a specific value, the introduction of the desulfurization agent is stopped. However, when the exhaust gas treatment liquid according to the present invention is introduced in the above-described method, there is a problem in that the denitrification effect is not exhibited due to a very small input amount.
본 발명에서 배가스 처리액은 반응기 탈황제 투입용 배관으로 투입될 수 있으며, 예를 들어 탈황제 투입용 배관에 구비된 탈황제용 노즐을 통해 배관 내부로 분사될 수 있다. 이와 같은 방법으로 반응기 내부로 투입된 배가스 처리액은 반응기 하부로 유입된 배가스와 향류 접촉하여 배가스 중 황산화물과 질소산화물을 제거할 수 있다.In the present invention, the exhaust gas treatment liquid may be injected into the reactor desulfurization agent input pipe, and, for example, may be injected into the pipe through a desulfurizer nozzle provided in the desulfurization agent input pipe. In this way, the flue gas treatment liquid introduced into the reactor is in countercurrent contact with the flue gas introduced into the lower part of the reactor to remove sulfur oxides and nitrogen oxides from the flue gas.
배가스 처리액의 투입량은 배가스 유입량, 배가스 중 질소산화물 농도, 질소산화물 유입량, 또는 배가스 및 배가스 처리액의 접촉 온도에 따라 조절될 수 있다. The input amount of the exhaust gas treatment liquid may be adjusted according to the exhaust gas inflow amount, the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas, the nitrogen oxide inflow amount, or the contact temperature between the exhaust gas and the exhaust gas treatment liquid.
예를 들어, 배가스 내 질소산화물 농도가 100 ppm, 배가스 유입량이 1 L/분, 배가스 처리액 중 금속킬레이트제 용액 농도가 0.03M인 경우, 가스 처리액의 투입량은 0.001 kg/분 이상, 바람직하게는 0.005 kg/분 이상일 수 있다. 배가스 처리액이 지나치게 적게 투입되면 질소산화물 제거 효율이 저하되어 바람직하지 않다. For example, when the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is 100 ppm, the inflow of the exhaust gas is 1 L/min, and the concentration of the metal chelating agent solution in the exhaust gas treatment liquid is 0.03M, the input amount of the gas treatment liquid is 0.001 kg/min or more, preferably may be greater than or equal to 0.005 kg/min. If the exhaust gas treatment liquid is injected too little, the nitrogen oxide removal efficiency is lowered, which is not preferable.
한편, 배가스 투입량이 증가할수록 질소산화물 제거율은 증가하지만, 일정량에 도달하면 질소산화물 제거율은 더 이상 증가하지 않는다. 이를 고려하면, 상술한 조건에서 배가스 처리액의 투입량은 0.007 kg/분 이하일 수 있으며, 이를 초과하는 경우 경제적 측면에서 바람직하지 않다. On the other hand, as the exhaust gas input increases, the nitrogen oxide removal rate increases, but when a certain amount is reached, the nitrogen oxide removal rate does not increase any more. Considering this, the input amount of the flue gas treatment liquid may be 0.007 kg/min or less under the above conditions, and if it exceeds this, it is not preferable from an economic point of view.
배가스 투입량은 상술한 배가스 유입량, 배가스 중 질소산화물 농도 또는 질소산화물 유입량 외에도, 버너 용량, 반응기(스크러버) 제원, 충진물 형태 및 충진량, 폐수 처리 공정 등 환경 설비 운전 조건, 배가스 및 배가스 처리액의 접촉 온도에 따라 조절될 수 있다. In addition to the above-mentioned exhaust gas inflow, nitrogen oxide concentration or nitrogen oxide inflow, the burner capacity, reactor (scrubber) specifications, filling type and amount, environmental facility operating conditions such as wastewater treatment process, contact temperature of exhaust gas and exhaust gas treatment liquid can be adjusted according to
실시예Example
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are only for understanding of the present invention, but do not limit the present invention.
[실시예 1] [Example 1]
Mg(OH)2 32 중량% 및 물 68 중량%를 포함하는 Mg(OH)2 슬러리(포스코케미칼 사)에 철(II) 킬레이트제의 농도가 0.03 M이 되도록 FeSO4·7H2O와 EDTA-2Na를 투입한 후 용해 혼합시켜 1톤의 배가스 처리액을 제조하였다. 정량 펌프를 이용하여 상기 배가스 처리액을 반응기와 연결된 탈황제 공급용 배관에 0.075 kg/분의 속도로 투입하여 반응기 하부로 유입된 배가스와 향류 접촉시켰다. 이때, 배가스는 15L /분의 속도로 유입되며, 배가스 중 NOx의 농도는 90 ppm, SOx의 농도는 800 ppm이고, 기액 접촉 온도는 약 80~100℃였다. FeSO 4 7H 2 O and EDTA- After adding 2Na, it was dissolved and mixed to prepare 1 ton of exhaust gas treatment liquid. Using a metering pump, the exhaust gas treatment liquid was introduced into a pipe for supplying a desulfurization agent connected to the reactor at a rate of 0.075 kg/min to countercurrently contact the exhaust gas flowing into the bottom of the reactor. At this time, the exhaust gas was introduced at a rate of 15 L / min, the concentration of NOx in the exhaust gas was 90 ppm, the concentration of SOx was 800 ppm, and the gas-liquid contact temperature was about 80 to 100 ° C.
[실시예 2] [Example 2]
Mg(OH)2 32 중량% 및 물 68 중량%를 포함하는 Mg(OH)2 슬러리(포스코케미칼 사)에 철(II) 킬레이트제의 농도가 0.03 M이 되도록 FeSO4·7H2O와 EDTA-2Na를 투입한 후 용해 혼합시켜 5 kg의 배가스 처리액을 제조하였다. 정량 펌프를 이용하여 상기 배가스 처리액을 0.02 kg/분의 유량으로 탈황제 공급용 배관을 통해 반응기 상부로 투입하고, NOx 150 ppm 및 SOx 700 ppm을 함유한 배가스를 반응기 하부로 투입하여 배가스 처리액과 항류 접촉시켰다. 이때, 배가스 투입 유량은 15 L/분이며 반응기 내 기액 접촉 온도는 상온이었다. 반응기 내부에는 80 MESH SIEVE와 파울링(Pauling)이 채워져 기액 접촉 면적을 가능한 크게 하였다. FeSO 4 7H 2 O and EDTA- After adding 2Na, it was dissolved and mixed to prepare 5 kg of exhaust gas treatment liquid. Using a metering pump, the flue gas treatment liquid was introduced into the upper part of the reactor through the desulfurizer supply pipe at a flow rate of 0.02 kg/min, and the flue gas containing 150 ppm of NOx and 700 ppm of SOx was introduced into the lower part of the reactor to obtain the flue gas treatment liquid and anticurrent contact. At this time, the exhaust gas input flow rate was 15 L/min, and the gas-liquid contact temperature in the reactor was room temperature. Inside the reactor, 80 MESH SIEVE and Pauling were filled to make the gas-liquid contact area as large as possible.
[실시예 3][Example 3]
배가스 처리액을 0.04 kg/분의 유량으로 탈황제 공급용 배관을 통해 반응기 상부로 투입한 것을 제외하고, 비교예 2와 동일한 방법으로 배가스를 처리하였다.The flue gas was treated in the same manner as in Comparative Example 2, except that the flue gas treatment liquid was introduced into the top of the reactor through the desulfurizer supply pipe at a flow rate of 0.04 kg/min.
[실시예 4][Example 4]
배가스 처리액을 0.06 kg/분의 유량으로 탈황제 공급용 배관을 통해 반응기 상부로 투입한 것을 제외하고, 비교예 2와 동일한 방법으로 배가스를 처리하였다.The exhaust gas was treated in the same manner as in Comparative Example 2, except that the exhaust gas treatment liquid was introduced into the top of the reactor through the desulfurization agent supply pipe at a flow rate of 0.06 kg/min.
[실시예 5][Example 5]
배가스 처리액을 0.08 kg/분의 유량으로 탈황제 공급용 배관을 통해 반응기 상부로 투입한 것을 제외하고, 비교예 2와 동일한 방법으로 배가스를 처리하였다.The flue gas was treated in the same manner as in Comparative Example 2, except that the flue gas treatment liquid was introduced into the top of the reactor through the desulfurization agent supply pipe at a flow rate of 0.08 kg/min.
[실시예 6][Example 6]
배가스 처리액을 0.10 kg/분의 유량으로 탈황제 공급용 배관을 통해 반응기 상부로 투입한 것을 제외하고, 비교예 2와 동일한 방법으로 배가스를 처리하였다.The flue gas was treated in the same manner as in Comparative Example 2, except that the flue gas treatment liquid was introduced into the top of the reactor through the desulfurization agent supply pipe at a flow rate of 0.10 kg/min.
[비교예 1][Comparative Example 1]
Mg(OH)2 32 중량% 및 물 68 중량%를 포함하는 Mg(OH)2 슬러리(포스코케미칼 사)에 철(II) 킬레이트제의 농도가 0.03 M이 되도록 FeSO4·7H2O와 EDTA-2Na를 투입한 후 용해 반응시켜 10 톤의 배가스 처리액을 제조하였다. 반응기 내 탈황처리수의 pH가 7 이하가 되면 상기 배가스 처리액을 노즐 분사하여 투입하고, pH가 9 이상이 되면 배가스 처리액의 투입을 중지하였다. 이때, 배가스는 15L/분의 속도로 반응기에 투입되며, 배가스 중 NOx의 농도는 90 ppm, SOx의 농도는 800ppm이고, 기액 접촉 온도는 약 80~100℃였다. FeSO 4 7H 2 O and EDTA- After adding 2Na, it was dissolved and reacted to prepare 10 tons of exhaust gas treatment liquid. When the pH of the desulfurization treatment water in the reactor is 7 or less, the exhaust gas treatment liquid is injected by nozzle spraying, and when the pH is 9 or more, the introduction of the flue gas treatment liquid is stopped. At this time, the exhaust gas was introduced into the reactor at a rate of 15 L/min, the concentration of NOx in the exhaust gas was 90 ppm, the concentration of SOx was 800 ppm, and the gas-liquid contact temperature was about 80 to 100 °C.
[비교예 2][Comparative Example 2]
Mg(OH)2 32 중량% 및 물 68 중량%를 포함하는 Mg(OH)2 슬러리(포스코케미칼 사)를 0.06 kg/분의 속도로 반응기에 투입한 것을 제외하고, 비교예 2와 동일한 방법으로 배가스를 처리하였다.In the same manner as in Comparative Example 2 , except that Mg(OH) 2 slurry (POSCO Chemical Co.) containing 32% by weight of Mg(OH) 2 and 68% by weight of water was introduced into the reactor at a rate of 0.06 kg/min. flue gas was treated.
[배가스 처리 결과][Exhaust gas treatment result]
가스 농도분석장치(TESTO 350K)를 이용하여 반응기 상부에서 배출되는 배가스 중 NOx 및 SOx 농도를 측정하고, SOx 및 NOx 제거율을 계산하여 하기 표 1에 기재하였다.Using a gas concentration analyzer (TESTO 350K), the NOx and SOx concentrations in the exhaust gas discharged from the top of the reactor were measured, and the SOx and NOx removal rates were calculated and listed in Table 1 below.
1Example
One
2Example
2
3Example
3
4Example
4
5Example
5
6Example
6
1comparative example
One
2comparative example
2
처리액
투입량
[kg/분]flue gas
treatment liquid
input
[kg/min]
pH 7 이하 투입,
pH 9 이상
투입 중지Desulfurized water
Input below pH 7,
pH 9 or higher
stop input
유입량[L/분]flue gas
Flow rate [L/min]
온도 [℃]gas-liquid contact
Temperature [℃]
농도
[ppm]NOx
density
[ppm]
Kg/분 당
배가스 처리액 투입량 [kg/분]NOx inflow
Kg/per minute
Flue gas treatment liquid input [kg/min]
표 1을 참조하면, 실시예 1~6과같이 반응기와 연결된 탈황제 공급용 배관으로 배가스 처리액을 투입한 경우, 단일 반응기 내에서 질소산화물과 황산화물이 동시에 제거되었음을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that nitrogen oxides and sulfur oxides were simultaneously removed in a single reactor when the exhaust gas treatment liquid was introduced into the desulfurization agent supply pipe connected to the reactor as in Examples 1 to 6.
한편, 비교예 1과 같이 반응기 내 탈황처리수의 pH에 따라 배가스 처리액을 투입한 경우, 배가스 처리액의 투입량이 너무 적어 질소산화물이 제거되지 않았다. 또한, 비교예 2와 같이, Mg(OH)2 탈황제만을 투입한 경우에도 질소산화물은 제거되지 않았다.On the other hand, when the exhaust gas treatment liquid was input according to the pH of the desulfurization treatment water in the reactor as in Comparative Example 1, nitrogen oxides were not removed because the input amount of the flue gas treatment liquid was too small. Also, as in Comparative Example 2, nitrogen oxides were not removed even when only Mg(OH) 2 desulfurization agent was added.
Claims (7)
상기 배가스 처리액은 탈황제 투입용 배관으로 투입되는, 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리방법.
In the reactor, the step of gas-liquid contacting the flue gas treatment liquid containing a mixture of a desulfurizer and a metal chelator containing at least one compound selected from the group consisting of Mg(OH) 2 , Ca(OH) 2 , CaCO 3 and NaOH with the exhaust gas include,
The exhaust gas treatment method for simultaneously reducing sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas, wherein the exhaust gas treatment liquid is introduced into a desulfurization agent input pipe.
상기 금속 킬레이트제는 철(Fe), 망간(Mn), 니켈(Ni), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo) 및 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 금속; 및 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 및 니트릴로트리아세트산(NTA)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 리간드를 포함하는, 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리방법.
According to claim 4,
The metal chelating agent is at least one metal selected from the group consisting of iron (Fe), manganese (Mn), nickel (Ni), zinc (Zn), molybdenum (Mo) and magnesium (Mg); and at least one ligand selected from the group consisting of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and nitrilotriacetic acid (NTA).
배가스 처리액 중 금속 킬레이트제의 농도는 0.03~0.1M인, 배가스 중 황산화물 및 질소산화물 동시 저감을 위한 배가스 처리방법.
According to claim 4,
An exhaust gas treatment method for simultaneous reduction of sulfur oxides and nitrogen oxides in exhaust gas, wherein the concentration of the metal chelating agent in the exhaust gas treatment liquid is 0.03 to 0.1M.
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