KR19990047111A - 질소산화물 제거용 흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거방법 - Google Patents

질소산화물 제거용 흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡수탑내 필러(filler)에 고착된 슬러지 상태의 망간 산화물을 제거하는 방법에 관한 것으로,
질소 산화물을 제거하기 위하여 과망간산칼륨을 사용한 흡수탑 내부의 필러에 고착한 망간 산화물을 제거하는데 있어서,
히터 5가 장착된 흡수탑내 하부에 잔류한 질소 산화물 흡수액 3을 배출구 7을 통해 배출시킨 다음,
주입구 6을 통하여 3-10% 황산제일철과 상기 황산제일철과 동일 농도의 황산 혼합 수용액으로 이루어진 망간 산화물 제거액을 첨가하는 단계; 및
상기 망간 산화물 제거액을 히터 5를 사용하여 35℃를 유지하도록 가열한 다음 상기 제거액을 순환 펌프 4로 순환 분사시켜 필러사이에 고착된 망간 산화물을 완전히 용해ㆍ제거하는 단계; 를 포함하는,
흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 고형상의 망간 산화물을 단시간에 용해제거가능하며, 반응시 자극성 가스를 전혀 발생하지 않는다.

Description

질소 산화물 제거용 흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거 방법
본 발명은 질소 산화물 제거용 흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 질소 산화물을 제거하기 위하여 과망간산칼륨을 사용한 흡수탑 내부의 필러에 고착한 망간 산화물을 제거하는 방법에 관한 것이다.
질소 산화물은 금속 표면 처리 공정 및 연소 설비, 질산 제조 설비 등에서 발생하는 황색의 유해가스이다.
특히 스테인레스판, 선재 및 일반강 표면에 산화된 스케일을 제거하기 위하여 질산을 사용하여 산세할 때 다량의 질소 산화물이 발생하므로 이를 처리하기 위해 과망간산칼륨(KMnO4)와 수산화나트륨(NaOH)의 혼합액으로 흡수제거하는 과망간산칼륨법을 널리 사용하고 있다.
질소 산화물의 흡수 제거를 보다 잘 이해하기 위하여, 도 1에 도시한 흡수탑을 참조로 그 구조를 살펴보면, 흡수탑 하부 흡수액 3을 상부로 이송하여 상부의 분사노즐 1로 분사시키며 질소 산화물의 흡수 효율을 높이기 위하여 분사 노즐의 하부에는 필러 2를 다층으로 쌓아놓고 세정액을 계속 순환하면서 질소 산화물을 제거한다.
이 과정에서 흡수액중에 함유한 과망간산칼륨은 질소 산화물과 반응하여 슬러지 상태의 망간 산화물이 생성되며, 흡수 용액에 함유한 슬러지 상태의 망간 산화물은 순환하면서 필러 2에 누적되어 질소 산화물의 제거 효율을 저하시킨다.
나아가 그 누적이 심하면 필러에 망간 산화물이 완전히 막혀서 흡수액의 순환 및 분사가 불가능하고 흡수탑 내부 압력이 상승하여 폭발의 위험이 있으므로 주기적으로 필러를 교체할 필요가 있다.
그러나 흡수탑 내부에 설치된 필러의 교체는 망간 산화물과 필러가 괴상으로 고착되므로 작업성이 좋지 않으며, 소요 경비가 많아 최근에는 5% 과산화수소액을 사용하여 필러에 고착된 망간 산화물을 용해하고 있으나 침투력과 용해 반응 시간이 많이 소요되고 완전한 제거가 이루어지지 않으며, 과산화수소를 취급하는 문제점과 용해 반응시 자극성 가스가 다량 발생하는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 목적은 흡수탑내 필러상에 고착된 고상 망간산화물을 완전히 영헷;켜 단시간에 제거하는 방법을 제공하고자 하는데 있다.
도 1은 종래의 질소 산화물 제거용 흡수탑에 히터를 장착한 사시도,
도 2는 본 발명의 망간 산화물 제거액의 농도별 반응성을 도시한 그래프,
도 3은 본 발명의 망간 산화물 제거액의 온도별 반응성을 도시한 그래프이다.
*도면의 주요한 부호에 대한 설명*
1... 질소 산화물 흡수액 분사 노즐
2... 필러(filler) 3... 질소 산화물 흡수액
4... 순환 펌프 5... 히터
6,,, 주입구 7... 배출구
본 발명은 질소 산화물을 제거하기 위하여 과망간산칼륨을 사용한 흡수탑 내부의 필러에 고착한 망간 산화물을 제거하는데 있어서,
히터 5가 장착된 흡수탑내 하부에 잔류한 질소 산화물 흡수액 3을 배출구 7을 통해 배출시킨 다음,
주입구 6을 통하여 3-10% 황산제일철과 상기 황산제일철과 동일 농도의 황산 혼합 수용액으로 이루어진 망간 산화물 제거액을 첨가하는 단계; 및
상기 망간 산화물 제거액을 히터 5를 사용하여 35℃를 유지하도록 가열한 다음 상기 제거액을 순환 펌프 4로 순환 분사시켜 필러사이에 고착된 망간 산화물을 완전히 용해ㆍ제거하는 단계; 를 포함하는,
흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거 방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 흡수탑내에서 질소 산화물은 과망간산칼륨 용액과 반응하여 고형의 망간 산화물이 슬러지 상태로 생성되어 필러의 내부에 누적된다.
질소 산화물과 과망간산칼륨은 다음과 같이 반응한다:
KMnO4+ NO → KNO3+ MnO2↓ (1)
상기와 같이 누적된 MnO2를 제거하기 위하여 환원성을 갖는 황산제일철과 황산의 혼합액을 사용한다.
상기 필러에 누적된 망간 산화물은 황산제일철과 황산 혼합액과 다음과 같이 반응한다:
MnO2(s) + 2FeSO4+ 2H2SO4→ MnSO4(l) + Fe2(SO4)3+ 2H2O (2)
상기 반응식 (2)에서 나타난 바와 같이, 황산 제일철과 황산은 동일비로 반응한다.
상기 결과물인 액상의 MnSO4와 물은 배출구 7을 통하여 배출되며, Fe2(SO4)3도 함꼐 배출되어 폐수처리된다.
상기 황산제일철과 황산 혼합액의 농도는 3-10%가 바람직하다. 3% 이하의 양으로 혼합되면 용해 반응에 소요되는 시간이 길거나 완전한 용해가 일어나지 않는다.
또한 5% 이상으로 혼합된 경우에는 반응은 현저히 빨리 이루어지지만, 망간 산화물의 제거후 폐용액의 처리를 위해서는 가급적 농도가 낮을수록 처리 비용이 적게 소요되고 작업성이 좋으므로 5%가 보다 바람직하다.
또한 상기 혼합액을 첨가한 다음 반응 온도는 35℃이상, 바람직하게는 50℃이상이 보다 바람직하다. 35℃이하에서는 망간 산화물이 완전히 용해되는데 소요되는 시간이 길게 된다.
<실시예>
제거하고자 하는 망간 산화물에 대해 황산제일철과 황산 혼합액의 최적 농도를 도출하기 위하여 황산 제일철과 황산의 농도를 동일비로 하고 망간 산화물 1g에 대하여 망간 산화물 제거용액 200ml를 농도별로 첨가하고 상기 망간 산화물과의 반응 도를 시험한 결과를 하기표 1에 도시하였고 도 2에 그래프화하였다.
제거액*농도(몰%) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0
완전 용해에 소요되는시간(분) 완전 분해 불가 58 23 21 19 20 19 17 18 18
*상기 제거액은 황산제일철과 황산을 상기 기재된 %로 각각 물에 첨가하였다.
상기 표와 도 2에서 보듯이, 황산제일철과 황산 농도가 각각 3% 이상으로 혼합된 경우 반응이 빠르며 5% 이상으로 혼합된 경우에는 반응이 현저히 빨리 이루어진다. 그러나 망간 산화물의 제거후 폐용액의 처리를 위해서는 가급적 농도가 낮을수록 처리 비용이 적게 소요되고 작업성이 좋으므로 본 발명에서는 5% 황산 제일철과 5% 황산 혼합 용액을 망간 산화물 제거용액으로 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한 상기 망간 산화물 제거액은 첨가함과 동시에 망간 산화물을 용해하기 시작하나, 온도에 따라서 용해 반응의 속도가 달라질 수 있다는 점을 감안하여 망간 산화물 제거액 200ml를 온도별로 망간 산화물 1g과의 반응성을 조사하여 하기표 2에 나타내고 이를 도 3에 그래프화하였다.
제거액*의 온도(℃ 20 30 40 50 60 70
완전용해하는데 소요되는 시간(분) 33 20 16 15 16 13
*망간 산화물 제거액으로는 5% 황산 제일철과 5% 황산의 혼합액을 사용하였다.
상기표 및 도 3에 의하면, 제거 온도가 35℃이상인 경우에는 고형 망간 산화물을 대체로 잘 용해시키며, 50℃이상에서는 현저히 반응이 일어나므로 망간 산화물 제거시 용액의 온도로는 50℃이상을 유지하는 것이 보다 바람직하였다.
상기한 바에 따르면, 흡수탑 내부 필러에 고착한 고형상의 망간 산화물을 흡수탑 내부를 해체하지 않고 망간 산화물 제거 용액을 필러 상부에 분사하여 필러에 누적한 고상의 망간 산화물을 용이하게 용해 제거할 수 있으며, 제거 작업시 자극성의 반응가스 발생이 없고, 미세한 슬러지도 완전 제거가능하므로 흡수탑 본래의 기능을 완전히 회복할 수 있다.

Claims (3)

  1. 질소 산화물을 제거하기 위하여 과망간산칼륨을 사용한 흡수탑 내부의 필러에 고착한 망간 산화물을 제거하는데 있어서,
    히터 5가 장착된 흡수탑내 하부에 잔류한 질소 산화물 흡수액 3을 배출구 7을 통해 배출시킨 다음,
    주입구 6을 통하여 3-10% 황산제일철과 상기 황산제일철과 동일 농도의 황산 혼합 수용액으로 이루어진 망간 산화물 제거액을 첨가하는 단계; 및
    상기 망간 산화물 제거액을 히터 5를 사용하여 35℃를 유지하도록 가열한 다음 상기 제거액을 순환 펌프 4로 순환 분사시켜 필러사이에 고착된 망간 산화물을 완전히 용해ㆍ제거하는 단계; 를 포함하는,
    흡수탑내 필러에 고착된 망간산화물 제거 방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 망간 제거액은 5% 황산 제일철과 5% 황산의 혼합 수용액임을 특징으로 하는 방법
  3. 제1항에 있어서, 상기 망간 제거 온도는 50℃임을 특징으로 하는 방법
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