KR20000025341A - 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법 - Google Patents

오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20000025341A
KR20000025341A KR1019980042379A KR19980042379A KR20000025341A KR 20000025341 A KR20000025341 A KR 20000025341A KR 1019980042379 A KR1019980042379 A KR 1019980042379A KR 19980042379 A KR19980042379 A KR 19980042379A KR 20000025341 A KR20000025341 A KR 20000025341A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ozone
ammonia
exhaust gas
nitrogen oxide
injecting
Prior art date
Application number
KR1019980042379A
Other languages
English (en)
Inventor
목영선
김병기
남인식
Original Assignee
이구택
포항종합제철 주식회사
신현준
재단법인 포항산업과학연구원
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 이구택, 포항종합제철 주식회사, 신현준, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 이구택
Priority to KR1019980042379A priority Critical patent/KR20000025341A/ko
Publication of KR20000025341A publication Critical patent/KR20000025341A/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/56—Nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/10—Oxidants
    • B01D2251/104—Ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 배가스에 산화제로서 오존을 주입하여 NO의 산화반응을 유도시킴과 동시에 암모니아를 이용하여 질산염을 만들어 질소산화물을 제거시키고, 운전전력을 크게 저감시킬 수 있도록한 오존 및 암모니아를 이용한 질소산화물의 제거방법에 관한 것으로, 오존 및 암모니아를 이용하여 배가스의 질소산화물을 처리함에 있어서, 오존 발생장치에서 발생된 오존을 전환하고자 하는 NO농도와 같게 배가스에 1 : 1의 비율로 주입하여 하기 반응식과 같이 NO를 산화시키는 과정과,
NO + O3- → NO2+ O2
오존에 의해 산화되어 생성된 NO2에 암모니아를 양론비의 0.6에서 1.0의 범위로 주입하여 반응시켜 하기 반응식
2NO2+ 2NH3- →N2+ H2O + NH4NO3(S)
과 같이 NOx(NO+NO2)를 감소시키는 과정으로 이루어져서 된 것이다.

Description

오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법
본 발명은 배가스에 산화제로서 오존을 주입하여 NO의 산화반응을 유도시킴과 동시에 암모니아를 이용하여 질산염을 만들어 질소산화물을 제거시키고, 운전전력을 크게 저감시킬 수 있도록한 오존 및 암모니아를 이용한 질소산화물의 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 펄스 고전압을 인가하여 배가스에 방전을 시키면 저온 플라즈마 상태가 되어 O, OH, HO2, 03와 같은 다양한 산화성 성분이 발생되어 질소산화물은 이러한 산화성 성분과의 반응으로 제거된다.
상기 배가스에 포함되어 있는 질소산화물은 주로 NO이고 NO제거기구는 하기 반응식과 같다.
[반응식]
NO + O - →NO2(1)
NO + HO2- → NO2+ HO (2)
NO + OH - → HNO2(3)
HNO2+ OH - → NO2+ H2O (4)
NO + O3- → NO2+ O2(5)
상기 반응식에서 나타난 바와 같이 NO는 다양한 경로를 통해 NO2로 산화되나 가장 중요한 반응은 오존(O3)에 의한 산화이다.
상기 생성된 NO2의 일부는 OH 라디칼에 의해 질산으로 전환되어 암모니아 주입을 통해 중화되기도 하나, 대부분의 NO2는 배가스에 포함되어 있는 분진표면, 반응기 후단의 여과포 또는 충진탑에서 암모니아 및 수분과의 불균일 화학반응으로 제거되는바, 최종생성물은 질산암모늄 이다.
상기한 바와 같이 전기력은 NO를 NO2로 산화시키는데 필요하며, 일단 NO가 NO2로 산화되면 수분 및 암모니아에 의해 쉽게 질산으로 전환된다.
따라서 소비전력을 저감시키기 위해서는 NO에서 NO2로 산화되는데 필요한 에너지를 최소화시켜야 한다
저온 플라즈마 공정을 이용하여 NO제거시 현재까지 알려진 기술수준으로는 NO 1분자당 약 50eV의 에너지가 소모되는 것으로 알려져 있다. 그러나 다른 탈질공정과 비교하여 경쟁력을 갖추고 산업에 적용될 수 있도록하기 위해서는 소비전력을 획기적으로 저감시켜야 할 필요성이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로, 배가스에 산화제로서 오존을 주입하여 NO의 산화반응을 유도시킴과 동시에 암모니아를 이용하여 질산염을 만들어 질소산화물을 제거시키고, 운전전력을 크게 저감시킬 수 있도록한 오존 및 암모니아를 이용한 질소산화물의 제거방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
이와같은 목적을 갖는 본 발명은 오존 및 암모니아를 이용하여 배가스의 질소산화물을 처리하되, 오존 발생장치에서 발생된 오존을 전환하고자 하는 NO농도와 같게 배가스에 주입하여 NO를 산화시키는 방법과, 오존에 의해 산화되어 생성된 NO2를 암모니아와 반응시켜 NOx(NO+NO2)을 감소시킴을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 실험장치의 개략도,
도 2는 본 발명의 오존 첨가량에 따른 NO의 산화율 변화를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 배가스와의 접촉후 측정된 오존 농도를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 오존 및 암모니아의 동시 주입에 의한 NOx제거율을 나타낸 그래프,
본 발명은 오존 및 암모니아를 이용하여 배가스의 질소산화물을 처리함에 있어서, 오존 발생장치에서 발생된 오존을 전환하고자 하는 NO농도와 같게 배가스에 1 : 1의 비율로 주입하여 하기 반응식과 같이 NO를 산화시킨다.
NO + O3- → NO2+ O2
그리고 오존에 의해 산화되어 생성된 NO2에 암모니아를 양론비의 0.6에서 1.0의 범위로 주입하여 반응시켜 하기 반응식과 같이 NOx(NO+NO2)를 감소시킨다.
2NO2+ 2NH3- →N2+ H2O + NH4NO3(S)
이와같이 구성된 본 발명의 작용을 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 사용된 실험장치는 도 1에서 도시된 바와 같이 오존발생장치로부터 발생되는 오존이 질소산화물을 200ppm함유하고 있는 배가스에 주입하였다. 그 후 오존과 배가스의 혼합후 NO가 오존과 반응할 수 있는 시간을 확보하기 위하여 부피 3,800Cm3의 공간을 두었다.
상기 공간에서 배가스의 체류시간은 22초, 즉 배가스와 오존의 접촉시간은 22초였다. 한편 상기 배가스의 주요성분은 질소 78%, 산소 19%, 수분 3%로 이루어져 있으며, 실험온도는 40℃이었다.
도 2는 상기한 실험조건에서 NO산화정도를 나타낸 것으로, 여기서 오존 주입량은 주입된 오존이 10 1/min의 배가스에 혼합되었을 때의 농도를 나타낸다. 상기 도 2에 나타난 바와 같이 오존 발생장치로부터 배가스에 공급된 오존 주입량에 비례하여 NO산화율이 증가된다.
오존을 주입하지 않는 조건에서도 약 10ppm의 NO가 산화되었는데, 이러한 결과는 일부의 NO가 배가스의 산소에 의해 산화되었기 때문이다. 그러나 대부분의 NO는 오존에 의해 산화된다.
오존과 NO와의 반응은 상기 반응식(5)에 나타낸 바와 같다.
도 3는 배가스와의 접촉후 오존농도를 나타낸 것으로, 투입된 오존의 대부분은 NO와 반응하여 출구에서는 오존이 거의 검출되지 않음을 알수 있다.
이 결과는 오존과 NO가 거의 1:1로 반응한다는 것이며, 따라서 오존 주입량은 전환하고자 하는 NO량과 같게 주입하면 된다. 오존 발생장치를 이용하면 오존 1분자를 약 10eV의 에너지로 생성시킬 수 있다.
저온 플라즈마 공법은 NO 1분자를 산화시키는데 대략 50eV의 에너지를 소모하며, 이는 오존생성 에너지의 5배에 해당하는 큰 수치이다. 따라서, 저온 플라즈마 공법의 대안으로서 오존 발생장치를 이용하면 소비전력을 약 1/5로 저감시킬 수 있다.
도 4는 오존과 암모니아를 배가스에 동시 주입했을 때, NO 및 NOx제거율을 나타낸 것으로. 암모니아는 NOx초기농도에 대하여 양른비의 0.6에서 1.0범위로 주입하였다.
상기 도 4에서 보는 바와 같이 암모니아 주입비를 증가함에 따라 NOx가 감소되는데, 이는 생성된 NO2가 암모니아에 의해 다음과 같은 반응으로 제거되기 때문이다.
[반응식]
2NO2+ 2NH3- →N2+ H2O + NH4NO3(S) (6)
여기서 발생되는 최종 생성물은 암모늄염으로서, 종래의 저온 플라즈마 기술을 살펴보면 공정의 후단에 여과포를 설치하여 제거시킨다. 암모늄염은 전기비저항이 105ohm cm로 매우 낮으므로 전기집진기를 사용하여 제거시켜도 된다.
이상과 같은 본 발명은 소비전력 저감을 위하여 종래에 실시하던 저온 플라즈마 공법이 아닌 새로운 방법 즉 배가스에 오존 및 암모니아를 주입하여 NO의 산화반응을 유도시켜 질소산화물의 제거효율을 크게 증가시킴은 물론 운전전력을 크게 저감시키는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 오존 및 암모니아를 이용하여 배가스의 질소산화물을 처리함에 있어서, 오존 발생장치에서 발생된 오존을 전환하고자 하는 NO농도와 같게 배가스에 1 : 1의 비율로 주입하여 하기 반응식과 같이 NO를 산화시키는 과정과,
    NO + O3- → NO2+ O2
    오존에 의해 산화되어 생성된 NO2에 암모니아를 양론비의 0.6에서 1.0의 범위로 주입하여 반응시켜 하기 반응식
    2NO2+ 2NH3- →N2+ H2O + NH4NO3(S)
    과 같이 NOx(NO+NO2)를 감소시키는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법.
KR1019980042379A 1998-10-10 1998-10-10 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법 KR20000025341A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980042379A KR20000025341A (ko) 1998-10-10 1998-10-10 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980042379A KR20000025341A (ko) 1998-10-10 1998-10-10 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20000025341A true KR20000025341A (ko) 2000-05-06

Family

ID=19553588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980042379A KR20000025341A (ko) 1998-10-10 1998-10-10 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20000025341A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101443342B1 (ko) * 2012-06-28 2014-09-19 현대제철 주식회사 질소 산화물 제거 장치
KR102153711B1 (ko) * 2019-05-17 2020-09-08 한국기초과학지원연구원 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치 및 방법
KR20230028898A (ko) * 2021-08-23 2023-03-03 연세대학교 산학협력단 NOx 및 SOx의 건식 입자화 및 분리 배출을 위한 사이클론

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55157316A (en) * 1979-05-28 1980-12-08 Toshiba Corp Denitration method
JPS59222213A (ja) * 1983-05-30 1984-12-13 Japan Atom Energy Res Inst 排ガスの処理方法
JPS6150620A (ja) * 1984-08-16 1986-03-12 Japan Atom Energy Res Inst オゾン・アンモニア添加による排ガス処理法
JPH10128351A (ja) * 1996-10-28 1998-05-19 Japan Organo Co Ltd アンモニア性窒素含有排水の処理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55157316A (en) * 1979-05-28 1980-12-08 Toshiba Corp Denitration method
JPS59222213A (ja) * 1983-05-30 1984-12-13 Japan Atom Energy Res Inst 排ガスの処理方法
JPS6150620A (ja) * 1984-08-16 1986-03-12 Japan Atom Energy Res Inst オゾン・アンモニア添加による排ガス処理法
JPH10128351A (ja) * 1996-10-28 1998-05-19 Japan Organo Co Ltd アンモニア性窒素含有排水の処理方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101443342B1 (ko) * 2012-06-28 2014-09-19 현대제철 주식회사 질소 산화물 제거 장치
KR102153711B1 (ko) * 2019-05-17 2020-09-08 한국기초과학지원연구원 플라즈마를 이용한 유해가스 처리장치 및 방법
KR20230028898A (ko) * 2021-08-23 2023-03-03 연세대학교 산학협력단 NOx 및 SOx의 건식 입자화 및 분리 배출을 위한 사이클론

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101094672B1 (ko) 오존과 촉매 하이브리드 시스템을 이용한 질소산화물의 처리방법 및 처리장치
Chang et al. Removal of SO2 from gas streams using a dielectric barrier discharge and combined plasma photolysis
US4119702A (en) Process for abating concentration of nitrogen oxides in combustion flue gas
EP1511555B1 (en) PROCESS FOR REDUCING THE LEVEL OF NOXx IN WASTE GAS STREAMS USING SODIUM CHLORITE
US5985223A (en) Removal of NOx and SOx emissions form pickling lines for metal treatment
KR101863940B1 (ko) 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법 및 장치
Skalska et al. Intensification of NOx absorption process by means of ozone injection into exhaust gas stream
KR20000025341A (ko) 오존 및 암모니아를 이용한 질소 산화물 제거방법
KR100365368B1 (ko) 저온 플라즈마에 의한 유해가스 처리방법
JP3838611B2 (ja) 窒素酸化物・硫黄酸化物の浄化方法及び浄化装置
KR102407762B1 (ko) 배기가스의 질소산화물 제거 장치 및 방법
JPH06178914A (ja) 排ガス処理装置
KR20210106045A (ko) 다단 스크러버의 배기가스 처리 장치 및 방법
JP2004261718A (ja) 乾式同時脱硫脱硝装置
JP3863610B2 (ja) アンモニアの除害方法及び装置
Yamamoto et al. Simultaneous removal of NO/sub x/and SO/sub x/in flue gas emission using plasma-chemical hybrid process
JP2006239691A (ja) 窒素酸化物・硫黄酸化物の浄化方法及び浄化装置
JP2000051653A (ja) 窒素酸化物の浄化方法及び浄化装置
Saito et al. Effect of coexisting gases on NO removal using corona discharge
JP3942673B2 (ja) 排ガス脱硝方法
KR100428841B1 (ko) 프로필렌및오존을이용한저온플라즈마공정의질소산화물제거방법
He et al. NO conversion by positive streamer discharge—effects of gas compositions and reaction conditions
JPS60251917A (ja) 排煙脱硫脱硝方法
JP2864642B2 (ja) ＮＯ▲下ｘ▼ガスの処理方法
KR100328936B1 (ko) 탄화수소를이용한펄스코로나공정의질소산화물제거효율향상방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application