KR20090022806A - 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치와산성가스 제거 반응기 - Google Patents

배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치와산성가스 제거 반응기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 배가스로부터 SO2, HCl 및 NOx 등의 산성가스를 제거하는 습식 배가스 정화 장치와 이러한 정화 장치에 사용되는 반응기에 관한 것으로, 종래의 장치에 있어서의 반응기는 통체 내에 조밀하게 충전된 테라라이트에 반응액을 투여하고 배가스가 반응액이 투여된 테라라이트 사이를 통과하는 과정에서 산화/중화 및 환원 반응이 이루어지도록 구성되었던바, 이와 같은 반응기에 배가스를 통과시키기 위해서는 배가스를 큰 압력으로 송출하여야 하는 결점이 있다. 이에 본 발명은, 굴곡유로판을 세로로 세워 책꽂이에 책을 꽂듯 다중 결합시켜서된 엘리미네이터(굴곡유로판 뭉치)와 엘리미네이터 상부에 설치된 반응액공급장치로 반응기를 구성시키어 엘리미네이터의 굴곡유로판 표면을 흐르는 반응액 사이를 배가스가 통과하게 함으로서 배가스와 반응액의 접촉 효율을 향상시키면서도 배가스의 반응기 통과 저항을 감소시키어 반응기의 운전 동력을 절감할 수 있게 하며, 나아가 반응기의 제조를 용이하게 할 수 있게 한 것임.
Figure P1020070088439
배가스, 반응기, 정화장치, 엘리미네이터, 질소산화물, 산성가스.

Description

배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치와 산성가스 제거 반응기{Apparatus for removing acid gas from exhaust gas and a reactor for removing acid gas}
본 발명은 발전소, 제철소, 소각로 등의 대형 산업 설비와 도금산업, 비료제조업 및 전자부품산업 등 중?소형 산업설비에서 연소 또는 소각 및 특수 산업공정 등에서 배출되는 배가스에 함유되어 있는 SO2, HCl 및 NOx 등의 산성가스를 제거하는 습식 배가스 정화 장치와 이러한 정화 장치에 사용되는 반응기에 관한 것으로, 특히 본 출원인의 특허출원 제10-2006-0078303호 질소산화물 제거 장치의 개량에 관한 것이다.
일반적으로 SO2, HCl 및 NOx 등의 산성가스 처리기술은 산업공정 후단에서 방지설비를 설치하여 제거하는 방법을 사용하고 있다. 일반적으로 후단의 방지설비는 NH3 또는 NaOH를 이용한 Scrubber와 선택적 촉매환원(SCR; Selective Catalytic Reduction) 기술을 조합하거나 본 발명인에 의하여 개발된 Filtercake를 이용하는 기술(폐가스처리방법, 특허 제 0520415호, 2005. 10. 4.) 또는 산화/환원공정을 이용한 습식 질소산화물 제거방법(특허출원 제10-2005-0068041, 2005. 11. 24)과 기액반응에 의한 습식공정을 조합하여 사용하고 있다. 촉매를 이용한 환원공정은 SOx 또는 HCl과 같은 산성가스에 의한 촉매독 및 환원제로 사용하는 NH3에 의한 2차 오염물질의 발생 등의 문제가 있으며, 촉매독을 방지하기 위하여 산성가스를 전처리하기 위해서는 배가스의 온도를 80℃ 이하로 낮추고, 환원공정의 효율성을 높이기 위하여 배가스의 온도를 다시 300 ~ 500℃로 올려야 하므로 에너지 소비에 대한 문제가 있다. 또한 Filtercake를 이용하는 건식 NOx 처리기술은 140℃ 이하에서는 처리효율이 떨어지고, 수분의 함량이 높은 배가스는 처리할 수 없다는 단점이 있어 활용성에서 많은 제한을 갖는 문제점이 있으며, 기액반응에 의한 습식 NOx 처리기술은 반응물질에 의한 2차 오염물질이 발생하지 않으며, 배가스의 수분함량에 제한을 받지 않고, 다른 산성가스에 의한 촉매독과 같은 문제가 없으나, 배출되는 처리수의 T-N을 증가시키는 문제가 있어 매우 제한적으로 사용되고 있다.
기존에 사용되는 습식기술은 NOx의 특성을 고려하여 NOx를 처리하는 과정에서 SO2 또는 HCl과 같은 산성가스를 제거하고, 중화공정 또는 환원공정을 도입하여 기액반응에 의한 습식 처리기술을 개발하고 있어 본 기술의 비교는 특허공고 10-0268029 (2000. 7. 10)에 의한 “산화제를 이용한 질소산화물 제거방법 및 그 제거장치”, 특허공보 10-0401996에 의한 “배기가스에 함유된 질소산화물의 개선된 습식제거방 법”및 산화/환원공정을 이용한 습식 질소산화물 제거방법(특허출원 제10-2005-0068041, 2005. 11. 24)등 다양한 기술이 있지만, 본 공정과는 많은 차이가 있어 여기에서는 위 기재한 기술과 기술적 측면에서 유사기술로 분류될 수 있는 본 발명인에 의하여 특허출원된 “복합오염물질을 동시에 처리하는 멀티스크러버(특허출원 10-2006-0003979, 2005. 1. 16)”에 대하여만 비교?검토한다.
특허공고 10-0268029(2000. 7. 10)에 의한 “산화제를 이용한 질소산화물 제거방법 및 그 제거장치”와 특허출원 제10-2005-0068041호(2005. 11. 24)에 의한 “산화/환원공정을 이용한 습식 질소산화물 제거방법”에서는 NOx를 제거하기 위하여 3개의 반응기를 각별로 독립되게 설치하여, 각각의 반응기에 NaClO, NaClO2 또는 NaClO3와 같은 산화제, NaOH와 같은 중화제, Na2S, NaSH와 같은 환원제를 살수하여 NOx를 제거하는 기술이다. 이러한 방법은 살수되는 산화제, 중화제, 환원제의 혼합을 방지하기 위하여 3개의 반응기를 독립적으로 제작?설치함으로 인하여 설치에 따른 경제적 부담이 발생 된다.
특허공보 10-0401996에 의한 “배기가스에 함유된 질소산화물의 개선된 습식제거방법”에서는 NO2가 NO보다 물에 대한 용해도가 높다는 점[Industrial amp; Engineering Chemistry : Design and Development, Vol. 22, No.2, 323~329(1983)]을 이용하여 H2O2를 이용하여 NO를 NO2로 전환시키고, NOx를 HNO3로 제거하여 중화제로 사용하는 NaOH에 의하여 중화시키는 기술이다.
이러한 기술에 있어서는 NOx의 처리효율이 H2O2의 순도에 따라 결정되고, NOx의 처리효율이 50% 정도의 낮게 유지되는 문제점을 갖고 있어, 상용화에 많은 문제가 있다.
특허출원 10-2006-0003979에 의한 “복합오염물질을 동시에 처리하는 멀티스크러버”는 NaOH 및 NaClO 또는 H2SO4 또는 HCl을 분사하여 가스상 오염물질과 입자상 오염물질을 동시에 제거하는 기술이다. 그러나 산성가스와 알칼리성 가스 또는 악취물질과 알칼리성 가스 등의 오염물질이 동시에 공존하면 하나의 오염물질만 처리되며, 특히 NOx가 함유된 산성가스는 NOx 이외의 산성물질은 높은 효율로 처리되지만, NOx는 산화반응이 거의 일어나지 않으므로 처리효율이 매우 낮은 문제점을 갖고 있다.
그리하여 본 발명자는 NOx를 포함한 SO2, HCl 등의 다양한 산성오염물질을 함유하는 배가스를 효율적으로 처리하기 위하여 처리효율이 높은 습식공정을 선택하기로 하되, 주입하는 약품들 간에 혼합으로 인한 경제성 저하를 방지하면서 최적의 반응조건을 유지하는 pH를 원활하게 조절하도록 설계하고, SO2 또는 HCl이 NOx의 환원제로 사용되는 Na2S와 반응을 최대한 차단하도록 하여 효율적으로 질소산화물을 제거하는 기술을 개발하고, 또한, 기존의 습식 NOx 처리공정에서 3개의 독립된 반응기를 설치하여 오던 것을 하나의 통체 내에 횡방향(수평방향) 직렬로 설치된 반응기에서 처리하게 하고, 특성이 서로 반대되는 특정물질들이 공존하여 2개 이상의 반응설비를 설치하여야 하는 경우에도 하나의 통체 내에 설치되는 반응장치로 처리할 수 있게 하여 환경오염방지설비의 경제성을 극대화 하는 습식 NOx 제거 방법을 특허출원 제10-2006-0078303호로 제공한 바 있다.
위 특허출원 제10-2006-0078303호 발명은 반응장치에 설치된 반응기는 반응기 본체 내에 조밀하게 충전된 테라라이트에 반응액을 투여하고 배가스가 반응액이 투여된 테라라이트 사이를 통과하는 과정에서 산화/중화 및 환원 반응이 이루어지도록 구성되었던바, 이와 같은 반응기에 배가스를 통과시키기 위해서는 배가스를 큰 압력으로 송출하여야 하는 결점이 있다.
이에 본 발명은, 반응기에 배가스를 통과시키기 위한 배가스 송출 압력을 줄일 수 있게 하여 배가스 정화 효율을 상승시키고 정화장치의 제조 및 운전 비용을 절감시킬 수 있는 반응기를 제공하여야 한다는 과제를 해결하고자 하는 것이다.
본 발명은 굴곡유로판을 세로로 세워 책꽂이에 책을 꽂듯 다중 결합시켜서된 엘리미네이터(굴곡유로판 뭉치)와 엘리미네이터 상부에 설치된 반응액공급장치로 반응기를 구성시키어 엘리미네이터의 굴곡유로판 표면을 흐르는 반응액 사이를 배가스가 통과하게 한다. 그리고 횡방향의 일측에 NOx를 포함하는 배가스가 유입되는 유입구가 설치되고 횡방향의 타측에 정화된 배가스가 배출되는 배출구가 설치된 하나의 통체 내에 반응장치를 설치하되 반응장치가 산화/중화 반응기, 환원/중화 반응기를 포함하여 구성된 것에 있어서, 산화/중화 및 환원/중화를 위하여 반응기를 위와 같은 반응기로 구성시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은, 배가스와 반응액의 접촉 효율을 향상시키면서도 배가스의 반응기 통과 저항을 감소시키어 반응기의 운전 동력을 절감할 수 있게 하며, 나아가 반응기의 제조를 용이하게 할 수 있게 하는 효과가 있다.
횡방향의 일측에 NOx를 포함하는 배가스가 유입되는 유입구(1)가 설치되고 횡방향의 타측에 정화된 배가스가 배출되는 배출구(3)가 설치된 하나의 통체(2) 내에 반응장치를 설치하되, 반응장치가 산화/중화 반응기, 환원/중화 반응기를 포함하여 구성된 것에 있어서, 본 발명은, 산화/중화 및 환원/중화를 위한 반응기(5)가, 책꽂이에 책을 꽂듯이, 굴곡유로판(71)을 세로로 세워 다중 결합시켜서 된 엘리미네이터(7; 굴곡유로판 뭉치)와 엘리미네이터(7) 상부에 설치된 반응액공급장치(8)로 구성된 것을 특징으로 한다.
반응액공급장치(8)는 다수의 분사구(81)가 형성된 벤튜리보드(82)와 벤튜리보드(82)의 상부에 설치된 다수의 분사노즐(83)로 구성시킬 수 있다.
그러나, 반응액공급장치(8)는 엘리미네이터의 상부에 설치되는 탱크(84)와 탱크(84)에 반응액을 공급하는 반응액공급관(85)과 탱크(84) 내의 반응액 수위를 일정하게 유지시키기 위한 무넘이장치(86)와 탱크(84)의 바닥에 설치되어 엘리미네이터(7)에 반응액을 분사하는 분사구(81)로 구성시킬 수도 있다.
반응액공급장치(8)의 벤튜리보드(82)나 탱크(84)의 바닥에 설치된 다수의 분사구(81)는 굴곡유로판(71)의 굴곡부(72) 직상부에 설치된 것을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 엘리미네이터(7)는 그 입구부에 입구부를 향하여 반응액을 분사하는 분사노즐(9)을 설치하는 것이 바람직하다.
도1은 본 발명의 습식 반응기의 간략 설명도
도2는 도1에 있어서의 A-A선 단면도
도3은 본 발명의 다른 실시예의 일부 발췌 단면도
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
1: 유입구 2: 통체 3: 배출구
5: 산화/중화 반응기
6: 환원 반응기
7: 엘리미네이터
71: 굴곡유로판
72: 굴곡부
8: 반응액공급장치
81; 분사구 82: 벤튜리보드 83: 분사노즐
84: 탱크 85:반응액 공급관 86. 무넘이장치
9: 분사노즐

Claims (7)

  1. 굴곡유로판을 세로로 세워 다중 결합시켜서 된 엘리미네이터(굴곡유로판 뭉치)와 엘리미네이터 상부에 설치된 반응액공급장치로 구성된 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치의 반응기.
  2. 제1항에 있어서, 반응액 공급장치는 다수의 분사구가 형성된 벤튜리보드와 벤튜리보드의 상부에 설치된 다수의 분사노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치의 반응기.
  3. 제2항에 있어서, 반응액공급장치에 설치된 다수의 분사구는 굴곡유로판의 굴곡부 직상부에 설치된 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치의 반응기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 엘리미네이터는 그 입구부에 입구부를 향하여 반응액을 분사하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 반응기.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 반응액공급장치는 엘리미네이터의 상부에 설치되는 탱크와 탱크에 반응액을 공급하는 반응액공급관과 탱크 내의 반응액 수위를 일정하게 유지시키기 위한 무넘이장치와 탱크바닥에 설치되어 엘리미네이터에 반응액을 분사하는 분사구로 구성된 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 반응기.
  6. 제4항에 있어서, 반응액공급장치는 엘리미네이터의 상부에 설치되는 탱크와 탱크에 반응액을 공급하는 반응액공급관과 탱크 내의 반응액 수위를 일정하게 유지시키기 위한 무넘이장치와 탱크바닥에 설치되어 엘리미네이터에 반응액을 분사하는 분사구로 구성된 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 반응기.
  7. 횡방향의 일측에 NOx를 포함하는 배가스가 유입되는 유입구가 설치되고 횡방향의 타측에 정화된 배가스가 배출되는 배출구가 설치된 하나의 통체 내에 반응장치를 설치하되 반응장치가 산화/중화 반응기, 환원/중화 반응기를 포함하여 구성된 것에 있어서, 산화/중화 및 환원/중화를 위한 반응기가 청구항1 내지 7의 배가스 정화장치의 반응기인 것을 특징으로 하는 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치.
KR1020070088439A 2007-08-31 2007-08-31 배가스의 질소산화물을 포함한 산성가스 제거 장치와산성가스 제거 반응기 KR20090022806A (ko)

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KR101462376B1 (ko) * 2014-03-07 2014-11-17 (주)덕성그린텍 질소산화물 및 황산화물을 포함한 유해가스제거장치

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