KR20130085025A

KR20130085025A - Apparatus for purifying or catalytically removing waste gas containing fluorinated compounds

Info

Publication number: KR20130085025A
Application number: KR1020130056672A
Authority: KR
Inventors: 장원철; 권원태; 가명진; 문규동
Original assignee: 주식회사 코캣
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2013-07-26

Abstract

PURPOSE: A gathering type treatment device for separating and catalytic decomposing fluorine compound gas is provided to pre-treat the high concentration of fluorine compound waste gas and to remove non-treated waste gas at the catalytic layer reactive temperature of 500-800°C. CONSTITUTION: A gathering type treatment device for separating and catalytic decomposing fluorine compound gas comprises a pre-treating unit, a heat exchanging and mixing unit, a catalytic decomposing unit with a catalytic reactor (301), and a wet post-treating unit. The pre-treating unit gathers, stabilizes, and stores waste gas containing fluorine compounds. A part of the waste gas is regenerated by being highly concentrated, and the remains of the waste gas are re-stored. The heat exchanging and mixing unit dilutes the non-regenerated waste gas from the pre-treating unit at a high temperature. The catalytic decomposing unit generates a catalytic reaction of the diluted non-generated waste gas at a high temperature. The wet post-treating unit removes byproducts from fluorine compound gas which is discharged from the catalytic decomposing unit.

Description

Apparatus for purifying or catalytically removing waste gas containing fluorinated compounds}

본 발명은 지구온난화의 대표적인 물질인 불소산화물을 폐기 처리할 수 있는 시스템의 기술 개발과 관련하여 적정한 분리 및 촉매분해 반응을 위주로 한 안전한 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SF₆, CF₄, NF₃ 등의 오염 물질을 처리하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a safe treatment method focusing on proper separation and catalysis in connection with the development of a system capable of treating fluorine oxide, which is a representative material of global warming, and more specifically, SF ₆ , CF ₄ , The present invention relates to an apparatus for treating pollutants such as NF ₃ .

지구 온난화 현상을 해결하기 위하여 1994년 3월 브라질 리우에서 기후 변화 협약(UNFCC)을 체결하였으며 각 국은 배출 저감 대책을 수립, 보고, 이행해야 할 의무가 부가되었고, 구체적 배출량 감축 목표는 1997년 12월 일본 교토에서 다시 논의하여 선진국 38개국은 2008년에서 2012년까지 온실 가스를 90년 대비 평균 5.2% 감축하기로 결정하다. 온실 가스감축 이행을 효과적으로 이행하기 위한 3대 메카니즘인 청정 개발 체계(CDM) 공동 이행 제도(JI), 배출권 거래제도(ET) 등 경제적 수단을 도입 비준하여 시행하고 있고, 우리나라도 2013년부터는 온실 가스 감축 의무 대상국으로 지정될 예정이다. 특히 지구 온난화 표준 물질인 이산화탄소의 온난화 지수(GWP)가 1인데 비하여 과불화 탄소군 중 육불화황(SF₆): 23900, CF₄: 6500, C₂F₆: 9200, C₃F₈: 7000, CHF₃: 8700, NF: 12000-20000으로 지구 온난화 지수가 매우 높을 뿐만 아니라 제거 효율(DRE: Destruction and removal efficiency)도 90% 이상을 요구하고 있다.In order to address global warming, the UNFCC was signed in Rio in Brazil in March 1994. Each country was obliged to establish, report and implement emissions reduction measures. In March, Kyoto, Japan, discussed again, 38 developed countries decided to reduce greenhouse gas emissions by an average of 5.2% from 2008 to 2012. Three major mechanisms to effectively implement greenhouse gas reductions, the Clean Development System (CDM), the Joint Implementation System (JI), and the Emissions Trading System (ET) have been ratified and implemented. It will be designated as a mandatory country for reduction. In particular, the global warming index of carbon dioxide (GWP) is 1, whereas sulfur hexafluoride (SF ₆ ): 23900, CF ₄ : 6500, C ₂ F ₆ : 9200, C ₃ F ₈ : 7000 For example, CHF ₃ : 8700 and NF: 12000-20000 have not only a very high global warming index, but also demands more than 90% of the Destruction and Removal Efficiency (DRE).

이런 상황에서 지구온난화 원인의 대표적 물질인 이산화탄소보다 지구 온난화 지수(Global Warming Potential)가 23,900배 높은 SF₆를 비롯하여 CF₄, NF₃의 사용 및 폐기 규제에 대응한 사용량, 배출량, 폐기량 등의 전 단계 데이터베이스 구축이 필요하며, 이를 감축할 수 있는 방안이 다양하게 연구 검토되고 있다. In this situation, the global warming potential (SF) _6, which is 23,900 times higher than that of carbon dioxide, a representative cause of global warming, as well as all stages of consumption, emission, and disposal in response to regulations on the use and disposal of CF ₄ and NF ₃ . Database construction is required and various ways to reduce it are being researched and studied.

일반적으로 불소화합물 가스 사용 후 처리법에는 분리, 회수, 분해 등이 있으며, 최근에는 상대적으로 저농도인 SF₆을 처리하기 위해 연소, 열분해, 플라즈마분해 및 촉매분해 등에 초점이 맞추어지고 있다. 반도체 제조공정에서의 처리시설은 사용 후 5-80% 분해되지 않고 배출되는 PFCs를 90% 이상 분해하는 감축기술로, 경제성은 없지만 PFCs를 대량으로 감축할 수 있다는 장점을 보인다.In general, the fluorine compound gas treatment method includes separation, recovery, and decomposition, and recently, the focus is on combustion, pyrolysis, plasma decomposition, and catalytic decomposition in order to treat SF ₆ , which is relatively low in concentration. The processing facility in the semiconductor manufacturing process is a reduction technology that decomposes more than 90% of the discharged PFCs without decomposing 5-80% after use, but it is economical, but it can reduce PFCs in large quantities.

국내의 열분해 기술로는 2010년 환경산업기술원에서 ‘대용량 육불화황 및 불화가스 고효율 직화 분해기술’을 녹색기술로 인증했다고 밝혔다. 이 기술은 1250-1350 ℃의 고온 반응기 내에서 육불화황을 열분해한 후 급속냉각하여 제거하는 기술로, 다이옥신과 같은 2차 오염물질 생성 우려가 없으며, 대용량 (30 m³/min이상)의 육불화황 처리가 가능할 뿐만 아니라, 온도 조건에 따라 95% 이상의 육불화황 제거가 가능한 것이 특징이라 한다. 그러나 고온 열분해는 에너지 측면에서 1000 ℃ 이상의 온도를 유지시켜야 하기 때문에 경제적 측면에서 불리한 부분이 있으며, 이를 경제적으로 해결하기 위해서는 촉매를 통해 반응온도를 낮추는 노력이 필요하였다. As a pyrolysis technology in Korea, the Korea Environmental Industry and Technology Institute announced in 2010 that it has certified 'high-volume sulfur hexafluoride and fluoride gas high efficiency direct decomposition technology' as green technology. This technology is pyrolysis of sulfur hexafluoride in the high temperature reactor at 1250-1350 ℃ and rapid cooling to remove it.There is no fear of generating secondary pollutants such as dioxins, and it has a high capacity (more than 30 m ³ / min) In addition to the sulfur fluoride treatment, it is characterized by the ability to remove more than 95% sulfur hexafluoride depending on the temperature conditions. However, since pyrolysis at high temperature requires maintaining a temperature of 1000 ° C or more from the viewpoint of energy, there is an economical disadvantage. In order to solve this problem economically, efforts have been made to lower the reaction temperature through a catalyst.

특히, 대표적인 온실가스인 SF₆ 제거하기 위한 처리 기술 중 촉매를 이용한 반응 기술을 통해 저감하는 기술로는 반도체 공정에서 발생하는 PFCs 가스류를 처리하기 위해서 일본의 히다찌, 칸켄, 에바라, 쇼와덴코와 같은 회사에서 이에 대한 기술개발 성과 및 사업화 실적을 가지고 있다. 그러나, 이러한 촉매분해를 이용한 SF₆ 가스 제거기술은 전 세계적으로 반도체 분야에서의 소규모 장치(약 200 L/min)에만 국한되는 기술이며, 일본을 중심으로 반도체 제조공정에서만 상용화되어 있는 상태이다. 이외에 중전기 분야 및 대용량 분해처리 분야에 대해서는 회수 및 분리/정제에 대한 기술은 많이 연구되고 있으나 상대적으로 중전기기 대상 고농도의 SF₆ 처리 기술 및 장치에 대한 기술적 전개는 부진한 편이다. 따라서 본 발명은 중전기기 절연가스 처리를 위한 대용량 가스 처리기술로 안정된 SF₆ 가스 제거 기술과 안정적인 부생성물을 처리에 관한 것이다.In particular, among the technologies for removing SF ₆ , which is a representative greenhouse gas, technologies for reducing the reaction through catalysts include Hitachi, Kanken, Ebara and Showa Denko of Japan to treat PFCs gas generated in semiconductor processes. Companies such as these have the achievements in technology development and commercialization. However, the SF ₆ gas removal technology using such catalytic decomposition is a technology that is limited to only small devices (about 200 L / min) in the semiconductor field worldwide, and is commercially available only in the semiconductor manufacturing process mainly in Japan. In addition, in the field of heavy electric and large-capacity decomposition treatment, many technologies for recovery and separation / refining have been studied, but the technical development of high concentration SF ₆ treatment technology and apparatus for heavy electric equipment is sluggish. Accordingly, the present invention relates to a stable SF ₆ gas removal technology and a stable by-product as a large-capacity gas treatment technology for heavy electric insulation gas treatment.

현재 중전기기 등의 전력기반 시설 및 송배전설비, 전력기기 제조업체 등에서 발생하는 SF₆ 가스처리 순도 95% 이하의 고농도 다량의 SF₆ 가스처리는 대용량의 처리장치를 현장에 설치하기 곤란하여 고농도 가스의 현장처리가 불가능한 입장으로, 국내 한 지점에 고농도 온실가스 처리설비를 갖추어 놓고, 중전기 및 전력기기 현장 등의 폐 SF₆ 가스 모집 후, 탱크로리로 집결식 분해설비로 이동하여 고농도 SF₆ 집결식 분리 및 촉매분해 처리설비에서 처리하는 온실가스 처리용 집결식 대용량 일괄시스템이 필요하다. Currently, SF ₆ gas treatment generated from electric power infrastructure facilities such as heavy electric machines, transmission and distribution facilities, and power equipment manufacturers. High concentrations of SF ₆ gas with a purity of 95% or less are difficult to install large-capacity treatment devices on site. It is impossible to process, and equipped with high concentration greenhouse gas treatment facilities at one point in Korea, recruiting waste SF ₆ gas at the site of heavy electric and electric equipment, and then moving to the aggregated decomposition facility by tank lorry to separate and catalyst high concentration SF ₆ There is a need for an integrated large-capacity batch system for processing greenhouse gases, which is treated in cracking treatment facilities.

현재 반도체 배기가스 내 온실가스 처리용으로 대용량 열분해 시스템이 있는데, 이 방식은 저농도의 PFCs 폐가스를 제거하는 LPG 가스를 이용한 열분해 방식으로, 이 방식은 고농도의 온실가스를 제거해야 하는 문제, 폐 온실가스를 재생하는 분리장치와 재생 후 남은 폐가스를 처리하는 문제, 온실가스의 부생성물을 처리하는 문제, 설비의 부식을 방지해야 하는 문제점이 있다. Currently, there is a large-scale pyrolysis system for the treatment of greenhouse gases in semiconductor exhaust gas, which is a pyrolysis method using LPG gas that removes low concentrations of PFCs waste gas. This method requires the removal of high concentration greenhouse gas, waste greenhouse gas. There is a problem in that the separation device for regenerating and the problem of treating the waste gas remaining after the regeneration, the problem of treating the by-products of the greenhouse gas, the corrosion of the equipment.

따라서, 본 발명에서는 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 도출된 것으로서, 고농도의 불소화합물 가스를 분리 재생하는 분리장치와 재생 후 남은 폐가스를 처리하는 촉매분해 장치를 제공하고, 불소화합물 가스의 부생성물을 처리장치 및 설비의 부식을 방지해야 하는 장치를 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to improve the problems of the prior art, and provides a separation device for separating and regenerating a high concentration of fluorine compound gas and a catalytic decomposition device for treating waste gas remaining after regeneration, and by-products of fluorine compound gas. It is an object of the present invention to provide a device that must prevent corrosion of processing equipment and equipment.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 집결식 불소화합물 가스 분리 및 촉매분해 처리장치는 고농도 불소화합물 가스를 이동하여 집결하고 나서 일정한 농도로 안정화하여 저장시킨 후 분해처리 전에 분리 및 농축하여 재생처리 하는 전처리 수단; 전처리 수단에 의해 미처리된 상기 저온의 고농도 불소화합물 가스를 고온으로 희석시키는 열교환 및 혼합 수단; 고온 희석된 불소화합물 가스를 가열장치에 의해 가열된 후 반응수를 주입한 후에 촉매 분해하여 불소화합물 가스를 제거하는 촉매분해 수단; 촉매분해 수단으로부터의 분해된 불소화합물 가스의 부생성물을 제거하는 습식 후처리 수단을 포함한다.In order to achieve the above object, the aggregated fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment apparatus according to the present invention is to move and collect the high concentration fluorine compound gas, and then stabilized and stored at a constant concentration, separated and concentrated before the decomposition treatment to regeneration treatment Pretreatment means; Heat exchange and mixing means for diluting the low temperature, high concentration fluorine compound gas untreated by a pretreatment means to a high temperature; Catalytic decomposition means for removing the fluorine compound gas by heating the hot dilute fluorine compound gas by a heating device and then injecting reaction water and then catalytically decomposing the fluorine compound gas; And wet post-treatment means for removing by-products of the cracked fluorine compound gas from the catalytic cracking means.

상기 전처리 수단은 상기 외부로부터 이동되는 이동탱크로부터의 상기 불소화합물 가스를 수용하여 안정화시키는 저장탱크, 상기 저장탱크에서 고농도의 불소화합물 가스의 분리가 용이하도록 저장탱크와 분리장치 사이의 배관에 진공을 걸어주는 진공펌프, 불소화합물 가스 분리장치, 분리장치에서 미처리된 불소화합물 폐가스 저장탱크로 회수하는 배관구성을 포함하고, The pretreatment means includes a storage tank for receiving and stabilizing the fluorine compound gas from the moving tank moved from the outside, and vacuuming the pipe between the storage tank and the separation device to facilitate the separation of the high concentration of fluorine compound gas from the storage tank. Including a vacuum pump, a fluorine compound gas separation device, a piping configuration to recover the untreated fluorine waste gas storage tank from the separation device,

상기 저온의 고농도 불소화합물 가스를 고온 희석을 위한 열교환 및 혼합 수단은 상기 고온의 촉매반응에서 배출되는 열을 이용하여 희석용 공기를 가열시키는 열교환기, 불소화합물 폐가스 저장탱크에서 혼합기로 이동 시 유량을 조절하는 유량계, 열교환기를 통하여 나온 고온 희석용 공기와 유량계에 의하여 조절된 저온의 불소화합물 가스를 고온 희석시키는 혼합기를 포함하고, The heat exchange and mixing means for high temperature dilution of the low temperature high concentration fluorine compound gas is a heat exchanger for heating the air for dilution using heat discharged from the high temperature catalytic reaction, the flow rate when moving from the fluorine compound waste gas storage tank to the mixer It includes a flow meter for controlling, a high temperature dilution air from the heat exchanger and a mixer for high temperature dilution of the low temperature fluorine compound gas controlled by the flow meter,

상기 불소화합물 가스를 가열하여 촉매분해시키는 분해수단은 상기 가열장치에서 배출되는 열을 이용하여 촉매반응온도까지 가열시킨 후, 반응수가 투입된 후, 상기 혼합기에서 배출되는 고온 희석된 불소산화물 가스가 투입하여 상기 촉매 반응층을 지나면서 촉매분해가 되는 촉매반응기를 포함하고,The decomposition means for heating and catalytically decomposing the fluorine compound gas is heated to the catalytic reaction temperature by using the heat discharged from the heating apparatus, and after the reaction water is input, the high-temperature diluted fluorine oxide gas discharged from the mixer is inputted. It includes a catalytic reactor which is subjected to catalytic decomposition while passing through the catalytic reaction layer,

상기 불소화합물 가스의 부생성물을 제거하는 습식 후처리 수단은 상기 촉매반응기를 통하여 분해된 불소화합물 가스의 부생성물은 가스세정장치로 이동하기 전, 배관에서 부생성물을 사전에 습식처리할 수 있도록 하는 사전 첨가 주입노즐, 잔여 부생성물을 제거할 수 있는 세정장치, 세정장치의 반응수 및 냉각수의 온도를 저온으로 조절하는 냉각장치를 특징으로 한다.
The wet post-treatment means for removing the by-products of the fluorine compound gas is such that the by-products of the fluorine compound gas decomposed through the catalytic reactor can be wet-treated in advance in the pipe before moving to the gas cleaning device. A pre-added injection nozzle, a cleaning device capable of removing residual by-products, and a cooling device for controlling the temperature of the reaction water and the cooling water of the cleaning device to a low temperature.

즉, 본 발명의 일 구현예에 따르면, (a) 불소화합물 함유 폐기가스를 집결시켜 안정화시키며 저장한 후, 그중 일부를 고농도 농축하여 재생처리하고, 나머지 비재생 폐기가스는 다시 저장하는 전처리 수단(100); (b) 상기 전처리 수단으로부터 상기 비재생 폐기가스를 고온으로 희석하는 열교환 및 혼합 수단(200); (c) 상기 고온으로 희석된 비재생 폐기가스를 고온에서 촉매반응시키는 촉매분해 수단(300); 및 (d) 상기 촉매분해 수단으로부터 배출된 불소화합물 가스 내 부생성물을 제거하기 위한 습식 후처리 수단(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다.That is, according to one embodiment of the present invention, there is provided a pretreatment means (a) for collecting, stabilizing and storing fluorine compound-containing waste gas, concentrating and regenerating a part of the waste gas at a high concentration, 100); (b) heat exchange and mixing means (200) for diluting the non-regenerated waste gas from the pre-processing means to a high temperature; (c) catalytic cracking means (300) for catalytically reacting the non-regenerated waste gas diluted with the high temperature at a high temperature; And (d) a wet post-treatment means (400) for removing by-products in the fluorine compound gas discharged from the catalyst decomposing means.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, (a) 외부 이동탱크로부터 불소화합물 가스를 수용하여 안정화시키는 저장탱크(101), 상기 저장탱크로부터 유입된 불소화합물 가스 중 일부를 고농도로 농축하여 재생처리하고 재생처리되지 않은 나머지 비재생 불소화합물 가스는 상기 저장탱크로 회수시키는 분리장치(102)를 포함하는 전처리 수단(100);According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of regenerating a fluorine compound gas, comprising: (a) a storage tank 101 for receiving and stabilizing a fluorine compound gas from an external transfer tank; A pretreatment means (100) comprising a separation device (102) for withdrawing unreacted residual unregenerated fluorocompound gas to the storage tank;

(b) 외부로부터 외기를 유입하는 외기 유입용 팬(106), 상기 외기 및 상기 저장탱크로부 유입된 불소화합물 가스를 혼합하는 혼합기(201), 상기 외기가 상기 혼합기에 유입되기 전 고온으로 가열하는 열교환기(203)을 포함하여, 상기 상기 저장탱크로부 유입된 불소화합물 가스를 상기 가열된 외기와 혼합하여 고온으로 희석시키는 열교환 및 혼합 수단(200);(b) a fan (106) for introducing outside air from the outside, a mixer (201) for mixing the outside air and the fluorine compound gas partially introduced into the storage tank, (200) for mixing the fluorine compound gas partially introduced into the storage tank with the heated outside air and diluting the fluorine compound gas to a high temperature, the heat exchanger including a heat exchanger (203)

(c) 촉매반응기(301), 상기 혼합기에서 고온으로 희석된 불소화합물 가스가 상기 촉매반응기로 유입되기 전에 상기 고온 희석된 불소화합물 가스를 촉매반응 온도까지 가열하는 가열장치(302), 상기 고온 희석된 불소화합물 가스와 함께 상기 촉매반응기로 반응수를 유입시키는 반응수 주입부(303)를 포함하는 촉매분해 수단(300);(c) a catalytic reactor (301), a heating device (302) for heating the highly diluted fluorine compound gas to a catalytic reaction temperature before the fluorine compound gas diluted at high temperature in the mixer is introduced into the catalytic reactor, And a reaction water injection unit (303) for introducing the reaction water into the catalytic reactor together with the fluorine compound gas.

(d) 상기 촉매분해 수단으로부터 배출된 불소화합물 가스 내 부생성물을 제거하기 위한 습식 후처리 수단(400)을 포함하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다. (d) a wet post-treatment means (400) for removing by-products in the fluorine compound gas discharged from the catalyst decomposing means.

여기서, 상기 열교환기 내에서는 상기 외기 유입용 팬으로부터 유입된 외기 및 상기 촉매반응기로부터 배출되는 고온의 배기가스 사이에 열 교환이 이루어지게 된다.In the heat exchanger, heat exchange is performed between the outside air introduced from the outside-air inlet fan and the high-temperature exhaust gas discharged from the catalytic reactor.

또한, 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 전처리 수단은 상기 저장탱크와 상기 분리장치 사이에 배관에 진공을 걸어주는 진공펌프(104)를 추가로 포함하게 되는데, 상기 진공펌프는 운행 초기에 배관 내 외기 및 미량의 불순물 제거함으로써 상기 저장탱크에서 고농도의 불소화합물 가스 분리를 용이하도록 하는 역할을 수행한다.According to another embodiment of the present invention, the pre-processing unit further includes a vacuum pump 104 for applying a vacuum to the pipe between the storage tank and the separator, Thereby facilitating the separation of the fluorine compound gas at a high concentration from the storage tank by removing impurities inside and outside the piping.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 전처리 수단은 상기 고농도로 농축하여 재생처리된 불소화합물 가스를 보관하는 실린더(105)를 추가로 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the pre-processing means further includes a cylinder 105 for storing the fluorine compound gas that has been concentrated and regenerated at the high concentration.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 전처리 수단은 외기 유입용 팬(106)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다. 상기 저장탱크(101)에서 고농도로 불소화합물 가스를 재생처리한 후, 저장탱크(101) 내 남은 불소화합물 가스 잔량을 처리하기 위하여 외기 유입용 팬(106)을 설치하여 저장탱크(101) 하부에서 외기를 유입시켜 잔량을 촉매반응기(301)로 보내어 촉매분해 처리한다. According to still another embodiment of the present invention, the pre-treatment unit further includes a fan 106 for introducing outside air. A fan 106 for introducing outside air is installed to treat the remaining amount of the fluorine compound gas remaining in the storage tank 101 after regenerating the fluorine compound gas at a high concentration in the storage tank 101, The remaining amount is introduced into the catalytic reactor 301 to carry out the catalytic cracking treatment.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 전처리 수단은 상기 분리장치 하부의 벤트 라인 및 상기 벤트 라인가 열리도록 하는 밸브(107)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다. 여기서, 상기 저장탱크(101)에서 고농도로 불소화합물 가스를 재생처리한 후, 저장탱크(101) 내 먼지(dust) 및 수분 등을 제거하기 위하여 외기 유입용 팬(106)을 이용하여 저장탱크(101) 상부로부터 외기를 유입시켜 밸브(107)를 열어 저장탱크(101) 바닥 벤트 라인(vent line)을 통하여 외부로 배출한다.According to still another embodiment of the present invention, the pretreatment means further comprises a valve (107) for opening the vent line and the vent line below the separating device. A decompositionally treating apparatus is disclosed. In order to remove dust and moisture from the storage tank 101 after the fluorine compound gas is regenerated at a high concentration in the storage tank 101, 101 to open the valve 107 and discharge it through the bottom vent line of the storage tank 101 to the outside.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 분리장치 흡착반응기(1021), 필터장치(2022), 압력조절기(1023), 압력계측기(1024), 온도조절기(1025), 온도계측기(1026), 복수 개의 분리막 모듈(1027, 1028), 재생 불소화합물 가스 유량계(1029), 미재생 불소화합물 가스 유량계(1030)을 포함하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다.According to another embodiment of the present invention, the separation apparatus adsorption reactor 1021, the filter apparatus 2022, the pressure regulator 1023, the pressure meter 1024, the temperature regulator 1025, the temperature meter 1026, Disclosed is an apparatus for separating and catalytically decomposing fluorine compound gases including a plurality of separation membrane modules (1027, 1028), a regenerated fluorine compound gas flow meter (1029), and an unregenerated fluorine compound gas flow meter (1030).

여기서, 상기 흡착반응기 및 상기 필터장치는 상기 저장장치로부터 유입된 불소화합물 가스 내 산성 물질과 수분 및 먼지를 각각 제거하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 압력조절기 및 상기 온도조절기는 상기 압력계측기로부터 계측된 압력 및 상기 온도계측기로부터 계측된 온도에 기초하여 상기 유입되는 불소화합물 가스의 압력 및 온도를 조절함으로써 상기 분리장치로부터 유입되는 가스 내 불소화합물 농도 및 유량에 따라 상기 복수 개의 분리막 모듈의 분리수율을 조절한다. 또한, 상기 재생 불소화합물 가스 유량계는 상기 고농도로 농축되어 재생처리된 불소화합물 가스가 상기 실린더로 유입되는 양을 조절하고, 상기 비재생 불소화합물 가스 유량계는 상기 비재생 불소화합물 가스가 상기 저장장치로 회수되는 양을 조절한다.Here, the adsorption reactor and the filter device respectively remove acidic substances, moisture and dust in the fluorine compound gas introduced from the storage device. The pressure regulator and the temperature regulator adjust the pressure and temperature of the introduced fluorine compound gas based on the pressure measured from the pressure meter and the temperature measured from the temperature meter, The separation yield of the plurality of separation membrane modules is controlled according to the concentration and flow rate of the compound. Further, the regenerated fluorine compound gas flow meter adjusts the amount of the fluorine compound gas that has been concentrated and regenerated by the high concentration into the cylinder, and the non-regenerated fluorine compound gas meter detects the flow of the non-regenerated fluorine compound gas into the storage device Adjust the amount to be recovered.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 열교환 및 혼합 수단은 상기 저장탱크로부 유입되는 불소화합물 가스의 양을 조절하는 유량계(202)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다.According to another embodiment of the present invention, the heat exchanging and mixing means further comprises a flow meter (202) for regulating the amount of the fluorine compound gas introduced into the storage tank A separation and catalytic cracking treatment apparatus is disclosed.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 혼합기는 상기 열교환기를 거쳐 고온으로 변한 외기와 상기 유량계를 통하여 유입되는 불소화합물 가스가 혼합된 혼합가스의 온도를 고온으로 유지하기 위하여 상기 혼합기 전체가 단열 처리되고, 상기 혼합기 내 혼합 수단으로 타공망을 설치하거나 타공 재료가 충진된 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다.According to another embodiment of the present invention, in order to maintain a high temperature of the mixed gas in which the outside air changed to a high temperature through the heat exchanger and the fluorine compound gas flowing through the flow meter is maintained at a high temperature, And a pore-sealing material is filled with the pore-forming material by mixing means in the mixer.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 외기 유입용 팬(204)으로부터의 유입된 외기는 상기 열교환기의 일 측면에서 반대 측면으로 통과하고, 상기 촉매반응기로부터 배출되는 고온의 배기가스는 상기 열교환기의 하부에서 상부로 통과하면서 열 교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the introduced outside air from the outside air inlet fan 204 passes from one side to the opposite side of the heat exchanger, and the hot exhaust gas discharged from the catalytic reactor And the heat exchange is performed while passing from the lower part to the upper part of the heat exchanger.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 습식 후처리 수단(400)은 산성 반응물질 보관탱크(404), 냉각수 보관탱크(405), 알칼리성 반응물질 보관탱크(406), 및 상기 습식 후처리 수단(400)은 상기 촉매반응기로부터 배출된 배기가스가 통과할 수 있는 반응물 주입장치(403)을 추가로 포함한다.According to another embodiment of the present invention, the wet post-treatment means 400 includes an acidic reaction substance storage tank 404, a cooling water storage tank 405, an alkaline reaction substance storage tank 406, The means 400 further comprises a reactant injection device 403 through which the exhaust gas discharged from the catalytic reactor can pass.

이를 통하여, 상기 촉매반응기로부터 배출된 배기가스가 통과함에 따라서, 상기 (1) 산성 반응물질 보관탱크, (2) 냉각수 보관탱크, (3) 알칼리성 반응물질 보관탱크로부터 각각 (1) 산성 반응물질, (2) 냉각수, (3) 알칼리성 반응물질이 상기 반응물 주입장치로 순차적으로 주입되어, 각각 순차적으로 (1) 기액 접촉 방식으로 상기 배기가스 내 부생성물이 상기 산성 반응물질과 고온 반응되어 제거되고, (2) 상기 배기가스의 온도가 낮추어지며, (3) 상기 배기가스 내 부생성물이 상기 알칼리성 반응물질과 기액 방식으로 저온 반응하여 제거된다.(1) an acidic reaction substance storage tank, (2) a cooling water storage tank, and (3) an alkaline reaction substance storage tank, respectively, as the exhaust gas discharged from the catalytic reactor passes therethrough. (2) cooling water, and (3) an alkaline reaction material are sequentially injected into the reactant injecting apparatus, and sequentially (1) the by-product in the exhaust gas is reacted with the acidic reaction material at a high temperature, (2) the temperature of the exhaust gas is lowered, and (3) the by-product in the exhaust gas reacts with the alkaline reaction material at a low temperature in a gas-liquid method.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 습식 후처리 수단(400)은 상기 촉매반응기로부터 배출된 배기가스가 상기 반응물 주입장치 이후에 통과할 수 있는 세정장치(401), 상기 세정장치에 반응수를 공급하는 반응수 보관탱크(407), 상기 반응수를 냉각시키는 냉각기(408)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다.According to another embodiment of the present invention, the wet post-treatment means 400 includes a cleaning device 401 through which the exhaust gas discharged from the catalytic reactor can pass after the reactant injection device, Disclosed is an apparatus for separating and catalytically decomposing gaseous fluorine compounds, characterized by further comprising a reaction water storage tank (407) for supplying water and a cooler (408) for cooling the reaction water.

또한 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치는 상기 촉매반응기로부터 상기 열교환기까지 이어지는 제1 배관, 또는 상기 열교환기로부터 상기 반응물 주입장치까지 이어진 제2 배관, 또는 이들 2개의 배관 모두 단열되어 있는 것을 특징으로 하는 집결식 불소화합물 가스분리 및 촉매분해 처리장치가 개시된다. 상기 단열배관(402)은 촉매반응기(301)로부터 열교환기(203)를 통하여 배출된 부생성물로 인하여 반응기 및 배관의 저온 피독현상을 방지하기 위하여 배기가스 온도가 고온으로 유지될 수 있도록 촉매반응기(301)로부터 열교환기(203)와 연결된 배관, 그리고 반응물 주입장치(403) 중단부까지 연결된 배관이 단열되어 있다.
In addition, according to another embodiment of the present invention, the lumped fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment apparatus is a first pipe leading from the catalytic reactor to the heat exchanger, or a second connecting from the heat exchanger to the reactant injection device Disclosed are a lumped fluorine compound gas separation and catalytic cracking treatment apparatus characterized by being insulated from a pipe or both of these pipes. The adiabatic pipe 402 is a catalytic reactor to maintain the exhaust gas temperature at a high temperature in order to prevent low temperature poisoning of the reactor and the pipe due to the by-product discharged from the catalytic reactor 301 through the heat exchanger 203 ( The pipe connected from the heat exchanger 203 to the stopper of the reactant injector 403 is insulated from 301.

또한, 본 발명에서 사용할 수 있는 촉매반응용 촉매 등에 대해서도 다음과 같이 개시한다.In addition, the catalyst for catalytic reaction which can be used in the present invention and the like are also disclosed as follows.

본 발명의 일 측면에 따르면, 감마-알루미나, 세타-알루미나, 알파-알루미나, 예타-알루미나, 보에마이트 또는 의보에마이트로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 담체에, 상기 담체 100 중량부 대비, 1-80 중량부의 갈륨 및 1-80 중량부의 아연이 함침되어 있는 것을 특징으로 하는 SF₆ 제거용 촉매가 개시된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a process for producing a toner, which comprises mixing at least one carrier selected from gamma-alumina, cetal-alumina, alpha-alumina, the catalyst for the SF ₆ to remove such a manner that the parts by weight of gallium and zinc, 1-80 parts by weight of the impregnation are disclosed.

일 구현예에 따르면, 상기 갈륨은 갈륨나이트레이트 용액(Ga(NO₃)₃), 갈륨클로라이드 용액(GaCl₃), 갈륨설페이트 용액(Ga₂(SO₄)₃) 또는 이들 2종 이상의 혼합물로부터 유래한 것이다. 또한, 상기 아연은 징크나이트레이트 용액(Zn(NO₃)₂), 징크클로라이드 용액(ZnCl₂), 갈륨설페이트 용액(ZnSO₄), 징크카보네이트([ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃) 또는 이들 2종 이상의 혼합물로부터 유래한 것일 수 있다.According to one embodiment, the gallium is derived from a gallium nitrate solution (Ga (NO ₃ ) ₃ ), a gallium chloride solution (GaCl ₃ ), a gallium sulfate solution (Ga ₂ (SO ₄ ) ₃ ) It is. The zinc may be zinc nitrate solution (Zn (NO ₃ ) ₂ ), zinc chloride solution (ZnCl ₂ ), gallium sulfate solution (ZnSO ₄ ), zinc carbonate ([ZnCO ₃ ] ₂ [Zn (OH) ₂ ] ₃ ) Or a mixture of two or more thereof.

다른 구현예에 따르면, 상기 촉매는 0.2-1 M 황산 용액으로 후처리된 것이다. 이러한 후처리에 의해 촉매의 내구성이 크게 향상될 수 있다.According to another embodiment, the catalyst is post-treated with 0.2-1 M sulfuric acid solution. By this post treatment, the durability of the catalyst can be greatly improved.

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 갈륨 전구체 및 아연 전구체의 혼합 용액을 담체에 함침시키고 건조하는 단계, 및 (b) 상기 건조된 촉매를 소성하는 단계를 포함하는 SF₆ 제거용 촉매의 제조방법이 개시된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a process for preparing a catalyst for removing SF ₆ , comprising: (a) impregnating and drying a mixed solution of a gallium precursor and a zinc precursor in a carrier; and (b) firing the dried catalyst. A method is disclosed.

혹은, (a) 갈륨 전구체 및 아연 전구체의 혼합 용액을 담체에 함침시키고 건조하는 단계, (b-1) 상기 건조된 촉매를 1차 소성하는 단계, (b-2) 상기 건조된 촉매를 산처리하는 단계, 및 (b-3) 상기 산처리된 촉매를 2차 소성하는 단계를 포함하는 SF₆ 제거용 촉매의 제조방법이 개시된다.(B) impregnating the carrier with a mixed solution of (a) a gallium precursor and a zinc precursor; (b-1) firstly calcining the dried catalyst; (b-2) the method of manufacturing steps, and (b-3) SF ₆ catalyst for removing comprises the step of the secondary sintering the acid-treated catalyst is disclosed that.

이러한 측면의 일 구현예에 따르면, 상기 갈륨 전구체 및 상기 아연 전구체는 상기 담체 100 중량부 대비, 갈륨 1-80 중량부 및 아연 1-80 중량부가 되도록 사용할 수 있다.According to one embodiment of this aspect, the gallium precursor and the zinc precursor may be used in an amount of 1-80 parts by weight of gallium and 1-80 parts by weight of zinc, based on 100 parts by weight of the carrier.

다른 구현예에 따르면, 상기 담체는 감마-알루미나, 세타-알루미나, 알파-알루미나, 예타-알루미나, 보에마이트, 의보에마이트 또는 이들 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 갈륨 전구체는 갈륨나이트레이트 용액(Ga(NO₃)₃), 갈륨클로라이드 용액(GaCl₃), 갈륨설페이트 용액(Ga₂(SO₄)₃) 또는 이들 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 아연 전구체는 징크나이트레이트 용액(Zn(NO₃)₂), 징크클로라이드 용액(ZnCl₂), 갈륨설페이트 용액(ZnSO₄), 징크카보네이트([ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃) 또는 이들 2종 이상의 혼합물일 수 있다.According to another embodiment, the carrier can be gamma-alumina, theta-alumina, alpha-alumina, beta-alumina, boehmite, bosemite or a mixture of two or more thereof. The gallium precursor may be a gallium nitrate solution (Ga (NO ₃ ) ₃ ), a gallium chloride solution (GaCl ₃ ), a gallium sulfate solution (Ga ₂ (SO ₄ ) ₃ ) or a mixture of two or more thereof. The zinc precursor may be zinc nitrate solution (Zn (NO ₃ ) ₂ ), zinc chloride solution (ZnCl ₂ ), gallium sulfate solution (ZnSO ₄ ), zinc carbonate ([ZnCO ₃ ] ₂ [Zn (OH) ₂ ] ₃ ) or a mixture of two or more thereof.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 SF₆ 제거용 촉매의 제조방법은 (c) 상기 (b) 단계 또는 (b-3) 단계에서 소성된 촉매를 바인더를 사용하여 성형하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.According to another embodiment, the method for preparing the catalyst for removing SF ₆ may further include (c) molding the catalyst calcined in the step (b) or (b-3) using a binder have.

본 발명의 또 다른 측면은 (A) 배기가스 유입부, (B) 물 주입구, (C) 상기 주입된 물을 기화시키고 상기 기화된 수증기와 상기 유입된 배기가스를 제1 고온에서 혼합하는 기체 혼합부, (D) 상기 혼합된 기체가 통과되는 촉매 반응층 및 상기 촉매 반응층을 제2 고온으로 유지하는 제2 가열수단을 포함하는 촉매 반응부, (E) 상기 촉매 반응층을 통과한 혼합기체의 온도를 낮추는 열교환기, 및 (F) 상기 온도가 낮아진 혼합기체를 세정하는 습식 세정부를 포함하는 SF₆ 제거장치에 관한 것이다.Another aspect of the present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus comprising (A) an exhaust gas inlet, (B) a water inlet, (C) a gas mixture for vaporizing the injected water and mixing the vaporized water vapor and the introduced exhaust gas at a first high temperature (D) a catalytic reaction section through which the mixed gas passes, and a second heating means which maintains the catalytic reaction layer at a second high temperature; (E) the temperature of the heat exchanger to lower, and (F) directed to a SF ₆ liquid removing apparatus comprising a cleaning section for cleaning the lower the temperature the gas mixture.

본 발명의 또 다른 측면은 (a) 배기가스를 유입하는 단계, (b) 물을 주입하는 단계, (c) 상기 주입된 물을 기화시키고 상기 기화된 수증기과 상기 유입된 배기가스를 제1 고온에서 혼합하는 단계, (d) 상기 혼합된 기체를 제2 고온으로 유지된 촉매 반응층을 통과시키는 단계, (e) 상기 촉매 반응층을 통과한 혼합기체의 온도를 낮추는 단계, 및 (f) 상기 온도가 낮아진 혼합기체를 습식 세정하는 단계를 포함하는 SF₆ 제거방법에 관한 것이다.(B) introducing water; (c) vaporizing the injected water and supplying the vaporized water vapor and the introduced exhaust gas at a first high temperature (D) passing the mixed gas through a catalytic reaction layer maintained at a second high temperature, (e) lowering the temperature of the mixed gas passing through the catalytic reaction layer, and (f) the present invention relates to SF ₆ removal comprises washing liquid to lower the gas mixture.

이러한 장치 및 방법에 있어서, 일 구현예에 따르면, 상기 촉매는 감마-알루미나, 세타-알루미나, 알파-알루미나, 예타-알루미나, 보에마이트 또는 의보에마이트로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 담체에, 상기 담체 100 중량부 대비, 1-80 중량부의 갈륨 및 1-80 중량부의 아연이 함침되어 있다. 또한, 상기 갈륨은 갈륨나이트레이트 용액(Ga(NO₃)₃), 갈륨클로라이드 용액(GaCl₃), 갈륨설페이트 용액(Ga₂(SO₄)₃) 또는 이들 2종 이상의 혼합물로부터 유래할 수 있다. 또한, 상기 아연은 징크나이트레이트 용액(Zn(NO₃)₂), 징크클로라이드 용액(ZnCl₂), 갈륨설페이트 용액(ZnSO₄), 징크카보네이트([ZnCO₃]₂[Zn(OH)₂]₃) 또는 이들 2종 이상의 혼합물로부터 유래할 수 있다. 또한, 상기 촉매는 0.2-1.0 M 황산 용액으로 후처리된 것일 수 있다.In such an apparatus and method, according to one embodiment, the catalyst is added to at least one carrier selected from gamma-alumina, theta-alumina, alpha-alumina, beta- alumina, boehmite or boehmite, 1 to 80 parts by weight of gallium and 1 to 80 parts by weight of zinc are impregnated. The gallium may originate from a gallium nitrate solution (Ga (NO ₃ ) ₃ ), a gallium chloride solution (GaCl ₃ ), a gallium sulfate solution (Ga ₂ (SO ₄ ) ₃ ) or a mixture of two or more thereof. The zinc may be zinc nitrate solution (Zn (NO ₃ ) ₂ ), zinc chloride solution (ZnCl ₂ ), gallium sulfate solution (ZnSO ₄ ), zinc carbonate ([ZnCO ₃ ] ₂ [Zn (OH) ₂ ] ₃ ) Or a mixture of two or more thereof. In addition, the catalyst may be post-treated with a 0.2-1.0 M sulfuric acid solution.

다른 구현예에 따르면, 상기 기화된 수증기와 상기 배기가스가 혼합되는 제1 고온은 250-350 ℃일 수 있다. 상기 온도를 벗어나는 경우, 500-550 ℃에서 전환 효과를 전혀 보이지 않음을 확인하였다.According to another embodiment, the first high temperature at which the vaporized water vapor and the exhaust gas are mixed may be 250-350 캜. When the temperature was out of the range, no conversion effect was observed at 500-550 ° C.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 혼합된 기체 중 상기 기화된 수증기의 함량은 2-18 부피%일 수 있다. According to another embodiment, the content of the vaporized water vapor in the mixed gas may be 2 to 18% by volume.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 촉매 반응층이 유지되는 제2 고온은 350-900 ℃일 수 있다. 이 온도 범위를 벗어나는 경우, 제거 효율이 크게 떨어지거나 또는 촉매 상변화에 의해 촉매의 전환 활성이 크게 저하됨을 확인하였다.According to another embodiment, the second high temperature at which the catalytic reaction layer is maintained may be 350-900 ° C. When it is out of this temperature range, it was confirmed that the removal efficiency is greatly reduced or the conversion activity of the catalyst is greatly reduced by the catalyst phase change.

또 다른 구현예에 따르면, 상기 습식 세정부는 냉각수 및 알칼리계 첨가물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 상기 촉매 반응층을 통과하여 생성된 부생성물을 더욱 효과적으로 제거할 수 있기 때문이다.According to another embodiment, the wet cleaning part preferably comprises cooling water and an alkali-based additive. This is because it is possible to more effectively remove by-products generated through the catalytic reaction layer.

본 발명의 다른 측면에 따르면, SF₆ 촉매분해 반응에 대한 최적화에 관한 것이다. 일 구현예에 따르면, SF₆ 가스를 포함한 배출가스가 유입되는 배출가스 유입구(1); 가수분해 반응을 일으키기 위한 물 주입부(2); 상기 물 주입부를 통해 주입된 물을 기화시키고 이를 상기 배출가스 유입구를 통해 유입된 배출가스와 혼합시키기 위한 가스 혼합부(4); 상기 기화된 수증기와 배출가스의 혼합 가스가 유입되는 촉매 반응층(7) 및 상기 촉매 반응층(7)의 온도를 원하는 고온으로 설정하기 위한 가열장치(8)를 포함하는 촉매 반응부; 상기 촉매 반응층을 거치면서 발생되는 부생성물을 제거하기 위한 습식 세정부(10); 및 처리된 배출가스를 내보내는 배출구(11)을 포함하는 SF₆ 처리 장치가 개시된다.According to another aspect of the invention relates to optimization of the SF ₆ decomposition catalyst. According to one embodiment, an exhaust gas inlet (1) through which an exhaust gas containing SF ₆ gas is introduced; A water injection part (2) for causing a hydrolysis reaction; A gas mixing part (4) for vaporizing the water injected through the water injecting part and mixing the water with the exhaust gas introduced through the exhaust gas inlet; A catalytic reaction part including a gas mixture of vaporized water vapor and exhaust gas and a heating device for setting a temperature of the catalytic reaction layer to a desired high temperature; A wet cleaning unit 10 for removing by-products generated while passing through the catalytic reaction layer; And the SF ₆ treatment device including a discharge port (11) to export the treated off-gas is disclosed.

본 발명은 반도체 및 중전기기 등의 전력기반 시설 및 송배전설비, 전력기기 제조업체 등에서 발생하는 다량의 불소화합물 가스를 효율적으로 집결하여 분리 재생하는 전처리 과정과 전처리 후, 남은 폐가스를 촉매분해로 제거할 수 있도록 하였으며, 이 과정에서 발생하는 불소화합물 가스의 부생성물을 세정장치를 통하여 효과적으로 처리하고, 촉매반응기 및 후단 설비의 부식을 방지하기 위하여 단열 및 냉각기를 통하여 설비의 내구성을 증진시킨 효과가 있다.The present invention can efficiently remove the waste gas remaining after the pre-treatment and pre-treatment, and after the pre-treatment to efficiently collect and regenerate a large amount of fluorine compound gas generated from power infrastructure, such as semiconductors and heavy electric equipment, transmission and distribution facilities, power equipment manufacturers, etc. In this process, by-products of the fluorine compound gas generated in this process can be effectively treated through a washing apparatus, and the durability of the equipment can be improved through an insulation and a cooler to prevent corrosion of the catalytic reactor and the downstream equipment.

본 발명에 따른 집결식 불소화합물 분리 및 촉매분해 처리장치는 폐자원으로 폐기하는 불소화합물의 재생 및 재생 후, 폐기되는 불소화합물 폐가스를 처리하는 지구 온난화 물질 분리 및 제거용으로 산업계 전반에 걸쳐 광범위하게 사용될 수 있으며, 감축된 온실 가스만큼 청정 개발 체제(CDM: Clean Development Mechanism)를 구축하여 향후, 탄소 배출권 거래(EU ETS) 사업도 가능하여 온실가스 물질 처리의 손실비용을 이익으로 바꿔주는 부가 가치 창출 및 저 탄소 녹색 성장 정책의 실현이 가능하다.The aggregated fluorine compound separation and catalytic decomposition treatment apparatus according to the present invention is widely used throughout the industry for the separation and removal of global warming materials for treating waste gas of fluorine which is disposed of after recycling and regeneration of fluorine that is disposed of as waste resources. By creating a Clean Development Mechanism (CDM) as much as the reduced greenhouse gases, future carbon emissions trading (EU ETS) projects are possible, creating added value that can turn profits from the cost of processing greenhouse gas materials into profits. And low carbon green growth policies.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집결식 불소화합물 분리 및 촉매분해 처리장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 분리장치의 구성을 나타낸 개략도이다. Figure 1 is a schematic diagram showing the configuration of an aggregated fluorine compound separation and catalytic decomposition treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a separation device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 집결식 불소화합물 가스 분리 및 촉매분해 처리장치를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집결식 불소화합물 가스 분리 및 촉매분해 처리장치의 구성을 나타낸 개략도이다. 본 발명의 실시예에 따른 집결식 불소화합물 가스 분리 및 촉매분해 처리장치는 전처리 수단(100), 열교환 및 혼합 수단(200), 촉매분해 수단(300) 및 습식 후처리 수단(400)을 포함한다.Hereinafter, an apparatus for separating and catalytically treating a fluorine-containing gas according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic view showing the configuration of an apparatus for separating and catalyzing the gathering fluorine compound gas according to an embodiment of the present invention. Gathering fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment apparatus according to an embodiment of the present invention includes a pre-treatment means 100, heat exchange and mixing means 200, catalytic decomposition means 300 and wet after-treatment means (400). .

우선, 전처리 수단(100)은 처리할 반도체 및 중전기기 등의 전력기반 시설 및 송배전설비, 전력기기 제조업체 등에서 발생하는 다량의 폐기 불소화합물 가스, 즉 불소화합물 95% 미만의 고농도 폐기 가스를 차량 탱크로리 또는 이동이 가능한 이동탱크(103)에 의하여 저장탱크(101)에 집결시킨 후, 저장탱크(101)에서 안전화된 불소화합물 가스는 분리장치(102)로 이동하여 재생이용이 가능한 불소화합물로 고농도로 분리하여 실린더(105)로 이동하여 보관하고, 재생하지 못한 폐기 불소화합물은 저장탱크(101)로 이동하여 보관한다. 즉, 상기 저장탱크(101)는 외부 이동탱크(103) 또는 소형 이동형 고압용기로부터 유입되어 집결되는 여러 농도의 폐기 불소화합물 가스를 안정화시키는 버퍼 역할을 하며, 분리장치(102)로부터 분리되지 않은 폐기 불소화합물 가스를 보관하는 역할을 한다.First, the pre-treatment means 100 is a vehicle tank lorry or a large amount of waste fluorine gas, that is, less than 95% After condensing in the storage tank 101 by the movable mobile tank 103, the fluorine compound gas secured in the storage tank 101 is moved to the separator 102 to be separated into high concentrations into fluorine compounds that can be recycled. To store and move to the cylinder 105, and the waste fluorine compound which has not been regenerated is moved to the storage tank 101 and stored. That is, the storage tank 101 serves as a buffer for stabilizing waste fluorine compound gas of various concentrations collected and collected from the external mobile tank 103 or the small mobile high pressure vessel, and is not separated from the separator 102. It serves to store fluorine gas.

상기와 같이, 저장탱크(101)에서 고농도 폐기 불소화합물 가스를 처리한 후, 저장탱크(101) 내 남은 불소화합물 가스 잔량을 처리하기 위하여 외기 유입용 팬(106)을 설치하여 저장탱크(101) 하부에서 외기를 유입시켜 잔량을 촉매반응기(301)로 보내어 촉매분해 처리한다.As described above, after treating the high concentration waste fluorine compound gas in the storage tank 101, in order to process the remaining amount of fluorine compound gas remaining in the storage tank 101 by installing a fan for the outside air storage tank 101 The outside air is introduced from the lower part and the remaining amount is sent to the catalytic reactor 301 for catalytic decomposition.

또한 상기와 같이, 저장탱크(101)에서 고농도 폐기 불소화합물 가스를 처리한 후, 저장탱크(101) 내 먼지(dust) 및 수분 등을 제거하기 위하여 외기 유입용 팬(106)을 설치하여 저장탱크(101) 상부에서 외기를 유입시켜 밸브(107)를 열어 저장탱크(101) 바닥 벤트 라인(vent line)을 통하여 외부로 배출한다. In addition, as described above, after treating the high concentration waste fluorine compound gas in the storage tank 101, in order to remove the dust (dust) and water in the storage tank 101 by installing a fan 106 for the outside air storage tank The outside air is introduced from the upper portion 101 to open the valve 107 and discharged to the outside through the bottom vent line of the storage tank 101.

상기 저장탱크(101)에서 불소화합물 가스를 분리장치(102)에 유입하기 전에 불소화합물 가스가 유입되는 배관에 진공을 걸 수 있도록 저장탱크(101)와 분리장치(102) 사이에 진공펌프(104)를 설치하여 배관 내 외기 및 미량의 불순물을 제거할 수 있도록 진공을 걸어 준 이후에 저장탱크(101) 내 불소화합물 가스를 분리장치(102)로 유입시켜 불소화합물의 분리수율을 향상시키도록 한다. The vacuum pump 104 between the storage tank 101 and the separation device 102 so as to apply a vacuum to the pipe in which the fluorine compound gas is introduced before the fluorine compound gas is introduced into the separation device 102 in the storage tank 101. After installing a vacuum to remove outside air and trace impurities in the pipe, the fluorine compound gas in the storage tank 101 is introduced into the separator 102 to improve the separation yield of the fluorine compound. .

두 번째로, 도 1에 도시된 분리장치(102)의 구성을 나타낸 개략도인 도 2에 나타는 바와 같이, 상기 분리장치(102)는 저장탱크(101)에서 유입된 불소화합물 가스 내 산성 계열 물질, 수분 및 먼지 등은 흡착반응기(1021)와 먼지 제거용 필터장치(1022)를 통과하면서 제거되고, 분리장치(102)에 유입되는 불소화합물의 농도 및 유량에 따라 분리막 모듈(1027) 및 분리막 모듈(1028)의 분리수율을 조절할 수 있게 유입 불소화합물의 압력 및 온도를 조절할 수 있도록 하기 위하여 압력조절기(1023) 및 온도조절기(1025)을 이용하여 압력계측기(1024) 및 온도계측기(1026)을 통하여 조정한 후, 분리막 모듈(1027) 및 분리막 모듈(1028)로 유입시켜 분리모듈을 통과한 고농도의 불소화합물 가스는 분리하여 불소화합물 유량계(1029)를 통과하여 실린더(105)로 유입시키고, 분리모듈을 통과하지 못한 불소화합물 및 불순물은 저장탱크(101)로 유입되도록 설치한다.Secondly, as shown in FIG. 2, which is a schematic diagram showing the configuration of the separator 102 shown in FIG. 1, the separator 102 is an acid-based material in the fluorine compound gas introduced from the storage tank 101. , Moisture and dust are removed while passing through the adsorption reactor 1021 and the dust removal filter device 1022, and the membrane module 1027 and the membrane module according to the concentration and flow rate of the fluorine compound flowing into the separator 102 In order to control the pressure and temperature of the inlet fluorine compound to control the separation yield of (1028) through the pressure gauge (1024) and thermometer (1026) using a pressure regulator (1023) and a temperature controller (1025) After the adjustment, the high concentration of fluorine compound gas flowing into the separation membrane module 1027 and the separation membrane module 1028 and passing through the separation module is separated and passed through the fluorine compound flowmeter 1029 to flow into the cylinder 105, and the separation module Pass through The fluorine compound and impurities that are not installed are installed to flow into the storage tank 101.

상기 흡착반응기(1021)는 저장탱크(101)에서 유입된 불소화합물 가스 내 혼합된 산성(SO₂ 등) 물질을 알카리 계열 흡착제 및 제올라이트 계열 흡착제를 이용하여 제거한 뒤에 먼지 제거용 필터장치(1022)로 유입시킨다.The adsorption reactor 1021 removes the acid (SO _2, etc.) mixed in the fluorine compound gas introduced from the storage tank 101 by using an alkali-based adsorbent and a zeolite-based adsorbent, and then removes the dust to the filter device 1022. Inflow.

상기 먼지 제거용 필터(1022)는 상기 불소화합물 가스 내 먼지 및 흡착제 입자의 사이즈 0.001-1 ㎛ 이상의 먼지를 제거하기 위하여 0.001-1 ㎛ 이하의 먼지 제거가 가능한 여과형태의 필터가 가능한 먼지 제거용 필터장치(1022)를 설치한다. The dust removal filter 1022 is a dust removal filter capable of a filtration type filter capable of removing dust of 0.001-1 μm or less in order to remove dust in the fluorine compound gas and dust of an adsorbent particle of 0.001-1 μm or more. Install device 1022.

상기 분리막 모듈(1027, 1028)은 고농도의 폐기된 불소화합물 가스를 분리 농축시키는데 있어 분리모듈을 통과한 분리효율은 20-90%로서, 95% 미만의 불소화합물 가스는 95% 이상의 고농도로 분리 농축하여 실린더(105)로 유입시켜 보관하고, 분리모듈을 통과하지 못하는 불소화합물 폐가스(95% 미만의 가스)는 저장탱크(101)로 유입하여 촉매분해 반응기(301)에서 분해 처리하도록 분리한다. 상기에서 분리효율은 일종의 분리수율로서, 분리모듈을 통과한 분리효율은 분리되는 가스의 순도에 따라 20-90%이라는 의미이며, 고순도이면 분리수율이 떨어지고 저순도이면 분리수율이 증가하게 된다.The separation membrane modules 1027 and 1028 have a separation efficiency of 20-90% for separating and concentrating high concentration of waste fluorine compound gas, and less than 95% of fluorine compound gas is separated and concentrated at a high concentration of 95% or more. And stored in the cylinder 105, and the fluorine compound waste gas (gas less than 95%) that does not pass through the separation module flows into the storage tank 101 to be separated in the catalytic decomposition reactor 301 for decomposition. In the above, the separation efficiency is a kind of separation yield, which means that the separation efficiency passed through the separation module is 20-90% according to the purity of the gas to be separated. If the purity is high, the separation yield is low, and if the purity is low, the separation yield is increased.

상기 분리장치(102)는 촉매분해 반응기(301)와 함께 95% 미만의 불소산화물 가스를 분리모듈로 95% 이상으로 분리 농축 후 재사용하고, 재사용하지 못하는 폐기 불소산화물 가스는 촉매분해 방법으로 처리할 수 있는 기능을 제공한다.The separation device 102 is used together with the catalytic cracking reactor 301 to separate and concentrate less than 95% fluorine oxide gas to 95% or more as a separation module, and to dispose of the waste fluorine oxide gas that cannot be reused by the catalytic decomposition method. Provides the ability to

세 번째로, 상기 열교환 및 혼합 수단(200)은 상기 전처리 수단(100)의 저장탱크(101)에서 유량계(202)을 통하여 고농도의 불소화합물 가스의 일정한 양을 혼합기(201)로 이동하고, 상온의 외기는 외기 유입용 팬(204)를 통하여 열교환기(203)로 이동하여 고온의 외기로 변환시킨 후, 혼합기(201)로 이동하여 일정량의 불소화합물 가스와 혼합하여 고온 저농도의 불소화합물 가스를 촉매반응기(301)로 이동시킨다.Third, the heat exchange and mixing means 200 in the storage tank 101 of the pretreatment means 100 through the flow meter 202 to move a constant amount of a high concentration of fluorine compound gas to the mixer 201, room temperature The outside air is transferred to the heat exchanger 203 through the outside air inlet fan 204, converted to a high temperature outside air, and then moved to the mixer 201 and mixed with a predetermined amount of fluorine compound gas to produce a high temperature low concentration fluorine compound gas. It is moved to the catalytic reactor 301.

본 발명의 열교환기(203)는 상기 외기 유입용 팬(204)으로부터의 상온의 외기를 배관을 통하여 열교환기(203) 내에서 우측에서 좌측으로 통과하고, 촉매반응기(301)를 통하여 배출되는 고온의 배기가스는 열교환기(203) 하부에서 상부로 통과하면서 상온의 외기를 고온의 배출가스를 통하여 열교환 방식으로 간접 가열하는 방식이다. The heat exchanger 203 of the present invention passes the outside air at room temperature from the air inlet fan 204 from the right side to the left side in the heat exchanger 203 through a pipe, and is discharged through the catalytic reactor 301. Exhaust gas is a method of indirectly heating the outside air at room temperature through a high-temperature exhaust gas while passing from the lower portion of the heat exchanger 203 to the upper portion.

혼합기(201)는 열교환기(203)를 통하여 고온으로 변한 외기와 유량계(202)를 통하여 유입되는 불소화합물 가스가 혼합된 혼합가스의 온도를 고온으로 유지하기 위하여 혼합기 전체를 단열 처리 하고, 혼합기(201) 내 혼합 수단으로 타공망을 설치하거나, 타공재료를 일정량 충진시킨다.The mixer 201 heat-insulates the entire mixer to maintain the temperature of the mixed gas mixed with the fluorine compound gas introduced through the heat exchanger 203 and the fluorine compound gas introduced into the high temperature through the heat exchanger 203, and the mixer ( 201) A perforating network is installed as a mixing means or a certain amount of perforating material is filled.

네 번째로, 상기 촉매분해 수단(300)은 상기 혼합기(201)에서 고온 저농도로 혼합된 불소화합물 가스를 촉매반응기(301)에서 산화 및 가수분해 촉매반응이 용이하도록 가열장치(302)와 반응수 주입부(303); 및 촉매반응기(301) 내에서 상기 불소화합물 가스가 제거될 수 있도록 촉매가 담지된 촉매모듈(3011, 3012)이 촉매반응기(301) 내벽에 밀폐되도록 설치되어 담지된 촉매의 작용에 의해 상기 촉매반응기(301) 내에 유입된 상기 불소화합물 가스가 산화 반응, 가수분해 반응, 산화 및 가스분해 반응하도록 하는 적어도 하나의 촉매군을 포함한다.Fourth, the catalytic cracking means 300 is a heating device 302 and the reaction water to facilitate the oxidation and hydrolysis catalytic reaction of the fluorine compound gas mixed at a high temperature and low concentration in the mixer 201 in the catalytic reactor 301 Injection section 303; And the catalyst modules 3011 and 3012 on which the catalyst is loaded are sealed to the inner wall of the catalyst reactor 301 so that the fluorine compound gas can be removed in the catalyst reactor 301. And at least one catalyst group for causing the fluorine compound gas introduced into 301 to be oxidized, hydrolyzed, oxidized and gasoline-reacted.

도 1에 도시된 촉매반응기(301) 내 설치된 촉매모듈의 단면도인 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 촉매모듈(3011, 3012)은 상기 촉매모듈 내에 펠렛 또는 볼 타입의 촉매를 사각의 판에 넣은 후 트래이 방식으로 지그재그로 넣어 박스형으로 촉매모듈(3012)화하여 촉매반응기(301) 내에 설치하거나, 허니컴(honeycomb) 형태로서 적층식으로 촉매모듈(3011)화하여 촉매반응기(301) 내에 설치하여 불소화합물 가스를 처리한다.As shown in FIG. 3, which is a cross-sectional view of the catalyst module installed in the catalytic reactor 301 shown in FIG. 1, the catalyst modules 3011 and 3012 have pellet or ball type catalysts in the catalyst module in a square plate. Tie-type zigzag-type catalyst module 3012 into a box-type catalyst reactor 301 or a honeycomb layer of catalyst module 3011 into a catalyst reactor 301 to be installed in a catalytic reactor 301 Process the gas.

상기 촉매모듈(3011, 3012)의 재질은 불소화합물 가스의 부생성물로 인한 부식성을 고려하여 스텐레스 스틸 및 세라믹 재료를 이용한다.The catalyst modules 3011 and 3012 are made of stainless steel and ceramic materials in consideration of the corrosiveness caused by by-products of the fluorine compound gas.

상기 촉매모듈(3011, 3012) 내에 담지 되어 있는 촉매는 주로 고체산 촉매로 담체로 알루미나를 기본 촉매로 하여 Ni, Co, P, Fe, Ti, Zn, La, Ce, Ga 등 금속 첨가물로 제조한 촉매, 또는 포스페이트계 촉매, 지르코니아계 촉매, 실리카계 촉매, 또는 알루미나 상에 황산, 인산, 붕산 등 무기산을 담지 시킨 촉매, 또는 제올라이트, γ-Al₂O₃, SiO₂-Al₂O₃, V₂O₅/Al₂O₃, TiO₂-SiO₂, 불소화(fluorinated) TiO₂, Pt/ZrO₂-TiO₂, Cr₂O₃/ZrO₂, BPO₄ 등의 촉매를 1종 또는 2종 이상 적층 및 혼합하여 제조한 촉매를 촉매모듈(3011, 3012)에 넣어 산화분해 및 가수분해 작용이 되도록 제작된다. The catalysts supported in the catalyst modules 3011 and 3012 are mainly solid acid catalysts, and are made of metal additives such as Ni, Co, P, Fe, Ti, Zn, La, Ce, Ga, etc. using alumina as a base catalyst as a carrier. Catalyst or phosphate-based catalyst, zirconia-based catalyst, silica-based catalyst, or a catalyst in which inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid and boric acid are supported on alumina, or zeolite, γ-Al ₂ O ₃ , SiO ₂ -Al ₂ O ₃ , V _{_{_{_{2 O 5 / Al 2 O 3}}}} , TiO 2 -SiO 2, fluorinated _{(fluorinated) TiO 2, Pt /} ZrO 2 -TiO 2, Cr 2 O 3 / ZrO 2, BPO 4 , etc. of the catalyst alone or in combination of two or more The catalyst prepared by laminating and mixing is put into the catalyst modules 3011 and 3012 to be oxidized and hydrolyzed.

상기 촉매의 제작형태는 펠렛, 볼, 허니컴 형태를 포함하며, 특히 펠렛 ㅂ바방식은 펠렛 옆선에 변화를 준 클로바 및 별 형태, 내부 관통 향태 등을 포함하고, 펠렛 내부를 관통하는 형태가 될수록 분해효과는 더욱 향상된다. The production form of the catalyst includes a pellet, a ball, a honeycomb form, and in particular, the pellet bar method includes a claw and a star form, an inner penetrating state, etc., which have changed the pellet side line, and the decomposition effect becomes more penetrating into the pellet. Is further improved.

촉매분해이란 기체 분자가 고체 표면에서 부착되어 산화 및 가수분해되는 현상이다. 일반적으로 불소화합물 가스를 함유한 오염가스는 반응온도 1000 ℃ 이상에서 가열 및 가수가 되어야 분해가 잘 되나, 촉매를 이용하면 반응온도 500-800 ℃에서 산화 및 가수분해가 일어나, 반응온도가 낮아지고, 에너지 소비량이 줄어들게 되어 일반 열분해법 보다 촉매 분해법이 경제적일 수 있다.Catalytic decomposition is a phenomenon in which gas molecules adhere and oxidize and hydrolyze on a solid surface. In general, contaminated gas containing fluorine compound gas is decomposed only when it is heated and hydrolyzed at the reaction temperature of 1000 ℃ or higher, but when a catalyst is used, oxidation and hydrolysis occurs at the reaction temperature of 500-800 ℃, resulting in lower reaction temperature. As a result, the catalytic energy consumption can be more economical than conventional pyrolysis.

이렇게 하여 촉매모듈(3011, 3012)에 유입된 불소화합물 가스는 반응수 주입부(303)를 통해 주입된 수분과 함께 상기 촉매의 불소화합물 분해 작용을 통하여 가수분해와 일부 산화분해로 제거된다. 예를 들면, 불소화합물 가스의 경우 주요반응은 다음의 화학식 1과 같다.In this way, the fluorine compound gas introduced into the catalyst modules 3011 and 3012 is removed by hydrolysis and partial oxidative decomposition through the fluorine compound decomposition action of the catalyst together with the water injected through the reaction water injection unit 303. For example, in the case of fluorine compound gas, the main reaction is represented by the following Chemical Formula 1.

[화학식 1][Formula 1]

SF₆ + 3H₂O → SO₂ + 6HFSF ₆ + 3H ₂ O → SO ₂ + 6HF

2NF₃ + 3H₂O → NO + NO₂ + 6HF2NF ₃ + 3H ₂ O → NO + NO ₂ + 6HF

CF₄ + 2H₂O → CO₂ + 4HFCF ₄ + 2H ₂ O → CO ₂ + 4HF

2CHF₃ + 2H₂O + O₂ → 2CO₂ + 6HF2CHF ₃ + 2H ₂ O + O ₂ → 2CO ₂ + 6HF

C₂F₆ + 3H₂O + 1/2 O₂ → 2CO₂ + 6HF C ₂ F ₆ + 3 H ₂ O + 1/2 O ₂ → 2CO ₂ + 6 HF

C₃F₈ + 4H₂O + O₂ → 3CO₂ + 8HFC ₃ F ₈ + 4H ₂ O + O ₂ → 3CO ₂ + 8HF

이렇게 분해반응에서 불소 화합물(SF₆, CF₄, NF₃) 가스 등이 제거된 복합 오염 물질은 세정수에 용해가 용이한 수증기, HF, S 등의 가스로 분해되고 일부 질소산화물(NO, NO₂) 등이 포함되어 후처리 수단(400)으로 유입된다.In this decomposition reaction, the complex pollutants from which fluorine compounds (SF ₆ , CF ₄ , NF ₃ ) gas are removed are decomposed into gases such as water vapor, HF, and S that are easily dissolved in the washing water, and some nitrogen oxides (NO, NO ₂ ) and the like are introduced into the post-treatment means 400.

다섯 번째로, 본 발명에 따른 집결식 불소화합물 가스 분리 및 촉매분해 처리장치는 상기 촉매분해 수단(300)에 의한 촉매분해 반응 중 생성되는 오염성 반응 생성물을 용해 처리하여 제거하는 후처리 수단(400)을 추가로 포함한다. 상기 오염성 반응 생성물은 황산화물(SO₂), 불소화합물(HF), 질소산화물(NO, NO₂) 중의 적어도 하나를 포함한다.Fifth, the aggregated fluorine compound gas separation and catalytic cracking treatment apparatus according to the present invention is a post-treatment means for dissolving and removing the contaminated reaction product generated during the catalytic decomposition by the catalytic cracking means (300) It further includes. The contaminating reaction product includes at least one of sulfur oxides (SO ₂ ), fluorine compounds (HF), and nitrogen oxides (NO, NO ₂ ).

도 1은 본 설비의 처리 수단을 나타낸 개략도이다. 상기 후처리 수단(400)은 단열배관(402)을 통하여 반응물 주입장치(403)을 통과한 후, 세정장치(401)을 지나 굴뚝(410)으로 배출되는 형태로 구성된다. 1 is a schematic view showing a processing means of the facility. The post-treatment means 400 is configured to pass through the reactant injection device 403 through the heat insulation pipe 402, and then discharged to the chimney 410 through the cleaning device 401.

상기 단열배관(402)은 촉매반응기(301)로부터 열교환기(203)를 통하여 배출된 부생성물로 인하여 반응기 및 배관의 저온 피독현상을 방지하기 위하여 배기가스 온도가 고온으로 유지될 수 있도록 촉매반응기(301)로부터 열교환기(203)와 연결된 배관, 그리고 반응물 주입장치(403) 중단부까지 연결된 배관이 단열되어 있다. In order to prevent the low temperature poisoning of the reactor and the piping due to the by-products discharged from the catalytic reactor 301 through the heat exchanger 203, the heat insulating pipe 402 is connected to a catalytic reactor 301 are connected to a pipe connected to the heat exchanger 203 and a pipe connected to the reactant injector 403 interrupter are insulated.

상기 반응물 주입장치(403)에는 3개의 주입부가 구성되어 있으며, 상단부에는 산성물질을 보관하고 있는 반응물 보관탱크(404)에 연결되어 설치되고, 중단부에는 냉각수 및 반응수을 보관하고 있는 반응물 보관탱크(405)에 연결되어 설치되고, 하단부에는 알카리성 물질을 보관하고 있는 반응물 보관탱크(406)에 연결되어 설치된다.The reactant injector 403 includes three injectors, the upper end of which is connected to a reactant storage tank 404 that stores an acidic substance, and a stopper reactant storage tank that stores cooling water and reactant water ( It is connected to the 405 is installed, the lower end is connected to the reactant storage tank 406 for storing the alkaline material is installed.

상기 세정장치(401)는 상기 반응물 보관탱크(403)에서 반응된 산성 및 알카리성 배가스 및 처리수를 중화 및 냉각시키는 반응수를 보관하고 있는 반응수 보관탱크(407)와 이 보관탱크(407) 내 반응수를 냉각시키기 위한 냉각기(408)로 연결되어 설치되고, 세정장치(401)에서 냉각 및 오염물질이 세정 처리된 배가스는 팬(409)을 통하여 굴뚝(410)으로 배출되도록 설치된다.The cleaning device 401 is a reaction water storage tank 407 and the storage tank 407 that stores the reaction water to neutralize and cool the acid and alkaline flue gas and the treated water reacted in the reactant storage tank 403 Connected to the cooler 408 for cooling the reaction water is installed, the exhaust gas in which the cooling and contaminants are cleaned in the cleaning device 401 is installed to be discharged to the chimney 410 through the fan 409.

상기 세정장치(401)의 재질은 스텐레스 스틸과 가볍고 내부식성이 있는 FRP(Fibre-reinforced plastic)로 설치되어 있다. 주요 재질인 FRP는 배를 만드는 재료로 설비의 제작방식이 재료를 덧대고, 말리고, 덧대는 방식으로 제작이 되어 부식에 강한 재질이면서 부분 누수 발생 시 교체 및 수리가 수월하며, 재질이 가벼워 이동 및 설비의 구성 변경이 용이하다.The material of the cleaning device 401 is made of stainless steel and FRP (Fibre-reinforced plastic) with light and corrosion resistance. FRP, the main material, is a ship-making material. The production method of equipment is made of padding, drying, and padding, which is resistant to corrosion and easy to replace and repair in case of partial leakage. It is easy to change the configuration of equipment.

상기 냉각기(408)는 세정장치(401) 배기가스의 반응물이 고온으로 인한 효율저하를 방지하고, 배기가스의 백연을 방지하기 위하여 배기가스 온도 39 ℃ 이하 운전하고, 세정장치(401) 제작 주요 재료인 FRP 안전온도를 확보하기 위하여 냉각수 보관탱크(405), 반응수 보관탱크(407)와 연결되어 설치되어 있다.The cooler 408 operates below the exhaust gas temperature of 39 ° C. in order to prevent the reactant of the exhaust gas of the scrubber 401 from being deteriorated due to the high temperature, and to prevent the fumes of exhaust gas, and to produce the scrubber 401. In order to ensure a safe FRP safety temperature is connected to the cooling water storage tank 405, the reaction water storage tank 407 is installed.

습식 후처리 수단(400)은 상기 촉매반응기(301)로부터 열교환기(203) 및 단열배관(402)을 통하여 배출된 부생성물을 제거하기 위하여 산성 물질을 저장하는 반응물 보관탱크(404)에서 반응물 주입장치(403)로 공급함으로써 기액 접촉으로 상기 촉매반응기(301)로부터 공급된 부생성물을 고온 반응시키고, 배기가스의 온도를 낮추기 위하여 냉각수를 냉각수 보관탱크(405)에서 반응물 주입장치(403)로 공급함으로서 기액 접촉으로 상기 배기가스 온도를 낮추며, 알칼리성 물질을 저장하는 반응물 보관탱크(406)에서 반응물 주입장치(403)로 공급함으로써 기액 접촉으로 상기 촉매 반응기(301)로부터 공급된 부생성물을 저온 습식반응으로 처리한다.The wet post-treatment means 400 is injected with reactants in the reactant storage tank 404 which stores acidic substances to remove by-products discharged from the catalytic reactor 301 through the heat exchanger 203 and the adiabatic pipe 402. By supplying to the apparatus 403 by the gas-liquid contact to the high temperature reaction of the by-products supplied from the catalytic reactor 301, the cooling water is supplied from the cooling water storage tank 405 to the reactant injection device 403 in order to lower the temperature of the exhaust gas By lowering the exhaust gas temperature by the gas-liquid contact, by supplying the reactant injector 403 from the reactant storage tank 406 for storing alkaline substances by the gas-liquid contact by-products supplied from the catalytic reactor 301 by low-temperature wet reaction To be processed.

상기 반응물 주입장치(403)를 통과하면서 반응된 부생성물은 세정장치(401)을 통과하면서 반응수와 습식 중화 처리되고, 배가스 온도 또한 백연이 발생되지 않는 온도로 낮추어 처리된 배가스를 팬(409)와 굴뚝(410)을 통하여 배출된다. The by-products reacted while passing through the reactant injector 403 are neutralized with the reaction water while passing through the scrubber 401, and the exhaust gas temperature is lowered to a temperature at which white smoke does not occur. And is discharged through the chimney 410.

촉매반응 수단(300)에서 황산화물(SO₂), 불소화합물(HF), 질소산화물(NO, NO₂) 등이 함유된 배기 가스는 열교환기(203) 및 단열배관(402)을 통하여 반응물 주입장치(403)에 유입되고, 산성 반응물 보관탱크(404), 냉각수 보관탱크(405), 알카리성 반응물 보관탱크(406), 반응수 보관탱크(407)에서 주입되는 반응수와 반응하여 제거된다. 이 경우, SF₆, CF₄, NF₃ 상기 촉매분해 시 발생되는 황산화물(SO₂), 불소화합물(HF), 질소산화물(NO, NO₂)은 다음 화학식으로 표현된다. 상기 질소화합물(NO, NO₂) 흡수에 의한 화학 반응은 다음 화학식 2로 표현된다.Exhaust gas containing sulfur oxide (SO ₂ ), fluorine compound (HF), nitrogen oxides (NO, NO ₂ ), and the like in the catalytic reaction means 300 is injected through the heat exchanger 203 and the adiabatic pipe 402. It is introduced into the apparatus 403, and reacts with and removed from the reaction water injected from the acidic reactant storage tank 404, the coolant storage tank 405, the alkaline reactant storage tank 406, the reaction water storage tank 407. In this case, SF ₆ , CF ₄ , NF ₃ The sulfur oxide (SO ₂ ), fluorine compound (HF), nitrogen oxide (NO, NO ₂ ) generated during the catalytic decomposition is represented by the following formula. Chemical reaction by the nitrogen compound (NO, NO ₂ ) absorption is represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

NO + NO₂ + 2H₂SO₄ → 2NOHSO₄ + H₂ONO + NO ₂ + 2H ₂ SO ₄ → 2NOHSO ₄ + H ₂ O

상기 질소화합물(NO, NO₂) 반응은 배기가스 반응온도 250 ℃ 이상에서 일어날 수 있도록 열교환기(203) 후단과 반응물 주입장치(403) 상단에서 반응물 보관탱크(404)에 보관된 황산 등 산성계열 반응물을 주입한다. The nitrogen compound (NO, NO ₂ ) reaction is an acid series such as sulfuric acid stored in the reactant storage tank 404 at the rear end of the heat exchanger 203 and the top of the reactant injector 403 so that the exhaust gas reaction temperature may be higher than 250 ° C. Inject the reaction.

상기 NOHSO₄가 포함된 배기가스는 냉각수 보관탱크(405)에 있는 냉각수를 반응물 주입장치(403) 중단부에서 주입하여 배기가스 온도를 감소시키고, NOHSO₄는 다음 화학식 3과 같이 흡수 화학반응이 일어난다,The exhaust gas containing NOHSO ₄ is injected into the cooling water in the cooling water storage tank 405 at the stop of the reactant injector 403 to reduce the exhaust gas temperature, NOHSO ₄ is an absorption chemical reaction occurs as shown in the following formula (3) ,

[화학식 3](3)

NOHSO₄＋H₂O→HNO₂＋H₂SO₄ NOHSO ₄ + H ₂ O → HNO ₂ + H ₂ SO ₄

2HNO₂ ↔ H₂O + NO + NO₂ 2HNO ₂ ↔ H ₂ O + NO + NO ₂

3HNO₂ ↔ H₂O + 2NO + HNO₂ 3HNO ₂ ↔ H ₂ O + 2NO + HNO ₂

2NO₂ + H₂O ↔ HNO₃ + HNO₂ 2NO ₂ + H ₂ O ↔ HNO ₃ + HNO ₂

3NO₂ + H₂O ↔ 2HNO₂ + NO3NO ₂ + H ₂ O ↔ 2HNO ₂ + NO

상기 H₂SO₄, HNO₃는 냉각수에 흡수되어 처리되고, 일부 HNO₂, NO, NO₂는 알카리(Na 계열, Ca 계열, Mg 계열, 암모니아 계열의 화합물) 계열 반응물 보관탱크(406)에 보관된 알카리 계열 반응물을 반응물 주입장치(403) 하단부에서 주입하여 알카리계열 반응물과 상기 부생성물(HNO₂, NO, NO₂)은 다음 화학식 4와 같이 흡수 화학반응이 일어난다. The H ₂ SO ₄ , HNO ₃ is absorbed and treated in the cooling water, and some HNO ₂ , NO, NO ₂ are stored in the alkali (Na-based, Ca-based, Mg-based, ammonia-based) reactant storage tank 406 The alkali-based reactant is injected from the lower part of the reactant injector 403, and the alkali-based reactant and the by-products (HNO ₂ , NO, NO ₂ ) undergo an absorption chemical reaction as shown in the following formula (4).

[화학식 4][Formula 4]

2NO₂ + 2NaOH → NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O2NO ₂ + 2NaOH → NaNO ₂ + NaNO ₃ + H ₂ O

2NO₂ + 2NH₄OH → NH₄NO₂ + NH₄NO₃ + H₂O2NO ₂ + 2NH ₄ OH → NH ₄ NO ₂ + NH ₄ NO ₃ + H ₂ O

4NO₂ + 2Ca(OH)2 → Ca(NO₂)2 + Ca(NO₃)2 + 2H₂O4NO ₂ + 2Ca (OH) 2 → Ca (NO ₂ ) 2 + Ca (NO ₃ ) 2 + 2H ₂ O

Ca(OH)2 + NO + NO₂ → Ca(NO₂)2 + H₂OCa (OH) 2 + NO + NO ₂ → Ca (NO ₂ ) 2 + H ₂ O

Mg(OH)2 + NO + NO₂ → Mg(NO₂)2 + H₂OMg (OH) 2 + NO + NO ₂ → Mg (NO ₂ ) 2 + H ₂ O

HNO₂ + NH₃(aq) → NH₄NO₃ HNO ₂ + NH ₃ (aq) → NH ₄ NO ₃

상기 황산화물(SO₂) 처리 공법은 다음 화학식 5로 표현된다.The sulfur oxide (SO ₂ ) treatment method is represented by the following formula (5).

[화학식 5][Chemical Formula 5]

S + O₂ → SO₂ S + O ₂ → SO ₂

SO₂ + 1/2 O₂ → SO₃ SO ₂ + 1/2 O ₂ → SO ₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄ SO ₃ + H ₂ O → H ₂ SO ₄

SO₂ + 2NaOH → H₂O + Na₂SO₃ SO ₂ + ₂ NaOH → H ₂ O + Na ₂ SO ₃

SO₂ + Na₂SO₃ + H₂O → 2NaSOH₃ SO ₂ + Na ₂ SO ₃ + H ₂ O → 2NaSOH ₃

상기 불소화합물(HF)은 다음 화학식 6으로 표현된다.The fluorine compound (HF) is represented by the following formula (6).

[화학식 6][Formula 6]

HF + H₂O → HF(Aq)HF + H ₂ O → HF (Aq)

상기 반응수 보관탱크(407)는 산성폐수를 중화시키기 위하여 반응수로 냉각수와 알카리 계열의 반응수를 보관하고 있는데, 장기간 사용 시 반응수 보관탱크(407)에서 질소산화물(NO, NO₂), 황산화물(H₂SO₄), 불소화합물(HF) 등이 용해되면 반응수 용액의 산도가 알카리에서 중성으로 변화될 수 있기 때문에, 알카리 계열 반응물 보관탱크(406)에 저장된 깨끗한 알카리 계열 반응물을 배관을 통하여 반응물 주입장치(403)를 통해 반응수 보관탱크(407)로 주입되며, 반응수 보관탱크(407)에서 중화된 오염 물질은 폐수의 pH가 중성이 되면 최종 배출구 밸브(411)를 통해 폐수처리장으로 배출된다.The reaction water storage tank 407 stores the cooling water and alkali-based reaction water as the reaction water to neutralize the acidic waste water, and nitrogen oxides (NO, NO ₂ ), When sulfur oxides (H ₂ SO ₄ ), fluorine compounds (HF), etc. are dissolved, the acidity of the reaction water solution may be changed from alkali to neutral, so that clean alkali-based reactants stored in the alkali-based reactant storage tank 406 are piped. Through the reactant injection device 403 through the reaction water storage tank 407, the contaminant neutralized in the reaction water storage tank 407 when the pH of the waste water is neutral, the waste water through the final outlet valve 411 Discharged to the treatment plant.

본 집결식 불소화합물 가스 분리 및 촉매분해 처리장치는 추후 불소화합물 가스 부생성물로 인한 촉매반응기(301) 및 열교환기(203)의 교체가 용이하도록 배관과 각 장치가 분리 제작될 수 있도록 모듈화되어 있다. The integrated fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment apparatus is modularized so that pipes and respective devices can be separately manufactured to facilitate replacement of the catalytic reactor 301 and the heat exchanger 203 due to fluorine gas by-products. .

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 또한, 이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Although the present invention has been described as a specific preferred embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. In addition, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1: 촉매의 제조 1: Preparation of Catalyst

탈이온 교환수 35 mL에 갈륨나이트레이트 용액(Ga(NO₃)₃) 22 mL를 및 징크설페이트 용액(ZnSO₄7H₂O) 8 mL를 혼합하여 함침 용액을 만든 후 이를 감마-알루미나에 알루미나 100 중량부 대비 갈륨이 40 중량부, 아연이 5 중량부로 포함되도록 함침한 뒤 24 시간 동안 상온에서 건조시켜 촉매를 제조하였다. 그 다음, 상기 제조된 촉매를 120 ℃에서 4 시간 동안 건조시킨 뒤 10 ℃/분의 속도로 승온하여 700 ℃에서 약 2 시간 동안 소성하였다. 위와 같이 제조된 촉매원료를 성형하기 위해서 무기 바인더 계열인 알루미나졸을 사용하여 알루미나 100 중량부 대비 상기 알루미나졸을 5 중량부로 혼합 및 반죽하여 타블렛(tablet) 형태의 촉매를 제조하였다.22 mL of a gallium nitrate solution (Ga (NO ₃ ) ₃ ) and 8 mL of a zinc sulfate solution (ZnSO ₄ 7H ₂ O) were mixed with 35 mL of deionized water, and this was impregnated with gamma- 40 parts by weight of gallium and 5 parts by weight of zinc were mixed with each other, and the mixture was dried at room temperature for 24 hours to prepare a catalyst. Then, the prepared catalyst was dried at 120 ° C. for 4 hours, then heated at a rate of 10 ° C./min and calcined at 700 ° C. for about 2 hours. In order to mold the catalyst raw material as described above, alumina sol of inorganic binder series was used and 5 parts by weight of alumina sol was mixed with 100 parts by weight of alumina and kneaded to prepare a tablet type catalyst.

실시예Example 2 2

배가스를 포함한 가스를 모사하기 위하여 SF₆, N₂, Air를 질량유속 제어기를 이용하여 정량의 가스를 주입하였다. 배기가스가 유입되는 관에 물을 공급할 수 있는 물 주입구를 설치한 후 미터링 펌프을 이용하여 가스 용량 대비 정량의 물이 유입될 수 있도록 설치하였다. 물 주입구는 촉매 반응기 전단에 설치하며 유입된 물을 기화시켜 배기가스와 잘 혼합될 수 있도록 프리히팅(pre-heating) 구간을 설정하였으며, 설정온도는 250-350 ℃로 유지시켰다. 가스와 기화된 물이 잘 혼합되도록 혼합부(mixing chamber)를 설치하여 촉매 반응기 전단에 위치시켰다. 위에서 제조된 촉매를 분쇄하여 실험에 적합한 크기인 150-250 μm 범위의 표준체로 걸려 균일한 크기의 촉매를 얻은 후 1.2 g의 촉매를 촉매 반응기 내에 충진한 후 상기 촉매 반응기 외부에 가열히터를 설치하여 촉매 반응부를 구성하였다.In order to simulate the gas containing flue gas, SF ₆ , N ₂ , and Air were injected with a fixed amount of gas using a mass flow controller. A water inlet for supplying water to the pipe through which the exhaust gas flows is installed, and then a predetermined amount of water can be introduced into the pipe using a metering pump. The water inlet was installed at the upstream of the catalytic reactor and the preheating period was set so that the introduced water could be vaporized and mixed well with the exhaust gas, and the set temperature was maintained at 250-350 ° C. A mixing chamber was installed in front of the catalytic reactor so that the gas and the vaporized water were mixed well. The catalyst prepared above was pulverized and loaded on a standard size range of 150-250 μm suitable for the experiment to obtain a uniform size catalyst. Then, 1.2 g of the catalyst was filled in the catalytic reactor, and a heater was installed outside the catalytic reactor Thereby constituting a catalytic reaction unit.

반응조건과 가스조성은 표 1과 같이 구성하였고, 촉매 반응층을 통과한 반응가스들은 독성의 부생성물을 포함하고 있기 때문에 열교환기를 통해 온도를 낮추고 습식 세정 장치부로 유입하였다. 습식 세정 부분은 가성소다를 포함한 물로 가스를 처리하여 부생성물로 발생한 다양한 종류의 산성 가스를 효과적으로 제거시켰다. SF₆의 촉매분해 과정에서 반응기 출구의 반응가스와 생성가스의 농도를 온라인으로 연결된 열전도도 검출기가 장착된 기체크로마토그래프(Gas chromatography)을 사용하여 측정하였으며, SF₆의 제거효율은 수학식 1로 계산하였다. The reaction conditions and the gas composition are as shown in Table 1. Since the reaction gases passing through the catalytic reaction layer contain toxic by-products, the temperature was lowered through the heat exchanger and then introduced into the wet scrubber. The wet scrubbing zone effectively treated various kinds of acidic gases generated as byproducts by treating the gas with water containing caustic soda. In the catalytic cracking process of SF ₆ , the concentration of the reaction gas and the product gas at the outlet of the reactor was measured using a gas chromatography equipped with a thermal conductivity detector connected on-line. The removal efficiency of SF ₆ was calculated from Equation 1 Respectively.

[수학식 1][Equation 1]

육불화황 제거효율 SF₆ Conversion) =

Sulfur hexafluoride removal efficiency SF ₆ Conversion) =

- F _SF6in : 반응 전 육불화황의 농도- F _SF6in : concentration of sulfur hexafluoride before reaction

- F _SF6out : 반응 후 육불화황의 농도- F _SF6out : concentration of sulfur hexafluoride after reaction

Temperature (℃)Temperature (° C) 300-900300-900 Space velocity (mL/g_- _cat.·h)Space velocity (mL / g _- _cat . H) 5,0005,000 Gas composition (vol%)Gas composition (vol%) SF₆ SF ₆ 0.50.5 H₂OH ₂ O 12.512.5 O₂ O ₂ -- N₂ N ₂ BalanceBalance

H₂O가 포함된 상기 표 1과 같은 공정조건에서 온도가 증가함에 따라 SF₆가 효율적으로 제거되며, 450 ℃에서 이미 전환효과를 나타내며, 650 ℃에서 98%의 전환율을 보이고, 700 ℃에서 이미 100%의 전환율을 나타냄을 확인하였다.SF ₆ is efficiently removed as the temperature is increased in the process conditions as shown in Table 1 containing H ₂ O, already exhibits a conversion effect at 450 ℃, showing a conversion rate of 98% at 650 ℃, already at 700 ℃ It was confirmed that the conversion was 100%.

비교예Comparative example 1-2 1-2

비교예 1에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되, 징크설페이트 용액(ZnSO₄7H₂O) 을 첨가시키지 않고 갈륨이 알루미나 중량 대비 40 중량%에 달하는 촉매를 제조하였다. 실시예 2와 동일한 방법으로 실험을 실시하였다. 한편, 비교예 2에서는 실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되, 갈륨나이트레이트 용액(Ga(NO₃)₃)을 첨가시키지 않고 Zn 을 알루미나 중량 대비 5 중량%에 달하는 촉매를 제조하였다. 실시예 2와 동일한 방법으로 실험을 실시하였다.In Comparative Example 1, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that a zinc sulfate solution (ZnSO ₄ 7H ₂ O) was not added, and a gallium-based catalyst having a weight of 40 wt% based on the weight of alumina was prepared. The experiment was carried out in the same manner as in Example 2. On the other hand, in Comparative Example 2, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, except that a gallium nitrate solution (Ga (NO ₃ ) ₃ ) was not added and a catalyst in which Zn reached 5 wt% based on the weight of alumina. The experiment was carried out in the same manner as in Example 2.

실시예 2의 경우와 달리 비교예 1과 비교예 2의 경우는 450 ℃에서 전환효과가 보이지 않고, 700 ℃에서도 100%의 전환율에 도달하지 않음을 확인하였다.Unlike the case of Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 did not show a conversion effect at 450 ℃, it was confirmed that does not reach 100% conversion even at 700 ℃.

실시예Example 3 3

실시예 1에서 제조된 촉매에 황산처리를 하여 부생성물로 발생하는 산성가스에 의한 촉매의 피독 현상을 저감하기 위해 전처리로 황산에 담지하였다. 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 소성된 촉매에 2차 황산 함침을 실시하였다. 고체산 촉매의 산세기를 높이기 위해 상기에서 소성된 촉매를 0.2 M 황산 수용액 5.5 mL에 함침시킨 뒤 24 시간 동안 상온에서 건조시켰다. 그 이후, 상기 건조물을 120 ℃에서 4 시간 동안 건조시킨 뒤 분당 10 ℃로 승온시켜 700 ℃에서 2 시간 동안 소성하여 본 발명에 따른 황산 처리된 촉매를 제조하였다.The catalyst prepared in Example 1 was treated with sulfuric acid to carry out pretreatment with sulfuric acid to reduce poisoning of the catalyst by acidic gas generated as a byproduct. The procedure of Example 1 was repeated except that the sintered catalyst was impregnated with secondary sulfuric acid. In order to increase the acid strength of the solid acid catalyst, the calcined catalyst was impregnated with 5.5 mL of a 0.2 M sulfuric acid aqueous solution and then dried at room temperature for 24 hours. Thereafter, the dried material was dried at 120 ° C. for 4 hours, then heated to 10 ° C. per minute and calcined at 700 ° C. for 2 hours to prepare a sulfuric acid-treated catalyst according to the present invention.

초기 촉매분해 전환성능에서는 큰 차이가 없었으나, 오랜 시간 운전을 통한 장기적인 피독현상 측면에서는 황산전처리 촉매의 내구성이 더 좋으며 이로 인해 더 높은 전환율을 더 오랜 시간 동안 유지함을 확인하였다.Although there was no significant difference in the initial catalytic decomposition performance, it was confirmed that the sulfuric acid pretreatment catalyst is more durable in terms of long term poisoning through long time operation, thereby maintaining a higher conversion rate for a longer time.

비교예Comparative example 3 3

실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하고, 반응 장치부도 동일하나 습식처리 장비를 거치지 않고 배출되는 가스관에 바이패스 라인을 연결하여 촉매층을 통과한 후 SF₆의 전환율을 확인하고 부생성물의 농도를 확인하는 실험을 실시하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1, and the reaction apparatus was the same, but a bypass line was connected to a gas pipe to be discharged without passing through a wet processing apparatus. After passing through the catalyst layer, the conversion of SF ₆ was confirmed, . The results are shown in Table 2.

실시예 2Example 2 비교예 3Comparative Example 3 전환율Conversion Rate SF₆ SF ₆ 98 %98% 98 %98% 농도density SO₂ SO ₂ 0-3 ppm0-3 ppm 1,000-1,500 ppm1,000-1,500 ppm SO₂F₂ SO ₂ F ₂ 10-20 ppm10-20 ppm 1,900-2,600 ppm1,900-2,600 ppm

비교예Comparative example 4 4

실시예 1과 동일한 방법으로 촉매를 제조하되, 실시예 2의 실험조건에서 물이 유입되는 않는 조건으로 실험을 실시하였다. 그 결과, 물이 유입되지 않은 경우 전환율이 60%에 미치지 않는 반면, 물이 유입된 경우 전환율이 거의 100%에 도달함을 확인하였다.The catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the experiment was conducted under the condition that no water was introduced under the experimental conditions of Example 2. As a result, it was confirmed that the conversion rate did not reach 60% when no water was introduced, while the conversion rate reached almost 100% when water was introduced.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 저장탱크 102: 분리장치
103: 이동탱크 104: 진공펌프
105: 실린더 106: 팬
107: 밸브 201: 혼합기
202: 유량계 203: 열교환기
204: 팬 301: 촉매반응기
302: 가열장치 303: 반응수 주입부
401: 세정장치 402: 단열배관
403: 반응물 주입장치 404: 반응물 보관탱크 (산성계열)
405: 냉각수 보관탱크 406: 반응물 보관탱크 (알카리계열)
407: 반응수 보관탱크 408: 냉각기
409: 팬 410: 굴뚝
411: 밸브 1021: 흡착반응기
1022: 먼지 제거용 필터장치 1023: 압력조절기
1024: 압력계측기 1025: 온도조절기
1026: 온도계측기 1027: 분리막 모듈
1028: 분리막 모듈 1029: 분리 불소화합물 유량계
1030: 미분리 가스물질 유량계Description of the Related Art
101: storage tank 102: separator
103: moving tank 104: vacuum pump
105: cylinder 106: fan
107: valve 201: mixer
202: flow meter 203: heat exchanger
204: fan 301: catalytic reactor
302: heating device 303: reaction water injection unit
401: cleaning device 402: heat insulation pipe
403: reactant injector 404: reactant storage tank (acid series)
405: cooling water storage tank 406: reactant storage tank (alkali series)
407: reaction water storage tank 408: cooler
409: fan 410: chimney
411 valve 1021 adsorption reactor
1022: filter unit for removing dust 1023: pressure regulator
1024: pressure gauge 1025: temperature controller
1026: thermometer measuring instrument 1027: membrane module
1028: membrane module 1029: separation fluorine compound flow meter
1030: unseparated gas mass flow meter

Claims

(a) pretreatment means (100) for collecting and stabilizing and storing waste gas containing fluorine compounds, concentrating and regenerating some of them in a high concentration, and storing the remaining non-regenerated waste gas again;
(b) heat exchange and mixing means (200) for diluting the non-regenerated waste gas to a high temperature from the pretreatment means;
(c) catalytic cracking means (300) for catalyzing the non-regenerated waste gas diluted to a high temperature at a high temperature;
(d) wet post-treatment means (400) for removing by-products in the fluorine compound gas discharged from said catalytic decomposition means.

(a) a storage tank 101 for receiving and stabilizing fluorine compound gas from an external mobile tank, and a portion of the fluorine compound gas introduced from the storage tank is concentrated and recycled to a high concentration, and the remaining non-regenerated fluorine compound gas is not recycled. Pre-treatment means (100) including a separation device 102 for recovering to the storage tank;
(b) an outside air inlet fan 106 for introducing outside air from the outside, a mixer 201 for mixing the outside air and the fluorine compound gas introduced into the storage tank, and heated to a high temperature before the outside air enters the mixer A heat exchanger and mixing means (200) including a heat exchanger (203) for mixing the fluorine compound gas introduced into the storage tank with the heated outside air and diluting it to a high temperature;
(c) a catalytic reactor 301, a heating device 302 for heating the hot dilute fluorine compound gas to a catalytic reaction temperature before the fluorine compound gas diluted to a high temperature in the mixer flows into the catalytic reactor, and the high temperature dilution Catalytic decomposition means (300) comprising a reaction water inlet (303) for introducing the reaction water into the catalytic reactor with the fluorine compound gas;
(d) an aggregated fluorine compound gas separation and catalytic cracking apparatus comprising wet post-treatment means 400 for removing by-products in the fluorine compound gas discharged from said catalytic cracking means,
In the heat exchanger, a heat exchange is performed between the outside air introduced from the outside air inlet fan and the high temperature exhaust gas discharged from the catalytic reactor.

3. The method of claim 1 or 2, wherein the pretreatment means further comprises a vacuum pump 104 for applying a vacuum to the pipe between the storage tank and the separator device. Catalytic cracking apparatus.
The vacuum pump serves to facilitate the separation of high concentration of fluorine compound gas from the storage tank by removing external air and trace impurities in the pipe at the beginning of operation.

4. The apparatus of claim 3, wherein the pretreatment means further comprises a cylinder (105) for storing the fluorine compound gas which has been concentrated and recycled to a high concentration.

[5] The apparatus of claim 4, wherein the pretreatment means further comprises a fan 106 for introducing an outside air.

6. The apparatus of claim 5, wherein the pretreatment means further comprises a valve (107) for opening the vent line and the vent line below the separator.

The method of claim 6, wherein the separator adsorption reactor 1021, the filter device 2022, the pressure regulator 1023, the pressure gauge 1024, the temperature controller 1025, the thermometer measuring instrument 1026, a plurality of membrane modules ( 1027 and 1028, a fluorine compound gas separation and catalytic cracking treatment apparatus comprising a regenerated fluorine compound gas flow meter (1029), a non-regenerated fluorine compound gas flow meter (1030),
The adsorption reactor and the filter device to remove the acidic substances, water and dust in the fluorine compound gas introduced from the storage device, respectively,
The pressure regulator and the temperature controller adjust the pressure and temperature of the incoming fluorine compound gas on the basis of the pressure measured from the pressure gauge and the temperature measured from the thermometer instrument, the concentration of the fluorine compound in the gas flowing from the separator And adjusting the separation yield of the plurality of membrane modules according to the flow rate,
The regenerative fluorine compound gas flow meter controls the amount of the concentrated fluorine compound gas that is concentrated and recycled into the cylinder,
And the non-renewable fluorine compound gas flow meter controls the amount of non-regenerated fluorine compound gas recovered to the storage device.

The method of claim 7, wherein the heat exchange and mixing means further comprises a flow meter 202 for controlling the amount of fluorine compound gas flowing into the storage tank portion fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment Device.

The mixer of claim 8, wherein the mixer is thermally insulated to maintain a high temperature of the mixed gas mixed with the fluorine compound gas introduced through the heat exchanger and the outside air changed to a high temperature through the heat exchanger. A lumped fluorine compound gas separation and catalytic cracking apparatus characterized in that the perforated network is installed or the perforated material is filled with the mixing means.

10. The method of claim 9, wherein the outside air introduced from the outside air inlet fan 204 passes from one side of the heat exchanger to the opposite side, and the hot exhaust gas discharged from the catalytic reactor is carried out at the bottom of the heat exchanger. Aggregated fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment device characterized in that the heat exchange is performed while passing through the upper portion.

The method of claim 10, wherein the wet post-treatment means 400 is an acidic reactant storage tank 404, a coolant storage tank 405, an alkaline reactant storage tank 406, and the wet post-treatment means 400 Further comprising a reactant injection device 403 through which the exhaust gas discharged from the catalytic reactor can pass,
As the exhaust gas discharged from the catalytic reactor passes, the (1) acidic reactants, (2) from the (1) acidic reactant storage tank, (2) cooling water storage tank, and (3) alkaline reactant storage tank, respectively. (3) cooling water and (3) alkaline reactants are sequentially introduced into the reactant injector, and each of the by-products in the exhaust gas is removed by high temperature reaction with the acidic reactants in a gas-liquid contact manner, respectively (2) Wherein the temperature of the exhaust gas is lowered, and (3) the by-products in the exhaust gas are removed by low temperature reaction with the alkaline reactants in a gas-liquid manner.

12. The method of claim 11, wherein the wet post-treatment means 400 is a washing device 401 through which the exhaust gas discharged from the catalytic reactor can pass after the reactant injection device, the reaction for supplying the reaction water to the cleaning device Collecting fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment device further comprises a water storage tank (407), a cooler (408) for cooling the reaction water.

The apparatus of claim 12, wherein the lumped fluorine compound gas separation and catalytic cracking apparatus comprises: a first pipe leading from the catalytic reactor to the heat exchanger, or a second pipe running from the heat exchanger to the reactant injection device, or two of them. Gathering fluorine compound gas separation and catalytic decomposition treatment device characterized in that all two pipes are insulated.