KR20150136405A - 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 미스트 제거기; 제2 미스트 제거기; 및 상기 제1 미스트 제거기와 상기 제2 미스트 제거기 사이에 구비되는 균등화 조;를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 양극산화공정에서 발생한 배기 가스에서 10 μm 이상이고 40 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제1 미스트 제거 단계; 상기 제1 미스트 제거 단계를 통과한 배기 가스를 체류시키는 균등화 단계; 및 균등화를 거친 배기 가스에서 2 μm 이상이고 10 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제2 미스트 제거 단계;를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법에 관한 것이다.

Description

양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법 {TREATING DEVICE AND METHOD FOR NITRIC OXIDE ORIGINATED ANODIZING PROCESS}
본 발명은 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
도금 (鍍金)은 어떤 물체의 표면 상태를 본 재료의 성질보다 더 유용하게 하기 위해 다른 물질을 해당 물체의 표면에 얇게 입히는 것을 말하며, 일반적으로는 금속 제품에 다른 금속 재료를 입히는 것을 말한다.
도금은 그 방법에 따라 크게 전기도금, 융해금속 침지도금, 용사분무도금, 증착도금, 음극분무도금 등이 있으며, 금속을 음극에 걸고 도금하는 전기도금과 달리, 양극산화법은 금속을 양극에 걸고 희석-산의 액에서 전기분해를 하면 양극에서 발생하는 산소에 의해서 소지금속과 대단한 밀착력을 가진 산화피막 (산화알미늄: Al203)이 형성된다.
양극산화란 아노다이징, 즉 양극 (Anode)과 산화 (Oxidizing)의 합성어 (Ano-dizing) 이다. 양극산화의 가장 대표적인 소재는 알루미늄이고 그 외에 Mg, Zn, Ti, Ta, Hf, Nb의 금속 소재 상에도 양극산화법에 의한 처리를 하고 있으며, 비정질 (amorphous)의 산화피막은 치밀한 산화물로 내식성이 우수하고, 내마모성이 우수하며, 도장 밀착력이 우수하고, 본딩 성능의 개선 인산법이나 크롬산법에 의한 엷은 양극피막은 본딩성과 내구성능을 개선하며, 하드 아노다이징 후에 수동으로 연마나 혼닝으로 표면을 부드럽게 하고, 그 위에 테프론 코팅을 하면 완벽한 윤활성능을 발휘할 수 있고, 유기염료를 피막의 기공 속에 흡착시켜 장식 목적의 특유한 색상 구현이 가능하는 등 많은 장점이 있다. 최근에는 마그네슘과 티탄 소재 상의 아노다이징 처리도 점차 그 용도가 늘어 가고 있다.
그러나, 전술한 양극산화법의 장점에도 불구하고, 양극산화공정은 다량의 질소 산화물 (NOx) 기체, 황 산화물 (SOx) 기체 등의 오염 물질을 발생시키는 문제점이 있다. 양극산화공정 상에서 발생하는 질소 산화물 (NOx) 기체 중 특히, 이산화질소는 흡입 기도를 강하게 자극하며, 눈과 목에 자극, 가슴의 긴장, 두통, 구역질, 점차적인 무력함이 일어날 수 있고, 치료받지 않는 경우 폐수종으로 인하여 결과적으로 사망할 수 있으며, 피부 액체상태의 산화 질소에 노출될 경우 심각한 부식이 발생할 수 있으며, 더욱이, 이산화질소 기체는 적갈색을 띄어, 양극산화공정으로 과량으로 발생된 이산화질소 기체를 적절하게 처리하지 못한다면, 양극산화공정 시설은 근로자 및 인근 주민들에게 큰 위협이 될 수 있다.
질소 산화물을 처리하는 기술은 습식 (Wet) 처리 기술과 건식 (Dry) 처리 기술로 나눌 수 있으며, 또한, 질소 산화물을 NH4+ 환원시킬 수 있는 기술, 포집 후 재처리하는 기술 또는 무해한 질소 가스로 환원시키는 기술로 나눌 수 있다.
건식 (Dry) 기술 중 선택적 촉매 환원법 (Selective Catalytic Reduction, SCR), 선택적 비촉매 환원법 (Selective Noncatalytic Reduction, SNCR)은 안정적으로 질소 산화물을 처리하는 기술이나, 초기 투자비용 부담과 운영비용 등의 어려움으로 대형소각로나 대기업 방지시설로서의 설치사례가 대부분이다.
양극산화공정에서 발생하는 질소 산화물은 연소에 의한 질소 산화물의 발생과는 다른 양상을 보이는데, 연소에 의한 질소 산화물은 지속적으로 대량의 질소 산화물이 발생하는 반면, 양극산화공정에서 발생하는 질소 산화물은 금속을 아노다이징액에 담지하는 순간 5000 ppm 내지 10000 ppm의 질소 산화물 배기 가스 가 대량으로 발생하는 반면, 그 이후 공정에는 질소 산화물 배기 가스의 배출량이 평균 500 ppm 정도로 급격히 감소한다.
양극산화공정에 있어서, 선택적 촉매 환원법은 금속의 아노다이징액 담지 공정 이후의 공정에 적용하기에는 높은 설치비, 촉매 교환비, 연료비 등으로 유지관리비가 많이 들어 비경제적이며, 질소 산화물의 제거효율이 낮은 선택적 비촉매 환원법을 적용하기에는 금속의 아노다이징액 담지 공정 순간의 다량의 질소 산화물 배기 가스를 처리하기에는 양극산화공정에 적합하지 않다.
따라서, 순간적으로 다량의 질소 산화물이 배출된 이후, 상대적으로 낮은 질소 산화물이 배출되는 양극산화공정의 특성에 적합하도록, 금속의 아노다이징액 담지 공정 순간의 다량의 질소 산화물 배기 가스를 적절하게 처리할 수 있으면서, 촉매를 사용하지 않아 저비용이고, 적은 공간을 차지하는 질소 산화물 배기 가스의 처리기술의 도입이 요구되고 있다.
일본 특허공개공보 제2007-027949호 (2007.02.01)
본 발명은 다량의 질소 산화물이 배출된 이후, 상대적으로 낮은 질소 산화물이 배출되는 양극산화공정의 특성에 적합하도록, 금속을 아노다이징액에 담지하는 순간 발생하는 다량의 질소 산화물 배기 가스를 적절하게 처리할 수 있으면서, 저비용이고 적은 공간을 차지하며, 효율적으로 질소 산화물 배기 가스를 처리하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 제1 미스트 제거기 (10); 제2 미스트 제거기 (30); 및 상기 제1 미스트 제거기 (10)와 상기 제2 미스트 제거기 (30) 사이에 구비되는 균등화 조 (20);를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 양극산화공정에서 발생한 배기 가스에서 10 μm 이상이고 40 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제1 미스트 제거 단계; 상기 제1 미스트 제거 단계를 통과한 배기 가스를 체류시키는 균등화 단계; 및 균등화를 거친 배기 가스에서 2 μm 이상이고 10 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제2 미스트 제거 단계;를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법을 제공한다.
본 발명의 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법은 제1 미스트 제거기 (10), 제2 미스트 제거기 (30) 및 상기 제1 미스트 제거기 (10)와 상기 제2 미스트 제거기 (30) 사이에 구비되는 균등화 조 (20) 및 이에 상응하는 단계를 포함하여, 균등화 조 (20)가 금속을 아노다이징액에 담지하는 순간 발생하는 다량의 질소 산화물 배기 가스에 대한 버퍼 (buffer) 역할을 함으로써, 평균 질소 산화물 처리 용량을 크게 높이지 않고도, 상대적으로 적은 비용과 공간으로 안정적으로 양극산화공정에서 발생하는 질소 산화물을 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법은 제1 미스트 제거기 (10) 및 제2 미스트 제거기 (30)의 구비와 함께, 팩타워 (40) 내부에 질소 산화물 배기 가스를 패킹층 (43)에 적절하게 분배하는 기체 분배기 (45)를 구비하여 배기 가스와 세정 용액의 접촉 면적을 높여 뛰어난 질소 산화물 처리 효율을 제공한다.
또한, 본 발명의 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치 및 처리방법은 세정용액과 환원용액을 사용하여, 질소 산화물을 효율적으로 처리함과 동시에 최종적으로 무해한 질소로 변환시킨다.
도 1은 팩타워 (40)의 내부에 기체 분배기 (45)를 구비하지 않은 본 발명의 실시예 중 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 팩타워 (40)의 내부에 기체 분배기 (45)를 구비한 본 발명의 실시예 중 일 예를 도시한 것이다.
도 3은 균등화 조 (20)의 내부에 제1 미스트 제거기 (10), 제2 미스트 제거기 (30), 교반기 (21) 및 흡입 밸브 (22) 를 구비한 본 발명의 실시예 중 일 예를 도시한 것이다.
본 발명에 있어서, 질소 산화물 기체는 양극산화공정에서 배출되는 기체에 포함된 것이다.
본 명세서에 있어서, "배기 가스"는 상기 양극산화공정에서 배출되는 기체 또는 본 발명의 질소 산화물 처리장리 중 일부에서 처리된 기체를 의미한다.
양극산화공정에서 배출되는 기체는 질소 산화물 기체 및 황 산화물 기체를 포함한다. 양극산화공정의 경우, 배출되는 기체가 황 산화물이 질소 산화물에 비하여 월등히 많이 함유되어 있으며, 본 발명의 질소 산화물 처리장치 및 처리방법은 질소 산화물 기체를 처리함과 동시에 황 산화물 기체를 처리할 수 있다.
본 발명은 제1 미스트 제거기 (10); 제2 미스트 제거기 (30); 및 상기 제1 미스트 제거기 (10)와 상기 제2 미스트 제거기 (30) 사이에 구비되는 균등화 조 (20);를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치를 제공한다.
양극산화공정에서 발생하는 배기 가스에서 제1 미스트 제거기 (10)와 제2 미스트 제거기 (30)가 미세 입자 형태의 액체 상태인 질소 산화물 및 황 산화물을 제거할 수 있으며, 제1 미스트 제거기 (10) 및 제2 미스트 제거기 (30)에서 황 산화물을 미리 처리함에 따라, 질소 산화물보다 황 산화물을 먼저 처리하는 알카리계의 세정 용액의 특성에 따라, 질소 산화물의 처리 효율이 높아 진다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 양극산화공정에서 발생되는 질소 산화물 기체는 제 1 미스트 제거기 (10)로 유입되거나, 팩타워 (4)의 기체 유입관 (42)으로 유입된다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제 1 미스트 제거기 (10)가 공정이 실시되는 제한된 공간 중 어느 한 곳에 위치하여, 상기 양극산화공정에서 배출되는 기체가 상기 제 1 미스트 제거기 (10)로 유입되거나, 별도의 배출 기체의 흡입기기를 구비하여, 흡입된 상기 양극산화공정에서 배출되는 기체가 흡입기기와 연결관으로 연결된 상기 제 1 미스트 제거기 (10)로 유입될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 팩타워 (40)가 공정이 실시되는 제한된 공간 중 어느 한 곳에 위치하여, 상기 양극산화공정에서 배출되는 기체가 상기 제 1 미스트 제거기 (10)로 유입되거나, 별도의 배출 기체의 흡입기기를 구비하여, 흡입된 상기 양극산화공정에서 배출되는 기체가 흡입기기와 연결관으로 연결된 상기 팩타워 (40)의 기체 유입관 (42)으로 유입된다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 미스트 제거기 (10), 균등화 조 (20) 및 상기 제2 미스트 제거기 (30)는 제1 미스트 제거기 (10)로 유입된 배기 가스가 균등화 조 (20)와 제2 미스트 제거기 (30)를 통과하여 제2 미스트 제거기 (30)에서 외부로 배출된다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 제1 미스트 제거기 (10)와 제2 미스트 제거기 (20)는 배기 가스 중 액체 형태로 존재하는 질소 산화물 및 황 산화물을 제거하는 것이다. 양극산화공정에서 발생한 황 산화물은 공기 중 수분과 쉽게 반응하여 아황산 (H2SO3) 미스트 (mist)를 발생시키며, 양극산화공정에서 발생한 질소 산화물, 특히 이산화질소는 액화온도가 21.2 ℃로 밀도 2.6g/cm3 로 일부 응축된 미스트가 발생하므로, 제1 미스트 제거기 (10) 및 제2 미스트 제거기는 각각 전술한 바와 같은 미세 입자의 액체 형태로 존재하는 황 산화물 및 질소 산화물의 미스트를 제거한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 제1 미스트 제거기 (10)와 제2 미스트 제거기 (20)는 각각 독립적으로 플레이트형 또는 메쉬형일 수 있다.
상기 플레이트형은 배기 가스가 통과하는 면에 곡면의 플레이트를 구비하며, 상기 플레이트가 배기 가스 중 액체 형태의 미스트와 접촉하여 배기 가스 중 미스트를 제거하는 것을 의미한다.
상기 메쉬형은 배기 가스가 통과하는 면에 격자 형태의 메쉬를 구비하며, 상기 메쉬가 배기 가스 중 액체 형태의 미스트와 접촉하여 배기 가스 중 미스트를 제거하는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 제1 미스트 제거기 (10)와 제2 미스트 제거기 (20)는 각각 독립적으로 미스트 제거면을 포함하며, 상기 미스트 제거면은 스테인레스 강, 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene), 섬유강화플라스틱 (Fiber Reinforced Plastics, FRP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상으로 구성된다.
상기 미스트 제거면이 스테인레스 강, 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene), 섬유강화플라스틱 (Fiber Reinforced Plastics, FRP)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 경우, 산성의 배기 가스에 의한 부식을 방지할 수 있다.
상기 스테인레스 강은 오스테나이트계 합금강일 수 있으며, 더 구체적으로, 오스테나이트계 크롬 니켈의 합금일 수 있고, 더욱 구체적으로는 316L 타입의 스테인레스 강일 수 있다. 또한 상기 스테인레스 강은 니켈-크롬-몰데브늄 합금강일 수 있으며, 더 구체적으로, Alloy 20 타입의 스테인레스 강일 수 있고, 구체적인 예로는 카펜터 (Carpenter)사에서 제조된 상품명 20Cb-3, G.O 칼슨 (G.O Carlson)사에서 제조된 상품명 ALLOY C20 PLUS, 니크로퍼 (Nicrofer)사의 상품명3620 Nb 등일 수 있다.
상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 듀폰 (Du pont)사에서 제조된 상품명 테플론 (Teflon)일 수 있다.
제1 미스트 제거기 (10)와 제2 미스트 제거기 (20)는 각각 독립적으로 코크-글리취 (Koch-Glitsch) 사에서 제조된 상품명 플렉스쉐브론(Flexchevron), 플렉시버 (Flexiber), 디미스터-플러스 (DEMISTER-PLUS)일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 미스트 제거기 (10) 및 상기 제2 미스트 제거기 (30)는 입자 크기가 2 μm 이상이고 40 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물을 분리하는 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 질소 산화물 처리장치 처리장치는 팩타워 (40)를 더 포함하며, 상기 팩타워 (40)는 액체 유입관 (41); 상기 액체 유입관 (41)의 하부에 구비되며, 질소 산화물이 유입되는 기체 유입관 (42); 및 하나 이상의 패킹층 (43);을 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 팩타워 (40)는 기체 분배기 (45)를 더 포함하고, 상기 패킹층 (43)은 둘 이상이며, 상기 기체 분배기 (45)는 상기 기체 유입관 (42) 상부에 구비되며, 상기 패키층의 하부에 이격되어 구비되는 것을 특징으로 한다.
기체 분배기 (45)는 팩타워 (40) 내부의 배기 가스를 상기 기체 분배기 (45)의 상부에 구비된 패킹층 (43)과 상기 기체 분배기 (45)의 하부에 구비된 패킹층 (43)에 각각 상하로 분배시켜, 각 패킹층마다 세정 용액과 배기 가스가 접촉하는 확률을 증가시켜, 질소 산화물 처리 효율을 증가시킨다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 기체 분배기 (45)는 기체 분배공을 포함하며, 상기 기체 분배공의 내면 둘레에는 나선형 홈이 형성된 것이다. 상기 기체 분배공의 내면 둘레에 나선형 홈은 분배 기체가 통과할 때 소용돌이를 일으키는 와류를 발생시켜, 세정 용액과 배기 가스가 접촉하는 확률을 증가시켜, 질소 산화물 처리 효율을 증가시킨다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 기체 유입관 (42)은 상기 제1 미스트 제거기 (10), 상기 제2 미스트 제거기 (30) 및 균등화 조 (20)에서 처리된 배기 가스가 유입되는 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 기체 유입관 (42)은 양극산화공정에서 배출되는 기체가 직접 유입되는 것이다. 이 경우, 팩타워 (40)의 내부에 제1 미스트 제거기 (10)가 구비되고, 제 1미스트 제거기 (10)로 팩타워 (40) 내부에 유입된 배기 가스가 유입된다. 또는, 팩타워 (40)가 기체 배출구 (46)를 더 포함하고, 상기 기체 배출구 (46)는 제1 미스트 제거기 (10)에 연결되며, 팩타워 (40)의 내부의 배기 가스가 상기 기체 배출구 (46)를 통하여 제1 미스트 제거기 (10)로 유입된다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 기체 유입관 (42)은 배기 가스가 30 m3/m2·min 이상이고 300 m3/m2·min 이하인 속도로 유입되는 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 팩타워 (40)는 기체 분배기 (45)를 더 포함하고, 상기 기체 분배기 (45)는 상기 기체 유입관 (42) 상부에 구비되며, 상기 패키층의 하부에 이격되어 구비되는 것이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 균등화 조 (20)는 내부에 상기 제1 미스트 제거기 (10) 및 상기 제2 미스트 제거기를 구비한다.
상기 균등화 조 (20)는 내부에 흡입 밸브 (22)를 더 구비한다. 상기 흡입 밸브 (22)는 더 구비할 수 있다. 상기 흡입 밸브 (22)는 상기 제1 미스트 제거기 (10) 및 상기 제2 미스트 제거기에서 제거된 액체 상태의 황 산화물 및 액체 상태의 질소 산화물을 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 균등화 조 (20)는 교반기 (21)를 더 포함하고, 상기 교반기 (21)는 상기 균등화 조 (20) 내부에 구비되는 것이다.
상기 교반기 (21)는 구체적으로 무동력 교반기일 수 있다. 상기 무동력 교반기는 하나 또는 둘 이상의 나선팔을 구비한 바람개비형 (pin wheel type)일 수 있다.
구체적으로, 상기 교반기 (21)는 제1 미스트 제거기 (10) 또는 제2 미스트 제거기 (30)이 메쉬형인 경우, 수평으로 설치된 상부 메쉬와 하부 메쉬 사이에 구비될 수 있다.
상기 교반기 (21)는 균등화 조 (20) 내부에 통과하는 배기 가스의 체류 시간을 조절하여, 배기 가스에 대한 버퍼 (buffer) 역할을 더 효과적으로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 균등화 조 (20)는 내부에 상기 제1 미스트 제거기 (10) 및 상기 제2 미스트 제거기를 구비되며, 제1 미스트 제거기 (10)로 유입된 배기 가스가 제1 미스트 제거기 (10)를 거친 다음, 제2 미스트 제거기 (30)를 거쳐서 균등화 조 (20) 외부로 배출되는 것이다.
구체적으로, 상기 제1 미스트 제거기 (10)는 플레이트형이고, 상기 제2 미스트 제거기 (30)는 메쉬형일 수 있다. 더 구체적으로, 상기 미스트 제거기 (30)는 상부 메쉬 패드 (31) 및 하부 메쉬 패드 (32)를 더 포함하고, 상기 상부 메쉬 패드 (31)와 하부 메쉬 패드 (32) 사이에 교반기 (21)를 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 균등화 조 (20)는 수평 또는 수직으로 설치된 것이다. 바람직하게는, 상기 균등화 조 (20)는 중력의 영향없이 배기 가스의 체류 시간을 제어하기 위하여, 수평으로 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 균등화 조는 배기 가스의 평균 체류 시간이 1초 이상이고 20초 이하이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 액체 유입관 (41)은 수산화칼륨 용액, 수산화나트륨 용액, 암모니아 용액, 황화나트륨 용액, 치오황상나트륨 용액, 아환산나트륨 용액, 과산화수소수, 다황화칼슘 용액, 탄산나트륨 용액, 탄산칼슘 용액 및 탄산암모늄 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 세정 용액 유입되는 것이다.
팩타워 (40) 내부의 배기 가스가 세정 용액과 접촉하면, 배기 가스에 포함된 질소 산화물이 이온 형태로 세정 용액에 용해되어, 배기 가스 중의 질소 산화물을 흡수한다.
상기 질소 산화물의 흡수의 일 예로, 세정 용액이 수산화칼륨 용액인 경우, 하기와 같은 반응이 일어나서 질소 산화물이 세정 용액으로 흡수된다.
NO + NO2 + 2NaOH ↔ 2NaNO2 + H2O
2NO2 + 2NaOH ↔ NaNO2 + NaNO3 + H2O
팩타워 (40)의 패킹층 (43)은 팩타워 (40) 내부의 배기 가스와 액체 유입관 (41)을 통하여 유입되는 세정 용액이 접촉하는 면적을 넓혀 주므로, 질소 산화물 처리 효율을 증가시킨다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 세정 용액이 팩타워 (40)의 액체 유입관 (41)을 통하여 유입되며, 유입된 세정 용액은 팩타워 (40)의 패킹층 (43)을 통과하여, 팩타워 (40)의 액체 배출구 (44)를 통하여 외부로 배출된다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 액체 유입관 (41)은 세정 용액이 60 L/m2·min 이상이고 600 L/m2·min 이하이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 액체 유입관 (41)에서 유입되는 세정 용액의 유입속도 : 상기 기체 유입관 (42)에서 유입되는 배기 가스의 유입속도의 비가 1 : 200 이상이고 1 : 1000 이하이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 질소 산화물 처리장치는 환원조 (50)를 더 포함하고, 상기 팩타워 (40)는 상기 환원조 (50)와 연결된 액체 배출구 (44)를 더 포함한다.
팩타워 (40)의 액체 배출구 (44)를 통하여 배출된 세정 용액은 환원조 (50)로 유입된다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 환원조 (50)는 설파민 산 용액 및 소디움보로하이드라이드 (NaBH4)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 환원 용액을 포함한다.
환원조 (50)로 유입된 세정 용액은 환원조 (50)에 포함된 세정 용액과 반응하여, 세정 용액에 용해된 질소 산화물 이온을 환원시키며, 종국적으로 질소 산화물 이온은 질소 기체로 배출된다. 이러한 과정을 통하여, 양극산화공정에서 배출된 기체 중 유해한 질소 산화물 기체를 무해한 질소 기체로 변환하여 처리한다.
상기 질소 산화물의 이온의 환원의 일 예로, 환원 용액이 설파민 산 용액인 경우, 하기와 같은 반응이 일어나서 질소 산화물의 이온이 환원된다.
NO2 - + NH2SO2OH → N2 ↑ + HSO4 - + H2O
본 발명은 양극산화공정에서 발생한 배기 가스에서 10 μm 이상이고 40 μm 이하인 황산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제1 미스트 제거 단계; 상기 제1 미스트 제거 단계를 통과한 배기 가스를 체류시키는 균등화 단계; 및 균등화를 거친 배기 가스에서 2 μm 이상이고 10 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제2 미스트 제거 단계;를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 질소 산화물의 기체를 패킹층 (43)에서 세정 용액과 접촉시키는 습식 단계; 및 상기 세정용액을 질소로 환원시키는 환원 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 균등화 단계는 배기 가스의 평균 체류시간이 1초 이상이고 20초 이하이다.
본 발명의 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법은 특별한 설명이 없다면, 본 발명의 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치에 대한 설명이 적용된다.
이하, 시험예 및 실시예를 들어 본 발명의 구성 및 효과를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 시험예 및 실험예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐 본 발명의 범주 및 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
질소 산화물 및 황 산화물의 전처리 장치의 설치
양극산화공정 장치가 위치한 공간에 양극산화공정에서 발생하는 배기 가스가 흡입되는 흡입구를 설치하고, 흡입구를 배기관에 연결하여, 이를 균등화 조의 배기 가스 유입구에 설치하였다. 용적이 12 m2인 균등화 조를 수평으로 설치한 후, 균등화 조의 배기 가스 유입구의 전면에 위치하도록, 균등화 조 내부에 플레이트형의 코크-글리취 (Koch-Glitsch) 사에서 제조된 상품명 플렉스쉐브론(Flexchevron)을 제1 미스트 제거기로 설치하였다. 메쉬형의 코크-글리취 (Koch-Glitsch) 사에서 제조된 플렉시버 (Flexiber)를 제2 미스트 제거기로 제1 미스트 제거기 후면에 위치하면서, 균등화 조 내부의 중앙에 원통형으로 설치하였으며, 제거기 사이에 균등한 간격으로 바람개비형의 무동력 교반기를 설치하였다. 균등화 조의 배기 가스 배출구는 배기 가스 유입구에 수평으로 반대 위치로, 제2 미스트 제거기에서 통과하는 배기 가스가 배출될 수 있도록 구비하였다. 또한, 제거된 미스트들을 배출할 수 있도록, 균등화 조의 하부에 흡입 밸브를 구비하였다. 이렇게 설치한 질소 산화물 및 황 산화물의 전처리 장치를 도 3에 나타내었다.
질소 산화물 및 황 산화물의 전처리 장치와 팩타워 및 환원조의 설치
상기 균등화 조의 배기가스 배출구를 배기관을 통하여 팩타워의 기체유입관으로 연결시켰다.
팩타워는 높이가 10 m이고, 지면에서 5 m 위치에 제2 패킹층, 0.5 m 위치에 기체 분배기, 2 m 위치에 제 1 패킹층을 각각 설치하였고, 팩타워 상부에 액체 유입관을 구비하였다. 또한, 팩타워 하부에는 액체 배출구를 구비하였으며, 액체 배출구는 배수관을 통하여 환원조에 연결시켰다.
양극산화공정에서 발생하는 배기 가스 중 질소 산화물 및 황 산화물의 처리
전술한 바와 같이 설치된 질소 산화물 및 황 산화물의 전처리 장치, 팩타워 및 환원조를 통하여, 양극산화공정에서 발생하는 배기 가스를 처리하였다.
배기관을 통하여 균등화 조에 유입된 배기 가스는 균등화 조 내부에서 평균 1 m/sec의 속도로 통과하였으며, 균등화 조 내부에 배기 가스의 평균 체류시간은 측정 결과 6 초였다. 제1 미스트 제거기에서 측정 결과, 배기 가스 중에 함유된 평균 입자 크기가 10 μm 이상이고 40 μm 이하의 미스트를 제1 미스트 제거기 미설치된 경우에 대비하여 90 % 이상 제거함을 확인하였으며, 제2 미스트 제거기에서 측정 결과, 배기 가스 중에 함유된 평균 입자 크기가 2 μm 이상이고 10 μm 이하의 미스트를 제2 미스트 제거기 미설치된 경우에 대비하여 90 % 이상 제거함을 확인하였다.
균등화 조에서 처리를 거친 배기 가스는 팩타워로 유입되었으며, 팩타워에서는 기체 유입관에서 배기 가스가 평균 120 m3/m2·min의 속도로 유입되었다. 또한, 팩타워의 액체 유입관에는 세정 용액으로 수산화칼륨 용액이 240 L/m2·min의 속도로 유입시켰으며, 팩타워의 액체 배출구로는 팩타워의 패킹층들을 포함한 공간에서 배기 가스와 세정 용액이 접촉하여 질소 산화물 및 황 산화물이 처리된 폐액이 배출되었다.
배출된 폐액은 환원조로 유입되었으며, 환원조에는 설파민 산 용액이 유입되어 폐액을 환원시켰으며, 환원조의 배기구로 질소 산화물이 처리된 질소가 배출됨을 확인하였다.
균등화 조의 배기 가스 유입구와 팩타워의 상단의 기체 배출구에서 질소 산화물의 농도를 측정하여 처리효율을 확인 한 결과 99%였다.

Claims (20)

  1. 제1 미스트 제거기;
    제2 미스트 제거기; 및
    상기 제1 미스트 제거기와 상기 제2 미스트 제거기 사이에 구비되는 균등화 조;를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 미스트 제거기 및 상기 제2 미스트 제거기는 각각 독립적으로 플레이트형 또는 메쉬형인 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 질소 산화물 처리장치 처리장치는 팩타워를 더 포함하며,
    상기 팩타워는 액체 유입관; 상기 액체 유입관의 하부에 구비되며, 질소 산화물이 유입되는 기체 유입관; 및 하나 이상의 패킹층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 팩타워는 기체 분배기를 더 포함하고,
    상기 패킹층은 둘 이상이며,
    상기 기체 분배기는 상기 기체 유입관 상부에 구비되며, 상기 패키층의 하부에 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기체 유입관은 상기 제1 미스트 제거기, 상기 제2 미스트 제거기 및 균등화 조에서 처리된 배기 가스가 유입되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 기체 유입관은 배기 가스가 30 m3/m2·min 이상이고 300 m3/m2·min 이하인 속도로 유입되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 팩타워는 기체 분배기를 더 포함하고,
    상기 기체 분배기는 상기 기체 유입관 상부에 구비되며, 상기 패키층의 하부에 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 균등화 조는 내부에 상기 제1 미스트 제거기 및 상기 제2 미스트 제거기를 구비하는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 균등화 조는 교반기를 더 포함하고, 상기 교반기는 상기 균등화 조 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 균등화 조는 수평으로 설치된 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 균등화 조는 배기 가스의 평균 체류 시간이 1초 이상이고 20초 이하인 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 미스트 제거기 및 상기 제2 미스트 제거기는 입자 크기가 2 μm 이상이고 40 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물을 분리하는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 액체 유입관은 수산화칼륨 용액, 수산화나트륨 용액, 암모니아 용액, 황화나트륨 용액, 치오황상나트륨 용액, 아환산나트륨 용액, 과산화수소수, 다황화칼슘 용액, 탄산나트륨 용액, 탄산칼슘 용액 및 탄산암모늄 용액으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 세정 용액 유입되는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 액체 유입관은 세정 용액이 60 L/m2·min 이상이고 600 L/m2·min 이하인 속도로 유입되는 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리장치.
  15. 제3항에 있어서,
    상기 액체 유입관에서 유입되는 세정 용액의 유입속도 : 상기 기체 유입관에서 유입되는 배기 가스의 유입속도의 비가 1 : 200 이상이고 1 : 1000 이하인 것을 특징으로 하는 배기 가스 처리장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 질소 산화물 처리장치는 환원조를 더 포함하고,
    상기 팩타워는 상기 환원조와 연결된 액체 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 질소 산화물 처리장치는 환원조를 더 포함하고,
    상기 팩타워는 상기 환원조와 연결된 액체 배출구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 처리장치.
  18. 양극산화공정에서 발생한 배기 가스에서 10 μm 이상이고 40 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제1 미스트 제거 단계;
    상기 제1 미스트 제거 단계를 통과한 배기 가스를 체류시키는 균등화 단계; 및
    균등화를 거친 배기 가스에서 2 μm 이상이고 10 μm 이하인 황 산화물 및 질소 산화물의 기체를 분리하는 제2 미스트 제거 단계;를 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 균등화 단계는 배기 가스의 평균 체류시간이 1초 이상이고 20초 이하인 것을 특징으로 하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법.
  20. 제18항에 있어서,
    질소 산화물의 기체를 패킹층에서 세정 용액과 접촉시키는 습식 단계; 및
    상기 세정용액을 질소로 환원시키는 환원 단계;를 더 포함하는 양극산화공정용 질소 산화물 처리방법.
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