KR20180085397A - A multistage reactor and treatment method of air polutants - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-stage reactor and a method for treating air pollutants. The multi-stage reactor comprises: a first reactor through which an electron beam is transmitted; and a second reactor arranged at one side of the first reactor and through which the electron beam transmitted through the first reactor is transmitted. According to the present invention, energy efficiency of the electron beam and treatment efficiency of the air pollutant can be increased.

Description

다단 반응기 및 대기오염물질의 처리방법{A multistage reactor and treatment method of air polutants}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-stage reactor and a method of treating air pollutants,

본 발명은 다단 반응기 및 대기오염물질의 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage reactor and a method for treating air pollutants.

국내에서는 대기환경보전법을 제정하는 등 여러 노력에도 불구하고 생활수준 향상에 따른 석탄과 석유와 같은 에너지 사용량이 급격히 증가하여 수많은 대기 오염 물질이 생성되어 심각하게 방출되고 있다. 현재 대기 오염 물질 중 가장 많은 비율을 차지하고 있는 것은 CO, NOx, SOx, dioxine, VOCs, 분진 등이다. 여기서 질소산화물(NOx)에는 NO, NO2, NO3, N2O3, N2O, N2O5 등이 존재하는 것으로 알려져 있으나, 대기 중에서 검출되는 것은 N2O(nitrous oxide), NO(nitric oxide), NO2(nitrogen dioxide) 등이다. 이중 NO나 NO2 독성이 있고 대기 중에서 광화학 반응을 일으키지만 N2O는 독성이 없고 광화학 반응과 무관하기 때문에 N2O가 대기 중에 상당한 양이 존재하지만 대기오염물질로 간주하지 않는다. 따라서 질소산화물이라고 할 때에는 NO와 NO2를 뜻하며 통상 NOx라고 표기한다.In Korea, despite various efforts such as the enactment of the Air Quality Preservation Act, the use of energy such as coal and petroleum is rapidly increasing due to the improvement of living standards, and a lot of air pollutants are generated and seriously released. Currently, CO, NO x , SO x , dioxine, VOCs, and dust are the most common air pollutants. Here, the nitrogen oxide (NO x ) includes NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O 3 , N 2 O, N 2 O 5 But it is known to exist, such as, but are detected in the air is such as N 2 O (nitrous oxide), NO (nitric oxide), NO 2 (nitrogen dioxide). N 2 O is toxic to N 2 O and is not considered to be an air pollutant because N 2 O has a significant amount in the atmosphere because it has NO or NO 2 toxicity and causes photochemical reaction in the atmosphere. Therefore, when nitrogen oxides are used, NO and NO 2 are denoted as NO x .

한편, 전자선은 다양한 수질 및 대기 오염물질과 같은 환경오염물질을 처리하는데 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 대기오염물질과 관련하여 현재까지, 황산화물(SO2), 질소산화물(NOx) 및 휘발성유기화합물(VOCs)과 같은 기체상 오염물질에 대한 연구가 주를 이루고 있다. On the other hand, electron beams are known to be effective in treating environmental pollutants such as various water quality and air pollutants. In particular, studies on gaseous pollutants such as sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ), and volatile organic compounds (VOCs) have been mainly focused on air pollutants.

이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 공개특허 제20-1998-0027832호 및 대한민국 공개특허 특1998-023286에서는 전자선을 이용하여 대기오염물질을 처리하는 처리장치를 개시한 바 있다. Korean Patent Laid-Open Nos. 20-1998-0027832 and 1998-023286 disclose a treatment apparatus for treating air pollutants using electron beams.

하지만, 이러한 종래기술의 경우, 단일 구조의 반응기를 사용하기 때문에 이러한 오염물질을 처리하기 위해서는, 높은 전자선 에너지 및 반응 첨가제가 투입 되어야하는 문제점이 있다. However, in the case of such a conventional technique, there is a problem in that a high electron beam energy and a reaction additive must be injected in order to treat such a pollutant because a single structure reactor is used.

종래의 단일 또는 직렬형 반응기는 에너지 효율적인 면에서 떨어지는 단점이 있다. 예를 들어, 단일 구조의 반응기는 대형의 반응기가 요구됨에 따라 동일한 전자를 확보하기 위해서는 더 많은 에너지가 요구될 뿐만 아니라, 데드볼륨(Dead volume)이 형성되어 체류시간이 줄어들고 이에 따라 제어효율이 저하되는 현상이 나타난다. 또한, 직렬형 연속 반응기는 추가적인 전자빔을 설치해야 함으로 인하여, 초기 투자비 및 운전비가 증가되는 문제가 있다. Conventional single or tandem reactors have the drawback of being energy efficient. For example, as a single-structure reactor requires a large-sized reactor, not only does it require more energy to secure the same electrons, but also a dead volume is formed to reduce the residence time, . In addition, the series-type continuous reactor has the problem that the initial investment cost and the operation ratio are increased because additional electron beam is required to be installed.

대한민국 공개특허 제20-1998-0027832호Korean Patent Publication No. 20-1998-0027832 대한민국 공개특허 특1998-023286Korean Patent Publication No. 1998-023286

본 발명은 다단 반응기 및 대기오염물질의 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a multi-stage reactor and a method for treating air pollutants.

상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

본 발명은The present invention

전자선이 투과되는 제1 반응기; 및A first reactor through which an electron beam is transmitted; And

상기 제1 반응기 일측에 배열되어 있으며, 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 투과되는 제2 반응기;를 포함하는 다단 반응기를 제공한다.And a second reactor arranged at one side of the first reactor and through which the electron beam transmitted through the first reactor is transmitted.

또한, 본 발명은In addition,

제1 반응기에 전자선을 조사하는 단계;Irradiating the first reactor with an electron beam;

상기 제1 반응기에 배가스를 유입하는 단계;Introducing an exhaust gas into the first reactor;

상기 전자선을 이용해 상기 배가스로부터 제1 반응물을 형성하는 단계;Forming a first reactant from the exhaust gas using the electron beam;

상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 제2 반응기로 유입되는 단계;Introducing the electron beam, which has passed through the first reactor, into a second reactor;

상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계; 및Moving the first reactant to a second reactor connected to the first reactor; And

상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 상기 제1 반응물로부터 제2 반응물을 형성하는 단계;를 포함하는 대기오염물질의 처리방법을 제공한다.And forming a second reactant from the first reactant by the electron beam that has passed through the first reactor.

본 발명의 실시예에 따르는 다단 반응기는 전자선에 의한 대기오염물질의 처리효율을 높이기 위한 반응기로, 전자선 발생장치로부터 발생된 전자선에 의해 복수의 반응을 일으킬 수 있어, 전자선의 에너지 효율 및 대기오염물질의 처리효율을 높일 수 있다.A multi-stage reactor according to an embodiment of the present invention is a reactor for increasing the treatment efficiency of air pollutants by electron beams, and can generate a plurality of reactions by electron beams generated from an electron beam generator, Can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 반응기를 나타낸 모식도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다단 반응기를 나타낸 모식도이고,
도 3은 도 2 다단 반응기의 AA'방향으로의 단면 및 대기오염물질의 처리과정을 나타낸 단면도이고,
도 4 내지 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 다단 반응기의 단면을 나타낸 단면도이다.1 is a schematic view showing a multi-stage reactor according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic view showing a multi-stage reactor according to another embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of the multi-stage reactor of FIG. 2 in the direction of AA '
4 to 7 are cross-sectional views illustrating cross-sections of a multi-stage reactor according to another embodiment of the present invention, respectively.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형태 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings. In addition, " including " an element throughout the specification does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary.

본 발명은 The present invention

전자선이 투과되는 제1 반응기; 및A first reactor through which an electron beam is transmitted; And

상기 제1 반응기 일측에 배열되어 있으며, 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 투과되는 제2 반응기;를 포함하는 다단 반응기를 제공한다.And a second reactor arranged at one side of the first reactor and through which the electron beam transmitted through the first reactor is transmitted.

본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기는 2개 이상의 반응기를 포함한다.A multi-stage reactor according to an embodiment of the present invention comprises two or more reactors.

본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기는 대기오염물질을 처리하기 위한 다단 반응기일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.A multi-stage reactor according to an embodiment of the present invention may be a multi-stage reactor for treating air pollutants, but is not limited thereto.

상기 전자선은 0.6 내지 2.5 MeV의 에너지를 갖는 전자선인 것이 바람직하나, 이에 제한된 것은 아니다.The electron beam is preferably an electron beam having an energy of 0.6 to 2.5 MeV, but is not limited thereto.

또한 상기 전자선은 2.5 내지 15 kGy의 흡수선량을 갖는 전사선인 것이 바람직하나, 이에 제한된 것은 아니다.The electron beam is preferably a transcription line having an absorbed dose of 2.5 to 15 kGy, but is not limited thereto.

상기 대기오염물질은 황산화물(SO2), 질소산화물(NOx) 및 휘발성유기화합물 (VOCs)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.The air pollutant may be at least one selected from the group consisting of sulfur oxides (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ), and volatile organic compounds (VOCs), but is not limited thereto.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기를 나타낸 모식도이다.1 and 2 are schematic views showing a multi-stage reactor according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기(100)는 전자선이 투과되는 제1 반응기(10) 및 상기 제1 반응기(10) 일측에 배열되어 있으며, 상기 제1 반응기(10)를 투과한 상기 전자선이 투과되는 제2 반응기(20);를 포함한다.A multi-stage reactor 100 according to an embodiment of the present invention includes a first reactor 10 through which an electron beam is transmitted and a first reactor 10 disposed on the first reactor 10, and the electron beam, which has passed through the first reactor 10, Permeable second reactor (20).

예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 제 반응기(10) 및 제2 반응기(2) 각각은 서로 평행하되 전자선이 조사되는 방향에 대해 수직하게 배열될 수 있다.For example, as shown in FIG. 1, each of the reactor 10 and the second reactor 2 may be arranged in parallel to each other and perpendicular to the direction in which the electron beam is irradiated.

상기 전자선은 제1 반응기를 투과하여 제2 반응기 내부로 유입된다.The electron beam passes through the first reactor and flows into the second reactor.

이때, 상기 전자선이 제1 반응기를 투과하여 제2 반응기 내부로 유입되도록, 상기 제1 반응기(10)는 전자선이 투과되는 제1 투과부(11)를 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the first reactor 10 preferably includes a first transmission portion 11 through which the electron beam is transmitted so that the electron beam is transmitted through the first reactor and introduced into the second reactor.

상기 제1 투과부(11)는 상기 제1 반응기로 조사되는 전자선을 상기 제1 반응기(10) 내부로 투과시키는 역할을 수행하는 것으로, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 전사선이 조사되는 상기 제1 반응기(10)의 일 면(12)상에 배치될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.As shown in FIG. 2, the first transmission portion 11 transmits electrons irradiated to the first reactor to the inside of the first reactor 10. As shown in FIG. 2, But it is not limited thereto.

상기 제1 투과부(11)는 전자선이 투과시키기 위한 소재의 박막으로, 예를 들어, Ti, 모넬 및 인코넬 중 적어도 1종 이상의 물질로 형성된 박막일 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.The first transmitting portion 11 may be a thin film of a material through which electron beams are transmitted, but is not limited thereto. For example, the first transmitting portion 11 may be a thin film formed of at least one of Ti, monel and inconel.

한편, 상기 제2 반응기(20)는 상기 제2 반응기(20) 적어도 일 면이 상기 제1 반응기(10)를 향하도록 배치되어, 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 상기 제2 반응기를 투과한다.In the meantime, the second reactor 20 is arranged such that at least one surface of the second reactor 20 is arranged to face the first reactor 10, and the electron beam, which has passed through the first reactor 20, do.

이때 상기 제1 반응기(10)는 상기 제2 반응기 상에 형성되어 있을 수 있으나 이에 제한된 것은 아니며, 상기 제2 반응기(20)의 적어도 일 면(22)이 상기 제1 반응기(10)를 향하도록 배치되어, 상기 제1 반응기(10)를 투과한 상기 전자선이 상기 제2 반응기 내부로 유입될 수 있는 서로 분리된 구조로 형성되어 있을 수도 있다.The first reactor 10 may be formed on the second reactor 10 so that at least one surface 22 of the second reactor 20 faces the first reactor 10 And the electron beams that have passed through the first reactor 10 may be separated from each other so that they can be introduced into the second reactor.

상기 제2 반응기(20)는 도 2에서 나타낸 바와 같이, 상기 일 면(22)상에 제1 반응기(10)를 투과한 상기 전자선이 투과되는 제2 투과부(21)를 포함할 수 있다. 2, the second reactor 20 may include a second transmissive portion 21 through which the electron beam, which has passed through the first reactor 10, is transmitted.

상기 제2 투과부(21)는 상기 제1 반응기(10)를 투과한 전자선을 상기 제2 반응기(20) 내부로 투과시키는 역할을 수행하기 위한 것이다.The second transmissive portion 21 serves to transmit the electron beam transmitted through the first reactor 10 to the inside of the second reactor 20.

상기 제2 투과부(21)는 전자선이 투과시키기 위한 소재의 박막으로, 예를 들어, Ti, 모넬 및 인코넬 중 적어도 1종 이상의 물질로 형성된 박막일 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.The second transmissive portion 21 may be a thin film of a material through which electron beams are transmitted, for example, but is not limited to, a thin film formed of at least one of Ti, Monel, and Inconel.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기는 대기오염물질을 처리하기 위한 반응기로, 이를 위해, 상기 제1 반응기(10)는 전자선에 의해 대기오염물질을 1차적으로 반응시키는 반응기일 수 있다.Meanwhile, the multi-stage reactor according to an embodiment of the present invention is a reactor for treating air pollutants. To this end, the first reactor 10 may be a reactor for primarily reacting air pollutants by electron beams.

예를 들어, 상기 제1 반응기(10)는 대기오염물질 및 수분(H2O)을 유입시키고, 전자선을 조사해, 상기 수분(H2O)을 OH, O, OH2와 같은 라디칼 및 이온으로 전환 시키고, 이들을 대기오염물질, 예를 들어, NOx 및 SO2와 반응시켜 1차 반응물인 HNO3 또는 H2SO4를 형성할 수 있다. For example, the first reactor 10 introduces air pollutants and moisture (H 2 O), irradiates an electron beam to convert the moisture (H 2 O) into radicals and ions such as OH, O, OH 2 And react them with air pollutants such as NO x and SO 2 to form the first reactant, HNO 3 or H 2 SO 4 .

상기 제1 반응기는 1개 이상의 유입구를 더 포함할 수 있다. The first reactor may further include one or more inlets.

상기 유입구는 반응물을 유입시키기 위한 것으로, 예를 들어 대기오염물질을 분해시키기 위해, 황산화물(SO2), 질소산화물(NOx) 및 휘발성유기화합물 (VOCs)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종 이상의 대기오염물질 및 수분을 유입시킬 수 있다.The inlet is for introducing a reactant, for example, for decomposing air pollutants, at least one selected from the group consisting of sulfur oxides (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ) and volatile organic compounds (VOCs) The air pollutant and moisture can be introduced.

이때 상기 대기오염물질 및 수분(H2O)이 상기 제1 반응기로 각각 유입되도록 상기 제1 반응기는 도 4에서와 같이, 2개의 유입구(13)(14)를 포함할 수 있다.The first reactor may include two inlets (13) and (14) as shown in FIG. 4 so that the air pollutant and moisture (H 2 O) are introduced into the first reactor.

또는, 상기 제1 반응기는 도 5에 나타낸 바와 같이, 한 개의 유입구(15)를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 유입구(15)에 연결된 유체 유입관으로 대기오염물질 및 수분(H2O) 각각이 유입되어 하나의 유입구(15)를 통해 상기 제1 반응기(10) 내부로 유입될 수도 있다. Alternatively, the first reactor may comprise one inlet 15, as shown in FIG. 5, in which atmospheric contaminants and moisture (H 2 O) are introduced into the fluid inlet tube connected to the inlet 15 May be introduced into the first reactor (10) through one inlet (15).

한편, 본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기(100)는 대기오염 물질 또는 수분을 상기 제1 반응기로 공급하는 유체 공급탱크를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the multi-stage reactor 100 according to the embodiment of the present invention may further include a fluid supply tank for supplying air pollutants or moisture to the first reactor.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기는 상기 제1 반응기(10) 및 제2 반응기(20)를 연결하여 반응물을 이동시키는 연결관(30)을 포함할 수 있다. Also, the multi-stage reactor according to the embodiment of the present invention may include a connection pipe 30 connecting the first reactor 10 and the second reactor 20 to move the reactants.

상기 연결관(30)은 상기 제1 반응기(10)에서 전자선에 의해 형성된 반응물을 상기 제2 반응기(20)로 이동시키는 역할을 수행한다.The connection pipe 30 moves the reactant formed by the electron beam in the first reactor 10 to the second reactor 20.

상기 연결관(30)은 상기 제1 반응기(10)에서, 상기 유입구(13)가 형성된 일면과 마주하는 타면 및 제2 반응기(20)의 일면을 연결할 수 있으며, 제2 반응기에서 형성된 최종 생성물을 배출하는 배출구는 상기 제2 반응기(20)의 일면과 마주하는 타면에 형성될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.The connection pipe 30 can connect the other surface of the first reactor 10 and the other surface of the second reactor 20 facing the one surface of the first reactor 10 formed with the inlet 13, The outlet for discharging may be formed on the other surface opposite to the one surface of the second reactor 20, but is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따른 다단 반응기는 이하와 같이 대기오염물질을 처리할 수 있다.The multi-stage reactor according to the embodiment of the present invention can treat air pollutants as follows.

도 3은 도 2 다단 반응기의 AA'방향의 단면 및 대기오염물질의 처리과정을 나타낸 모식도이다.FIG. 3 is a schematic view showing a cross-sectional view in the AA 'direction of the FIG. 2 multi-stage reactor and a process of treating air pollutants.

먼저, 제1 반응기(10)의 유입구(13)를 통해 예를 들어, NOx, SO2 및 수분(a)을 상기 제1 반응기(10) 내부로 유입시키면, 상기 제1 반응기 내부로 유입된 전사선에 의해 반응(b)하여 예를 들어, HNO3 또는 H2SO4등의 제1 반응물(c)을 형성하고, 상기 제1 반응기 및 제2 반응기를 연결하는 연결관(30)을 통해, 상기 제1 반응물(c)이 제2 반응기(20)로 이동시키고, 상기 제2 반응기(2)로 반응 첨가제를 더 유입(d)시켜면 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 제1 반응물 및 반응 첨가제가 반응(e)하여 제2 반응물(f)이 형성 및 이를 배출됨으로써, 대기오염물질을 처리할 수 있다.First, when NO x , SO 2 and moisture (a) are introduced into the first reactor 10 through the inlet 13 of the first reactor 10, (B) by a transfer line to form a first reactant (c), for example, HNO 3 or H 2 SO 4 , and through a connecting pipe (30) connecting the first reactor and the second reactor , The first reactant (c) is transferred to the second reactor (20), and the reaction additive is further introduced (d) into the second reactor (2) The reactant and the reaction additive react (e) to form and discharge the second reactant (f), thereby treating the air pollutant.

이때, 상기 연결관(30)은 도 6에 나타낸 바와 같이 반응 첨가제가 유입되는 유입구(31)를 더 포함할 수 있다.At this time, the connection pipe 30 may further include an inlet 31 into which the reaction additive flows as shown in FIG.

상기 반응 첨가제는 상기 제1 반응기로부터 상기 제2 반응기로 이동된 반응물과 반응시켜 대기오염물질을 최종적으로 처리하기 위한 것으로, 상기 반응첨가제는 예를 들어 NH3일 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.The reaction additive is for ultimately treating air pollutants by reacting the reactants transferred from the first reactor to the second reactor, and the reaction additive may be, for example, NH 3 , but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 제1반응기로부터 상기 제2 반응기로 이동된 반응물인 HNO3 또는 H2SO4은 제2 반응기로 투과된 전자선에 의해 반응 첨가제인 NH3와 반응해 최종 생성물인 NH4NO3 또는 (NH4)2SO4가 생성될 수 있다.For example, HNO 3 or H 2 SO 4, which is a reactant transferred from the first reactor to the second reactor, reacts with NH 3 , which is a reaction additive, by an electron beam penetrated into a second reactor to produce NH 4 NO 3 or (NH 4) 2 SO 4 may be is to be generated.

한편, 반응 첨가제가 유입되는 유입구는 도 7에 나타낸 바와 같이 제2 반응기에 직접 연결될 수도 있다. 즉, 상기 제2 반응기(20)는 반응 첨가제가 유입되는 유입구(24)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the inlet through which the reaction additive is introduced may be directly connected to the second reactor as shown in Fig. That is, the second reactor 20 may further include an inlet 24 into which the reaction additive flows.

본 발명은 또한, The present invention also relates to

상기 다단 반응기를 포함하는 대기오염물질의 처리장치를 제공한다.An apparatus for treating air pollutants including the multi-stage reactor is provided.

상기 대기오염물질의 처리장치는 화석 연료의 연소시 배출되는 다량의 유해 가스를 처리하기 위한 장치일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니며, 전자선으로 처리되는 그외 다양한 물질을 처리하는 장치일 수 있다.The apparatus for treating an air pollutant may be an apparatus for treating a large amount of noxious gas discharged during combustion of fossil fuel, but is not limited thereto, and may be an apparatus for treating various other materials treated with electron beams.

상기 대기오염물질의 처리장치는 소결 공장, 화력 발전소에 설치될 수 있으며, 또는 자동차를 포함하는 구동장치에 장착될 수 있으며, 도장 시설 및 기타 악취배출시설에서도 사용이 가능할 수 있다.The apparatus for treating air pollutants may be installed in a sintering plant, a thermal power plant, or a driving apparatus including an automobile, and may be used in a coating facility and other odor discharge facilities.

상기 대기오염물질의 처리장치는 대기오염물질, 즉, 황산화물(SO2), 질소산화물 (NOx) 및 휘발성유기화합물 (VOCs) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 1종 이상의 물질을 처리하기 위한 장치이다.The apparatus for treating an air pollutant may be one which treats at least one or more substances from the group consisting of air pollutants, namely sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ) and volatile organic compounds (VOCs) Lt; / RTI >

본 발명은 또한,The present invention also relates to

제1 반응기에 전자선을 조사하는 단계;Irradiating the first reactor with an electron beam;

상기 제1 반응기에 대기오염물질을 유입하는 단계;Introducing air pollutants into the first reactor;

상기 전자선을 이용해 상기 대기오염물질로부터 제1 반응물을 형성하는 단계;Forming a first reactant from the air pollutant using the electron beam;

상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 제2 반응기로 유입되는 단계;Introducing the electron beam, which has passed through the first reactor, into a second reactor;

상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계; 및Moving the first reactant to a second reactor connected to the first reactor; And

상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 상기 제1 반응물로부터 제2 반응물을 형성하는 단계;를 포함하는 대기오염물질의 처리방법을 제공한다.And forming a second reactant from the first reactant by the electron beam that has passed through the first reactor.

본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 전자선을 이용한 대기오염물질의 처리방법으로, 전자선의 에너지 효율 및 처리효율이 우수한 대기오염물질의 처리방법이다.The method for treating air pollutants according to an embodiment of the present invention is a method for treating air pollutants using electron beams, and is a method for treating air pollutants having excellent energy efficiency and treatment efficiency of electron beams.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법을 각 단계별로 상세히 설명한다. Hereinafter, a method of treating air pollutants according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 제1 반응기에 전자선을 조사하는 단계를 포함한다.A method of treating air pollutants according to an embodiment of the present invention includes irradiating an electron beam to a first reactor.

상기 단계는 전자선에 의해 대기오염물질을 1차적으로 반응시키기 위해 상기 제1 반응기 내부로 전자선을 유입시키는 단계이다.The above step is a step of introducing an electron beam into the first reactor for primarily reacting atmospheric pollutants with electron beams.

이를 위해 상기 제1 반응기는 전자선이 투과될 수 있는 제1 투과부(11)를 포함하는 반응기인 것이 바람직하다. 상기 제1 투과부는 상기 제1 반응기로 조사되는 전자선을 상기 제1 반응기 내부로 투과시키는 역할을 수행하기 위한 것으로, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 전사선이 조사되는 상기 제1 반응기(10)의 일 면(12)상에 배치될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.For this, the first reactor is preferably a reactor including a first transmission part 11 through which an electron beam can be transmitted. As shown in FIG. 2, the first transmissive portion serves to transmit the electron beam irradiated to the first reactor to the inside of the first reactor. In the first transmissive portion, But it is not limited thereto.

이때, 상기 전자선은 2 내지 5 MeV의 에너지를 갖는 전자선을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한된 것은 아니며 처리되는 물질의 종류 및 양에 따라 달라질 수 있다.At this time, the electron beam preferably uses an electron beam having an energy of 2 to 5 MeV, but is not limited thereto, and may vary depending on the kind and amount of the substance to be treated.

본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 상기 제1 반응기에 대기오염물질을 유입하는 단계를 포함한다.The method for treating air pollutants according to an embodiment of the present invention includes introducing air pollutants into the first reactor.

상기 제1 반응기에 대기오염물질을 유입하는 단계는 전자선에 의해 반응시킬 대상물 즉, 대기오염물질을 유입시키는 단계이다.The step of introducing the air pollutant into the first reactor is a step of introducing an object to be reacted by the electron beam, that is, an air pollutant.

상기 대기오염물질은 화석 연료의 연소시 배출되는 다량의 유해 가스일 수 있으며, 예를 들어, 황산화물(SO2), 질소산화물 (NOx) 및 휘발성유기화합물 (VOCs) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 1종 이상일 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.The air pollutant may be a large amount of noxious gas that is emitted upon combustion of the fossil fuel, for example, sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ) and volatile organic compounds (VOCs) At least one of the groups may be used.

본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 상기 전자선을 이용해 상기 대기오염물질로부터 제1 반응물을 형성하는 단계를 포함한다.The method of treating an air pollutant according to an embodiment of the present invention includes forming a first reactant from the air pollutant using the electron beam.

상기 전자선을 이용해 상기 대기오염물질로부터 제1 반응물을 형성하는 단계는 전자선에 의해 대기오염물질을 1차적으로 반응시키는 단계이다.The step of forming the first reactant from the air pollutant using the electron beam is a step of primarily reacting the air pollutant with the electron beam.

이를 위해, 상기 전자선을 이용해 상기 대기오염물질로부터 제1 반응물을 형성하는 단계는 상기 제1 반응기로 수분을 유입하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.The forming of the first reactant from the air pollutant using the electron beam may further include the step of introducing moisture into the first reactor.

이는, 상기 대기오염물질을 상기 수분과 반응시켜 제1 반응물을 형성시키기 위함이다. This is to react the air pollutant with the water to form a first reactant.

예를 들어, NOx, SO2를 포함하는 대기오염물질 및 수분이 전자선에 의해 반응하여 HNO3 또는 H2SO4의 제1 반응물이 형성할 수 있다. For example, air pollutants including NO x , SO 2 , and moisture can react with electron beams to form a first reactant of HNO 3 or H 2 SO 4 .

상기 제1 반응물은 산의 형태로, 보다 무해한 상태로 배출하기 위해서는 추가적으로 반응시켜 배출될 필요가 있다.The first reactant needs to be further reacted and discharged in the form of an acid in order to discharge it in a more harmless state.

이에, 본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 제2 반응기로 유입되는 단계를 포함한다.Accordingly, the method of treating air pollutants according to an embodiment of the present invention includes the step of introducing the electron beam, which has passed through the first reactor, into the second reactor.

상기 단계는 상기 제1 반응물을 무해한 상태의 반응물로 전환 또는 반응시키기 위해, 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 제2 반응기로 유입시키는 단계이다. The step is to introduce the electron beam, which has passed through the first reactor, into the second reactor so as to convert or react the first reactant into a harmless reactant.

종래의 단일 반응기를 이용하여 대기오염물질을 처리하는 방법의 경우, 대형의 반응기가 요구됨에 따라 동일한 전자를 확보하기 위해서는 더 많은 에너지가 요구될 뿐만 아니라, 데드볼륨(Dead volume)이 형성되어 체류시간이 줄어들고 이에 따라 제어효율이 저하되는 현상이 나타나는 문제가 있으며, 반응기들이 서로 직렬형으로 배열된 연속 반응기를 이용하여 대기오염물질을 처리하는 방법의 경우, 추가적인 전자빔을 설치해야 함으로, 초기 투자비 및 운전비가 증가되게 되는 단점이 있다. In the case of a conventional method of treating air pollutants using a single reactor, a larger volume of energy is required to secure the same electrons as a large-sized reactor is required, a dead volume is formed, In the case of a method of treating air pollutants using a continuous reactor in which the reactors are arranged in series with each other, it is necessary to install an additional electron beam, so that the initial investment cost and the operation There is a disadvantage that the ratio is increased.

반면, 본 발명의 대기오염물질의 처리방법은 제1 반응기로 유입된 전자선을 상기 제2 반응기로 유입시켜 제2 반응기에서의 반응에 이용함으로써 사용되는 전자선의 에너지 손실을 최소화시켜 효율을 높일 수 있다.On the other hand, the method of treating air pollutants of the present invention can increase the efficiency by minimizing the energy loss of the electron beam used by introducing the electron beam introduced into the first reactor into the second reactor and using it for the reaction in the second reactor .

이를 위해 상기 제2 반응기는 제1 반응기의 일측면에 위치하는 것이 바람직하며, 예를 들어 제1 반응기 및 제2 반응기는 전자선이 조사되는 축에 대해 수직한 방향으로 배치되며 서로 평행하게 배치될 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.For this purpose, it is preferable that the second reactor is located on one side of the first reactor, for example, the first reactor and the second reactor are arranged in a direction perpendicular to the axis to which the electron beam is irradiated and can be arranged parallel to each other But is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계를 포함한다.The method of treating an air pollutant according to an embodiment of the present invention includes moving the first reactant to a second reactor connected to the first reactor.

상기 단계는 제1 반응기에서 1차적으로 반응하여 생성된 제1 반응물을 2차적으로 반응시키기 위해 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계이다. Wherein the first reactant is primarily reacted in the first reactor and the first reactant is moved to react secondarily with the first reactant.

이를 위해, 상기 제1 반응기 및 제2 반응기는 연결관으로 연결되어 있을 수 이 있으며, 상기 제1 반응물이 상기 제1 반응기, 연결관 및 제2 반응기 방향으로 흐르도록 상기 제1 반응기, 연결관 및 제2 반응기 방향으로 흐르는 불활성 기체가 흐르도록할 수도 있으나 이에 제한된 것은 아니다.To this end, the first reactor and the second reactor may be connected by a connecting tube, and the first reactor, the connecting tube and the second reactor may be arranged such that the first reactant flows in the first reactor, But the inert gas flowing in the direction of the second reactor may flow, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 실시예에 따른 대기오염물질의 처리방법은 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 상기 제1 반응물로부터 제2 반응물을 형성하는 단계를 포함한다.The method of treating air pollutants according to an embodiment of the present invention includes forming a second reactant from the first reactant by the electron beam that has passed through the first reactor.

이를 위해, 상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계는 상기 제2 반응기로 반응 첨가제를 유입하는 단계를 더 포함할 수 있다.  To this end, the step of moving the first reactant to the second reactor connected to the first reactor may further include the step of introducing the reaction additive into the second reactor.

이는, 상기 제1 반응물을 반응 첨가제와 반응시켜 제2 반응물을 형성시키기 위한 것이다.This is for reacting the first reactant with a reaction additive to form a second reactant.

이때, 상기 반응 첨가제는 NH3, NaOH, NaCl 및 CaO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것이 바람직하나 이에 제한된 것은 아니다.At this time, the reaction additive is preferably at least one selected from the group consisting of NH 3 , NaOH, NaCl, and CaO, but is not limited thereto.

상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 상기 제1 반응물로부터 제2 반응물을 형성하는 단계 예를 들어, 상기 제1 반응기에서 유입된 전자선에 의해 NOx, SO2를 포함하는 대기오염물질 및 수분이 반응하여 생성된 HNO3 또는 H2SO4의 제1 반응물을 반응 첨가제인 NH3와 반응시켜 최종 생성물인 NH4NO3와 (NH4)2SO4의 제2 반응물을 형성시킬 수 있다.The step of forming a second reactant from the first reactant by the electron beam that has passed through the first reactor, for example, the step of forming an air pollutant containing NO x , SO 2 and moisture The first reaction product of HNO 3 or H 2 SO 4 produced by the reaction may be reacted with NH 3 as a reaction additive to form a second reaction product of NH 4 NO 3 and (NH 4 ) 2 SO 4 as final products.

이하, 본 발명의 대기오염물질의 처리방법을 실시예를 통해 보다 상세히 설명한다. 하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the method for treating air pollutants of the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

단계 1: 제1 반응기에 2.5 MeV, 최대 전력 100 kW, ELV-8 type의 전자선을 10kGy로 조사하였다.Step 1: The first reactor was irradiated with 2.5 MeV, maximum power of 100 kW, and electron beam of ELV-8 type at 10 kGy.

단계 2: 상기 제1 반응기에 SO2 및 NOx를 포함하는 배가스 및 수증기를 유입하여 2초동안 체류시켰다.Step 2: Exhaust gas and water vapor containing SO 2 and NO x were introduced into the first reactor and allowed to stand for 2 seconds.

단계 3: 상기 전자선을 이용해 상기 배가스 및 수분을 반응시켜 제1 반응물인 H2SO4 및 HNO3를 형성시켰다.Step 3: The exhaust gas and water were reacted with the electron beam to form H 2 SO 4 and HNO 3 as the first reactants.

단계 4: 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 제2 반응기로 유입하였다.Step 4: The electron beam that has passed through the first reactor flows into the second reactor.

단계 5: 상기 제1 반응물인 H2SO4 및 HNO3를 상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 이동시켰다.Step 5: The first reactants H 2 SO 4 and HNO 3 were transferred to a second reactor connected to the first reactor.

단계 6: 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 상기 제1 반응물로부터 제2 반응물인 (NH4)2SO4 및 NH4NO3를 형성하였다.Step 6: The second reactants, (NH 4 ) 2 SO 4 and NH 4 NO 3 , were formed from the first reactant by the electron beam that passed through the first reactor.

10: 제1 반응기
11: 제1 투과부
12: 제1 반응기의 일 면
13,14,15: 유입구
20: 제2 반응기
21: 제2 투과부
22: 제2 반응기의 일 면
23: 배출구
24: 반응 첨가제 유입구
30: 연결관
31: 반응 첨가제 유입구10: First reactor
11: first transmitting portion
12: One side of the first reactor
13, 14, 15:
20: Second reactor
21:
22: One side of the second reactor
23: Outlet
24: reaction additive inlet
30: Connector
31: Reaction additive inlet

Claims (14)

전자선이 투과되는 제1 반응기; 및
상기 제1 반응기 일측에 배열되어 있으며, 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 투과되는 제2 반응기;를 포함하는 다단 반응기.
A first reactor through which an electron beam is transmitted; And
And a second reactor arranged at one side of the first reactor and through which the electron beam transmitted through the first reactor is transmitted.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기는
전자선이 투과되는 제1 투과부를 포함하는 다단 반응기.
The method according to claim 1,
The first reactor
And a first transmitting portion through which an electron beam is transmitted.
제1항에 있어서,
상기 제2 반응기는
적어도 일 면이 상기 제1 반응기를 향하도록 배치되고, 상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 투과되는 제2 투과부를 포함하는 다단 반응기.
The method according to claim 1,
The second reactor
Wherein at least one surface is disposed so as to face the first reactor, and a second transmitting portion through which the electron beam transmitted through the first reactor is transmitted.
제1항에 있어서,
상기 제1 반응기는
1개 이상의 유입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 반응기.
The method according to claim 1,
The first reactor
&Lt; / RTI &gt; further comprising at least one inlet.
제4항에 있어서,
상기 다단 반응기는
상기 유입구와 연결되어 있으며, 황산화물(SO2), 질소산화물 (NOx) 및 휘발성유기화합물 (VOCs) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 1종 이상을 공급하는 유체 공급탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 반응기.
5. The method of claim 4,
The multi-
And a fluid supply tank connected to the inlet and supplying at least one or more of sulfur oxides (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ), volatile organic compounds (VOCs), and combinations thereof Characterized by a multi-stage reactor.
제1항에 있어서,
상기 다단 반응기는
상기 제1 반응기 및 제2 반응기를 연결하여 반응물을 이동시키는 연결관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 반응기.
The method according to claim 1,
The multi-
Further comprising a connection pipe connecting the first reactor and the second reactor to move the reactants.
제1항에 있어서,
상기 제2 반응기는
반응 첨가제가 유입되는 유입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 반응기.
The method according to claim 1,
The second reactor
Further comprising an inlet through which the reaction additive flows.
제6항에 있어서,
상기 연결관은
반응 첨가제가 유입되는 유입구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 반응기.
The method according to claim 6,
The connector
Further comprising an inlet through which the reaction additive flows.
제1항의 다단 반응기를 포함하는 대기오염물질 처리장치.
An apparatus for treating air pollutants comprising the multi-stage reactor of claim 1.
제1 반응기에 전자선을 조사하는 단계;
상기 제1 반응기에 대기오염물질을 유입하는 단계;
상기 전자선을 이용해 상기 대기오염물질로부터 제1 반응물을 형성하는 단계;
상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선이 제2 반응기로 유입되는 단계;
상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계; 및
상기 제1 반응기를 투과한 상기 전자선에 의해 상기 제1 반응물로부터 제2 반응물을 형성하는 단계;를 포함하는 대기오염물질의 처리방법.
Irradiating the first reactor with an electron beam;
Introducing air pollutants into the first reactor;
Forming a first reactant from the air pollutant using the electron beam;
Introducing the electron beam, which has passed through the first reactor, into a second reactor;
Moving the first reactant to a second reactor connected to the first reactor; And
And forming a second reactant from the first reactant by the electron beam that has passed through the first reactor.
제10항에 있어서,
상기 제1 반응기에 대기오염물질을 유입하는 단계는
상기 제1 반응기로 수분을 유입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질의 처리방법.
11. The method of claim 10,
The step of introducing air pollutants into the first reactor
The method of claim 1, further comprising the step of introducing moisture into the first reactor.
제10항에 있어서,
상기 제1 반응기와 연결된 제2 반응기로 상기 제1 반응물을 이동시키는 단계는 상기 제2 반응기로 반응 첨가제를 유입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대기오염물질의 처리방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step of transferring the first reactant to a second reactor connected to the first reactor further comprises introducing the reaction additive into the second reactor.
제10항에 있어서,
상기 대기오염물질은
황산화물(SO2), 질소산화물 (NOx) 및 휘발성유기화합물 (VOCs) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 대기오염물질의 처리방법.
11. The method of claim 10,
The air pollutant
Wherein at least one of the group consisting of sulfur oxides (SO 2 ), nitrogen oxides (NO x ) and volatile organic compounds (VOCs), and combinations thereof is used.
제12항에 있어서,
상기 반응 첨가제는
NH3, NaOH, NaCl 및 CaO로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 대기오염물질의 처리방법.13. The method of claim 12,
The reaction additive
NH 3 , NaOH, NaCl, and CaO.
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