KR20210069908A - 황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치 - Google Patents

황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치 Download PDF

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강조홍
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Abstract

본 발명은 (a) 하우징, 및 상기 하우징에 내부에 위치하는 루멘 사이드(lumen side) 및 쉘사이드(shell side)를 포함하는 막접촉기를 공급하는 단계; (b) 황산화물(SOX)을 포함하는 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나에 공급하고, 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 포함하는 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나에 공급하는 단계; 및 (c) 상기 황산화물 흡수제(S1)가 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수하여 황산암모늄((NH4)2SO4)을 포함하는 황산화물 흡수제(S2)를 제조하는 단계;를 포함하는 배기가스로부터 황산화물 흡수방법에 관한 것이다. 본 발명의 황산화물 흡수방법 및 장치는 소형 고효율의 막접촉기를 사용하여 설비 체적 및 설치 부지를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 배가스로부터 황산화물을 선택적으로 흡수 및 분리할 수 있고, 황산화물 흡수제는 황산암모늄((NH4)2SO4)을 만들고, 이를 비료로 사용함으로써 자원화가 가능한 효과가 있다.

Description

황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치{METHOD OF ABSORBING SULFUR OXIDE AND APPARATUS FOR ABSORBING SULFUR OXIDE}
본 발명은 황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 막접촉기를 사용하여 배기가스로부터 황산화물을 선택적으로 흡수 및 분리하고, 부산물(황산암모늄)을 자원화할 수 있는 황산화물 흡수방법 및 장치에 관한 것이다.
산업발전 및 생활수준 향상에 따른 화석연료 사용량이 증가하면서 연료 연소 후 배출되는 배기가스 내 질소산화물(NOx), 황산화물(SOX) 및 이산화탄소(CO2)에 의한 대기오염, 산성비 유발, 대기 중 광화학반응에 의해 2차 생성되는 초미세먼지 및 지구온난화로 인해 일반시민들이 받는 고통이 극심한 상황이다. 기존의 일반적인 배기가스 스크러버 방식으로는 충진탑(packed tower), 분무탑(spray tower), 벤추리 세정기(venturi scrubber), 기포탑(bubble column) 등이 존재한다. 하지만 이상의 재래기술들을 고도화하더라도 제거 효율 향상 및 장치 크기 소형화를 기대하기는 힘들고, 더군다나 장치 내에서 유체의 범람(flooding), 편류(channeling) 등의 많은 문제점을 가지고 있다. 기존에 운영 중인 발전소, 정유 및 석유화학 공장, 선박 등에서 사용되는 배기가스 후처리 시설은 설비가 차지하는 면적 및 높이에 큰 제약을 받는다.
현재 배기가스 중 황산화물(SOX)의 제거 방법에는 소석회(CaO)를 이용해 석고(CaSO4)를 만들어 내는 공정이 주를 이루고 있다. 하지만 황산화물 흡수제인 고품위의 석회석(CaCO3)과 소석회가 지속적인 채굴에 의해 고갈되어 가고 있기 때문에 고품질의 석고를 더 이상 얻기는 어려울 것으로 예상되고 있다.
본 발명의 목적은 소형 고효율의 막접촉기를 사용하여 설비 체적 및 설치 부지를 획기적으로 줄일 수 있는 황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 목적은 배기가스로부터 황산화물을 선택적으로 흡수 및 분리하고, 황산화물 흡수제는 황산암모늄((NH4)2SO4)을 만들고, 이를 비료로 사용함으로써, 자원화가 가능한 황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 하우징, 및 상기 하우징에 내부에 위치하는 루멘 사이드(lumen side) 및 쉘사이드(shell side)를 포함하는 막접촉기를 공급하는 단계; (b) 황산화물(SOX)을 포함하는 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나에 공급하고, 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 포함하는 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나에 공급하는 단계; 및 (c) 상기 황산화물 흡수제(S1)가 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수하여 황산암모늄((NH4)2SO4)을 포함하는 황산화물 흡수제(S2)를 제조하는 단계;를 포함하는 배기가스로부터 황산화물 흡수방법이 제공된다.
또한, 단계 (a) 전에, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 저장조에 공급하는 단계 (a')를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 단계 (c) 후에, 상기 황산화물 흡수제(S2)를 상기 저장조에 공급하여 상기 황산화물 흡수제(S1)의 황산암모늄 농도보다 높은 황산암모늄 농도를 갖는 황산화물 흡수제(S3)를 제조하는 단계 (c');를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 (c')의 황산암모늄의 농도가 소정의 농도에 도달할 때까지 상기 단계 (b), (c) 및 (c')를 각각 순서대로 반복할 수 있다.
또한, 상기 단계 (c') 후에, 상기 황산화물 흡수제(S3)로부터 황산암모늄((NH4)2SO4)을 분리하는 단계 (d);를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 루멘 사이드가 서로 평행하게 정렬된 복수의 할로우 파이버(hollow fiber)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나의 상부 또는 하부에 공급하고, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나의 하부 또는 상부에 공급할 수 있다.
또한, 상기 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드의 상부 또는 하부에 공급하고, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 쉘 사이드의 하부 또는 상부에 공급할 수 있다.
또한, 상기 막접촉기가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리술폰, 플루오르화 폴리비닐리덴 및 폴리프로필렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 황산화물 흡수제(S1)가 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 0.001M 내지 10M의 몰농도로 포함하는 수용액일 수 있다.
또한, 상기 황산화물 흡수제(S3)로부터 분리한 황산암모늄((NH4)2SO4)을 비료로 사용할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 배기가스로부터 황산화물(SOX)을 흡수하는 황산화물 흡수장치에 있어서, 상기 황산화물 흡수장치는 상기 배기가스(G1)를 상부 또는 하부에서 공급받고, 황산화물 흡수제(S1)를 하부 또는 상부에서 공급받아, 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수한 황산화물 흡수제(S2)를 상부 또는 하부로 배출하고, 상기 황산화물이 분리된 배기가스(G2)를 하부 또는 상부로 배출하는 막접촉기;를 포함하는 황산화물 흡수장치가 제공된다.
또한, 상기 황산화물 흡수장치는 상기 황산화물 흡수제(S1)를 저장하는 저장조를 추가로 포함하고, 상기 저장조에 저장된 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 막접촉기의 하부 또는 상부에 공급할 수 있다.
또한, 상기 막접촉기가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리술폰, 플루오르화 폴리비닐리덴 및 폴리프로필렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 황산화물 흡수장치는 상기 배기가스(G1)를 공급하는 유량조절기(Mass flow controller)를 추가로 포함하고, 상기 유량조절기를 이용하여 상기 배기가스(G1)를 상기 막접촉기의 상부 또는 하부에 공급할 수 있다.
또한, 상기 황산화물 흡수장치는 상기 막접촉기의 하부 또는 상부에 상기 황산화물 흡수제(S1)를 공급하는 파이프를 추가로 포함하고, 상기 파이프의 일부 또는 전부 상에 상기 황산화물 흡수제(S1)의 공급을 돕기 위한 펌프(pump)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 황산화물 흡수장치는 상기 막접촉기의 하부 또는 상부로부터 배출된 상기 황산화물이 분리된 배가스(G2)를 분석하기 위한 분석기(Analyzer)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 황산화물 흡수제(S1)가 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 0.001M 내지 10M의 몰농도로 포함하는 수용액일 수 있다.
본 발명의 황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치는 소형이고, 고효율의 막접촉기를 사용하여 설비 체적 및 설치 부지를 획기적으로 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 황산화물 흡수방법 및 황산화물 흡수장치는 배기가스로부터 황산화물을 선택적으로 흡수 및 분리하고, 황산화물 흡수제는 부산물로서 황산암모늄((NH4)2SO4)을 만들고, 이를 비료로 사용함으로써, 자원화가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 황산화물 흡수장치를 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 2는 실시예 2-4 및 비교예 1 내지 7에 따른 SO2 흡수제의 종류에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 1 내지 4에 따른 SO2 흡수제의 농도 및 유량에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 흡수제의 유량 및 액기비에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 본 발명의 배기가스로부터 황산화물(SOX) 흡수방법에 대하여 설명하도록 한다. 이때, 황산화물(SOX)의 X는 S의 산화수에 따라 정해지는 실수이다.
먼저, 하우징, 및 상기 하우징에 내부에 위치하는 루멘 사이드(lumen side) 및 쉘사이드(shell side)를 포함하는 막접촉기를 공급한다(단계 a).
단계 (a) 전에, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 저장조에 공급하는 단계 (a')를 추가로 포함할 수 있다.
상기 루멘 사이드가 서로 평행하게 정렬된 복수의 할로우 파이버(hollow fiber)를 포함할 수 있다.
상기 막접촉기가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리술폰, 플루오르화 폴리비닐리덴 및 폴리프로필렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
다음으로, 황산화물(SO X )을 포함하는 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나에 공급하고, 암모니아(NH 3 ) 또는 암모니아수를 포함하는 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나에 공급한다(단계 b).
상기 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나의 상부 또는 하부에 공급하고, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나의 하부 또는 상부에 공급할 수 있고, 바람직하게는 상기 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드의 상부 또는 하부에 공급하고, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 쉘 사이드의 하부 또는 상부에 공급할 수 있다.
상기 황산화물 흡수제(S1)가 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 0.001M 내지 10M의 몰농도로 포함하는 수용액일 수 있고, 바람직하게는 0.005M 내지 5M의 몰농도를 포함하는 수용액일 수 있다.
다음으로, 상기 황산화물 흡수제(S1)가 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수하여 황산암모늄((NH 4 ) 2 SO 4 )을 포함하는 황산화물 흡수제(S2)를 제조한다(단계 c).
단계 (c) 후에, 상기 황산화물 흡수제(S2)를 상기 저장조에 공급하여 상기 황산화물 흡수제(S1)의 황산암모늄 농도보다 높은 황산암모늄 농도를 갖는 황산화물 흡수제(S3)를 제조하는 단계 (c');를 추가로 포함할 수 있다.
단계 (c')의 상기 황산암모늄의 농도가 소정의 농도에 도달할 때까지 상기 단계 (b), (c) 및 (c')를 각각 순서대로 반복할 수 있고, 바람직하게는 상기 황산암모늄의 농도가 0.0661 g/L 내지 661 g/L에 도달할 때까지 반복할 수 있다.
단계 (c') 후에, 상기 황산화물 흡수제(S3)로부터 황산암모늄((NH4)2SO4)을 분리하는 단계 (d);를 추가로 포함할 수 있다.
상기 황산화물 흡수제(S3)로부터 분리한 황산암모늄((NH4)2SO4)을 비료로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 황산화물 흡수장치를 개략적으로 나타낸 개략도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 황산화물 흡수장치에 대해 설명하도록 한다.
본 발명은 배기가스로부터 황산화물(SOX)을 흡수하는 황산화물 흡수장치에 있어서, 상기 황산화물 흡수장치(100)는 상기 배기가스(G1)를 상부 또는 하부에서 공급받고, 황산화물 흡수제(S1)를 하부 또는 상부에서 공급받아, 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수한 황산화물 흡수제(S2)를 상부 또는 하부로 배출하고, 상기 황산화물이 분리된 배기가스(G2)를 하부 또는 상부로 배출하는 막접촉기(110);를 포함하는 황산화물 흡수장치(100)를 제공한다.
상기 황산화물 흡수장치(100)는 상기 황산화물 흡수제(S1)를 저장하는 저장조(120)를 추가로 포함하고, 상기 저장조(120)에 저장된 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 막접촉기(110)의 하부 또는 상부에 공급할 수 있다.
상기 막접촉기(110)가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리술폰, 플루오르화 폴리비닐리덴 및 폴리프로필렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 황산화물 흡수장치(100)는 상기 배기가스(G1)를 공급하는 유량조절기(Mass flow controller)를 추가로 포함하고, 상기 유량조절기를 이용하여 상기 배기가스(G1)를 상기 막접촉기(110)의 상부 또는 하부에 공급할 수 있다.
상기 황산화물 흡수장치 (100)는 상기 막접촉기(110)의 하부 또는 상부에 상기 황산화물 흡수제(S1)를 공급하는 파이프를 추가로 포함하고, 상기 파이프의 일부 또는 전부 상에 상기 황산화물 흡수제(S1)의 공급을 돕기 위한 펌프(pump)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 황산화물 흡수장치(100)는 상기 막접촉기(110)의 하부 또는 상부로부터 배출된 상기 황산화물이 분리된 배가스(G2)를 분석하기 위한 분석기(Analyzer)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 황산화물 흡수제(S1)가 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 0.001M 내지 10M의 몰농도로 포함하는 수용액일 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
실시예 1-1
이산화황(SO 2 ) 흡수
도 1을 참조하면, 상온(20℃)에서 저장조(120)에 저장된 이산화황 흡수제(S1)인 0.005M 암모니아수인 수산화암모늄(NH4OH) 수용액을 25ml/min의 유량으로 중공사막 막접촉기(110)의 shell side로 주입하였다. 또한 액기비(L/G)를 12.5 ml/L로 설정하였다.
유량조절기(Mass flow controller)를 이용하여 SO2 가스농도가 2000 ppm, CO2 가스농도가 15%로 조절된 배가스(G1)를 2L/min의 유량으로 상기 중공사막 막접촉기(110)의 lumen side로 주입하여 상기 배가스(G1)로부터 SO2를 흡수하고, 황산암모늄((NH4)2SO4)을 포함하는 황산화물 흡수제(S2)를 제조하고, 상기 막접촉기(110)의 상부로 이동시키고 방출하여 상기 저장조(120)로 저장하였다. 상기 저장조(120)에 저장된 황산화물 흡수제(S2)는 다시 상기 막접촉기(110)의 하부로 공급되어 황산화물 흡수제(S1)로 사용할 수 있고, 싸이클이 반복됨에 따라 3.3 g/L의 황산암모늄 농도를 갖는 황산화물 흡수제(S3)가 제조될 수 있다.
황산암모늄((NH 4 ) 2 SO 4 ) 분리
상기 3.3 g/L의 황산암모늄 농도를 갖는 황산화물 흡수제(S3)로부터 막 분리 또는 증발법으로 황산암모늄((NH4)2SO4)을 분리하였다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6
황산화물 흡수제, 흡수제의 유량 및 액기비를 조절하여 배기가스로부터 황산화물을 분리하였고, 각각의 조건을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다. 하기 표 1에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 7의 조건을 기재하였다.
구분 황산화물 흡수제 흡수제 유량 액기비(L/G)
실시예 1 1-1 0.005M 수산화암모늄(NH4OH) 수용액 25 ml/min 12.5 ml/L
1-2 50 ml/min 25 ml/L
1-3 75 ml/min 37.5 ml/L
1-4 100 ml/min 50 ml/L
1-5 150 ml/min 75 ml/L
실시예 2 2-1 0.01M 수산화암모늄(NH4OH) 수용액 25 ml/min 12.5 ml/L
2-2 50 ml/min 25 ml/L
2-3 75 ml/min 37.5 ml/L
2-4 100 ml/min 50 ml/L
2-5 150 ml/min 75 ml/L
실시예 3 3-1 0.05M 수산화암모늄(NH4OH) 수용액 25 ml/min 12.5 ml/L
3-2 50 ml/min 25 ml/L
3-3 75 ml/min 37.5 ml/L
3-4 100 ml/min 50 ml/L
3-5 150 ml/min 75 ml/L
실시예 4 4-1 0.1M 수산화암모늄(NH4OH) 수용액 25 ml/min 12.5 ml/L
4-2 50 ml/min 25 ml/L
4-3 75 ml/min 37.5 ml/L
4-4 100 ml/min 50 ml/L
4-5 150 ml/min 75 ml/L
비교예 1 0.01M 탄산수소나트륨 (NaHCO3) 수용액 100 ml/min 50 ml/L
비교예 2 0.01M 수산화나트륨(NaOH) 수용액 100 ml/min 50 ml/L
비교예 3 0.01M 과산화수소(H2O2) 수용액 100 ml/min 50 ml/L
비교예 4 0.01M 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액 100 ml/min 50 ml/L
비교예 5 0.01M 아황산나트륨(Na2SO3) 수용액 100 ml/min 50 ml/L
비교예 6 물 100 ml/min 50 ml/L
비교예 7 모사해수 100 ml/min 50 ml/L
[시험예]
시험예 1: SO 2 흡수제의 종류에 따른 SO 2 제거율
도 2는 실시예 2-4 및 비교예 1 내지 7에 따른 SO2 흡수제의 종류에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다. SO2 흡수제의 성능을 시험하기 위한 막접촉기의 사양은 표 2와 같다.
Parameter Value
Module outer diameter (mm) 27
Module inner diameter (mm) 20
Module length (mm) 176
Fiber inner diameter (um) 200
Fiber outer diameter (um) 300
Fiber length (mm) 143
Number of fibers 2,000
Module volume (m3) 1.0Х10-4
Contact area (m2) 0.2
Contact area / volume ratio (m2/m3) 2,000
또한 SO2 흡수제가 황산화물 흡수탑(120)에 투입되는 시점으로부터 적정 시간이 흐른 후의 SO2 제거율(%)은 아래 계산식 1로 계산할 수 있다.
[계산식 1]
SO2 제거율(%)= ((S1-S2)/S1)x100
상기 계산식 1에서, S1은 막접촉기(110)의 Lumen side로 도입되는 배가스(G1) 중의 SO2농도이고, S2는 상기 막접촉기(110)에서 배출되는 배가스(G2) 중의 SO2의 농도이다.
도 2를 참고하면, 실시예 2-4에 따른 SO2 흡수제를 사용한 경우, SO2 제거율 유지 기간이 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
시험예 2: SO 2 흡수제의 농도 및 유량에 따른 SO 2 제거율
도 3은 실시예 1 내지 4에 따른 SO2 흡수제의 농도 및 유량에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이고, 도 4는 실시예 2-1 내지 2-5에 따른 흡수제의 유량 및 액기비에 따른 SO2 제거율을 나타낸 그래프이다.
SO2 흡수제의 농도 및 유량에 따른 SO2 제거율을 측정하였다. SO2 흡수제의 성능을 시험하기 위한 막접촉기의 사양은 상기 표 2와 같다. 또한 SO2 제거율(%)은 상기 계산식 1로 계산할 수 있다.
도 3 및 4를 참고하면, SO2 제거율의 감소가 급격하게 낮아지는 지점을 보이는 실시예 3의 흡수제가 이상적인 파괴곡선의 형태를 띄므로 효율적인 운전이 가능하며, 액기비가 75 ml/L일 때 장기운전 시 SO2 제거율을 유지하는 시간이 가장 긴 것을 알 수 있었고, SO2 제거율을 거의 100% 유지할 수 있었다.
시험예 3: 유안비료(황산암모늄) 생성
작물별 유안비료 살포량의 경우, 가장 많은 살포량을 요구하는 경우는 오이와 가지의 경우이며 1평당 500g을 필요로 하고, 가작 적은 경우인 땅콩의 경우 1평당 약 47g을 필요로 한다. 기존의 유안비료는 여러 번에 걸쳐 나누어 사용되어야 하고, 탈질을 방지하기 위해 물을 필수로 사용해야 하며, 한번에 많이 사용되는 경우 질소 과잉으로 인해 병충해 및 냉해에 대한 저항력 감소로 인한 수확량의 감소와 질산염 유출로 인한 음용수 오염에 대한 환경적 악영향을 초래할 수 있다.
그러나 실시예 3에 따른 흡수제를 3 L 사용시 황산암모늄 10g을 얻을 수 있다. 또한 본 발명에 따른 흡수제를 사용하여 얻은 황산암모늄은 액상으로 기본적으로 수분을 포함하고 있기 때문에 따로 물을 사용할 필요가 없으며, 황산암모늄의 함량이 낮기 때문에 농도 조절 및 사용량의 조절 없이, 즉 전처리없이 그대로 비료로 사용 가능한 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. (a) 하우징, 및 상기 하우징에 내부에 위치하는 루멘 사이드(lumen side) 및 쉘사이드(shell side)를 포함하는 막접촉기를 공급하는 단계;
    (b) 황산화물(SOX)을 포함하는 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나에 공급하고, 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 포함하는 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나에 공급하는 단계; 및
    (c) 상기 황산화물 흡수제(S1)가 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수하여 황산암모늄((NH4)2SO4)을 포함하는 황산화물 흡수제(S2)를 제조하는 단계;를
    포함하는 배기가스로부터 황산화물 흡수방법.
  2. 제1항에 있어서,
    단계 (a) 전에, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 저장조에 공급하는 단계 (a')를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  3. 제2항에 있어서,
    단계 (c) 후에, 상기 황산화물 흡수제(S2)를 상기 저장조에 공급하여 상기 황산화물 흡수제(S1)의 황산암모늄 농도보다 높은 황산암모늄 농도를 갖는 황산화물 흡수제(S3)를 제조하는 단계 (c');를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단계 (c')의 황산암모늄의 농도가 소정의 농도에 도달할 때까지 상기 단계 (b), (c) 및 (c')를 각각 순서대로 반복하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단계 (c')후에, 상기 황산화물 흡수제(S3)로부터 황산암모늄((NH4)2SO4)을 분리하는 단계 (d);를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 루멘 사이드가 서로 평행하게 정렬된 복수의 할로우 파이버(hollow fiber)를 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 어느 하나의 상부 또는 하부에 공급하고, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 루멘 사이드 및 쉘 사이드 중 다른 하나의 하부 또는 상부에 공급하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배기가스(G1)를 상기 루멘 사이드의 상부 또는 하부에 공급하고, 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 쉘 사이드의 하부 또는 상부에 공급하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 막접촉기가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리술폰, 플루오르화 폴리비닐리덴 및 폴리프로필렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수제(S1)가 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 0.001M 내지 10M의 몰농도로 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수제(S3)로부터 분리한 황산암모늄((NH4)2SO4)을 비료로 사용하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수방법.
  12. 배기가스로부터 황산화물(SOX)을 흡수하는 황산화물 흡수장치에 있어서,
    상기 황산화물 흡수장치는 상기 배기가스(G1)를 상부 또는 하부에서 공급받고, 황산화물 흡수제(S1)를 하부 또는 상부에서 공급받아, 상기 배기가스(G1)로부터 황산화물을 흡수한 황산화물 흡수제(S2)를 상부 또는 하부로 배출하고, 상기 황산화물이 분리된 배기가스(G2)를 하부 또는 상부로 배출하는 막접촉기;를 포함하는 황산화물 흡수장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수장치는 상기 황산화물 흡수제(S1)를 저장하는 저장조를 추가로 포함하고,
    상기 저장조에 저장된 상기 황산화물 흡수제(S1)를 상기 막접촉기의 하부 또는 상부에 공급하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 막접촉기가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리술폰, 플루오르화 폴리비닐리덴 및 폴리프로필렌옥시드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수장치는 상기 배기가스(G1)를 공급하는 유량조절기(Mass flow controller)를 추가로 포함하고,
    상기 유량조절기를 이용하여 상기 배기가스(G1)를 상기 막접촉기의 상부 또는 하부에 공급하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수장치는 상기 막접촉기의 하부 또는 상부에 상기 황산화물 흡수제(S1)를 공급하는 파이프를 추가로 포함하고,
    상기 파이프의 일부 또는 전부 상에 상기 황산화물 흡수제(S1)의 공급을 돕기 위한 펌프(pump)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수장치는 상기 막접촉기의 하부 또는 상부로부터 배출된 상기 황산화물이 분리된 배가스(G2)를 분석하기 위한 분석기(Analyzer)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 황산화물 흡수제(S1)가 암모니아(NH3) 또는 암모니아수를 0.001M 내지 10M의 몰농도로 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 황산화물 흡수장치.
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