KR20220117529A - Waste Gas Treatment Apparatus For Volatile Organic Compounds Gas containing Nitrogen Compound - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 질소화합물이 함유된 휘발성유기화합물의 폐가스를 1차적으로 회전식 흡착 농축기와 같은 농축기를 사용하여 동시에 흡착하고, 흡착된 질소화합물 및 휘발성유기화합물을 농축 탈착하여 촉매 산화처리 할 수 있는 장치에 관한 것이다. The present invention is a device capable of simultaneously adsorbing waste gas of volatile organic compounds containing nitrogen compounds using a concentrator such as a rotary adsorption concentrator, and concentrating and desorbing adsorbed nitrogen compounds and volatile organic compounds to perform catalytic oxidation treatment. it's about
석유제품, 도료용제 및 반도체 세정제 등에 원료로 많이 사용되는 있는 질소화합물 및 휘발성유기화합물(VOC: Volatile Organic Compounds)등은 공기중에 누출시 생산 제품의 불량률을 증가시키고 생산 설비를 부식시키는 원인이 된다. 이러한 질소화합물이 포함된 휘발성유기화합물을 동시에 함유하고 있는 가스를 동시 제거하기 위한 방법으로는 대표적으로 활성탄을 사용한 흡착 필터가 많이 사용되고 있으나, 장기간 사용하게 되면 세공에 염이 생성 및 누적되어 흡착 기능이 떨어져 주기적인 교환이 필요하다. 또한 열이나 촉매를 이용하여 질소화합물을 연소 처리 할 경우 연소시 질소화합물(NOx)로 전환되어 2차적인 가스 오염을 유발시키며, 휘발성유기화합물의 농도가 낮을 경우 추가적인 연소 에너지의 소모가 많아 비경제적이다. 이에 따라, 다양한 질소화합물이 포함된 휘발성유기화합물을 동시에 함유하고 있는 가스를 효과적으로 처리하기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다Nitrogen compounds and volatile organic compounds (VOCs), which are widely used as raw materials for petroleum products, paint solvents, and semiconductor cleaners, etc., when leaked into the air, increase the defective rate of products and cause corrosion of production facilities. As a method for simultaneously removing gases containing volatile organic compounds including nitrogen compounds, an adsorption filter using activated carbon is commonly used. Apart from that, periodic replacement is necessary. In addition, when nitrogen compounds are combusted using heat or catalysts, they are converted to nitrogen compounds (NOx) during combustion and cause secondary gas pollution. to be. Accordingly, there is a need for a technology for effectively treating a gas containing volatile organic compounds including various nitrogen compounds at the same time.
상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 질소화합물 및 휘발성유기화합물을 함유하는 폐가스의 산화 및 탈질 동시 처리 가능한 폐가스 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a waste gas treatment method and a treatment device capable of simultaneously oxidizing and denitrifying waste gas containing nitrogen compounds and volatile organic compounds.
또한, 본 발명은 질소화합물 촉매산화 시 2차 생성물로 발생되는 질소산화물(NOx)을 농축된 가스 일부를 환원제로 활용함으로서 2차 생성물을 자체적으로 탈질하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for self-denitrifying a secondary product by using a part of the concentrated gas of nitrogen oxide (NOx) generated as a secondary product during catalytic oxidation of nitrogen compounds as a reducing agent.
오염원으로부터 질소화합물 및 휘발성 유기화합물 가스를 포함하는 폐가스를 유입하는 단계; 상기 폐가스를 제1 가스 스트림과 제2 가스 스트림을 포함하는 둘 이상의 가스 스트림으로 분기하는 단계; 상기 분기된 제1 스트림을 산화하는 단계; 및 상기 분기된 제2 스트림을 상기 산화된 제1 스트림과 합류하여 탈질하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 방법을 제공한다. introducing waste gas containing nitrogen compound and volatile organic compound gas from a pollutant source; branching the waste gas into two or more gas streams comprising a first gas stream and a second gas stream; oxidizing the branched first stream; and combining the branched second stream with the oxidized first stream to denitrate.
본 발명에서 상기 산화 단계는 촉매 산화 방식인 것이 바람직하다. In the present invention, the oxidation step is preferably a catalytic oxidation method.
또한, 상기 질소화합물은 암모니아(NH3) 또는 요소를 포함한다. In addition, the nitrogen compound includes ammonia (NH 3 ) or urea.
본 발명에서 상기 제2 스트림 내의 질소화합물은 상기 제1 가스 스트림 내의 NOx에 대한 환원제로 작용한다. In the present invention, the nitrogen compound in the second stream acts as a reducing agent for NOx in the first gas stream.
또한 본 발명은, 질소화합물 및 휘발성 유기화합물 가스를 포함하는 폐가스를 유입하여 제1 가스 스트림 및 제2 가스 스트림을 포함하는 최소한 2개의 스트림으로 분기하는 분배기; 상기 분배기로부터의 제1 가스 스트림을 공급 받아 상기 제1 가스 스트림 내의 폐가스를 산화하는 산화기; 및 상기 산화기로부터 배출되는 배출 가스 스트림 중의 NOx를 환원하기 위한 선택적 촉매 산화기를 포함하고, 상기 분배기에서 분기된 상기 제2 가스 스트림이 상기 산화기 후단의 상기 선택적 촉매 산화기로 공급되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치를 제공한다. In addition, the present invention, a distributor for introducing a waste gas containing a nitrogen compound and a volatile organic compound gas and branching it into at least two streams including a first gas stream and a second gas stream; an oxidizer receiving a first gas stream from the distributor to oxidize a waste gas in the first gas stream; and a selective catalytic oxidizer for reducing NOx in the exhaust gas stream discharged from the oxidizer, wherein the second gas stream branched from the distributor is supplied to the selective catalytic oxidizer downstream of the oxidizer A waste gas treatment device is provided.
본 발명에서 상기 산화기는 촉매 산화기인 것이 바람직하다. In the present invention, the oxidizing group is preferably a catalytic oxidizing group.
본 발명의 장치는 상기 산화기로 유입되는 제1 가스 스트림과 상기 산화기의 배출 가스 스트림을 열교환하는 열교환기를 더 포함할 수 있다. The apparatus of the present invention may further include a heat exchanger for exchanging heat between the first gas stream entering the oxidizer and the exhaust gas stream of the oxidizer.
또한, 본 발명에서 상기 분배기는 제1 스트림과 제2 스트림의 유량을 제어하는 비례 분배기일 수 있다. In addition, in the present invention, the distributor may be a proportional distributor for controlling the flow rates of the first stream and the second stream.
또한, 본 발명의 장치는 상기 산화기의 배출 가스 스트림 내의 NOx 농도를 특정하기 위한 센서를 더 포함하고, 상기 분배기의 유량은 상기 센서의 출력에 의해 제어될 수 있다.In addition, the apparatus of the present invention further comprises a sensor for characterizing the NOx concentration in the exhaust gas stream of the oxidizer, the flow rate of the distributor being controllable by the output of the sensor.
또한, 본 발명의 장치는 상기 분배기 전단에 상기 오염원으로부터의 폐가스를 농축하기 위한 농축기를 더 포함할 수 있다. In addition, the apparatus of the present invention may further include a concentrator for concentrating the waste gas from the pollutant in front of the distributor.
본 발명에 따르면 질소화합물 및 휘발성유기화합물 폐가스의 산화 및 탈질을 동시 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있게 된다. 본 발명은 오염원의 질소화합물을 탈질 과정의 환원제로 사용함으로써 배출 가스 중의 오염 성분의 농도 및 NOx 농도를 동시에 저감시키는 폐가스 처리 방법 및 장치를 제공할 수 있게 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 질소화합물이 포함된 휘발성유기화합물을 동시에 촉매산화 처리를 위해 촉매산화장치와 선택적 촉매 환원 장치가 직렬 2단으로 구성되며 각 촉매 층으로 농축된 가스가 공급되는 둘 이상의 경로를 가지고 있어 한 경로를 통해 질소화합물이 포함된 휘발성유기화합물을 직접 산화 처리하고 이때 질소화합물 산화시 발생하는 질소산화물(NOx)은 다른 경로를 통해 분기된 농축된 일부 질소화합물 가스를 환원제로 활용함으로서 질소화합물이 포함된 휘발성유기화합물을 동시에 완벽하게 촉매 산화 및 환원처리 할 수 있는 제거 장치를 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to provide a method and apparatus capable of simultaneously treating oxidation and denitrification of nitrogen compounds and volatile organic compounds waste gases. The present invention can provide a waste gas treatment method and apparatus for simultaneously reducing the concentration of pollutants and the concentration of NOx in exhaust gas by using a nitrogen compound as a pollutant as a reducing agent in the denitrification process. According to an embodiment of the present invention, a catalytic oxidation device and a selective catalytic reduction device are configured in two stages in series for simultaneous catalytic oxidation of a volatile organic compound containing a nitrogen compound, and the concentrated gas is supplied to each catalyst layer. As it has the above pathway, it directly oxidizes volatile organic compounds containing nitrogen compounds through one pathway. By using it, it is possible to provide a removal device that can completely catalytically oxidize and reduce volatile organic compounds containing nitrogen compounds at the same time.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리 방법을 도시한 절차도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리 장치를 모식적으로 도시한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a waste gas treatment method according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a waste gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리 방법을 도시한 절차도이다.1 is a flowchart illustrating a waste gas treatment method according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 오염원으로부터 질소화합물 및 휘발성 유기화합물(VOCs)을 포함하는 폐가스가 유입된다(S110). Referring to FIG. 1 , a waste gas including nitrogen compounds and volatile organic compounds (VOCs) is introduced from a pollutant source (S110).
본 발명에서 상기 폐가스 중 질소화합물은 NH3 또는 요소(H2NCONH2)(또는 우레아)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 폐가스 중 휘발성 유기 화합물은 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 크실렌, 아세트알데히드, 아세틸렌, 1,3-부타디엔 등 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발하는 액체 기체상 유기화합물을 말한다. In the present invention, the nitrogen compound in the waste gas may include NH 3 or urea (H2NCONH2) (or urea). In addition, the volatile organic compounds in the waste gas refer to liquid gaseous organic compounds that easily evaporate into the atmosphere due to high vapor pressure, such as benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, acetaldehyde, acetylene, and 1,3-butadiene.
본 발명에서 상기 오염원으로부터 발생하는 폐가스의 농도는 다양할 수 있다. 부가적으로, 오염원으로부터 배출되는 상기 폐가스의 농도가 낮을 경우 폐가스를 고농도로 농축하는 단계(S120)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 폐가스의 농축은 공지의 회전 흡착 로터와 같은 농축 수단에 의해 수행될 수 있다. In the present invention, the concentration of the waste gas generated from the pollutant may vary. Additionally, when the concentration of the waste gas discharged from the pollutant is low, the method may further include the step of concentrating the waste gas to a high concentration (S120). In the present invention, the concentration of the waste gas may be performed by a concentration means such as a known rotary adsorption rotor.
이어서, 오염원으로부터의 폐가스는 둘 이상의 가스 스트림으로 분기된다(S130). 분기된 가스 중 일부 예컨대 제1 스트림은 산화장치로 이송되어 산화될 수 있다(S150). 예시적으로 상기 산화장치는 연소에 의해 오염 가스를 제거하는 촉매산화장치(CO), 축열산화장치(RTO), 축열촉매산화장치(RCO)와 같은 산화장치거나 이들의 조합일 수 있다. 바람직하게는 상기 산화장치는 촉매산화장치일 수 있다. Then, the waste gas from the pollutant source is branched into two or more gas streams (S130). A portion of the branched gas, for example, the first stream may be transferred to an oxidizer and oxidized (S150). Illustratively, the oxidizer may be an oxidizer such as a catalytic oxidizer (CO), a thermal oxidizer (RTO), a thermal catalytic oxidizer (RCO), or a combination thereof that removes polluting gas by combustion. Preferably, the oxidizer may be a catalytic oxidizer.
촉매산화장치와 같은 산화장치에서 발생하는 폐가스 중의 휘발성 유기 화합물의 산화 과정은 아래 화학식 1로 설명될 수 있다. The oxidation process of the volatile organic compound in the waste gas generated in an oxidation apparatus such as a catalytic oxidation apparatus can be described by Formula 1 below.
(화학식 1)(Formula 1)
한편, 질소화합물의 일종인 암모니아는 산화장치에서 아래 화학식 2와 같은 일련의 화학 반응을 거쳐 2차 부산물인 NOx를 생성한다. On the other hand, ammonia, a type of nitrogen compound, undergoes a series of chemical reactions as shown in Chemical Formula 2 below in the oxidizing device to generate NOx, a secondary by-product.
(화학식 2) (Formula 2)
2NH3 + 2O2 → N2O + 2H2O 2NH 3 + 2O 2 → N 2 O + 2H 2 O
2NH3 + 5/2O2 → 2NO + 3H2O2NH 3 + 5/2O 2 → 2NO + 3H 2 O
4NH3 + 7O2 → 4NO2 + 6H2O 4NH 3 + 7O 2 → 4NO 2 + 6H 2 O
이어서, 산화장치에서 발생하는 폐가스 중의 NOx를 제거하는 탈질 과정이 수행된다(S170). 본 발명에서 탈질 과정은 상기 단계 S130에서의 다른 분기 가스 예컨대 제2 가스 스트림을 합류시킴으로써 수행된다. 이 때, 상기 제2 가스 스트림의 질소화합물은 탈질 과정의 환원제로서 작용한다. 이 일련의 탈질 과정은 아래의 화학식 3으로 설명될 수 있다.Next, a denitration process for removing NOx in the waste gas generated in the oxidation device is performed (S170). In the present invention, the denitration process is performed by joining another branch gas, such as the second gas stream, in step S130. At this time, the nitrogen compound of the second gas stream acts as a reducing agent in the denitrification process. This series of denitrification processes can be described by the following formula (3).
(화학식 3) (Formula 3)
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O
2N2O + 4NH3 +O2 → 3N2 +6H2O2N 2 O + 4NH 3 +O 2 → 3N 2 +6H 2 O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 +12H2O6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 +12H 2 O
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 폐가스 처리 장치의 구성을 모식적으로 도시한 도면이다. 2 is a view schematically showing the configuration of a waste gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 배출원에서 유입되는 폐가스에 포함된 오염성분 또는 유해 성분 즉 질소화합물 및 휘발성유기화합물은 농축기(10)를 통과하면서 농축기(10)의 흡착 부재에 흡착된다. 농축기(10)는 예시적으로 유입되는 폐가스의 오염성분 농도에 따라 회전속도의 조절이 가능한 로터 방식의 흡착농축기일 수 있다. 예컨대, 상기 농축기(10)는 2∼20rph의 회전 속도로 회전할 수 있다. Referring to FIG. 2 , polluting components or harmful components, that is, nitrogen compounds and volatile organic compounds, included in the waste gas flowing from the discharge source are adsorbed to the adsorption member of the
흡착농축기의 흡착부재는 하니컴 형태로 다수의 통로를 가지며 무기섬유 재질의 모재에 질소화합물이 함유된 휘발성유기화합물을 동시에 흡착하도록 합성 제올라이트에 Fe, Ag, Ca, Sr 등과 같이 1종 이상의 금속이 이온 교환된 흡착제를 구비한 것이 바람직하며, 이때, 제올라이트의 SiO2/Al2O3 몰비는 5이하인 것이 바람직하다.The adsorption member of the adsorption concentrator has a number of passages in the form of honeycomb, and one or more metals such as Fe, Ag, Ca, Sr, etc. It is preferable to have an exchanged adsorbent, and in this case, the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite is preferably 5 or less.
배출원의 폐가스에 함유된 휘발성 유기화합물은 상기 농축기(10)의 흡착영역으로 유입되어 흡착부재에 흡착된다. 로터가 회전함에 따라 오염성분을 흡착한 흡착부재는 탈착영역으로 진입하고, 탈착가스에 의해 탈착된다. 이 때, 탈착가스는 흡착되는 폐가스의 유량보다 낮은 유량의 것이 사용된다. 바람직하게는 상기 탈착가스의 유량은 흡착가스의 유량에 대하여 1/3 ~ 1/30인 것이 바람직하다. 상기 농축기(10)에는 탈착영역의 흡착부재로부터 오염성분의 탈착을 용이하게 하기 위하여 히터, 마이크로웨이브 또는 플라즈마와 같은 가열 장치나 초음파 진동자와 같은 진동 수단과 같은 탈착수단(도시하지 않음)이 부가될 수 있다. The volatile organic compound contained in the waste gas of the discharge source flows into the adsorption area of the
전술한 바와 같이, 도 2의 폐가스 처리장치는 농축기(10)를 사용하는 경우를 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 배출원에서 배출되는 고농도 오염성분의 폐가스의 처리에는 농축기가 불필요할 수 있으며, 경우에 따라 농축기를 거치지 않은 저농도의 폐가스의 처리에도 본 발명의 폐가스 처리 장치가 사용될 수 있음은 물론이다. As described above, the waste gas treatment apparatus of FIG. 2 describes a case in which the
다시 도 2를 참조하면, 바람직하게는 고농도의 오염성분을 갖는 폐가스가 분배기(110; distributor)로 유입된다. 분배기(110)는 유입된 폐가스를 최소한 두 개의 가스 스트림으로 분기한다. Referring back to FIG. 2 , the waste gas having a high concentration of pollutants is preferably introduced into the
도시된 바와 같이, 분기 가스 중 제1 가스 스트림은 산화기(130)로 공급되며, 제2 가스 스트림은 탈질기(150)로 공급된다. 분배기(110)은 제1 가스 스트림 및 제2 가스 스트림의 유량 비율을 제어할 수 있는 비례 분배기(proportional distributor)인 것이 바람직하다. 일례로, 폐가스 처리 장치는 상기 산화기(130)의 배출 가스 중의 NOx 농도를 센서(S)로 모니터링한 후 비례 분배기를 제어하여 제1 가스 스트림과 제2 가스 스트림의 비율을 제어할 수 있다. 예컨대, 폐가스 처리 장치는 산화기에서 배출되는 폐가스 중의 NOx의 농도가 증가하면 비례 분배기는 제2 가스 스트림의 유량을 증가시키고, NOx의 농도가 감소하면 비례 분배기는 제2 가스 스트림의 유량을 감소시킬 수 있다. 다른 예로, 상기 분배기(110)는 분배기(110)로 유입되는 폐가스 중의 오염성분의 종류 및 농도에 따라 제1 및 제2 가스 스트림의 유량을 제어할 수도 있다. 물론, 산화기 배출 가스, 분배기 유입 가스의 종류 및 농도를 모두 반영한 유량의 제어가 이루어질 수 있음은 물론이다.As shown, a first gas stream of the branch gas is supplied to the
분배기로부터의 제1 가스 스트림은 촉매산화기(CO)와 같은 산화기(130)로 유입된다. 도시된 바와 같이, 제1 가스 스트림은 산화기(130) 전단에 배치된 열교환기(140)를 경유할 수 있다. 상기 열교환기(140)는 산화기(130)의 배출 가스를 열원으로 사용할 수 있다. A first gas stream from the distributor enters an
상기 산화기(130)는 질소화합물이 함유된 휘발성 유기화합물의 동시 제거를 위해 단일촉매 산화방식의 촉매 산화기를 포함할 수 있다. 상기 촉매 산화기는 하니컴 형태 또는 비드 형태의 다수의 통공 채널이 형성된 지지체에 산화촉매가 코팅된 것이 사용될 수 있다. 상기 지지체로는 알루미나, 산화마그네슘 또는 코디어라이트를 포함하는 재질로 형성될 수 있다. 상기 산화촉매로는 팔라듐, 백금과 같은 귀금속 또는 구리, 망간, 철, 니켈 등의 전이금속이 사용될 수 있다. The
산화기(130)에서 산화된 폐가스는 열교환기를 거쳐 선택적 촉매 환원기(150)로 공급된다. 상기 선택적 촉매 환원기(150)는 하니컴 또는 비드 형태에 통공 채널이 형성된 지지체에 주 촉매로 알루미나(Al2O3), 산화티타늄(TiO2)로 구성되고 보조 촉매로 바나듐, 텅스텐, 세륨, 망간, 구리로 이루어진 그룹 중에서 선택된 2종 이상의 촉매가 코팅된 구조를 가질 수 있다. The waste gas oxidized in the
상기 선택적 촉매 환원기는 산화촉매를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 선택적 촉매 환원기는 적층된 하니컴 지지체로 구성될 수 있고, 상단 지지체는 환원촉매가 코팅된 촉매 환원층, 하단 지지체는 산화촉매가 코팅된 촉매 산화층으로 이루어지는 적층 구조를 가질 수 있다. 선택적 촉매 환원기가 촉매 산화층을 포함하는 경우 SCR 촉매에 의한 환원 효과에 부가하여 잔존 VOC를 처리하는 2단 반응기로 작용할 수 있다. The selective catalytic reducing group may further include an oxidation catalyst. In this case, the selective catalytic reducer may be composed of a laminated honeycomb support, the upper support may have a stacked structure including a catalytic reduction layer coated with a reduction catalyst, and the lower support may include a catalytic oxidation layer coated with an oxidation catalyst. When the selective catalytic reducing group includes a catalytic oxidation layer, it can act as a two-stage reactor for treating residual VOCs in addition to the reduction effect by the SCR catalyst.
상기 선택적 촉매 환원기(150)으로는 상기 분배기(110)에서 분기된 제2 가스 스트림이 유입된다. 상기 제2 가스 스트림은 페가스 중의 질소화합물을 함유하고 있으며, 이들 질소화합물은 산화기(130)를 거친 제1 가스 스트림 중의 NOx에 대한 환원제로 작용한다. 물론, 필요에 따라 상기 선택적 촉매 환원기는 별도의 환원제가 추가로 공급될 수 있음은 물론이다. A second gas stream branched from the
상기 선택적 촉매 환원기(150)에서 배출된 폐가스는 대기 중으로 방출된다. The waste gas discharged from the selective
본 발명에서 상기 산화기(130)는 전단에 안전 운전을 위한 농도 상한을 제어하는 LEL 센서를 더 구비하여 분배기의 유량을 제어할 수 있음은 물론이다. Of course, in the present invention, the
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
<실시예><Example>
회전식 흡착 로터는 하니컴 구조의 편파 성형체를 원형으로 말아 두께 400 mm, 지름 500 mm인 지지체를 제작하고 합성 제올라이트를 코팅하여 흡착 로터 제조하였다. 배기 가스는 암모니아가 포함된 IPA(아이소프로필 알코올), 톨루엔, MEK(메틸에틸켑톤)를 선정하고 실험예 1, 2, 3과 같이 평가 하였다. As for the rotary adsorption rotor, a support body having a thickness of 400 mm and a diameter of 500 mm was prepared by rolling a honeycomb-structured polarized molded body into a circle, and a synthetic zeolite was coated to prepare an adsorption rotor. As exhaust gas, IPA (isopropyl alcohol) containing ammonia, toluene, and MEK (methyl ethyl ketone) were selected and evaluated as in Experimental Examples 1, 2, and 3.
아래 표 1에 회전식 흡착 로터로부터 탈착되는 가스 종류 및 농도를 정리하였다.Table 1 below summarizes the types and concentrations of gases desorbed from the rotary adsorption rotor.
표 2는 표 1에서 제시한 혼합 가스를 실험예 1, 2, 3의 평가 조건으로 하여 각 촉매층 전/후단 가스에 대한 제거율, NOx 생성율, NOx제거율을 나타낸 표이다. Table 2 is a table showing the removal rate, NOx generation rate, and NOx removal rate for the gases before and after each catalyst layer using the mixed gas presented in Table 1 as the evaluation conditions of Experimental Examples 1, 2, and 3.
(A)70%
(A)
(B)30%
(B)
(A)85%
(A)
(B)15%
(B)
(A)92.5%
(A)
(B)7.5%
(B)
탈착 가스는 A, B경로를 통해 [표 2]와 같이 VOC 산화 촉매 장치와 선택적 촉매 환원 장치로 일정 비율로 분배 및 투입된다.The desorbed gas is distributed and injected at a certain ratio to the VOC oxidation catalyst device and the selective catalytic reduction device through the A and B paths as shown in [Table 2].
표 2에서 실시예1, 2, 3에서 사용된 IPA, 톨루엔, MEK의 촉매 산화는 식 1)과 같이 VOC가스가 산화 촉매층을 거치면서 산화되어 인체에 무해한 CO2, H2O로 생성 및 제거된다. In Table 2, in the catalytic oxidation of IPA, toluene, and MEK used in Examples 1, 2, and 3, VOC gas is oxidized while passing through the oxidation catalyst layer as shown in Equation 1) to produce and remove CO 2 , H 2 O harmless to the human body. do.
IPA 연소 반응 식IPA combustion reaction equation
(화학식 4) (Formula 4)
C3H8O + 4.5O2 → 3CO2 + 4H2O C 3 H 8 O + 4.5O 2 → 3CO 2 + 4H 2 O
Toluene 연소 반응 식 Toluene combustion reaction equation
(화학식 5) (Formula 5)
C7H8 + 9O2 → 7CO2 + 4H2O C 7 H 8 + 9O 2 → 7CO 2 + 4H 2 O
MEK 연소 반응 식MEK combustion reaction equation
(화학식 6) (Formula 6)
C4H8O + 5.5O2 → 4CO2 + 4H2O C 4 H 8 O + 5.5O 2 → 4CO 2 + 4H 2 O
표 2에서 촉매층 후단 제거율은 촉매 전단의 농도와 후단 농도로 나눈 값을 백분율로 나타낸 것이다. 질소산화물(NOx) 생성율은 화학식 2와 같이 암모니아가 산화 촉매층을 거치면서 산화되어 2차 부산물인 NOx가 생성된 생성율을 말하며, 촉매 전단의 암모니아 농도와 생성된 NOx 농도로 나눈 값을 백분율로 나타낸 것이다. In Table 2, the removal rate at the rear end of the catalyst layer is expressed as a percentage obtained by dividing the concentration at the front of the catalyst and the concentration at the rear. The nitrogen oxide (NOx) production rate refers to the production rate at which ammonia is oxidized while passing through the oxidation catalyst layer as shown in Formula 2, and NOx, a secondary by-product, is produced, and the value obtained by dividing the ammonia concentration at the front of the catalyst and the generated NOx concentration is expressed as a percentage. .
표 2의 실시예 1, 2, 3과 같이 탈착 가스를 일정 비율로 분배하여 선택적 환원 촉매 전단에 투입하면 화학식 7과와 같이 NH3가 환원제 역할하면서 NOx를 완벽하게 처리할 수 있게 된다. As in Examples 1, 2, and 3 of Table 2, when the desorbed gas is distributed in a certain ratio and put in front of the selective reduction catalyst, as shown in Chemical Formula 7, NH 3 serves as a reducing agent and NOx can be completely treated.
(화학식 7) (Formula 7)
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2+ 6H2O 4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O
2N2O + 4NH3 +O2 → 3N2 +6H2O2N 2 O + 4NH 3 +O 2 → 3N 2 +6H 2 O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 +12H2O 6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 +12H 2 O
<실험예 1> <Experimental Example 1>
암모니아와 IPA가 혼합되고 농축된 가스는 A 통로 : B 통로 = 7 : 3 비율로 일정하게 분배 및 투입하여 평가를 진행하였다. Ammonia and IPA were mixed and the concentrated gas was uniformly distributed and input in a ratio of A passage: B passage = 7: 3 to proceed with evaluation.
<실험예 2> <Experimental Example 2>
암모니아와 톨루엔이 혼합되고 농축된 가스는 A 통로 : B 통로 = 8.5 : 1.5 비율로 일정하게 분배 및 투입하여 평가를 진행하였다. Ammonia and toluene were mixed and the concentrated gas was uniformly distributed and input in a ratio of A passage: B passage = 8.5: 1.5, and evaluation was carried out.
<실험예 3> <Experimental Example 3>
암모니아와 MEK가 혼합되고 농축된 가스는 A 통로 : B 통로 = 9.25 : 0.75 비율로 일정하게 분배 및 투입하여 평가를 진행하였다. Ammonia and MEK were mixed and the concentrated gas was uniformly distributed and input in a ratio of A passage: B passage = 9.25: 0.75 to proceed with evaluation.
110
분배기
130
산화기
140
열교환기
150
환원기110 divider
130 oxidizer
140 heat exchanger
150 reducer
Claims (10)
상기 폐가스를 제1 가스 스트림과 제2 가스 스트림을 포함하는 둘 이상의 가스 스트림으로 분기하는 단계;
상기 분기된 제1 스트림을 산화하는 단계; 및
상기 분기된 제2 스트림을 상기 산화된 제1 스트림과 합류하여 탈질하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 방법.introducing waste gas containing nitrogen compound and volatile organic compound gas from a pollutant source;
branching the waste gas into two or more gas streams comprising a first gas stream and a second gas stream;
oxidizing the branched first stream; and
and denitrifying the branched second stream by joining the oxidized first stream.
상기 산화 단계는 촉매 산화 방식인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 방법.According to claim 1,
The oxidation step is a waste gas treatment method, characterized in that the catalytic oxidation method.
상기 질소화합물은 암모니아(NH3) 또는 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 방법.According to claim 1,
The nitrogen compound is ammonia (NH 3 ) Waste gas treatment method, characterized in that it comprises urea.
상기 제2 스트림 내의 질소화합물이 상기 제1 가스 스트림 내의 NOx에 대한 환원제로 작용하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 방법.According to claim 1,
and the nitrogenous compounds in the second stream act as a reducing agent for NOx in the first gas stream.
상기 분배기로부터의 제1 가스 스트림을 공급 받아 상기 제1 가스 스트림 내의 폐가스를 산화하는 산화기; 및
상기 산화기로부터 배출되는 배출 가스 스트림 중의 NOx를 환원하기 위한 선택적 촉매 산화기를 포함하고,
상기 분배기에서 분기된 상기 제2 가스 스트림이 상기 산화기 후단의 상기 선택적 촉매 산화기로 공급되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.a distributor for receiving a waste gas comprising nitrogenous compound and volatile organic compound gas and branching it into at least two streams comprising a first gas stream and a second gas stream;
an oxidizer receiving a first gas stream from the distributor to oxidize a waste gas in the first gas stream; and
a selective catalytic oxidizer for reducing NOx in the exhaust gas stream exiting the oxidizer;
The waste gas treatment apparatus according to claim 1, wherein the second gas stream branched from the distributor is supplied to the selective catalytic oxidizer after the oxidizer.
상기 산화기는 촉매 산화기인 것을 특징으로 하는 페가스 처리 장치.According to claim 1,
The oxidizer is a waste gas processing apparatus, characterized in that the catalytic oxidizer.
상기 산화기로 유입되는 제1 가스 스트림과 상기 산화기의 배출 가스 스트림을 열교환하는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 페가스 처리 장치.According to claim 1,
and a heat exchanger for exchanging heat between the first gas stream introduced into the oxidizer and the exhaust gas stream of the oxidizer.
상기 분배기는 제1 스트림과 제2 스트림의 유량을 제어하는 비례 분배기인 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.According to claim 1,
The distributor is a waste gas treatment apparatus, characterized in that the proportional distributor for controlling the flow rates of the first stream and the second stream.
상기 산화기의 배출 가스 스트림 내의 NOx 농도를 특정하기 위한 센서를 더 포함하고,
상기 분배기의 유량은 상기 센서의 출력에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.According to claim 1,
a sensor for specifying a NOx concentration in the exhaust gas stream of the oxidizer;
Waste gas treatment apparatus, characterized in that the flow rate of the distributor is controlled by the output of the sensor.
상기 분배기 전단에 상기 오염원으로부터의 폐가스를 농축하기 위한 농축기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폐가스 처리 장치.
According to claim 1,
Waste gas treatment apparatus, characterized in that it further comprises a concentrator for concentrating the waste gas from the pollutant in front of the distributor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210020987A KR20220117529A (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | Waste Gas Treatment Apparatus For Volatile Organic Compounds Gas containing Nitrogen Compound |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020210020987A KR20220117529A (en) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | Waste Gas Treatment Apparatus For Volatile Organic Compounds Gas containing Nitrogen Compound |
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