질소산화물제거기술

[연습119]

질소산화물제거기술

글쓴이 : 왕건 번호 : 1 조회수 : 218 2003.04.15 08:45

.. SOX , NOX제거기술.

1. 개요

산업의 발전에 따라서 여러 가지의 환경오염문제가 대두되고 있고 국제적으로 WTO의 출범과 함께 환경과 무역규제 (Green Round)에 동참 할 수밖에 없는 시점에 정부에서는 세계무역 시장에서 살아남기 위하여 선진 외국의 환경오염 물질 에 대한 규제 추세와 적정한 대기환경농도를 유지하기 위하여 총량규제 및 탈황, 탈질 규제기준을 점차 강화하고 있다.
우리나라의 경우에도 경제발전에 따라 환경오염이 점차 심화 되면서 환경보전에 대한 인식이 확산되어 정부의 정책방향도 선진국 수준으로 환경규제를 강화해나가고 있는 실정이다. 또한 지역이 협소하고 , 인구 밀도가 높은 지역 특성상 환경오염의 영향이 상대적으로 크므로 환경보전 및 환경보전법 기준이 정부 혹은 지방자치 단체 조례로 강화된 특별대책지역 지정 으로 더한층 강화될 전망이다.
2005년부터 SOx , NOx을 배출 가스량에 따라서 기준을 강화함으로 환경규제 기준을 준수하기 위하여 설비투자 및 공정개선에 총력을 경주하고 있다.












2.탈황기술 현황

탈황기술은 크게 두가지로 흡수제의 형태에 따라 습식법과 건식법으로 구분한다. 습식법은 물 , 알카리용액으로 배기가스를 세정하여 SO2를 흡수하는 방법이다. 건식법은 배기가스를 분말이나 펠렛 형태의 촉매층을 통과시키거나 노내 또는 덕트에 반응제를 분사 하는 방식이다

(1).탈황기술
1) 습식법:
SO2 흡수과정에 앞서 흡수가 용이하도록 분진제거 및 배기가스를 냉각시키고 HCl , HF , SO3등을 제거하고 배기가스가 Scrubber내에서 흡수반응제인 액상의 알카리용액과 접촉하고 여기에서 아황산가스와 알카리 반응하여 CaSO3 , CaSO4와 같은 고형침전물을 포함하는 슬럿지를 생성시켜 탈수하여 처리하는 기술이다.

가) 습식법의 종류
①. NaOH 흡수법
②. Na2SO3 흡수법.
③. 암모니아 흡수법.
④. 산화 흡수법.

나) 흡수제의 종류
①. Limestone.
②. Lime .
③. MgO .
④. NaOH .
⑤. Na2CO3 .


(2). 각 공정의 장단점 비교.

가) 건식 석회석 주입법 .
1). 처리공정 및 반응식 .
연소실에 석회석을 주입하여 소성에 의해 생성된 생석회와 SO2를 약 900℃∼1,000℃에서 반응시켜 황산칼슘 분말로 제거 CaCO3 → C2O + CO2
CaO + SO2 → CaSO3
CaSO3 + ½O2 →CaSO4

2). 장점.
①. 가격이 저렴한 흡수제(Limestone)이용할수 있다.
②. 기존시설에 적용이 가능하다 .
③. 시설비가 저렴하다.

3). 단점.
①. 탈황효율이 낮다(40%).
②. 분말상태의 고체 폐기물을 처리하여야 한다.
③. 관 부식이 심하다.

나) NaOH Scrubbing (가성소다 흡수법) .
1). 처리공정 및 반응식 .
NaOH 수용액을 흡수탑에 주입시켜 SO2를 흡수한다.
순환수조에 NaOH를 자동으로 공급하여 중화반응하여 처리가 되게 한다.
2NaOH + SO2 → NaSO3 +H2O
NaSO3 + ½O2 → Na2SO4

2). 장점.
①. 90%이상 높은 탈황효율을 었을 수 있다.
②. 흡수 효율이 빠르고 스케일 생성이 적다.
③. 폐수처리가 용이하다.
④. Sludge생성이 적다.

3). 단점.
①. 주기적으로 폐수처리를 하여야 한다.

다) Lime Scrubbing (석회 흡수법) .
1). 처리공정 및 반응식 .
석회석을 연소 실에 주입하여 소성 시킨 다음 세정 기에 의해 석회Sludge로 하여 SO2와 반응시킨다 .
CaCO3 + SO2 + ½H2O → CaSO3. ½H2O
CaCO3 + SO2 +2H2O + ½O2 → CaSO4. 2H2O + CO2

2). 장점.
①. 탈황효율이 높다.
②. 소규모 소 용량에 적합하다 .

3). 단점.
①. 배기 온도가 낮아 통풍력이 낮다.
②. 저온 부식을 초래하며 Sludge를 처리하여야 한다.



3. 탈질 기술 현황.

배출가스 중의 질소산화물 (NOx)은 여려가지 발생원이 있으나 초산제조, 초산염의 분해, 금속 표면처리 , 보일러 , 가열로, 소결로 등의 고온에 의해 공기중의 N2와 O2의결합에 의해 발생한다, 배출가스 중의 질소산화물 (NOx)을 저감하는 방법 에는 탈질법 과 연소방법개선이 있다.
탈질법에는 NOx을 알카리 흡수법, 흡착법, 촉매환원법
(Selectiv Catalytic Reduction) 법 등이 있다.

(1).탈질기술

1) 알카리 흡수법
NOx와 알카리와의 반응은 주로 다음 3가지 종류의 반응을 생각할 수 있다.
2NaOH + NO + NO2 → 2NaNO2 + H2O --- ①
2NaOH + 2NO2 → NaNO2 + NaNO3 + H2O --- ②
2NaOH + 3NO2 → 2NaNO3 + NO + H2O --- ③

NO단독으로의 NaOH와의 반응은 없고 ,NOx와 가성소다와의 반응은 상기식의 경쟁 반응이고, 산소농도가 낮은 NOx 희박
가스에 대해서는 NO의 량이 많아지고 NO2 / NO 몰비가 1부근이 되면 상기①식의 반응이 기여하므로 비교적 높은 흡수 속도를 얻을 수 있다.

NOx와 황화물의 반응은 대단히 복잡하다.
NO + NO2 ↔ N2O3
N2O3 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O
4N2O3 + 3Na2S = 6NaNO2 + 3S + N2
10NO2 + 4Na2S = 4NaNO3 + 4NaNO2 + 4S + N2
이 반응에는 많은 부 반응을 수반한다. 일부 Na2S을 생성한다.
7N2O3 + 6Na2S = 3Na2S2O3 + 6NaNO2 + 4N2
4NO2 + 2Na2S = Na2S2O3 + NaNO3 + NaNO2 + N2

2). 장점.
①. 효율이 높다.
②. 기존 Scrubber을 이용할 수 있다..
③. H2S를 NaOH로 흡수제거해 생성된 Na2S을 재활용 할수 있다.
④ 유지관리비 저렴하다.
⑤ 스텐레스 산세, 금속표면처리, 일반화학적 배기가스 처리 에도 적당하다.
3). 단점.
①. 배출 가스에 NO가 많을시 효율이 저감된다.
②. NO:NO2 = 1:1보다 많을시 NO처리를 위해서 1단의
탑필요함.