[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101863940B1 - Method and apparatus for denoxing exhaust gas - Google Patents

Method and apparatus for denoxing exhaust gas Download PDF

Info

Publication number
KR101863940B1
KR101863940B1 KR1020170033865A KR20170033865A KR101863940B1 KR 101863940 B1 KR101863940 B1 KR 101863940B1 KR 1020170033865 A KR1020170033865 A KR 1020170033865A KR 20170033865 A KR20170033865 A KR 20170033865A KR 101863940 B1 KR101863940 B1 KR 101863940B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
gas
process gas
ozone
reducing agent
Prior art date
Application number
KR1020170033865A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
홍성훈
홍재훈
강태형
이성수
Original Assignee
삼성엔지니어링 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성엔지니어링 주식회사 filed Critical 삼성엔지니어링 주식회사
Priority to KR1020170033865A priority Critical patent/KR101863940B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101863940B1 publication Critical patent/KR101863940B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/54Nitrogen compounds
    • B01D53/56Nitrogen oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/75Multi-step processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77Liquid phase processes
    • B01D53/78Liquid phase processes with gas-liquid contact

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

Disclosed are a method and an apparatus for removing nitrogen oxide from exhaust gas. The disclosed method for removing nitrogen oxide from exhaust gas includes a step (S10) of bringing the nitrogen oxide-containing exhaust gas in contact with ozone at room temperature to partially oxidize the nitrogen oxide in the exhaust gas, thereby generating first process gas. The method and apparatus for removing nitrogen oxide from exhaust gas of the present invention can remove nitrogen oxide at room temperature without using a catalyst in high efficiency.

Description

배기가스로부터의 질소산화물 제거방법 및 장치{Method and apparatus for denoxing exhaust gas}[0001] The present invention relates to a method and apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gases,

배기가스로부터의 질소산화물 제거방법 및 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 배기가스로부터 질소산화물을 상온에서 비촉매 방식으로 고효율로 제거하기 위한 방법 및 장치가 개시된다.A method and apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gases are disclosed. More particularly, a method and apparatus for highly efficiently removing nitrogen oxides from an exhaust gas at ambient temperature in a non-catalytic manner is disclosed.

질소산화물은 NO, NO2, NO3, N2O 및 N2O5의 총칭이지만, 대기질 관리항목인 NOX 농도는 NO 농도와 NO2 농도를 합한 값을 의미한다. Nitrogen oxides are collectively referred to as NO, NO 2 , NO 3 , N 2 O and N 2 O 5 , but the NO x concentration as an air quality control item means a sum of NO concentration and NO 2 concentration.

발전, 소각 및 철강 등의 산업에서는 주로 NOX가 많이 발생하는데, 이러한 NOX는 고온의 연소조건에서 발생하는 열적(thermal) NOX로서, 대부분이 NO 형태로 존재한다. In the industries such as power generation, incineration and steel, NO x is mainly generated. Such NO x is a thermal NO x generated in a high temperature combustion condition, and most of the NO x exists in NO form.

도 1은 종래의 배기가스로부터 NOX를 제거하기 위한 선택적 촉매 환원 (SCR: selective catalytic reduction) 장치(10)를 나타낸 도면이다.1 shows a selective catalytic reduction (SCR) apparatus 10 for removing NO x from conventional exhaust gases.

도 1을 참조하면, 종래의 선택적 촉매 환원 장치(10)는 반응기(11), 촉매(12) 및 환원제 분사노즐(13)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional selective catalytic reduction apparatus 10 includes a reactor 11, a catalyst 12, and a reducing agent injection nozzle 13.

선택적 촉매 환원 장치(10)는 NOX 처리효율이 매우 높은 것으로 평가되는 보편적 장치로서, 200~400℃의 온도에서 촉매(12)와 함께 환원제(주로 NH3)를 이용하여 배기가스(Gin) 중의 NO 및 NO2를 N2로 환원시켜 클린가스(Gout)를 생성하는 장치이다. A selective catalytic reduction device 10 is a universal device which is evaluated as NO X removal efficiency is very high, exhaust gas (G in) using a reducing agent (usually NH 3) with the catalyst 12 at a temperature of 200 ~ 400 ℃ (NO) and NO 2 in the exhaust gas to N 2 to generate a clean gas (G out ).

이러한 선택적 촉매 환원 장치(10)는 NOX 처리효율이 안정적이라는 장점은 있으나, 촉매 가격이 높고, 배기가스(Gin) 중에 입자성 물질이나 피독 성분이 있는 경우 촉매의 성능 및 수명이 저하되는 문제점이 있다. Although the selective catalytic reduction apparatus 10 has an advantage that the NO x treatment efficiency is stable, it has a problem that the performance and life of the catalyst deteriorate when the catalyst price is high and the particulate matter or poisoning component exists in the exhaust gas .

또한, 배기가스(Gin)의 온도가 낮은 경우에는 적정한 촉매 산화 온도를 유지시키기 위해 배기가스(Gin)를 예열하기 위한 연료를 사용할 필요가 있다. Further, when the temperature of the exhaust gas (G in ) is low, it is necessary to use fuel for preheating the exhaust gas (G in ) in order to maintain an appropriate catalytic oxidation temperature.

한편, 도 1의 선택적 촉매 환원 장치(10)와 유사하지만 촉매를 사용하지 않는 공정인 선택적 무촉매 환원(SNCR: selective noncatalytic reduction) 장치(미도시)의 경우에는, 운전 온도가 약 900℃로 매우 높고, NOX 제거율이 60% 정도로 낮으며, 반응기 내부 온도가 1,100℃를 넘으면 오히려 NOX가 발생할 위험이 있다.On the other hand, in the case of a selective noncatalytic reduction (SNCR) apparatus (not shown) similar to the selective catalytic reduction apparatus 10 of FIG. 1 but not using a catalyst, High, NO X The removal rate is as low as about 60%, and if the internal temperature of the reactor exceeds 1,100 ° C, there is a risk of causing NO x .

도 2는 오존 산화를 이용한 종래의 NOX 제거 기술인 LoTOX™ 장치(20)를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a conventional NO X removal technology LoTOX ™ device 20 using the ozone oxidation.

도 2를 참조하면, LoTOX™ 장치(20)는 오존 발생기(21), 산화 챔버(22) 및 습식 스크러버(23)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the LoTOX ™ device 20 includes an ozone generator 21, an oxidation chamber 22, and a wet scrubber 23.

LoTOX™ 장치(20)는 BOC 그룹이 발명하고 현재 Linde 그룹이 보유하고 있는 장치로서, 배기가스(Gin)와 오존 발생기(21)에서 생성된 오존(O3)을 산화 챔버(22)에 주입하여 배기가스(Gin) 중의 NOX를 물에 대한 용해도가 매우 높은 N2O5 형태로 전환시킨 후, 이 N2O5를 습식 스크러버(23)에 주입하여 알칼리 세정액으로 습식 세정함으로써 질산 형태로 제거하는 장치이다. The LoTOX (TM) device 20 is an apparatus invented by the BOC group and currently owned by the Linde group. The LoTOX (TM) device 20 injects the exhaust gas G in and ozone O 3 generated in the ozone generator 21 into the oxidation chamber 22 NO x in the exhaust gas (G in ) is converted to N 2 O 5 And this N 2 O 5 is injected into the wet scrubber 23 and wet-rinsed with an alkaline cleaning liquid to remove it in the form of nitric acid.

습식 스크러버(23)로부터는 NOX를 함유하지 않는 클린가스(Gout)가 배출된다. A clean gas (G out ) containing no NO X is discharged from the wet scrubber (23).

LoTOX™ 장치(20)와 유사한 장치로는 한국기계연구원의 한국등록특허 제10-1474979호에 개시된 배기가스용 탈질 장치가 있다. A similar device to the LoTOX ™ device 20 is the denitration device for exhaust gas disclosed in Korean Patent No. 10-1474979 of Korea Institute of Machinery and Materials.

상술한 종래의 NOX 제거 장치들은 매우 낮은 온도에서도 반응이 잘 일어나며, NOX 제거 효율이 높고, 장비가 소형이라는 장점이 있다. 또한, NO가 오존으로 산화되어 NO2로 전환되는 반응(NO + O3 → NO2 + O2)은 매우 잘 일어난다. 그러나 이러한 장치들에 있어서, NO2가 오존으로 산화되어 N2O5로 전환되는 반응(2NO2 + O3 → N2O5 + O2)에서 NO2를 충분히 제거하려면 상온(약 25℃)에서 화학양론적 함량 기준으로 NO2 함량의 3배 이상의 오존(O3)이 필요하고, 이로 인해 도 2에 도시된 바와 같이, 잉여 오존 성분이 장치 외부로 배출되는 단점이 있다. The above-mentioned conventional NO x The removal devices are well reacted at very low temperatures, have a high NO x removal efficiency, and are small in size. Further, the reaction (NO + O 3 → NO 2 + O 2) which NO is oxidized to NO 2 by ozone conversion takes place very well. However, in such devices, in the reaction NO 2 is oxidized by the ozone that is converted to N 2 O 5 (2NO 2 + O 3 → N 2 O 5 + O 2) to fully remove the NO 2 at room temperature (about 25 ℃) (O 3 ) of 3 times or more of the NO 2 content based on the stoichiometric amount is required, and as a result, the excess ozone component is discharged to the outside of the apparatus, as shown in FIG.

본 발명의 일 구현예는 배기가스로부터 질소산화물을 상온에서 비촉매 방식으로 고효율로 제거하기 위한 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for highly efficiently removing nitrogen oxides from an exhaust gas at room temperature in a non-catalytic manner.

본 발명의 다른 구현예는 배기가스로부터 질소산화물을 상온에서 비촉매 방식으로 고효율로 제거하기 위한 장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides an apparatus for highly efficiently removing nitrogen oxides from an exhaust gas at room temperature in a non-catalytic manner.

본 발명의 일 측면은,According to an aspect of the present invention,

질소산화물 함유 배기가스를 상온에서 오존과 접촉시켜 상기 배기가스 중의 상기 질소산화물을 부분 산화시킴으로써 제1 처리가스를 생성하는 단계(S10)를 포함하는 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법을 제공한다.And a step (S10) of contacting the nitrogen oxide-containing exhaust gas with ozone at room temperature to partially oxidize the nitrogen oxide in the exhaust gas to generate a first process gas (S10).

상기 배기가스는 NO 및 NO2를 포함하고, 제1 처리가스 생성 단계(S10)에서 상기 오존의 사용량은 상기 배기가스 중의 NO 및 NO2가 N2O5로 100% 전환되지 않을 정도로 조절되고, 상기 제1 처리가스는 NO2 및 N2O5를 함유할 수 있다.The exhaust gas contains NO and NO 2 , and the amount of the ozone used in the first process gas generating step (S 10) is adjusted to such an extent that NO and NO 2 in the exhaust gas are not converted to N 2 O 5 by 100% The first process gas may contain NO 2 and N 2 O 5 .

제1 처리가스 생성 단계(S10)는 촉매의 부존재하에 수행될 수 있다.The first process gas production step (S10) may be carried out under the absence of a catalyst.

상기 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법은, 제1 처리가스 생성 단계(S10) 이후에 상기 제1 처리가스를 물 함유 제1 세정액과 접촉시켜 제2 처리가스를 생성하는 단계(S20)를 더 포함하고, 제2 처리가스 생성 단계(S20)에서는 상기 제1 처리가스 중의 N2O5가 HNO3로 전환되고, 상기 HNO3는 상기 제1 세정액과 함께 상기 제2 처리가스로부터 분리되고, 상기 제2 처리가스는 NO2를 함유할 수 있다.The nitrogen oxide removal method from the exhaust gas further includes a step (S20) of generating the second process gas by bringing the first process gas into contact with the first process gas containing water after the first process gas generating step (S10) , in the second process gas generating step (S20) the first processing N 2 O 5 contained in the gas is converted into HNO 3, wherein the HNO 3 is separated from the second process gas together with the first washing liquid, and wherein said 2 The process gas may contain NO 2 .

상기 제1 세정액은 알칼리성 또는 중성일 수 있다.The first cleaning liquid may be alkaline or neutral.

상기 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법은, 제2 처리가스 생성 단계(S20) 이후에 상기 제2 처리가스를 환원제 함유 제2 세정액과 접촉시켜 클린가스를 생성하는 단계(S30)를 더 포함하고, 클린가스 생성 단계(S30)에서는 상기 제2 처리가스 중의 NO2가 NO2 - 이온으로 전환될 수 있다.The nitrogen oxide removal method from the exhaust gas further comprises a step (S30) of generating a clean gas by bringing the second process gas into contact with the second cleaning solution containing a reducing agent after the second process gas generating step (S20) the clean gas generation step (S30) wherein the NO 2 in the second process gas to NO 2 - Ions. ≪ / RTI >

상기 제2 세정액은 알칼리성 또는 중성이고, 상기 환원제는 Na2SO3, Na2S, Na2S2O3, Na2C2O4, FeSO4(NH4)2SO4 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.Wherein the second cleaning liquid is alkaline or neutral and the reducing agent is selected from the group consisting of Na 2 SO 3 , Na 2 S, Na 2 S 2 O 3 , Na 2 C 2 O 4 , FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 , .

본 발명의 다른 측면은,According to another aspect of the present invention,

오존 발생기;Ozone generator;

상기 오존 발생기에서 발생한 오존을 이용하여 배기가스 중의 질소산화물을 상온에서 부분 산화시켜 제1 처리가스를 생성하는 산화 챔버;An oxidation chamber for partially oxidizing nitrogen oxides in the exhaust gas at room temperature using ozone generated in the ozone generator to generate a first process gas;

상기 산화 챔버에서 배출된 상기 제1 처리가스를 물 함유 제1 세정액으로 세정하여 제2 처리가스를 생성하는 제1 습식 스크러버; 및A first wet scrubber for cleaning the first process gas discharged from the oxidation chamber with a first cleaning liquid containing water to generate a second process gas; And

상기 제1 습식 스크러버에서 배출된 상기 제2 처리가스를 환원제 함유 제2 세정액으로 세정하여 클린가스를 생성하는 제2 습식 스크러버를 포함하는 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치를 제공한다.And a second wet scrubber for cleaning the second process gas discharged from the first wet scrubber with a second rinse solution containing a reducing agent to generate a clean gas.

상기 산화 챔버는 NO 및 NO2를 상기 오존으로 부분 산화시켜 NO2 및 N2O5로 전환시킬 수 있다.The oxidation chamber may convert NO and NO 2 to NO 2 and N 2 O 5 by partial oxidation with the ozone.

상기 산화 챔버는 촉매를 포함하지 않을 수 있다.The oxidation chamber may not include a catalyst.

상기 산화 챔버는 상기 배기가스가 상기 제1 스크러버로 유입되는 통로인 덕트 자체를 지칭할 수 있다.The oxidation chamber may refer to the duct itself, which is a passage through which the exhaust gas flows into the first scrubber.

상기 제1 스크러버는 N2O5를 물과 반응시켜 HNO3로 전환시킬 수 있다.The first scrubber may convert N 2 O 5 to HNO 3 by reacting with water.

상기 제2 스크러버는 NO2를 상기 환원제와 반응시켜 NO2 - 이온으로 전환시킬 수 있다.Wherein the second scrubber reacts NO 2 with the reducing agent to form NO 2 - Ion. ≪ / RTI >

본 발명의 일 구현예에 따른 배기가스로부터의 질소산화물 제거 방법 및 장치는, 상온 반응에 의하기 때문에 반응 온도 상승을 위한 연료가 소모되지 않고, 비촉매 방식이기 때문에 설비 투자비 및 촉매 피독 방지를 위한 전처리 설비도 불필요하며, NOX를 고효율로 처리할 수 있으며, 과잉 오존의 투입이 불필요하고, 환원제의 사용량을 최소화할 수 있는 이점을 갖는다.The method and apparatus for removing nitrogen oxides from exhaust gas according to an embodiment of the present invention are characterized in that the fuel is not consumed for raising the reaction temperature due to the reaction at room temperature, No facility is required, NO x can be treated with high efficiency, no excess ozone is required, and the use amount of the reducing agent can be minimized.

도 1은 종래의 배기가스로부터 NOX를 제거하기 위한 선택적 촉매 환원 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 오존 산화를 이용한 종래의 NOX 제거 기술인 LoTOX™ 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing a selective catalytic reduction apparatus for removing NO x from a conventional exhaust gas.
2 is a view showing a LoTOX ™ apparatus which is a conventional NO x removal technique using ozone oxidation.
3 is a view showing an apparatus for removing nitrogen oxide from exhaust gas according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for removing nitrogen oxides from an exhaust gas according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

본 명세서에서, "배기가스"란 발전, 소각 또는 제철 설비로부터 배출되는 폐가스를 의미한다.As used herein, the term " exhaust gas " means a waste gas discharged from a power generation, incineration or steel making facility.

본 명세서에서, "질소산화물"이란 통상적으로 NOX로 지칭되는 물질을 의미한다. As used herein, " nitrogen oxide " means a material commonly referred to as NO x .

본 명세서에서, "NOX"란 NO 및 NO2의 혼합물을 의미한다.As used herein, " NO X " means a mixture of NO and NO 2 .

본 명세서에서, "상온"이란 주위 공기(ambient air)의 온도로서 10~40℃, 예를 들어, 25~30℃ 범위의 온도를 의미한다.As used herein, " ambient temperature " means the temperature of the ambient air in the range of 10 to 40 DEG C, for example, in the range of 25 to 30 DEG C.

본 명세서에서, "부분 산화(partial oxidation)"란 산소 함량비가 낮은 질소산화물을 불완전하게 산화시켜 산소 함량비가 높은 질소산화물을 생성하는 화학반응을 의미한다. As used herein, "partial oxidation" refers to a chemical reaction that incompletely oxidizes nitrogen oxides having a low oxygen content ratio to produce nitrogen oxides having a high oxygen content ratio.

본 명세서에서, "처리가스"란 배기가스 중의 질소산화물을 부분적으로 제거하여 얻은 가스를 의미한다.As used herein, the term " process gas " means a gas obtained by partially removing nitrogen oxides in an exhaust gas.

본 명세서에서, "클린가스"란 배기가스 중의 질소산화물을 완전히 제거하여 얻은 가스를 의미한다.In the present specification, "clean gas" means a gas obtained by completely removing nitrogen oxide in the exhaust gas.

본 발명의 일 구현예에 따른 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법은 질소산화물 함유 배기가스를 상온에서 오존(O3)과 접촉시켜 상기 배기가스 중의 상기 질소산화물을 부분 산화시킴으로써 제1 처리가스를 생성하는 단계(S10)를 포함한다.A method for removing nitrogen oxide from exhaust gas according to an embodiment of the present invention includes the steps of contacting a nitrogen oxide-containing exhaust gas with ozone (O 3 ) at room temperature to partially oxidize the nitrogen oxide in the exhaust gas to generate a first process gas (Step S10).

제1 처리가스 생성 단계(S10)는 상기 배기가스로부터 NO의 전부 및 선택적으로 NO2 중의 일부를 제거하는 단계이다.The first process gas production step (S10) is a step of removing all of NO and optionally a part of NO 2 from the exhaust gas.

상기 배기가스는 NO 및 NO2를 포함할 수 있다.The exhaust gas may contain NO and NO 2.

NO는 물에 전혀 용해되지 않고, NO2는 물에 소량만 용해된다. 따라서, NO 및 NO2는 단순한 습식 세정으로는 제거되지 않는다.NO is not dissolved in water at all, and NO 2 is dissolved only in water in a small amount. Thus, NO and NO 2 are not removed by simple wet scrubbing.

NO2보다 더 산화된 NO3는 물에 대한 용해도가 높고, 오존 또는 산소와 반응하여 N2O5로 전환된다.The oxidized NO 3 than NO 2 has a high solubility in water, reacts with ozone or oxygen is converted to N 2 O 5.

제1 처리가스 생성 단계(S10)에서 상기 오존의 사용량은 상기 배기가스 중의 NO 및 NO2가 N2O5로 100% 전환되지 않을 정도로 조절될 수 있다. 즉, 상기 오존의 사용량은 하기 반응식 1로 표시되는 반응이 일어나도록 조절될 수 있다.The amount of the ozone used in the first process gas generating step (S10) can be adjusted to such a degree that NO and NO 2 in the exhaust gas are not 100% converted to N 2 O 5 . That is, the use amount of the ozone can be adjusted so that the reaction represented by the following reaction formula 1 occurs.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

2NO + NO2 + O3 → NO2 + N2O5 2NO + NO 2 + O 3 → NO 2 + N 2 O 5

상기 반응식 1에 보여진 바와 같이, 부분 산화 반응 후 잔류 오존이 존재하지 않을 수 있다. 구체적으로, 제1 처리가스 생성 단계(S10)에서는 NO 및 NO2가 전부 N2O5로 전환되도록 과량의 오존을 사용하는 것이 아니라, NO의 완전 산화에 필요한 당량(즉, 화학양론적 양)만큼의 오존만을 사용한다. 즉, NO는 NO2에 비해 오존과의 반응성이 매우 높아 오존과 우선적으로 반응하며, NO와의 반응후 잔여 오존이 존재하더라도 이러한 잔여 오존은 NO2와 추가적으로 반응하므로, 잔류 오존이 거의 또는 전혀 존재하지 않게 된다.As shown in Scheme 1, residual ozone may not be present after the partial oxidation reaction. Specifically, the step of generating the first processing gas (S10) The NO and NO 2 are all of N 2 O, as opposed to using a large excess of ozone to be converted to 5, equivalents required for complete oxidation (i.e., a stoichiometric amount) of NO Only ozone is used. That is, NO is the reactivity with ozone is very high reaction with ozone and preferentially as compared to NO 2 and, even if the residual ozone is present after the reaction with NO, because such residual ozone is NO 2 and further reaction, the residual ozone is little or present at all .

상술한 바와 같이, 제1 처리가스 생성 단계(S10)에서는 상기 배기가스에 함유되어 있는 NO의 전부 및 NO2 중의 일부가 산화되어 NO2 및 N2O5가 생성될 수 있다.As described above, the first part of the process gas generation step (S10) in all of the NO and NO 2 contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2, and may be a N 2 O 5 produced.

상기 제1 처리가스는 NO2 및 N2O5를 함유할 수 있다.The first process gas may contain NO 2 and N 2 O 5 .

또한 상술한 바와 같이, 상기 제1 처리가스는 오존 및 NO를 거의 또는 전혀 함유하지 않을 수 있다.Also, as described above, the first process gas may contain little or no ozone and NO.

제1 처리가스 생성 단계(S10)는 촉매의 부존재하에 수행될 수 있다.The first process gas production step (S10) may be carried out under the absence of a catalyst.

상기 질소산화물 제거방법은 제1 처리가스 생성 단계(S10) 이후에, 상기 제1 처리가스를 물 함유 제1 세정액과 접촉시켜 제2 처리가스를 생성하는 단계(S20)를 더 포함할 수 있다.The nitrogen oxide removal method may further include, after the first process gas production step (S10), the step (S20) of contacting the first process gas with the first process liquid containing water to generate a second process gas.

제2 처리가스 생성 단계(S20)는 상기 제1 처리가스로부터 N2O5를 제거하는 단계이다.The second process gas generating step (S20) is a step for removing N 2 O 5 from the first process gas.

구체적으로, 제2 처리가스 생성 단계(S20)에서는 상기 제1 처리가스 중의 N2O5가 물과 반응하여 HNO3로 전환될 수 있다. 즉, 제2 처리가스 생성 단계(S20)에서는 하기 반응식 2로 표시되는 반응이 일어날 수 있다.Specifically, in the second process gas generating step (S20) is the first processing N 2 O 5 contained in the gas can be converted to HNO 3 reacts with water. That is, in the second process gas generating step S20, the reaction represented by the following reaction formula 2 may occur.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

N2O5 + H2O → HNO3 N 2 O 5 + H 2 O → HNO 3

상기 반응식 2를 참조하면, 제1 처리가스 생성 단계(S10)에서 생성된 N2O5는 수용성이 매우 높아 물과 접촉함으로써 HNO3로 쉽게 전환된다. Referring to Reaction Scheme 2, N 2 O 5 produced in the first process gas producing step (S 10) is highly water-soluble and easily converted to HNO 3 by contact with water.

이렇게 생성된 HNO3는 물에 용해된 상태로 존재하기 때문에 상기 제1 세정액과 함께 상기 제2 처리가스로부터 분리될 수 있다.HNO 3 thus generated can be separated from the second process gas together with the first rinse solution since it exists in a state dissolved in water.

상기 제1 세정액은 알칼리성 또는 중성일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 세정액은 물, 또는 물에 알칼리제를 용해시켜 얻은 수용액일 수 있다. The first cleaning liquid may be alkaline or neutral. Specifically, the first rinsing liquid may be water or an aqueous solution obtained by dissolving an alkaline agent in water.

상기 알칼리제는 수산화칼슘, 암모니아, 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The alkaline agent may include calcium hydroxide, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide or a combination thereof.

상기 제2 처리가스는 NO2를 함유할 수 있다.The second process gas may contain NO 2 .

또한, 상기 제2 처리가스는 오존, NO 및 N2O5를 거의 또는 전혀 함유하지 않을 수 있다.Further, the second process gas may contain little or no ozone, NO, and N 2 O 5 .

상기 질소산화물 제거방법은 제2 처리가스 생성 단계(S20) 이후에, 상기 제2 처리가스를 환원제 함유 제2 세정액과 접촉시켜 클린가스를 생성하는 단계(S30)를 더 포함할 수 있다.The nitrogen oxide removal method may further include a step (S30) of generating a clean gas by contacting the second process gas with a second rinse solution containing a reducing agent after the second process gas generating step (S20).

클린가스 생성 단계(S30)는 상기 제2 처리가스로부터 NO2를 제거하는 단계이다.Clean gas generation step (S30) is a step of removing NO 2 from the second process gas.

구체적으로, 클린가스 생성 단계(S30)에서는 상기 제2 처리가스 중의 NO2가 NO2 - 이온(아질산 이온)으로 전환될 수 있다. 상기 NO2 - 이온은 상기 제2 세정액에 용해되어 제거될 수 있다. 즉, 클린가스 생성 단계(S30)에서는 하기 반응식 3으로 표시되는 반응이 일어날 수 있다.More specifically, in the clean-gas generation step (S30) wherein the NO 2 in the second process gas NO 2 - Ion (nitrite ion). The NO 2 - Ions can be dissolved and removed in the second cleaning liquid. That is, in the clean gas generating step S30, the reaction represented by the following reaction formula 3 may occur.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

NO2 + 환원제 → NO2 - 이온 + 부산물NO 2 + reducing agent → NO 2 - Ion + by-product

또한, 클린가스 생성 단계(S30)에서 상기 환원제는 상기 제2 처리가스 중에 잉여 오존이 존재하는 경우에도 상기 잉여 오존을 상기 환원제를 이용하여 산소로 전환시켜 제거할 수 있다.Also, in the clean gas generating step S30, the reducing agent can be removed by converting the excess ozone into oxygen by using the reducing agent even in the presence of excess ozone in the second processing gas.

상기 제2 세정액은 알칼리성 또는 중성일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 세정액은 물, 또는 물에 알칼리제와 환원제를 용해시켜 얻은 수용액일 수 있다.The second cleaning liquid may be alkaline or neutral. Specifically, the second cleaning liquid may be water or an aqueous solution obtained by dissolving an alkali agent and a reducing agent in water.

상기 제2 세정액에 함유된 알칼리제는 상기 제1 세정액에 함유된 알칼리제와 동일한 것일 수 있다.The alkaline agent contained in the second cleaning liquid may be the same as the alkaline agent contained in the first cleaning liquid.

상기 환원제는 Na2SO3, Na2S, Na2S2O3, Na2C2O4, FeSO4(NH4)2SO4 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The reducing agent may comprise Na 2 SO 3, Na 2 S , Na 2 S 2 O 3, Na 2 C 2 O 4, FeSO 4 (NH 4) 2 SO 4 , or a combination thereof.

상기 환원제로서 상대적으로 환원효율이 낮은 Na2SO3를 사용할 경우에는, 그 사용량이 증가할 수 있다.When Na 2 SO 3 having a relatively low reduction efficiency is used as the reducing agent, the use amount thereof may be increased.

상기 환원제로서 상대적으로 환원효율이 높은 Na2S를 사용할 경우에는, 그 사용량은 감소할 수 있으나 상기 제2 세정액의 pH를 10 이상으로 높게 유지시켜주지 않으면, 심한 악취성분인 황화수소(H2S)가 발생할 수 있다. 즉, 상기 제2 세정액에서 Na2S는 물에 해리되어 Na+ 이온 및 S2- 이온의 상태로 존재하고(즉, Na2S → 2Na+ + S2-), 상기 S2- 이온은 pH가 10 미만인 조건에서는 물과 반응하여 황화수소(H2S)로 전환될 수 있다.When using the relative Na 2 S high reduction efficiency as the reducing agent, the amount used can be reduced, but the second do not maintain the pH of the washing liquid increased to more than 10, a hydrogen sulfide (H 2 S) severe odors May occur. That is, the water is dissociated in Na 2 S 2 from a cleaning liquid, and Na + ions present in the state of S 2- ions (i.e., Na 2 S → 2Na + + S 2-), the S 2- ion is pH Is less than 10, it can be converted to hydrogen sulfide (H 2 S) by reacting with water.

또한, 상기 클린가스는 NO, NO2, N2O5 및 O3를 거의 또는 전혀 함유하지 않을 수 있다.Further, the clean gas may contain little or no NO, NO 2 , N 2 O 5, and O 3 .

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치(30)를 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus for removing nitrogen oxides 30 from an exhaust gas according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

본 발명의 일 구현예에 따른 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치(30)는 오존 발생기(31), 산화 챔버(32), 제1 스크러버(33) 및 제2 스크러버(34)를 포함할 수 있다.The nitrogen oxide removal device 30 from the exhaust gas according to an embodiment of the present invention may include an ozone generator 31, an oxidation chamber 32, a first scrubber 33 and a second scrubber 34 .

오존 발생기(31)는 산소를 오존으로 전환시키는 장치이다. 예를 들어, 오존 발생기(31)는 상업적으로 입수 가능한 것으로서, 주위 공기로부터 산소를 고농도로 농축한 후, 상기 농축된 산소를 전압이 인가된 전극(미도시)에 통과시켜 오존을 생성하는 장치일 수 있다. The ozone generator 31 is a device for converting oxygen to ozone. For example, the ozone generator 31 is commercially available, and is a device for concentrating oxygen at a high concentration from ambient air and then passing the concentrated oxygen through a voltage-applied electrode (not shown) to generate ozone .

오존 발생기(31)는 상기 농축된 산소 중 10% 미만(몰 기준)을 오존으로 전환시킬 수 있다. 따라서, 오존 발생기(31)로부터 산소와 오존의 혼합가스가 배출되어 산화 챔버(32)로 공급될 수 있다.The ozone generator 31 can convert less than 10% (molar basis) of the concentrated oxygen to ozone. Therefore, a mixed gas of oxygen and ozone can be discharged from the ozone generator 31 and supplied to the oxidation chamber 32.

산화 챔버(32)는 오존 발생기(31)에서 발생한 오존을 이용하여 배기가스(Gin) 중의 질소산화물(NO, NO2 등)을 상온에서 부분 산화시켜 제1 처리가스를 생성하는 장치이다. 즉, 산화 챔버(32)는 NO 및 NO2를 상기 오존으로 부분 산화시켜 NO2 및 N2O5로 전환시키는 장치이다.The oxidation chamber 32 is an apparatus for generating a first process gas by partially oxidizing nitrogen oxides (NO, NO 2, etc.) in the exhaust gas G in at room temperature by using ozone generated in the ozone generator 31. That is, the oxidation chamber 32 is a device for partially oxidizing NO and NO 2 to the NO 2 and N 2 O 5 by the ozone.

또한, 산화 챔버(32)는 오존 외에 오존 발생기(31)로부터 유입된 산소를 이용하여 NO 및 NO2를 부분 산화시켜 NO2 및 N2O5로 전환시킬 수도 있다.The oxidation chamber 32 may also convert NO and NO 2 to NO 2 and N 2 O 5 by partial oxidation of NO and NO 2 using oxygen introduced from the ozone generator 31 in addition to ozone.

산화 챔버(32)는 촉매를 포함하지 않을 수 있다.The oxidation chamber 32 may not contain a catalyst.

산화 챔버(32)는 상기 배기가스가 제1 스크러버(33)로 유입되는 통로인 덕트(duct) 자체를 지칭할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 산화 챔버(32)는 상기 덕트와 연통된 별개의 챔버일 수도 있다.The oxidation chamber 32 may refer to a duct itself which is a passage through which the exhaust gas flows into the first scrubber 33. However, the present invention is not limited thereto, and the oxidizing chamber 32 may be a separate chamber communicating with the duct.

구체적으로, 오존 발생기(31)에서 배출된 산소와 오존의 혼합가스 및 질소산화물을 함유하는 배기가스(Gin)가 산화 챔버(32)로 주입된 후, 산화 챔버(32) 내에서 상기 질소화합물은 상기 오존 및/또는 산소와 반응함으로써 부분 산화될 수 있다. 이때, 오존 발생기(31)로부터 산화 챔버(32)로 공급되는 오존의 함량은 배기가스(Gin)에 함유되어 있는 NO의 완전 산화에 필요한 양으로서, 산화 챔버(32)에서 배출되는 상기 제1 처리가스가 미반응 오존을 함유하지 않을 정도의 양으로 제한될 수 있다.The nitrogen-containing compound in particular, the exhaust gas (G in), after it is injected into the oxidation chamber 32, an oxidation chamber (32) containing oxygen and a gas mixture and nitrogen oxides of the ozone discharged from the ozone generator 31, May be partially oxidized by reacting with the ozone and / or oxygen. The amount of ozone supplied from the ozone generator 31 to the oxidation chamber 32 is an amount required for complete oxidation of NO contained in the exhaust gas G in , It can be limited to an amount such that the process gas does not contain unreacted ozone.

제1 습식 스크러버(33)는 산화 챔버(32)에서 배출된 상기 제1 처리가스를 물 함유 제1 세정액으로 세정하여 제2 처리가스를 생성하는 장치이다.The first wet scrubber 33 is an apparatus for cleaning the first process gas discharged from the oxidation chamber 32 with a first cleaning liquid containing water to generate a second process gas.

구체적으로, 제1 스크러버(33)는 N2O5를 물과 반응시켜 HNO3로 전환시키는 장치이다. 상기 HNO3는 상기 제1 세정액에 혼합된 상태로 상기 제2 처리가스로부터 분리된다.Specifically, the first scrubber 33 is a device for converting N 2 O 5 into HNO 3 by reacting with water. The HNO 3 is separated from the second process gas while being mixed with the first rinse solution.

제2 습식 스크러버(34)는 제1 습식 스크러버(33)에서 배출된 상기 제2 처리가스를 환원제 함유 제2 세정액으로 세정하여 클린가스(Gout)를 생성하는 장치이다.The second wet scrubber 34 is an apparatus for cleaning the second process gas discharged from the first wet scrubber 33 with a second cleaning liquid containing a reducing agent to generate a clean gas G out .

구체적으로, 제2 스크러버(34)는 NO2를 상기 환원제와 반응시켜 NO2 - 이온으로 전환시키는 장치이다.Specifically, the second scrubber 34 reacts NO 2 with the reducing agent to form NO 2 - Ion.

또한, 제2 스크러버(34)는 상기 제2 처리가스 중에 잉여 오존이 존재하는 경우에도 상기 잉여 오존을 상기 환원제로 환원시켜 산소로 전환시킴으로써 제거할 수 있다.Also, even when excess ozone exists in the second process gas, the second scrubber 34 can be removed by reducing the excess ozone with the reducing agent to convert it to oxygen.

제1 습식 스크러버(33) 및 제2 스크러버(34)의 구조는 특별히 한정되지 않으며, 기액접촉을 통해 유입 가스로부터 질소산화물을 제거할 수 있는 것이라면 어떠한 구조라도 무방하다.The structure of the first wet scrubber 33 and the second scrubber 34 is not particularly limited and may be any structure as long as nitrogen oxide can be removed from the inflow gas through gas-liquid contact.

예를 들어, 제1 습식 스크러버(33) 및/또는 제2 스크러버(34)는 충전재 또는 다공성 필터를 구비할 수도 있고, 이러한 충전재 및 다공성 필터를 구비하지 않을 수도 있다.For example, the first wet scrubber 33 and / or the second scrubber 34 may comprise a filler or a porous filter, and may not include such a filler and a porous filter.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these embodiments.

실시예Example

실험예Experimental Example 1: 온도에 따른  1: Temperature dependent NONO XX 산화 시험 Oxidation test

25℃~200℃ 범위의 온도 및 오존 주입량에 따른 NOX 산화 시험을 수행하였다. 시험 결과, 배기가스에 함유되어 있는 초기 약 200ppm(부피 기준)의 NO는 오존 투입량이 증가함에 따라 산화되면서 NO2로 전환되고, NO2의 농도는 오존에 의해 N2O5로 더 산화되면서 다시 줄어들게 된다. NO의 N2O5로의 전환(즉, NOX의 감소)은 온도가 낮을수록 잘 일어나고 온도가 높을수록 크게 감소하는데, 이는 고온 조건에서는 역으로 N2O5가 NO2 및 NO3로 분해되는 반응이 활성화되기 때문이다.NO x oxidation test was performed according to the temperature and ozone injection amount in the range of 25 ° C to 200 ° C. As a result of the test, the initial about 200 ppm (by volume) of NO contained in the exhaust gas is oxidized to NO 2 as the amount of ozone is increased, and the NO 2 concentration is further oxidized to N 2 O 5 by ozone . The conversion of NO to N 2 O 5 (ie, the reduction of NO x ) occurs at lower temperatures and at higher temperatures, it decreases significantly. This is because at higher temperatures, N 2 O 5 is decomposed into NO 2 and NO 3 This is because the reaction is activated.

실험예Experimental Example 2: 오존 주입량에 따른  2: Depending on the amount of ozone injected NONO XX 산화 시험 Oxidation test

25℃ 조건에서도 NOX를 90% 이상 제거하기 위해서는 약 600ppm(부피 기준)의 오존, 즉 초기 NOX(즉, NO)의 약 3배의 오존이 필요하며, 이는 반응후에 다량의 잉여 오존을 잔류시키는 결과를 초래한다. 반도체 또는 디스플레이의 일부 제품의 생산과정의 식각 공정에서 발생하는 수백 ppm(부피 기준)의 NOX는 NO:NO2 비율이 1:1~1:3으로서 NO2의 함량이 NO의 함량보다 더 높은 경우도 있다. 실제 반도체 현장에서 NOX가 포함되어 있는 배기가스를 여러 지점에서 채집한 후, 오존 발생기로 발생시킨 오존 가스를 상기 배기가스와 그대로 접촉시켜 반응시켰다. 그 시험결과를 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1에서 각 수치의 단위는 ppm(부피 기준)이다.In order to remove more than 90% of NO x even at 25 ° C, about 600 ppm (by volume) of ozone, ie about three times as much as the initial NO x (ie NO), is required, . Hundreds of ppm (by volume) of NO x arising from the etching process in the production process of semiconductors or some of the displays' products is NO: NO 2 In some cases 3 as the amount of NO 2 is higher than the content of NO: ratio of 1: 1 to 1. The exhaust gas containing NO x was sampled at various points in the actual semiconductor field, and the ozone gas generated by the ozone generator was directly contacted with the exhaust gas. The test results are shown in Table 1 below. In the following Table 1, each unit is expressed in ppm (by volume).

No.No. 반응 전 함량Content before reaction 필요
O3 함량
need
O 3 content
투입된 O3
함량
The input O 3
content
반응 후 함량Content after reaction 변화량Variation
NONO NO2 NO 2 NOX NO X NONO NO2 NO 2 NOX NO X O3 O 3 소모된
O3
Exhausted
O 3
NOX 산화량NO X Oxidation amount
1One 115115 219219 334334 282282 8888 3838 218218 256256 2.42.4 85.685.6 116116 22 5555 239239 295295 202.5202.5 375375 00 136136 136136 170170 205205 134.5134.5 33 141141 00 141141 211.5211.5 70.370.3 5656 66 7272 00 70.370.3 119.5119.5 44 1313 4848 6161 43.543.5 1212 00 2828 2828 00 1212 29.529.5

오존 산화 반응을 요약하면 하기 반응식 1-1 및 1-2와 같다. The ozone oxidation reaction is summarized in the following Schemes 1-1 and 1-2.

[반응식 1-1][Reaction Scheme 1-1]

NO + O3 → NO2 + O2 NO + O 3 ? NO 2 + O 2

[반응식 1-2][Reaction Scheme 1-2]

2NO2 + O3 → N2O5 + O2 2NO 2 + O 3 ? N 2 O 5 + O 2

상기 반응식 1-1에서 NO가 전부 NO2로 전환된다고 가정할 때, 전체 NOX를 완전 산화시키는데 필요한 오존의 양은 하기 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.Assuming that NO is completely converted into NO 2 in Scheme 1-1, the amount of ozone necessary to completely oxidize the entire NO x can be calculated by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

필요 O3 함량(ppm)(부피 기준) = NO + 0.5(NO + NO2) = NO + 0.5NOX Required O 3 content (ppm) (by volume) = NO + 0.5 (NO + NO 2 ) = NO + 0.5NO X

또한, NO가 NO2로 산화되는 반응은 NOX 농도에 변화를 주지 않으나, NO2가 N2O5로 산화되는 반응은 NOX 농도를 감소시키므로, 산화반응으로 NOX가 산화된 양은 하기 수학식 2와 같이 산정될 수 있다.In addition, NO model suggests that the change in the NO X concentration reaction can be oxidized to NO 2, NO 2 reaction is oxidized to N 2 O 5 is NO X The amount of NO x oxidized by the oxidation reaction can be calculated as shown in the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

NOX 산화량= ΔNO + 0.5×ΔNOX NO x oxidation amount =? NO + 0.5 x? NO x

상기 수학식 2에서, ΔNO는 NO가 NO2로 산화된 양을 의미하고, ΔNOX는 NO2가 N2O5로 산화된 양을 의미한다.In Equation 2, ΔNO; means the amount of NO is oxidized to NO 2, and ΔNO X is the amount that the oxidized NO 2 to N 2 O 5.

상기 표 2의 결과로부터, 현장에서 채취된 배기가스의 경우, NOX 외에 다른 성분에 의한 영향을 받을 수 있겠으나, 그럼에도 다음의 사실을 확인할 수 있다.From the results in Table 2, it can be seen that the exhaust gas collected at the site may be influenced by other components besides NO x , but the following fact can be confirmed.

첫째, 필요 오존 함량보다 적은 양의 오존을 투입한 경우, 소모된 오존의 함량보다 적게는 30% 이상, 많게는 2배 이상 많은 화학양론적 함량의 NOX가 산화되었음을 알 수 있다(시험 No. 1, 3 및 4 참조). 이와 같이, 소모된 오존의 함량보다 더 많은 화학양론적 함량의 NOX가 산화되는 현상은 다음과 같이 설명될 수 있다: 즉, 오존 발생기에서 발생한 가스는 10몰%의 오존과 나머지 대부분의 산소로 구성되어 있는데, 상기 산소가 오존 발생기에 구비된 전극을 통과하면서 일반적인 주위 공기 중의 산소보다 활성이 높은 상태로 전환되어, 일반적인 주위 공기 중의 산소보다 훨씬 빨리 NO를 산화시키기 때문인 것으로 추측된다. First, when a smaller amount of ozone than the necessary amount of ozone is injected, it is understood that the stoichiometric amount of NO x is oxidized by 30% or more and more than 2 times more than the amount of ozone consumed (Test No. 1 , 3 and 4). Thus, the phenomenon that NO x is oxidized at a stoichiometric amount more than the amount of ozone consumed can be explained as follows: the gas generated in the ozone generator is composed of 10 mol% ozone and most of the remaining oxygen It is presumed that this oxygen is converted into a state of higher activity than oxygen in general ambient air while passing through the electrode provided in the ozone generator, thereby oxidizing NO much faster than oxygen in ordinary ambient air.

둘째, 필요 오존 함량보다 약 1.5배 과잉으로 오존을 투입한 경우, 오히려 소모된 오존의 함량보다 적은 화학양론적 함량의 NOX 산화가 진행되었고, 잉여 오존 농도도 높았던 것을 알 수 있다(시험 No. 2 참조). Second, when the power is applied to the ozone in 1.5 times excess ozone content than required, but rather was in a content less than the stoichiometric amount of NO X exhausted ozone oxidation proceeds, it can also be seen that the excess ozone concentration was high (Sample No. 2).

실험예Experimental Example 3: 환원제 주입량에 따른  3: Depending on the amount of reducing agent injected NONO XX 산화 시험 Oxidation test

NOX를 함유하는 반도체 배기가스를 처리하는 습식 스크러버(세정액: pH 7초과 내지 10 범위의 NaOH 수용액)에 환원제인 Na2SO3를 투입하여 운전하였을 때, 습식 스크러버의 전단과 후단의 NOX 측정결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서 "ORP"는 산화환원전위(oxidation-reduction potential)를 의미한다.A wet scrubber for processing a semiconductor exhaust gas containing NO X: when the operation input to the reducing agent is Na 2 SO 3 in the (washing solution pH 7 to more than 10 NaOH aqueous solution in the range), the front end of the wet scrubber and the rear end NO X The measurement results are shown in Table 2 below. In Table 2, " ORP " means an oxidation-reduction potential.

운전조건Operating condition NO2 NO 2 ORP(mV)ORP (mV) 전단
(ppm)(부피 기준)
shear
(ppm) (by volume)
후단
(ppm)(부피 기준)
Rear end
(ppm) (by volume)
처리효율
(%)
Treatment efficiency
(%)
4545 6565 34.434.4 4747 -112.5-112.5 48.848.8 1.91.9 96.296.2 -112.5-112.5 42.342.3 33 92.992.9 -17.5-17.5 58.558.5 1919 67.567.5

환원제인 Na2SO3은 세정액에 용해되어 Na+ 이온과 SO3 2- 이온으로 해리되며, SO3 2- 이온은 라디칼 반응에 의해 NO2에 전자를 주면서 기상의 NO2가 NO2 - 이온 형태로 전환된 후 세정액에 용해되어 제거되는 기작이 일어난다. 즉, 하기 반응식 3-1에 표시된 반응이 일어난다.The reducing agent is Na 2 SO 3 dissolved in the cleaning liquid Na + ions and SO 3 2- ions are dissociated, SO 3 2- ions giving electrons to NO 2 by the radical reaction are NO 2 NO 2 in the gas phase-ionic form And then dissolved and removed in the cleaning liquid. That is, the reaction shown in the following Reaction Scheme 3-1 occurs.

[반응식 3-1][Reaction Scheme 3-1]

SO3 2- + NO2 → NO2 - + SO3·-(음이온 라디칼)SO 3 2- + NO 2 → NO 2 - + SO 3 - (anion radical)

단, 환원제인 Na2SO3는 NO2 이외에도 대기 중의 산소 또는 세정수 내로 녹아든 산소와도 반응하므로, 상기 환원제는 화학양론적 양으로 산정하여 투입하는 것이 아니라, 세정수의 환원력을 충분히 유지할 수 있도록, 측정 인자로서 ORP를 운전 기준으로 삼아 투입하여야 한다. However, since the reducing agent Na 2 SO 3 reacts with oxygen in the air or oxygen dissolved in the cleansing water in addition to NO 2 , the reducing agent is not added in a stoichiometric amount but can be sufficiently retained in the cleansing water , The ORP should be used as a measurement standard.

상기 표 2의 시험 결과를 보면, ORP가 -100mV 이하로 유지되도록 환원제를 투여하면, NO2의 제거율이 90%를 넘는 것을 알 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, NO2의 제거율을 만족하는 적정 ORP는 처리되는 배기가스의 성분, 세정액의 수질 등에 의해 다를 수 있으므로, 스크러버의 설치 현장에 따라 시운전을 통하여 적절하게 설정될 수 있다.From the test results in Table 2, it can be seen that when the reducing agent is administered such that the ORP is maintained at -100 mV or lower, the NO 2 removal rate exceeds 90%. However, the present invention is not limited thereto. The appropriate ORP satisfying the removal rate of NO 2 may vary depending on the components of the exhaust gas to be treated, the quality of the cleaning liquid, and the like. have.

상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 잉여 오존을 남기면서 NO2를 N2O5로 완전 산화시키는 것보다는, NO를 제거하기에 충분한 오존만 투입하고 후단에서 잔류 NOX를 환원제를 이용하여 습식 세정하는 것이 상온 조건에서 90% 이상의 NOX 제거를 달성할 수 있는 방법인 것으로 나타났다. Referring to Table 1 and Table 2, while keeping the excess ozone, rather than for the complete oxidation of NO 2 to N 2 O 5, by introducing only enough ozone to remove the NO using the residual NO X reducing agent at the trailing wet It was found that cleaning is a method capable of achieving NO x removal of 90% or more at room temperature conditions.

발전, 제철, 소각 등의 산업에서 발생하는 배기가스와는 달리, 반도체나 디스플레이 생산 단계에서 식각 공정 등에서 발생하는 배기가스는 상온 조건이며 먼지 입자를 포함하는 경우가 많으므로, 오존 주입, 오존 산화 및 습식 세정 방식은 이러한 조건에 더욱 적합하다고 볼 수 있다.Unlike exhaust gas generated in power generation, iron manufacturing, and incineration, exhaust gas generated in the etching process at the semiconductor or display production stage is at normal temperature and contains dust particles. Therefore, ozone injection, ozone oxidation, The wet cleaning method is more suitable for these conditions.

이상에서 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, . Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the appended claims.

30: 질소산화물 제거장치 31: 오존 발생기
32: 산화 챔버 33, 34: 습식 스크러버
Gin: 배기가스 Gout: 클린가스
30: nitrogen oxide removal device 31: ozone generator
32: oxidation chamber 33, 34: wet scrubber
G in : Exhaust gas G out : Clean gas

Claims (13)

질소산화물 함유 배기가스를 상온에서 오존과 접촉시켜 상기 배기가스 중의 상기 질소산화물을 부분 산화시킴으로써 제1 처리가스를 생성하는 단계(S10)를 포함하고,
상기 배기가스는 NO 및 NO2를 포함하고, 제1 처리가스 생성 단계(S10)에서 상기 오존의 사용량은 상기 배기가스 중의 NO 및 NO2가 N2O5로 100% 전환되지 않을 정도로 조절되고, 상기 제1 처리가스는 NO2 및 N2O5를 함유하는 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법.
(S10) of contacting the nitrogen oxide-containing exhaust gas with ozone at room temperature to partially oxidize the nitrogen oxide in the exhaust gas to generate a first process gas,
The exhaust gas contains NO and NO 2 , and the amount of the ozone used in the first process gas generating step (S 10) is adjusted to such an extent that NO and NO 2 in the exhaust gas are not converted to N 2 O 5 by 100% the first process gas is how NOx removal from the exhaust gas containing NO 2 and N 2 O 5.
삭제delete 제1항에 있어서,
제1 처리가스 생성 단계(S10)는 촉매의 부존재하에 수행되는 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법.
The method according to claim 1,
The first process gas production step (S10) is performed under the absence of a catalyst.
제1항에 있어서,
제1 처리가스 생성 단계(S10) 이후에 상기 제1 처리가스를 물 함유 제1 세정액과 접촉시켜 제2 처리가스를 생성하는 단계(S20)를 더 포함하고,
제2 처리가스 생성 단계(S20)에서는 상기 제1 처리가스 중의 N2O5가 HNO3로 전환되고,
상기 HNO3는 상기 제1 세정액과 함께 상기 제2 처리가스로부터 분리되고,
상기 제2 처리가스는 NO2를 함유하는 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step (S20) of bringing the first process gas into contact with the first process liquid containing water after the first process gas production step (S10) to generate a second process gas,
In the second process gas generating step (S20) the first processing N 2 O 5 contained in the gas it is converted into HNO 3,
The HNO 3 is separated from the second process gas together with the first rinsing liquid,
The second process gas is how NOx removal from the exhaust gas containing NO 2.
제4항에 있어서,
상기 제1 세정액은 알칼리성 또는 중성인 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the first cleaning liquid is an alkaline or neutral exhaust gas.
제4항에 있어서,
제2 처리가스 생성 단계(S20) 이후에 상기 제2 처리가스를 환원제 함유 제2 세정액과 접촉시켜 클린가스를 생성하는 단계(S30)를 더 포함하고,
클린가스 생성 단계(S30)에서는 상기 제2 처리가스 중의 NO2가 NO2 - 이온으로 전환되는 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법.
5. The method of claim 4,
Further comprising a step (S30) of generating a clean gas by contacting the second process gas with a second cleaning solution containing a reducing agent after the second process gas generating step (S20)
The clean gas generation step (S30) wherein the NO 2 in the second process gas to NO 2 - And removing the nitrogen oxide from the exhaust gas.
제6항에 있어서,
상기 제2 세정액은 알칼리성 또는 중성이고, 상기 환원제는 Na2SO3, Na2S, Na2S2O3, Na2C2O4, FeSO4(NH4)2SO4 또는 이들의 조합을 포함하는 배기가스로부터의 질소산화물 제거방법.
The method according to claim 6,
Wherein the second cleaning liquid is alkaline or neutral and the reducing agent is selected from the group consisting of Na 2 SO 3 , Na 2 S, Na 2 S 2 O 3 , Na 2 C 2 O 4 , FeSO 4 (NH 4 ) 2 SO 4 , And removing nitrogen oxides from the exhaust gas.
오존 발생기;
상기 오존 발생기에서 발생한 오존을 이용하여 배기가스 중의 질소산화물을 상온에서 부분 산화시켜 제1 처리가스를 생성하는 산화 챔버;
상기 산화 챔버에서 배출된 상기 제1 처리가스를 물 함유 제1 세정액으로 세정하여 제2 처리가스를 생성하는 제1 습식 스크러버; 및
상기 제1 습식 스크러버에서 배출된 상기 제2 처리가스를 환원제 함유 제2 세정액으로 세정하여 클린가스를 생성하는 제2 습식 스크러버를 포함하고,
상기 산화 챔버는 NO 및 NO2를 상기 오존으로 부분 산화시켜 NO2 및 N2O5로 전환시키는 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치.
Ozone generator;
An oxidation chamber for partially oxidizing nitrogen oxides in the exhaust gas at room temperature using ozone generated in the ozone generator to generate a first process gas;
A first wet scrubber for cleaning the first process gas discharged from the oxidation chamber with a first cleaning liquid containing water to generate a second process gas; And
And a second wet scrubber for cleaning the second process gas discharged from the first wet scrubber with a second cleaning liquid containing a reducing agent to generate a clean gas,
Wherein the oxidation chamber partially oxidizes NO and NO 2 to the NO 2 and N 2 O 5 by the ozone.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 산화 챔버는 촉매를 포함하지 않는 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the oxidation chamber is a catalyst-free exhaust gas.
제8항에 있어서,
상기 산화 챔버는 상기 배기가스가 상기 제1 습식 스크러버로 유입되는 통로인 덕트 자체를 지칭하는 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the oxidation chamber refers to the duct itself which is the passage through which the exhaust gas enters the first wet scrubber.
제8항에 있어서,
상기 제1 습식 스크러버는 N2O5를 물과 반응시켜 HNO3로 전환시키는 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the first wet scrubber is configured to react N 2 O 5 with water to convert it to HNO 3 .
제8항에 있어서,
상기 제2 습식 스크러버는 NO2를 상기 환원제와 반응시켜 NO2 - 이온으로 전환시키는 배기가스로부터의 질소산화물 제거장치.
9. The method of claim 8,
The second wet scrubber reacts NO 2 with the reducing agent to form NO 2 - Ion into the exhaust gas.
KR1020170033865A 2017-03-17 2017-03-17 Method and apparatus for denoxing exhaust gas KR101863940B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033865A KR101863940B1 (en) 2017-03-17 2017-03-17 Method and apparatus for denoxing exhaust gas

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170033865A KR101863940B1 (en) 2017-03-17 2017-03-17 Method and apparatus for denoxing exhaust gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101863940B1 true KR101863940B1 (en) 2018-06-01

Family

ID=62634999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170033865A KR101863940B1 (en) 2017-03-17 2017-03-17 Method and apparatus for denoxing exhaust gas

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101863940B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190071265A (en) * 2017-12-14 2019-06-24 한국에너지기술연구원 Catalytic removal method of NOx and N2O from semiconductor exhausted gas with various pollutants
KR20200022931A (en) 2018-08-24 2020-03-04 강원대학교산학협력단 Diesel engine exhaust nitrogen oxide storage catalyst system and nitrogen oxide reduction method using the same
KR20200026399A (en) 2018-08-31 2020-03-11 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 Apparatus and method for removing nitrogen oxide contained in waste gas using an adsorbent
KR20210031083A (en) 2019-09-11 2021-03-19 강원대학교산학협력단 Apparatus for removing carbon particulate material through addition of nitrogen oxide
KR20230068714A (en) 2021-11-11 2023-05-18 한국에너지기술연구원 Apparatus and method for treating exhaust gas
KR102577281B1 (en) * 2023-03-21 2023-09-12 주식회사 와이투에이치소프트테크 Ozone generator control device and method for reducing nitrogen oxides
KR102655403B1 (en) * 2023-08-07 2024-04-08 주식회사 에코셋 Apparatus for processing nitrogen oxide using ozone
KR102693508B1 (en) * 2023-11-20 2024-08-09 주식회사 에코셋 Apparatus for processing nitrogen oxide using ozone AOP

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001187316A (en) * 1999-12-09 2001-07-10 Boc Group Inc:The Method for removing nitrogen oxides from gas stream
KR100702660B1 (en) * 2005-11-24 2007-04-02 신도건공 주식회사 Removal method and equipment of nitrogen oxide by wet oxidation/reduction process
JP2012125698A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Osaka Prefecture Univ Method and device of treating exhaust gas, and boiler system including the same
KR20140017573A (en) * 2011-02-01 2014-02-11 린데 악티엔게젤샤프트 Process for removing contaminants from gas streams

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001187316A (en) * 1999-12-09 2001-07-10 Boc Group Inc:The Method for removing nitrogen oxides from gas stream
KR100702660B1 (en) * 2005-11-24 2007-04-02 신도건공 주식회사 Removal method and equipment of nitrogen oxide by wet oxidation/reduction process
JP2012125698A (en) * 2010-12-15 2012-07-05 Osaka Prefecture Univ Method and device of treating exhaust gas, and boiler system including the same
KR20140017573A (en) * 2011-02-01 2014-02-11 린데 악티엔게젤샤프트 Process for removing contaminants from gas streams

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190071265A (en) * 2017-12-14 2019-06-24 한국에너지기술연구원 Catalytic removal method of NOx and N2O from semiconductor exhausted gas with various pollutants
KR102016751B1 (en) 2017-12-14 2019-10-14 한국에너지기술연구원 Catalytic removal method of NOx and N2O from semiconductor exhausted gas with various pollutants
KR20200022931A (en) 2018-08-24 2020-03-04 강원대학교산학협력단 Diesel engine exhaust nitrogen oxide storage catalyst system and nitrogen oxide reduction method using the same
KR20200026399A (en) 2018-08-31 2020-03-11 주식회사 글로벌스탠다드테크놀로지 Apparatus and method for removing nitrogen oxide contained in waste gas using an adsorbent
KR20210031083A (en) 2019-09-11 2021-03-19 강원대학교산학협력단 Apparatus for removing carbon particulate material through addition of nitrogen oxide
KR20230068714A (en) 2021-11-11 2023-05-18 한국에너지기술연구원 Apparatus and method for treating exhaust gas
KR102577281B1 (en) * 2023-03-21 2023-09-12 주식회사 와이투에이치소프트테크 Ozone generator control device and method for reducing nitrogen oxides
KR102655403B1 (en) * 2023-08-07 2024-04-08 주식회사 에코셋 Apparatus for processing nitrogen oxide using ozone
KR102693508B1 (en) * 2023-11-20 2024-08-09 주식회사 에코셋 Apparatus for processing nitrogen oxide using ozone AOP

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101863940B1 (en) Method and apparatus for denoxing exhaust gas
JP4512238B2 (en) Method for removing nitrogen oxides from a waste gas stream
US6958133B2 (en) Flue gas desulfurization process and apparatus for removing nitrogen oxides
Skalska et al. Intensification of NOx absorption process by means of ozone injection into exhaust gas stream
US6649132B1 (en) Process for the removal of impurities from gas streams
US20040005263A1 (en) Process for reducing NOx in waste gas streams using sodium chlorite
EP1332786A2 (en) Process for the removal of impurities from gas streams
JPH11347357A (en) Removal of nox and sox from gaseous effluent from metal pickling bath
JP2002301335A (en) Apparatus and method for desulfurization
CN104971594A (en) Gas phase oxidization-liquid phase oxidization-absorption three-section type dry-wet-process flue gas denitration process
JPS6351732B2 (en)
CN105289228B (en) A kind of industrial smoke coordinated desulfurization method of denitration
CN100361732C (en) Method for desulfurizing and denitrifying flue gas by electron beam and apparatus thereof
KR100953535B1 (en) Removing Method of Elemental Mercury Contained in Emission Gas by Using Chlorinated Chemicals
CN112206642A (en) Exhaust gas treatment method
JP3863610B2 (en) Ammonia detoxification method and apparatus
KR100401996B1 (en) Improved method of wet scrubbing of nitrogen oxides from flue gas
JP2004261718A (en) Dry type simultaneous desulfurization and denitrification apparatus
CN110479070A (en) The sweep-out method and device of nitrogen oxides of exhaust gas
CN113117481A (en) Method for desulfurization and denitrification by using chlorine dioxide
JP2006136856A (en) Mercury removing device and method
JP2864643B2 (en) NO ▲ lower x ▼ Gas treatment method
JP2864642B2 (en) NO ▲ lower x ▼ Gas treatment method
KR20120063041A (en) Method for simultaneously removing sulfur dioxide and elemental mercury from the flue gas
JP3906666B2 (en) Method and apparatus for treating nitrogen compound-containing water

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant