KR100622990B1

KR100622990B1 - 이산화염소를 이용한 연소배가스중의 이산화황과질소산화물의 제거방법

Info

Publication number: KR100622990B1
Application number: KR1020050034119A
Authority: KR
Inventors: 이형근; 최원길; 조항대; 진동섭; 발라쥐데시왈
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2006-09-13
Also published as: JP4486615B2; JP2006305566A; US7455820B2; US20060239878A1

Abstract

본 발명은 이산화염소(ClO₂)를 이용한 연소배가스중의 이산화황(SO₂)과 질소산화물(NOx)의 제거방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 알칼리 용액에서 이산화염소를 연소배가스와 반응시킴으로써 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있는 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거방법에 관한 것이다.

본 발명은 이산화염소를 이용하여 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거에 있어서, 알칼리 용액에서 이산화염소를 연소배가스와 반응시킴으로써 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 동시에 제거할 수 있는 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거방법 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 의해 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 동시에 제거시 부반응에 의해 이산화염소가 생산되는데 이와 같이 생산된 이산화염소를 이용하여 본 발명의 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 제거하는데 이용할 수 있다.

Description

이산화염소를 이용한 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거방법{Removal process for sulfur dioxide and nitrogen oxides from flue gases using chlorine-dioxide}

도 1은 본 발명의 이산화염소를 이용한 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거를 위한 시스템의 일예이다.

도 2는 반응용액 내부로 이산화염소(ClO₂)가 통과하는 시간의 함수로 표현된 NOx의 제거효율과 NO₃ ^- 및 Cl^-의 농도를 나타낸 그래프이다.

도 3은 pH가 3.5의 조건에서 이산화염소를 이용한 이산화황과 질소산화물의 제거를 나타낸 그래프이다.

도 4는 이산화황 존재 유무와 산화질소(NO) 유입농도가 질소산화물 제거효율에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.

도 5는 반응용액내로 산화질소의 유입농도가 일정할 때 이산화황의 유입농도에 따른 질소산화물(NOx) 제거효율에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.

도 6은 반응용액내로 산화질소의 유입농도가 일정할 때 pH가 질소산화물(NOx) 제거효율에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기포 반응기(bubbling reactor) 20 : 알칼리 금속 수산화물

30 : 이산화염소 발생기 40 : 데이터 수집 시스템

50 : 이산화염소 흡차기 60 : 용존산소 콘트롤러

60 : pH 콘트롤러 80 : 유입가스 분석기

90 : 배출가스 분석기

석유, 석탄과 같은 화석연료를 연소한 후에 배출되는 연소배가스에는 다양한 성분들이 포함되어 있으며, 이중 대표적인 오염물질로는 이산화황과 질소산화물이 있다.

이러한 이산화황과 질소산화물은 그 자체로서 대기를 오염시킬 뿐만 아니라, 이러한 오염물질이 비에 포함되어 내리면 이른바 산성비가 되어 땅과 하천을 오염시키는 주범이 되고 있다.

따라서 화석연료를 연소한 후의 연소배가스는 규정에 의해 일정한 함량 미만으로 오염물질을 배출해야 하기 때문에 연소배가스에 함유된 이산화황과 질소산화물을 제거하는 장치 및/또는 방법에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.

연소배가스 중에서 질소산화물(NOx) 제거 특성에 대한 유효성을 평가하기 위해 여러 가지 무기성 산화제 및 유기성 산화제에 대한 연구가 수행되었다.

연구 대상의 산화제로는 기상에 적용 가능한 물질로 오존, 이산화염소, 황인, 산소 등이 있고 KMnO₄, NaClO₂, H₂O₂ 및 페로스 킬레이트(ferrous chelate) 화합물 등은 액상에 적용할 수 있는 첨가제들이다.

일반적으로 흡수 세정장치에 첨가제를 투입하여 산화질소(NO)를 상대적으로 흡수처리하기 쉬운 이산화질소(NO₂)로 산화시킨 후 알칼리 용액으로 흡수하여 제거하게 된다.

이와 같이 습식 공정에서 산화제를 이용하여 산화질소(NO)를 이산화질소(NO₂)로 산화시킨 후 이산화질소를 처리하는 공정들에 대한 다수의 기술들이 알려져 있다.

한편 연소배가스에 함유되어 있는 이산화황(SO₂)과 질소산화물(NOx)을 처리하는 기술들에 대해서 널리 알려져 있으나 이제까지 경제성면에서 성공적인 것은 없었다.

이러한 주요 장애요인으로는 NOx 제거를 위해 사용할 수 있는 첨가제들이 SO₂를 제거하는데는 화학적으로 부적합하다는 것과 NOx와 SO₂ 제거를 위한 첨가제나 흡수제가 서로 간에 실질적인 간섭이 없다하더라도 한쪽의 작용을 위한 최적의 조건이 다른 쪽에 대해서는 반드시 최적 조건이 되지는 않는다는데 문제가 있다.

이러한 문제는 몇몇 특허에서 나타난 Fe(II) 킬레이트 화합물과 아황산염의 제한조건에서 이러한 현상을 확인할 수 있다.

지금까지 산화질소(NO) 흡수와 관련된 화학물질 가운데 아염소산 나트륨이 실질적으로 가장 효율적인 산화제로 판명되었으나 약한 산성이 유지되는 분위기에서 최적의 작용조건을 갖는다는 문제를 지니고 있다.

즉 pH가 낮은 산성분위기에서는 우수한 산화력을 나타내며 pH가 높은 염기성 분위기에서는 흡수력이 우수해진다. 따라서 NO가 NO₂로 산화된 후 흡수됨에 있어서 pH가 결정적인 인자가 된다.

또한 아염소산 나트륨은 다음 반응(1)과 같이 이산화염소를 환원시켜 제조되므로 매우 고가의 화학물질이다.

2ClO₂ + H₂O₂ + 2NaOH → 2NaClO₂ + O₂ + H₂O (1)

이러한 점을 고려할 때 NO를 산화시킴에 있어서 ClO₂를 직접 사용한다면 가격 뿐만 아니라 pH 조절의 문제까지도 해결할 수 있으므로 보다 합리적인 활용 방법이 될 것으로 판단된다. 따라서 본 발명은 이산화 염소가스를 세정액에 통과시키 는 방법으로 배가스중 NOx와 SO₂를 동시에 처리하고자 하는 것이다.

본 발명에서 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 제거하기 위해 사용하는 이산화염소는 강력한 산화제 및 살균소독제로 유망한 중성 염소산 성분으로 근래 들어 표백, 산화, 살균소독 등 광범위한 응용분야와 환경적인 측면에서 그 상업적 효용성을 인정받고 있다.

이산화염소가 기상 및 액상에서 NO를 NO₂로 산화시킬 수 있는 강력한 산화제로 잘 알려져 있음에도 불구하고 연소배가스에서 SO₂와 NO를 동시에 처리하기 위해 이산화염소를 사용하기 위한 노력은 아직 이루어지지 않고 있다. 따라서 근래 들어 이산화염소를 이용한 산업체 폐가스의 처리기술이 절실히 요구되고 있다.

이산화염소의 제조법은 각종 특허를 비롯한 광범위한 문헌에 보고되고 있으며 불안정성과 빠른 분해 특성으로 인한 위험요인이 있으므로 대부분 현장에서 제조하여 사용하게 된다.

이산화염소는 NaClO₂ 또는 NaClO₃의 산성용액을 이용하여 제조하고 있으며 중소규모 발생기는 대부분 NaClO₂를 원료로서 사용한다. 이산화염소가 대량으로 필요한 경우에는 NaClO₃를 이용하고 있다.

이산화염소는 다음 식(2)와 같이 아염소산의 산화에 의하거나 식(3)과 같이 상대적으로 농축된 산성용액에서 다양한 유기물 또는 무기물을 이용하여 염소산을 환원시킴으로써 생성될 수 있다.

ClO₂ ^- → ClO₂ + e- (2)

ClO₃ ^- + 2H⁺ + e- → ClO₂ + H₂O (3)

환원제의 선택은 최적의 반응 조건, 부산물 및 공정의 경제성에 커다란 영향을 미친다.

NaClO₂로부터 ClO₂를 제조하는 것이 NaClO₃으로부터 제조하는 공정보다 제어가 용이함에도 불구하고 이 방법은 경제적이지 못하다.

사실상 식(2)는 가역적이며 아염소산은 일반적으로 ClO₂를 이용하여 합성하고 있다. 따라서 산업적인 관점에서 볼 때, NaClO₃가 ClO₂를 제조함에 있어서 가장 적합한 원료로 판단된다.

상기에서 언급한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거에 있어서, 알칼리 용액의 반응용액에서 이산화염소와 연소배가스를 반응시켜 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거방법을 나타낸다.

본 발명에서 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물은 단일 반응기내에서 반응용액에 적절한 유량으로 ClO₂를 공급하는 방법으로 연소배가스로부터 SO₂와 NOx를 제거시킬 수 있다.

본 발명의 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물 제거에 있어, 반응용액에 공급되어 용해된 ClO₂ 가스는 식(4)과 같은 반응으로 연소배가스중 NO 가스를 NO₂로 산화시키고, NO₂는 다시 ClO₂와 식(5)과 같이 반응하여 질산염의 생성되면서 반응용액내로 흡수된다.

5NO + 2ClO₂ + H₂O → 5NO₂ + 2HCl(oxidation) (4)

5NO₂ + ClO₂ + 3H₂O → 5HNO₃ + HCl(absorption) (5)

한편 본 발명에서 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물 제거에 있어, 연소배가스중의 이산화황은 반응용액에 공급되어 용해된 ClO₂에 의해 하기의 식(6)과 같은 반응에 의해 아황산염을 생성하여 이산화황을 제거한다.

하기 식(6)과 같은 반응에 의해 연소배가스중의 이산화항 제거는 상기 식(4) ∼식(5)에 의한 질소산화물의 제거와 동시에 진행된다.

M(OH)x + SO₂ →MxSO₃ + H₂O (6)

상기 식(6)에서 M은 반응용액인 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 나타내고, x는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 원자가를 나타낸다.

연소배가스중의 SO₂는 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물의 반응용액내로 우선 흡수되어 아황산염을 생성하고 이 아황산염은 하기 식(7)과 같이 NO₂를 제거하는데 이용되면서 황산염을 생성한다. 또한 아황산염의 일부는 식(8) 및 식(9)과 같이 용존 산소 및 ClO₂에 의해 황산염으로 산화된다.

2NO₂ + 4MxSO₃ → N₂ + 4MxSO₄(7)

2MxSO₃ + O₂ → 2MxSO₄(8)

5MxSO₃ + 2ClO₂ + H₂O → 2HCl + 5MxSO₄(9)

상기 식(7)∼식(9)에서 M, x는 상기 식(6)에서 언급한 바와 같다.

본 발명에서 이산화염소와 연소배가스가 서로 반응하는 반응용액은 알칼리 용액을 사용할 수 있으며, 이러한 알칼리 용액의 일예로서 알칼리 금속 화합물 또는 알칼리 토금속 화합물을 사용할 수 있다.

상기에서 알칼리 금속 화합물의 일예로서 수산화나트륨, 아황산나트륨, 중탄산나트륨 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기에서 알칼리 토금속 화합물의 일예로서 탄산칼슘, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명에서 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 제거하기 위해 사용하는 이산화염소는 염소산을 환원제로 환원시켜 얻을 수 있다.

본 발명에서 환원제는 상기 염소산으로부터 이산화염소를 얻을 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.

본 발명에서 이러한 환원제의 일예로서 이산화황(SO₂), 메탄올(CH₃OH), 염소이온(Cl^-), 과산화수소(H₂O₂) 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

환원제의 선택은 최적 반응 조건, 부산물과 공정의 경제성에 커다란 영향을 미치고 있으며 이들 환원제의 사용에 있어 총괄 반응양론은 하기의 식(10)∼식(13)의 반응으로 나타낼 수 있다.

2ClO₃ ^- + SO₂ → 2ClO₂ + SO₄ ^-2(10)

4ClO₃ ^- + CH₃OH + 4H⁺ → 4ClO₂ + HCOOH +3H₂O (11)

ClO₃ ^- + 2H⁺ + Cl^- → ClO₂ + Cl₂ + H₂O (12)

2ClO₃ ^- + H₂O₂ + 2H⁺+ → ClO₂ + O₂ + H₂O (13)

상기 식(10)∼식(13)의 반응에 의해 생성된 부산물은 각각 SO₄ ^-2, HCOOH, Cl₂, O₂ 등이며 전체 공정에서, 부반응이 진행될 수 있으며 결과적으로 식(14) 반응에 의해 염소이온(Cl^-)이 생성될 수 있다.

ClO₃ ^- + 6H⁺ + 6e^- → Cl^- + 3H₂O (14)

염소산을 기준으로 하는 ClO₃ ^- 모든 공정에서, 염소이온은 결정적인 역할을 하게 되는데 반응물 중 염소이온이 존재하지 않는다면 ClO₂의 생성은 이루어지지 않는다. 염소이온은 원료에 첨가되거나 식(14) 반응과 같이 염소산이 아염소산으로 환원되는 과정에서 발생되어 반응에 참여하게 된다.

본 발명은 상기 식(4)∼식(7)의 반응에 의해 이산화염소를 이용하여 연소배가스 같은 배출가스로부터 SOx와 NOx의 잔류 농도가 SOx와 NOx 배출허용기준보다 낮은 농도로 배출될 수 있다.

한편 본 발명에서 반응용액내로 공급되는 이산화염소의 농도는 이산화염소 제조시 환원제의 공급속도에 의해 조절될 수 있다.

본 발명에서 반응용액내로 공급되는 이산화염소는 운반가스를 이용하여 반응용액내로 공급할 수 있다. 본 발명에서 이러한 운반가스의 일예로서 공기, 질소, 연소배가스 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.

이산화염소는 운반가스를 이용하여 반응용액에 공급하여 반응용액내로 공급되는 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 반응시켜 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 제거할 수 있다. 일예로 이산화염소는 총용적 2.5L 밀폐형 반응기 의 반응용액 1리터(L)에 대하여 운반가스 2∼10L/min의 유량으로 반응용액에 공급하여 반응용액내로 공급되는 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 반응시켜 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 제거할 수 있다.

본 발명에서 다양한 조건의 운반가스 유량에 의해 이산화염소를 반응용액에 공급하여 연소배가스와 반응시킨바, 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 제거하기 위해서는 전술한 수치 범위의 운반가스 유량으로 이산화염소를 반응용액내로 공급하는 것이 좋다.

운반가스로 연소배가스 자체를 이용하는 경우 배가스 자체에 포함된 SO₂나 NO가 다음 반응과 같이 ClO₂의 발생에 도움을 주는 장점이 있다.

SO₂ + 2NaClO₃ + H₂SO₄ → 2ClO₂ + 2NaHSO₄

NO + 2NaClO₃ + 2H₂SO₄ → 2ClO₂ + 2NaHSO₄ + NO₂ + H₂O

본 발명에서 반응용액내에서의 이산화염소와 연소배가스의 반응은 20∼60℃에서 실시할 수 있다.

온도가 20℃ 미만이면 이산화염소와 연소배가스의 반응효율이 좋지 않으며, 온도가 60℃ 초과하면 이산화염소와 연소배가스의 반응효율에 대한 뚜렷한 효과의 상승이 없이 온도 상승에 대한 비용만 소요된다.

따라서 본 발명에서 반응용액내에서의 이산화염소와 연소배가스의 반응은 20∼60℃에서 실시하는 것이 좋다.

본 발명에서 이산화염소와 연소배가스가 반응하는 반응용액의 pH는 3∼11로 유지할 수 있다. 반응용액내에서 이산화염소와 연소배가스가 반응함에 따라 산성물질이 생성되어 반응용액내의 pH가 증가하면 알칼리 금속의 수산화물 또는 알칼리 토금속의 수산화물을 반응용액에 첨가하여 반응용액의 pH를 3∼11로 유지할 수 있다.

반응용액내에서 이산화염소와 반응하는 연소배가스는 연소배가스 중에 4∼10％의 산소를 포함할 수 있다.

본 발명은 이산화황 농도가 200∼700ppm이고, 질소산화물 농도가 150∼1000ppm 함유하는 연소배가스를 이산화염소와 반응시켜 이산화황과 질소산화물을 제거할 수 있다.

이하 본 발명의 내용을 실시예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

이하 첨부한 도면에 의해 ClO₂를 이용하여 연소배가스중의 NO를 제거하는 공정을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 이산화염소를 이용한 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거를 위한 시스템의 일예로서, 이의 주요한 구성으로 기포 반응기(bubbling reactor)(10), 알칼리 금속 수산화물이 함유된 용기(20), 환원제와 염소산에 의해 이산화염소를 생성시키는 이산화염소 발생기(30) 등이 있다.

기포 반응기(10)는 알칼리 금속 수산화물인 수산화나트륨(NaOH)의 반응용액이 있다.

기포 반응기(10) 내부의 반응용액에 연소배가스(Flue gas, FS)가 공급되고, 이산화염소 발생기(30) 내부의 이산화염소가 기포 반응기(10) 내부의 반응용액에 공급되면 연소배가스와 이산화염소가 반응하여, 연소배가스중의 질소산화물이 제거된다.

기포 반응기내에서의 연속적인 교반은 회전수 250rpm의 기계식 교반기에 의해 이루어지며 반응기의 온도는 자동온도조절이 되는 가열식 물순환장치를 이용하여 45℃로 조절되었다.

한편, 반응용액 내에서 연소배가스와 이산화염소가 반응함에 따라 산성물질이 증가하여 pH가 3.5를 벗어나게 되면, pH 콘트롤러(KFC-MK-250)(70)가 이를 탐지하여 알칼리 금속 수산화물인 수산화나트륨(20)이 연동식 펌프(P)에 의해 기포 반응기(10) 내부로 유입되어 기포 반응기 내부의 반응용액의 pH를 일정한 범위로 유지하도록 한다.

기포 반응기에서 연소배가스와 이산화염소가 반응하면 부반응으로서 소량의 이산화염소가 생성될 수 있다. 본 발명에서 이처럼 부반응으로 생성된 이산화염소는 기포 발생기 외부로 배출하여 이산화염소 흡수장치(50)의 요오드화 칼륨 용액에서 흡수되도록 한다. 이때 요오드화 칼륨 용액은 탄산염으로 완충된 2% 농도의 요오드화 칼륨 용액을 사용할 수 있다.

기포 반응기의 반응용액에서 연소배가스와 이산화염소가 반응되어 생성된 가스는 반응기 외부로 배출하는데 이때 반응기 외부로 배출된 가스는 외부 가스 분석기(90)를 통해 배출된 가스를 분석할 수 있다. 이때 가스분석기는 이온크로마토그래프(IC)나 자동중화 적정기(Metrohm- Swiss)를 사용할 수 있다.

한편 연소배가스는 기포 발생기 내부의 반응용액에 공급되기 전에 연소배가스중의 NOx 농도는 수분을 제거한 후 가스 분석기(80)를 이용하여 분석할 수 있으며, 기포 반응기 내부의 O₂ 농도는 용존산소계(DO meter)(60)를 이용하여 분석할 수 있다.

ClO₂ 발생 장치(30)에서 염소산과 환원제에 의하여 생성된 이산화염소는 2M 농도의 농축 NaCl을 주사식 펌프(Mettler Toledo GmbH, Swiss)에 의해 적절한 유량(0.5∼1.0ml/min)으로 기포 반응기(10)내의 반응용액에 연속적으로 주입할 수 있다.

기포 반응기(10)는 12N까지의 비교적 농축 황산에 0.4M 농도의 NaClO₃를 혼합한 용액으로 채웠으며 기계식 교반기를 이용하여 연속적으로 교반하였다.

기포 반응기 내부의 반응용액 온도는 자동온도조절이 되는 가열식 물순환장치(thermostat)(T)를 이용하여 측정하여 45℃로 유지할 수 있다.

한편 본 발명에서 기포 반응기 내부로 유입전후의 연소배가스의 성분, 기포 반응기 내부의 반응용액에서 연소배가스와 이산화염소의 반응에 의한 pH 변화 등의 자료는 데이터 수집 장치(40)를 통해 실시간으로 저장할 수 있다.

기포 반응기는 ClO₂의 광분해에 대한 영향을 차단하기 위해 기포 반응기 표면을 광차단제로 차단할 수 있는데 이러한 광차단제의 일예로 알루미늄 호일로 기포 반응기 표면을 감쌀 수 있다.

이산화염소 발생장치에서 생성된 이산화염소는 질소를 운반가스로 하고 기포 발생장치를 이용하여 2L/min의 유량으로 기포 반응기 내부로 유입시켰다.

위와 같이 연소배가스중에서 미리 이산화황을 제거한 연소배가스의 질소산화물을 이산화염소 공급시간에 따른 NOx 제거효율, 염소이온 및 질산이온 등의 이온 농도의 변화를 측정하고 그 결과를 도 2에 나타내었다.

이때 질소산화물의 농도는 500ppm으로 하였고 이산화염소가 반응기 내부로 공급된 후 10분부터 60분까지 측정하였다.

<실시예 2>

실시예 2에서 연소배가스는 도 1과 같은 시스템을 이용하여 연소배가스 중의 이산화황과 질소산화물을 동시에 제거하였다.

이때 연소배가스중의 질소산화물인 산화질소(NO)의 농도는 350ppm, 이산화황(SO₂)의 농도는 500ppm으로 하고, 산소 5%와 나머지는 질소로 구성되도록 하였다.

이와 같은 연소배가스를 45L/min의 유량으로 반응기 내부의 반응용액에 공급하면서 기포가 형성하게 된다.

반응기 내부의 반응온도는 45℃로 유지하였으며 반응물의 pH는 3∼4, 가급적 이면 3.5 정도로 유지하였다.

도 3은 SO₂와 NOx의 제거 효율을 나타낸 것으로 SO₂의 제거는 순간적으로 약 100%에 도달했고, 잠시후 NO의 산화도 약 100%에 도달했으며 최대 NOx 제거율은 약 60%였다.

<실시예 3>

연소배가스중의 질소산화물의 유입농도에 따른 NOx 제거효율에 미치는 영향을 파악하였다.

연소배가스중에 150∼1000ppm의 NO가 함유되도록 하고, 산소 5%와 나머지는 질소로 구성되어 있으며 유량은 45L/min로 하여 상기 실시예 1과 동인한 방법으로 연소배가스의 질소산화물을 제거하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.

<실시예 4>

연소배가스중의 이산화황 유입농도에 따른 질소산화물 제거효율에 미치는 실험을 하였다.

연소배가스는 200∼700ppm의 SO₂와 350ppm의 NO가 함유되어 있고, 산소 5%와 나머지는 질소로 구성되도록 조절하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 연소배가스중의 SO₂ 유입농도에 따른 NOx 제거효율을 측정하고 그 결과를 도 5에 나타내었다.

<실시예 5>

반응기 안의 반응용액의 pH가 NOx 제거에 대한 효율성에 미치는 영향을 측정하였다.

500ppm의 NO, 산소 5%와 나머지는 질소로 구성되어 연소배가스를 반응기 내부로 공급하고 반응용액의 pH를 3∼11까지 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 방법, 장치를 사용하여 연소배가스의 질소산화물 제거효율을 측정하고 그 결과를 도 6에 나타내었다.

도 6에서 보면 ClO₂의 공급이 충분한 경우 pH 3∼11 범위에 대해서 재현성 있는 NOx 제거효과가 있음을 보여주고 있다.

본 발명은 ClO₂를 반응용액을 공급하여 단일 용기내에서 SO₂와 NOx를 동시 제거할 수 있다.

또한 연소배가스로부터 SOx와 NOx의 효율적인 동시제거를 위한 최적 조건을 확립하고 널리 보급될 수 있도록 다루기 쉬운 공정을 제시할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거에 있어서,

알칼리 용액의 반응용액에서 이산화염소와 연소배가스를 반응시켜 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물을 동시에 제거하는 것을 특징으로 하는 연소배가스중의 이산화황과 질소산화물의 제거방법.
제1항에 있어서, 이산화염소는 염소산을 환원제로 환원시켜서 얻는 것을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 이산화염소의 농도는 환원제의 공급속도에 의해 조절하는 것을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 이산화염소는 공기, 질소, 연소배가스 중에서 선택된 어느 하나의 운반가스를 이용하여 반응용액으로 이송시킴을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 이산화염소는 총용적 2.5L 밀폐형반응기의 용액 1리터(L)에 대하여 운반가스 2∼10L/min의 유량으로 반응용액에 공급됨을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 반응용액에서 이산화염소와 연소배가스의 반응은 20∼60℃에서 실시함을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 반응용액의 pH는 3∼11로 유지함을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 연소배가스는 4∼10％의 산소를 포함함을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 연소배가스중의 이산화황 농도는 200∼700ppm 임을 특징으로 하는 제거방법.
제1항에 있어서, 연소배가스중의 질소산화물 농도는 150∼1000ppm 임을 특징으로 하는 제거방법.
제2항에 있어서, 환원제는 이산화황(SO₂), 염화나트륨(NaCl), 염산(HCl), 메탄올(CH₃OH), 과산화수소(H₂O₂) 중에서 선택된 어느 하나 이상임을 특징으로 하는 제거방법.
제7항에 있어서, 반응용액의 pH를 3∼11로 유지하기 위해 반응용액에 알칼리 금속의 수산화물 또는 알칼리 토금속의 수산화물을 반응용액에 첨가함을 특징으로 하는 제거방법.