염소계 가스 처리설비

화학제품 제조공정에서 발생하는 염소계의 가스에는 염화수소(HCl) 및 염소(Cl₂) 가스가 있어 그 처리설비에 대해 공유하고자 한다.

 

 

 

염소계 가스 처리설비

염화수소(HCl) 및 염소(Cl₂) 가스의 특성

염소화합물 중 가장 일반적인 오염물은 염화수소 및 염소로서 이들은 모두 1차적 대기오염물이다.
염소는 상온에서 연한 황록색의 자극성 냄새가 있는 유독한 기체로 액화하기 쉽고, 염화수소는 무색의 자극성 있는 발연성 기체로 물에 아주 잘 녹아 염산이 된다.

 

 

염화수소(HCl) 및 염소(Cl₂) 의 처리 메카니즘

염소(Cl₂) 가스 처리

염소 농도가 낮고 배출가스량이 많을 경우 염소(Cl₂)가 NaOH 또는 Ca(OH)₂와 반응하여 차아염소산나트륨을 생성시킨다.

염소가스 처리 시스템은 염소농도가 1% 이하인 배출가스 처리에 적합하며, 흡수액으로서는 수산화나트륨 용액이나 소석회 슬러리가 사용되고, 흡수탑에는 세정탑이나 충전탑이 사용된다.

이 흡수반응은 다음식과 같다.
2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaOCl + H₂O
2Ca(OH)₂ + 2Cl₂ → Ca(OCl)₂ + CaCl₂ + 2H₂O

이 두 가지 반응은 발열반응으로 반응이 급속히 완료되지만, 온도가 낮고 pH를 높게 유지하면 넓은 범위에서 비가역 반응이 되는데 이러한 알칼리 용액에 의한 처리방법은 모든 화학 공업에서 염소를 함유한 배출가스의 처리법으로 이용되고 있다.

또한 높은 제거율을 위해 전단의 벤츄리스크라바에서 물로 흡수 세정한 다음 후단의 스크라바에서 알칼리 용액으로 세정(흡수)하는 방법을 택하여 배출가스를 처리할 수 있다.

 

 

염산가스(HCl) 가스 처리

HCl 농도가 낮을 때는 충전탑, HCl 농도가 높을 때는 세정탐을 사용하여 염산가스를 처리하는 것이 효율적이다.

 

HCl 흡수반응은 다음과 같다.

2HCl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2H₂O

 

 

 

 

염산가스 처리설비 공정도

 

<그림 1> 염화수소(HCl) 및 염소(Cl₂) 처리 시스템 간략 공정도(Source: http://www.gtech-korea.com/)

 

 

<그림 2> 염산회수(20%) 및 염화수소 가스처리설비 공정도 (Source: http://www.gtech-korea.com/)

 

 

수산화칼슘 소요량 계산 사례

1. 부피로 염화수소 0.6%인 배출가스 3000㎥/hr를 수산화칼슘 용액으로 처리하여 염화수소를 완전히 제거하기 위한 수산화칼슘의 시간당 필요량은?

◎ 수산화칼슘량(kg/hr)

2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O

2×22.4 S㎥ : 74kg = 0.006×3000㎥/hr : x

x = 29.73 kg/hr

 

2. 배출가스중 염화수소 농도가 620ppm 함유된 어느 쓰레기 소각로에서 1250(S㎥/hr)씩의 가스가 배출되고 있다. 이 가스중의 염화수소를 수산화칼슘 흡수탑에서 90% 이상 제거하려면 이론적으로 필요한 수산화칼슘량(kg/hr)을 구하시오.

1) HCl 발생량 = 620ml/㎥ × 1250㎥/hr × ㎥/10^6ml = 0.775㎥/hr

2) 수산화칼슘량(kg/hr)

2HCl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2H2O

2×22.4 S㎥ : 74kg = 0.775㎥/hr×0.9 : x

x = 1.152kg/hr

 

Reference : http://www.gtech-korea.com/default/mp3/mp3_sub14.php?sub=14