스크러버(세정기) 흡수제 및 충진재

스크러버(Scrubber)는 독성물질(염화수소 등)을 처리하는 데 주로 사용된다.

흡수처리는 기체와 액체가 향류 또는 병류로 접촉하게 하여 폐가스로부터 특정 성분을 흡수액에 흡수시키는 공정을 말한다.

 

 

 

스크러버(세정기) 흡수제 및 충진재

 

흡수액의 선택은 처리하고자 하는 증기 또는 가스성분을 구성하는 분자가 극성(Polarity)인지 아니면 무극성(Non -Polarity)인지를 구분하고 극성일 경우에는 물을 사용하여 흡수하고 무극성일 경우에는 무극성 용매를 사용하여 처리해야 한다.

또한 흡수액의 pH등의 물성은 지속적으로 관리하여, 흡수처리 효율이 지속 될 수 있도록 조치하여야 한다.

 

 

이상적인 흡수제 특성

흡수의 효율을 위해 흡수탑 내의 충진층의 설계와 더불어 배출 오염 물질(Gas)에 대해 물리적, 화학적 반응이 가장 잘 일어날 수 있는 흡수제 선정도 중요한 요소이다. 흡수제를 선택할 때는 필요한 제거 효율과 흡수제의 드는 비용을 고려하여야 하며, 보통 다음 내용을 고려하여 선택한다.

- 높은 용해도 (흡수제의 사용량을 최소화 해야 함)

- 용질로부터 흡수제의 분리 용이

- 낮은 휘발도 (흡수제 손실 최소)

- 안정성 (흡수제 수명의 최대화 흡수제 보충 최소화)

- 저 부식성 (보통의 재질을 장치에 사용할 수 있도록)

- 낮은 점도 (낮은 압력강하와 높은 열/물질전달속도)

- 거품발생 억제 (불필요하게 탑의 크기를 증가시키지 않도록)

- 무독성

- 불연성

- 낮은 가격

 

 

흡수제 선정 시 고려사항

일반적으로 흡수액 선정 시 처리하고자 하는 증기 또는 가스성분의 특성 즉 물용해성(극성 및 무극성)과 반응성(산, 염기)을 고려한다.

- 극성일 경우에는 물을 사용하여 흡수하고, 무극성일 경우에는 무극성 용매를 사용하여 처리한다.

- 보통 염화수소, 암모니아, 에탄올 및 메탄올은 극성으로, 물에 잘 녹는 반면에 벤젠, 톨루엔, 메탄 등은 무극성으로 물을 이용한 흡수처리는 거의 불가능하다.

- 상업화된 대표적인 흡수액은 다음 <표 1>와 같다.

 

<표 1> 대표적인 흡수제

 

 

충진재(packing) 선정 시 고려사항

충진층이란 유해가스와 흡수액이 접촉하는 곳으로서 유해가스를 흡수하는 것은 흡수액 이므로 효율적인 흡수를 위하여 기ㆍ액 접촉면적을 크게 하여야 한다. 이때 사용 되는 것이 충진재이며 충진탑 설계에 있어 핵심이 되는 부분으로 다음을 고려하여 선정한다.

- 단위부피당 넓은 표면적

- 최소의 무게

- 충분한 화학적 저항

- 낮은 액체 잔류성

- 낮은 압력 강하

- 저렴한 비용

 

 

대표적인 충진재 종류 및 특성은 다음 <표 2>과 같다.

 

<표 2> 충진재 종류 및 특성

충진재	재 질	크기(공칭) Dp [in]	두께 [in]	충진개수 [개/㎥]	충진밀도 [㎏/㎥]	표면적비 at [㎡/㎥]	공간율 εd [%]	packing factor [1/m]
raschig ring	ceramic	1/4 3/8 1/2 3/4 1 1 1/2 2 3	1/32 1/16 3/32 3/32 1/8 1/4 1/4 3/8	3,110,000 848,000 371,000 111,000 47,700 13,200 5,720 1,700	737 817 801 705 641 673 593 641	787 440 400 262 190 115 91.9 62.3	73 68 64 73 73 68 74 74	1,620 1,780 521 356 152
	Carbon	1/4 1/2 3/4 1 1 1/2 2 3	1/16 1/16 1/8 1/8 1/4 1/4 5/16	3,000,000 374,000 111,000 46,800 13,800 5,860 1,730	737 433 545 433 545 433 529	696 374 246 187 123 93.5 62.3	55 74 67 74 67 74 78	9,080 1,220 1,100 557 302 183
raschig ring	metal (탄소강)	1/4 1/2 1/2 3/4 3/4 1 1 1 1/2 2 3	1/32 1/32 1/16 1/32 1/16 1/32 1/16 1/16 1/16 1/16	3,110,000 417,000 388,000 120,000 113,000 50,900 47,500 14,800 6,360 1,870	2,400 1,230 2,110 881 1,600 641 1,170 801 609 401	774 420 387 274 236 206 186 135 103 67.6	69 84 73 88 78 92 85 90 92 95	985 110 606 755 377 472 172 187 105

 

충진재	재 질	크기(공칭) Dp [in]	두께 [in]	충진개수 [개/㎥]	충진밀도 [㎏/㎥]	표면적비 at [㎡/㎥]	공간율 εd [%]	packing factor [1/m]
pall ring	ceramic	2 3	1/4 3/8	5,790 1,730	609 641	95.1 65.6	74 74
	metal (탄소강)	5/8 1 1 1/2 2	0.4㎜ 0.8㎜ 0.8㎜ 1.6㎜	234,000 50,900 13,300 6,360	465 513 376 352	361 207 129 102	90.2 93.8 95.3 96.4	283 147 79 59
	polypropylene	5/8 1 1 1/2 2		234,000 50,900 13,300 6,360	72.1 72.1 67.3 67.3	361 207 128 102	88 90 90.5 91	318 170 105 82
berl saddle	ceramic	1/4 1/2 3/4 1 1 1/2 2		3,990,000 572,000 177,000 77,700 20,500 8,830	897 865 769 721 609 641	899 466 269 249 144 105	60 63 66 69 75 72	1,250 557 361 213 148
saddle intalox	ceramic	1/4 1/2 3/4 1 1 1/2 2		4,150,000 731,000 230,000 84,200 25,000 9,360	672 545 561 545 481 529	684 623 335 256 195 118	75 78 77 77.5 81 79	1,970 870 322 170 115

 

Source : 대구지방환경청, 대기오염방지시설 설계실무편람 (1999)