온실가스 배출의 이해 - 화학분야(질산(HNO3) 생산)

질산(HNO3) 생산

가. 질산(HNO3) 배출 특성

• 무색의 발연성 액체로 대표적인 강산
• 질산비료 제조 뿐만 아니라 아디프산, 폭발물 생산, 비철금속 공정부문에서 이용
• 공업적으로는 현재 오스트발트 법이라는 암모니아 산화법을 이용, 암모니아를 산소로 산화한 후 물에
  흡수 시켜 만듬
• 질산 생산과정 중 고온에서 암모니아(NH3)가 촉매산화반응하여 N2O가 생산됨 
• N2O의 생산량은 연소조건(압력, 온도), 촉매 조성과 사용시간, 버너의 형태에 따라 다름
• 산화질소나 질산을 원료로 사용하는 다른 산업공정(카프로락탐의 제조, 글리옥살, 핵연료 재처리)에서
  N2O가 발생

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나. 질산(HNO3)  생산 공정의 이해

• 제1산화 공정은 암모니아를 산화시켜 일산화질소(NO)를 생산
• 제2산화 공정은 일산화 질소를 산화시켜 이산화질소(NO2)를 생산 하는 공정
• 질산 생산 공정

 

 

• 배출공정 : 제1산화공정-암모니아 촉매 과정 중 부반응으로 N2O 생성

     - NH3 + O2 → 0.5N2O + 1.5 H2O

     - NH3 + 4NO → 2.5N2O + 1.5 H2O

     - NH3 + NO + 0.75O2 → N2O + 1.5 H2O

 

다. 주요 배출시설의 이해

• 질산제조시설 : '화학비료 및 질소화합물 제조시설' 중 암모니아 생산시설

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라. 물질 에너지 수지 이해

 1) 질산 제조시설의 물질 수지

  가) Input

• 원료 : 암모니아
• 에너지 : 전력, 스팀
• 기타 연료 및 원료 : 백금, 냉각수

  나) Output

• 제품 : 질산(100%)
• 온실가스 배출 : N2O  
• 에너지 : 폐열
• 기타 : NO2, NO, O2, H2O 

   다) 배출량 산정 방법론(tier 1~3)

 

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마. 최적실용화기술(BAT) 이해

• 산화촉매 반응
• 산화반응의 최적화
• 산화촉매의 대체
• 흡수 단계의 최적화
• 반응 챔버의 확장을 이용한 N2O 분해
• 산화반응기의 N2O 분해 촉매
• 배기가스에서 NOX와 N2O 감소장치의 조합