요소와 요소수제조, 탈질반응

요소수와 탈질반응

1. 요소

: 尿素, Urea

: CO(NH2)2

: (NH2)2CO은 같음

 

2. 요소수 제조

CO + H2O → CO2 + H2               -----------------(1)

CH3OH + H2O → 3H2 + CO2        --------------(2)

3H2 + N2 → 2NH3                      -----------------(3)

 

(2)의 CO2와 (3)의 NH3(암모니아)반응으로 요소수(=요소+수(물))를 제조함(온도를 올리면 요소만 남음)

2NH3 + CO2 → (NH2)2CO + H2O   -----------------(4)

 

3. 요소수와 질화물의 반응

: 식 (4)로 만들어진 요소수((NH2)2CO + H2O)에 포함된 탈이온수(H2O)는 배기가스의 열(80℃ 이상)에 의해 증발하고,

(4)의 (NH2)2CO(요소)는  

   -> (5)식과 같이 NH3(암모니아) 와  HNCO(이소시안산) 로 열 분해된다.

   -> HNCO(이소시안산)은 수증기와 반응하여 (6)식과 같이 CO2와 NH3(암모니아)로 가수분해 된다.

   -> (5)식과 (6)식의 반응을 합하면 (7)식이 된다.

 

: 그리고 (7)의 반응으로 생성된 암모니아(NH3)와 배기가스에 혼합된 질소산화물(NOX)의 반응을 한다. 즉,

(7)식의 암모니아(NH3)는 산소와 촉매가 있는 상태에서

  -> (8)식 또는 (9)와 같은 질소산화물 NO와 NO2와 반응하여

(7)+(8)=(10) 및

(7)+(9)=(11) 과 같은 반응식으로 다른 질소 산화물을 감소시킨다.

: 이 반응은 탈질설비인 SCR설비에서 이루어진다.

: SCR부착되는 설비 또는 장치는 질소산화물(NOX)가 다발하는 트럭, 선박 또는 발전소등의 배기가스가 대상이 된다.

 

그림 . SCR (선택적 촉매반응)