[논문]차아염소산나트륨을 이용한 천연가스 부취냄새 효과적 탈취방법 연구

임형덕

doi:10.5762/kais.2018.19.6.154

차아염소산나트륨을 이용한 천연가스 부취냄새 효과적 탈취방법 연구
A Study on Effective Removal Method of Odorant Smell in Natural Gas using Sodium Hypochlorite 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.19 no.6, 2018년, pp.154 - 159

임형덕 (인제대학교 보건안전공학과)

초록
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도시가스 회사는 설비의 유지보수 및 점검을 수행할 경우에 가스를 방산하는 경우가 있는데, 가스누출 오인으로 신고 및 주민불안이 발생하게 됨에 따라 활성물질을 통한 천연가스의 부취냄새를 효과적으로 탈취하는 방법을 연구하는데 그 목적을 두었다. 본 연구에서는 천연가스 부취냄새 탈취를 위해 활성물질인 차아염소산나트륨을 이용한 산화법을 통해 천연가스 부취제와 활성물질간 효율적 혼합방법을 위해 간이 탈취방산장치를 제작하여 현장에서 실험을 통해 부취농도를 확인하였다. 탈취실험장치의 기본원리는 방산되는 가스(0.8~1.0MPa)의 에너지를 이용하여 활성물질용액이 첨가되도록 하여 가스 내 부취제와 혼합과정을 거친 후 방출구를 통해 대기로 방산된다. 도시가스 부취제의 활성물질인 차아염소산나트륨을 이용하여 산화반응을 통해 벤츄리와 혼합용기의 직렬연결방식을 적용하여 제작한 장치를 통해 현장에서 효과적으로 부취냄새를 제거할 수 있었다. 하지만, 실질적인 효과를 거두기 위해서는 도시가스의 다량과 고압에서 방산되는 조건에서의 적용하는 문제해결 과제가 남아 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

Intentional releases occur frequently during maintenance in gas supplying companies, which may result in unpleasant odors, and the possible mistaken belief of a gas accident. Therefore, this study developed a chemical process for effective odorant removal in natural gas using an active chemical that is released intentionally during maintenance and inspection. To develop an effective treatment process for removing the odorant from released natural gas, the effluent concentrations of the odorant in the released gas were measured after a chemical oxidation reaction with a sodium hypochlorite solution in a compact gas scrubbing equipment newly devised in this study. The device was based on a mixed gas vent after the solution inject odorant in the gas through the energy of the venting gas. The cascade combination of a venturi pipe and mixing chamber was developed to remove the odorant effectively from the purposely-released natural gas using an oxidative reaction between the mercaptan compounds (odorant) and the sodium hypochlorite solution. On the other hand, the developed method could be applied limitedly to a relatively small gas release from a low-pressure source. Further studies will be needed to apply the developed process to a large-scale gas release from a high-pressure source.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 부취제의 주성분인 THT[C₄H₇HS]와 TBM[(CH₃)₃CSH)에 대한 활성물질의 기술적 가능성을 검토하여 천연가스의 부취냄새를 효과적으로 탈취하는 방법을 찾고자 하였고, 활용된 산화법은 물이나 중화제로 제거하기 어려운 악취물질을 산화제로 분해 처리하여 제거하는 방법으로 활성물질로 차아염소산나트륨(NaOCl)을 이용하여 방산가스(0.8～1.0MPa)의 속도 에너지, 벤츄리효과와 혼합용기(Mix Column)의 Cascade방식을 적용하여 제작한 간이 탈취장치를 통해 현장에서 방출되는 도시가스의 부취냄새를 효과적으로 제거(0ppm)됨을 실험으로 확인할 수 있었다. 하지만, 고압과 다량의 가스에 대한 처리부분은 해결해야 할 과제이며, 차아염소산나트륨은 노출시 독성이 있어 보다 안전한 활성물질 발굴을 위한 추가적인 연구가 요구된다.

제안 방법

본 연구에서는 활성물질을 이용한 산화법을 통해 천연가스 부취냄새를 제거하기 위해 활성물질로 차아염소산나트륨을 사용하였는데, 천연가스 부취제와 활성물질 간 효율적 혼합방법(분사, 주입 등)과 이에 수반된 원활한 실험을 위해 유사연구사례의 흡착장치와 탈착장치도를 참고하여 간이 탈취방산장치를 제작하여 현장에서THT+TBM 가스전용 이소부탄(i-C₄H₁₀) 정밀가스검지기(COSMOS XP-3160, 0～5,000ppm)를 통해 부취농도를 확인하였다[5].

대상 데이터

천연가스 부취제와 활성물질간 효율적 혼합방법(분사, 주입 등)을 도출하기 위해 간이 탈취방산장치를 제작하여 실험조건에 따른 결과를 토대로 장치를 보완하면서 실험을 진행하였고 그 결과는 아래와 같다. 또한, 차아염소산나트륨의 산화작용에 대한 장치의 부식이 우려되어304SUS 재질을 사용하여 제작하였다.
천연가스 부취제와 활성물질간 효율적 혼합방법(분사, 주입 등)을 도출하기 위해 간이 탈취방산장치를 제작하여 실험조건에 따른 결과를 토대로 장치를 보완하면서 실험을 진행하였고 그 결과는 아래와 같다. 또한, 차아염소산나트륨의 산화작용에 대한 장치의 부식이 우려되어304SUS 재질을 사용하여 제작하였다.

성능/효과

도시가스 부취제의 활성물질인 차아염소산나트륨(NaOCl)을 사용한 부취냄새 탈취과정은 방산가스(0.8～1.0MPa)의 속도 에너지를 이용하여 벤츄리관에 부압이 형성되어, 벤츄리 효과에 의해 차아염소산나트륨 용액용기의 용액과 방산가스가 혼합되고, 용액과 혼합된 가스는 다공노즐을 통해 혼합기(Mix Column)에서 재혼합 후에 재혼합 과정에서 액체 잔여용액은 드레인되고, 혼합되어 부취냄새가 완전히 제거된 가스는 방산호스를 통해 대기로 방산되는데, 방산호스 지점에서 이소부탄(i-C₄H₁₀) 정밀가스검지기(COSMOS XP-3160)를 통해 농도를 측정한 결과 부취성분이 완전히 제거(0ppm)됨을 확인 할 수 있었다. 활성물질과 부취제성분과의 화학반응(R-SH + 4Na₂ClO → Na₂SO₄ + 4NaCl, R은 탄화수소계, SH는 머캡탄계)후 생성되는 미량의 Na₂SO₄(황산나트륨)과 NaCl(염화나트륨)은 농도의 희석을 위해 첨가된 H2O(물)에 의해 10수화물 상태인 Na₂SO₄․10H₂O(Mirabilite)형태로 0～32.

후속연구

0MPa)의 속도 에너지, 벤츄리효과와 혼합용기(Mix Column)의 Cascade방식을 적용하여 제작한 간이 탈취장치를 통해 현장에서 방출되는 도시가스의 부취냄새를 효과적으로 제거(0ppm)됨을 실험으로 확인할 수 있었다. 하지만, 고압과 다량의 가스에 대한 처리부분은 해결해야 할 과제이며, 차아염소산나트륨은 노출시 독성이 있어 보다 안전한 활성물질 발굴을 위한 추가적인 연구가 요구된다.

참고문헌 (7)

G. H. Choi, S. S. Shin, B. H. Kim, "A Study of Odorizationin Natural Gas", January 1997.
Y. G. Kim, W. H. Kim, B. H. Kim, "A Study on the Improvement of Subsidiary concentration in Fuel Gas" 1997.
S. W. Seo, "The Method of Deodorization in physic al, chemical, biologer and Technical Development Trends" April. 2008.
M. H. Kim, "A study on the Influence of odor on Human Body and the Recent Deconstruction Technology Trends" June. 2005.
G. S. Jung, S. H. Lee, J. G. Chon, J. W. Choi,H. C. Woo, "Adsorptive Removal of TBM and THT Using Ion-exhanged NaY Zeolites" February 2009.
Lin Li, Richmond, Zunqing He, San Rafael, Zhen Zhou, Emeryville, King T. Ng, Layayette, Paul E. Hajdu, Beni cia "Method for reducing Mercaptans in Hydrocarbons" May 3, 2012.
http://www.doopedia.co.kr " $Na_2SO_4$ , NaCl"

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