JP2004330191A - 多段噴射を利用する窒素酸化物低減触媒及びその用途 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、ガスまたは軽油、灯油及びバイオディーゼル油などの液体油を燃料とする固定排出源及び移動排出源の燃焼過程で排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を効果的に低減するための方法に関するものであり、さらに詳しくは、アルミナ担体に銀を担持させた触媒を排ガスの移動経路に設置した後、前記設置された触媒の前端に還元剤を噴射して窒素酸化物を処理する装置及び方法に関するものである。
【選択図】 図1
Description
しかし、前述の還元剤として使用されるアンモニアは、大変有毒なガスであり大気に流出する場合、深刻な環境汚染を招くため窒素酸化物よりも遥かに低い排出基準値(5ppm以下)が要求されている。
そして、エタノールを還元剤として利用し銀触媒上で窒素酸化物を窒素に転換させて除去するエタノール−SCR法が開示されており、これは他の炭化水素還元剤よりも高い活性を示すため商用化段階に至っている。(特許文献3及び特許文献4参照)
前記乾燥されたハニカム成型体を約120℃で約4時間乾燥させた後、1分当り約10℃ずつ昇温させて500ないし700℃で約2時間焼成する段階と、
前記焼成が終了したハニカム成型体を、例えば、塩化銀(AgCl)、硝酸銀(AgNO3)、硫酸銀(Ag2SO4)、またはこれらの混合物水溶液に含浸した後、約24時間常温で乾燥させる段階と、
前記乾燥されたハニカム成型体を約120℃で約4時間乾燥させた後、1分当り約10℃ずつ昇温させて500ないし700℃で約2時間焼成する段階と、を含む。
(実施例1)
触媒層の製造。
(実施例2)
触媒層の製造。
(実施例3)
触媒層の製造。
(実施例4)
硫酸処理された触媒層の製造。
(実施例5)
硫酸処理された触媒層の製造。
(実施例6)
硫酸処理された触媒層の製造。
(実施例7)
図1に示されたように、SUS304で製作した高さ15cm、幅15cm、長さ100cmの直4角形反応機[Gibo、韓国]を製作した後、前記反応機の内部前端一側に多数のノズル[TN050−SRW、トータルノズル、韓国]が備えられた管を設置した。
(実施例8)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例2によって製造された触媒層を使用した。
(実施例9)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例5によって製造された触媒層を使用した。
(実施例10)
実施例7と同じ方法で実施するが、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりに軽油バーナー[OM−1、オリンピア、韓国]を使用し、反応機に注入されるエタノール/窒素酸化物のモル比は2になるように調節し、反応温度は200ないし550℃、空間速度は20,000h−1であった。
(実施例11)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例2によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりに軽油バーナー[OM−1、オリンピア、韓国]を使用し、反応機に注入されるエタノール/窒素酸化物のモル比は2になるように調節し、反応温度は200ないし550℃、空間速度は20,000h−1であった。
(実施例12)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例3によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりに軽油バーナー[OM−1、オリンピア、韓国]を使用し、反応機に注入されるエタノール/窒素酸化物のモル比は2に成るように調節し、反応温度は200ないし550℃、空間速度は20,000h−1であった。
(実施例13)
実施例7と同じ方法で実施するが、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりにLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用し、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるように流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は2で、反応温度は450℃に固定した。
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例4によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりにLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用し、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるように流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は2で、反応温度は450℃に固定した。
(実施例15)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例5によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりにLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用し、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるよう流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は2で、反応温度は450℃に固定した。
(実施例16)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例6によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりにLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用し、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるように流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は2で、反応温度は450℃に固定した。
(実施例17)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例2によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりにLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用し、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるように流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は2で、反応温度は200ないし550℃であった。
(実施例18)
実施例7と同じ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例4によって製造された触媒層を使用し、ボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりに初期には軽油100%を使用するが、起動後の安全化段階でLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用し、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるように流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は2で、反応温度は200ないし550℃であった。
(実施例19)
実施例7とおなじ方法で実施するが、実施例1によって製造された触媒層の代わりに実施例2によって製造された触媒層を使用しボイラー[ジェウロイヤルスチームボイラー、ジェウエナジー、韓国]のLPGバーナー[EgO2.9R、エルコ、ドイツ]の代わりにLNG90%+軽油10%を燃料として使用する内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]を使用する場合に発生する排ガスを実験対象ガスとし、排ガスの組成及び濃度は発電機の起動後に安全化された状態である混合モード(LNG90%+軽油10%)上で空間速度は20、000h−1になるように流量を調節し、エタノール/窒素酸化物のモル比は1で、反応温度は200ないし550℃であった。
(実施例20)
図1に示されたように、SUS304で製作した高さ15cm、幅15cm、長さ100cmの長方形反応機[Gibo、韓国]を製作した後、前記反応機の内部前端一側に多数のノズル[TNO50−SRW、トータルノズル、韓国]が備えられた管を設置した。
(実施例21)
実施例20と同じ方法で実施例するが、エタノール/窒素酸化物のモル比が各々0.5である代わりに1とした。
(実施例22)
実施例20と同じ方法で実施するが、前記内燃発電機関[5.6MW、14PC2.5VDF、新潟、日本]の燃料であるLNG90%+軽油10%の混合物の代わりに軽油100%を燃料として使用した。この時、反応機に流入される排ガスの流量及び組成は表4に示し、その結果を図9に示した。
(実施例23)
N2O 発生率
図1に示されたように、SUS304で製作した高さ15cm、幅15cm、長さ100cmの長方形反応機[Gibo、韓国]を製作した後、前記反応機の内部前端一側に多数のノズル[TNO50−SRW、トータルノズル、韓国]が備えられた管を設置した。
(実施例24)
実施例23と同一な方法で実施するが、実施例2によって製造された触媒層の代わりに実施例4によって製造された触媒層を使用した。
(実施例25)
実施例23と同一な方法で実施するが、実施例2によって製造された触媒層の代わりに実施例5によって製造された触媒層を使用した。
(実施例26)
実施例23と同一な方法で実施するが、実施例2によって製造された触媒層の代わりに実施例6によって製造された触媒層を使用した。
4 反応機
6 排出口
8 ノズル
10 触媒
12 注入ポンプ
14 貯蔵タンク
16 空気ポンプ
18 管
20 調節手段
22 バルブ
24 窒素酸化物測定センサー
Claims (17)
- アルミナ担体に銀が担持されていることを特徴とする窒素酸化物低減用触媒。
- 窒素酸化物の低減用触媒をさらに黄酸処理したことを特徴とする請求項1記載の窒素酸化物低減用触媒。
- 前記黄酸処理は、窒素酸化物の低減用触媒を0.01ないし1M黄酸水溶液に含浸させた後、乾燥及び焼成する方法、または二酸化硫黄を前記窒素酸化物低減用触媒に持続的に流す方法であることを特徴とする請求項2記載の窒素酸化物低減用触媒。
- 前記窒素酸化物がNOx、またはN2Oであることを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- アルミナが0.05ないし0.3g/cm3であることを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- 銀がアルミナを基準として0.1ないし10重量%を含むことを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- 前記アルミナが無結晶系、ガンマ型、テータ型、エタ型、またはこれらの混合形態を有することを含む請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- 前記銀が還元状態の銀、酸化銀、塩化銀、硝酸銀、硫酸銀、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- 前記触媒が金属板、バックフィルター、セラミックフィルター、セラミックハニカム及びセラミックコーディアライトハニカムで構成されているグループの中で選択されたどれか一つの構造物上に担持されたことを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- 前記触媒が球、ペレット及びハニカムで構成されているグループの中でどれか一つに成型加工されることを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項3記載のうち、どれか一つの窒素酸化物低減用触媒。
- 排ガスが流入される配管2、前記配管2に連結設置され、前記配管2に流入された排ガスに空気及び還元剤を噴射する少なくとも一つ以上のノズル8及び前記ノズル8の後方に少なくとも一つ以上備えられて、還元剤が噴射された排ガスに存在する窒素酸化物を低減する少なくとも一つ以上の窒素酸化物低減用触媒層10を含む反応機4、前記ノズル8から噴射される還元剤が蓄えられている貯蔵タンク14、前記貯蔵タンク14とノズル8との間に連結設置され前記貯蔵タンク14に蓄えられた還元剤をノズル8に移送する注入ポンプ12、前記ノズル8に連結設置され、空気を供給する空気ポンプ16及び前記触媒層10を通過し処理された排ガスが排出される排出口6を含む窒素酸化物処理装置。
- 前記窒素酸化物低減用触媒層10が請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、請求項5、請求項6、請求項7、請求項8及び請求項9による触媒を含むことを特徴とする請求項11記載の窒素酸化物処理装置。
- 前記ノズル8が少なくとも一つ以上連結設置され、管18を一つの端にして少なくとも一つ以上の端が反応機4内部に設置され、各端の後端に触媒層10を設置して前記端を通じて空気及び還元剤が排ガスに噴射されるようにしたことを特徴とする請求項11記載の窒素酸化物処理装置。
- 前記窒素酸化物がNOx、またはN2Oであることを特徴とする請求項11、請求項12及び請求項13記載のうち、どれか一つの窒素酸化物処理装置。
- 前記管18の一側に位置して各々の管18内部を通過して流れる流体の流れを調節できるようにしたバルブ22、前記排ガスの移動経路を提供する配管2、反応機4及び排出口6に少なくとも一つ以上が備えられて流れる排ガスの窒素酸化物の濃度を測定する窒素酸化物測定センサー24及び前記窒素酸化物測定センサー24とバルブ22に連結設置され、前記窒素酸化物測定センサー24から入力される窒素酸化物の濃度測定値を根拠バルブ22の開閉率を調節する手段20がさらに備えられたことを特徴とする請求項11、請求項12及び請求項13記載のうち、どれか一つの窒素酸化物処理装置。
- 前記還元剤が不飽和炭化水素、不均一系炭化水素、またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項11、請求項12及び請求項13記載のうち、どれか一つの排ガス処理装置。
- 請求項11、請求項12、請求項13、請求項14、請求項15及び請求項16による窒素酸化物処理装置を利用した窒素酸化物処理方法。
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