KR0166345B1 - 불완전 연소시 유기생성물 발생을 감소시키는 방법 - Google Patents

불완전 연소시 유기생성물 발생을 감소시키는 방법 Download PDF

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귄테르 미텔바흐
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Abstract

본 발명은 불완전 연소시 소각장치의 배기가스중에 포함된 유기생성물의 방출을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 상기 유기생성물을 포함하는 배기가스를 산화성조건하에서 150°내지 500℃의 온도로 디녹스촉매 또는 변성 디녹스촉매로 처리한다. 또한, 본 발명의 방법은 배기가스중의 유기생성물과 산화질소를 제거시키는데 디녹스촉매를 이용할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
불완전 연소시 유기생성물 방출을 감소시키는 방법
[발명의 상세한 설명]
[기술적 분야]
본 발명은 불완전 연소시 소각장치로부터 배출된 가스 중에 폴리할로겐화 디-벤조-디옥신 및 디-벤조-푸란을 포함하는 유기생성물 방출을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
[기술의 배경]
소각방법, 특히 쓰레기 및 폐기물의 소각방법은 배기가스를 상당히 정제시킨 후에도, 여전히 불완전 연소의 생성물(PIC ; Products of Incomplete Combustion)로서 유기화합물을 방출시키게 된다. 이러한 PIC들은 유기 할로겐 화합물(클로로벤조일, 클로로-페놀, 폴리 염소화비페닐, 폴리-할로겐화(염소, 브롬) 디-벤조-디옥신 및 디-벤조푸란등)으로 되어 있다. 이들 화합물은 독성이 있고, 분해하기 어렵다. 그러므로, 방출된 소각 가스중에 있는 상기 화합물은 심각한 공해문제를 야기시키게 된다. 이러한 오염물질의 영향은 흔히 오랫동안 지체된 후에 나타남으로서, 오염문제를 확인하기 전에 큰 손상을 입을 수 있다.
건강의 측면에서 볼 때 소각장치로부터 발생되는 위험, 즉, 폴리-할로겐화된 디-벤조-디옥신 및 디-벤조-푸란(모두 디옥신으로 약칭함)이 특히 중요하며, 배기가스중 포함된 디옥신의 방출을 감소시키기 위해서는 실험실에서의 일반적인 연구와 준비조사의 두가지 방법이 있다.
첫 번째 방법에서는 디옥신을 형성시키는 촉매계를 감소시키거나 또는 반응온도를 변화시키므로써 디옥신의 신생(de novo)합성을 방지할 수 있다.
쓰레기 및 폐기물 소각장치에서 생성되는 여과시킨 분진에서 촉매를 사용한 신생합성을 통해 약 250°내지 400℃의 온도범위에서 디옥신을 생성시키는 방법이 유럽특허공개 제 87 110 006호에 기재되어 있다.
이러한 신생합성을 조절하는 하나의 방법은 특히 상기 신생합성을 야기시키는 촉매를 감소시키는 것이다. 즉, 디옥신의 감소를 초래하는 고온에서 정제되지 않은 가스분진을 고정시키므로서 촉매를 감소시켜 디옥신의 생성 전체를 통제하게 된다.
대조적으로, 180℃ 이하의 온도에서 정제되지 않은 가스분진을 고정시키게 되면, 상기한 바와 같이 신생합성은 이보다 고온을 필요로 하기 때문에 발생될 수 없다. 또한, 촉매독을 사용하는 일반적인 실험들이 있는데 이들은 단지 디옥신의 생성을 감소시키는 것만을 목적으로 한다.
그러나, 촉매독이 여기서 상세하게 기재되지 않은 곳에 사용될 때 기타 문제점들이 야기될 수도 있다.
디옥신의 방출을 감소시키는 두 번째 방법은 활성탄등의 흡착물질에 디옥신을 고정시키는 방법이다. 이 방법은 전기적 여과 또는 직물여과에 의해서 완전하게 제거되지 않은 디옥신을 배기가스가 전달되는 활성탄에 흡착시키는 것이다. 발생되는 배기가스에서 디옥신을 제거시키기 위해 활성탄이 이용될 때에는 문제가 수반되게 되는 바, 즉, 디옥신 이외에도 단지 잔류 PIC의 일부만이 배출가스로부터 제거된다.
또한, 디옥신 및 기타 할로겐화 방향족 화합물을 감소시키기 위해서 유럽특허공개 제 87 110 006호에 기재된 방법에 상응되는 활성탄에 흡착된 디옥신을 사후처리 하는 것이 필요하다.
그러므로, 불완전 연소시 소각장치로부터 배출된 가스중에 포함된 유기생성물의 방출을 감소시키되 가능한 한 유기생성물을 완전하게 제거시키는 방법이 요구된다.
[발명의 개요]
본 발명은 불완전 연소시 소각장치에서 배출되는 가스에 포함된 유기생성물을 실질적으로 감소시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 산화조건하에 디녹스(denox)촉매를 조절하여서 배출가스중에 포함된 유기생성물을 효과적으로 감소시키게 된다.
배출가스내에 포함된 불완전 연소시의 유기생성물은 본 발명의 방법에 의해서 효과적으로 감소되는데 이러한 유기생성물로는 할로겐화 방향족 화합물 등의 유기할로겐 화합물, 즉, 클로로-벤졸, 클로로-페놀, 폴리 염소화 비페닐, 폴리 할로겐화(특히, 폴리 염소화, 폴리 브롬화) 디-벤조-디옥신과 디-벤조-푸란 및 할로겐화 지방족 화합물, 즉, 트리- 및 테트라-클로로-에텐, 헥사-클로로-시클로헥산 등이 포함된다. 이러한 유기화합물은 소각장치, 특히 쓰레기 및 폐기물의 소각장치에서 배출된 가스에서 찾아볼 수 있다.
본 방법은 약 150°내지 500℃의 온도에서 디녹스 촉매를 사용하여 유기생성물을 포함하는 배기가스의 흐름을 조절함에 따라 상기 유기화합물을 효과적으로 감소시킨다. 상기 유기화합물은 산화조건하에서 디녹스촉매 또는 변성 디녹스촉매에 의해 감소되게 되는데, 다음에서 좀더 상세히 설명하겠지만 지금까지 디녹스촉매는 환원조건하에서 사용되어 왔는 바, 디녹스 촉매 사용시 배출된 가스를 환원시키고, 배기가스로부터 NOx를 제거시키기 위해서는 환원조건이 요구되었던 것이다.
본 발명에 따르면, 150°내지 500℃의 온도 및 산화조건하에 디녹스 촉매를 사용하여 불완전 연소시 발생되는 유기생성물이 포함된 배기가스를 조절하므로써 이러한 유기화합물이 효과적으로 감소되게 된다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 첫 번째 다른 실시방법에 있어서, 배출가스로부터 유기성분과 NOx를 제거시키는 방법을 제공한다. 본 발명의 첫 번째 다른 실시방법에서는 처음에 배기가스를 디녹스촉매(또는 변성 denox촉매)를 통과하게 된다. 배기가스가 촉매를 일차로 통과하는 동안, 산화조건이 유지되므로, 불완전 연소시 생성되는 유기생성물의 분해가 성취된다. 이때 유기생성물의 분해를 증가시키도록 배기가스의 제1통과 기간 중, 바람직한 작업온도는 약 150°내지 500℃로 유지시킨다.
배기가스가 먼저 촉매를 통과한 다음, 가스중의 NOx를 감소시키기 위해 환원조건을 만들어야 하므로 상기 배기가스에다 암모니아를 첨가시키게 되는데, 이때 배기가스중의 질소산화물을 감소시키기 위한 바람직한 온도는 약 150°내지 300℃이다.
본 발명의 첫 번째 다른 실시방법에서는 배기가스로부터 질소산화물뿐만 아니라 불완전 연소시 발생된 유기생성물까지도 제거해내기 위해서 산화단계에 이어 환원단계를 이용하는 방법을 제공한다.
본 발명의 두 번째 다른 실시방법에서는, 배기공기에서 질소산화물과 불완전 연소시 발생되는 유기물질을 제거시키는 방법을 제공하되 여기서는 환원단계에 이어 산화단계가 이용된다. 두 번째 다른 실시방법에서는 상기 가스를 디녹스촉매로 조절하기 전에 초기에 배기가스에다 암모니아를 첨가시키고, 이 가스를 약 150°내지 300℃의 온도에서 디녹스촉매로 조절하면 환원반응이 발생되어 질소산화물이 제거된다.
NOx를 제거시킨 후, 산화조건하에서 상기 가스를 촉매에 통과시켜 재순환될 수 있도록 하기 위해 가스중의 암모니아 농도를 감소시킨다.
최종 배기가스중에 포함되어 있는 상기 생성물을 실질적으로 감소시키기 위해 배기가스를 촉매에 통과시켜 재순환시키면 유기 생성물이 산화작용에 의해 감소되게 된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 촉매온도의 작용에 관한 것으로서, 트리-클로로-디-벤조-퓨란(트리CDF) 및 헥사-클로로-벤졸(HCB)이 촉매에 의해 산화되는 것을 나타낸 그래프이다.
제2도는 배기가스의 공간속도의 작용에 관한 것으로서, HCB가 촉매에 의해 산화되는 것을 나타낸 그래프이다.
제3도는 NOx와 PIC를 포함하는 배기가스의 정제의 개략도이다.
제4도는 제3도에 나타낸 공정을 변형예를 나타낸 것이다.
제5도는 촉매비표면과 디옥신 감소비율사이의 관계를 나타낸 것이다.
[상세한 설명]
디녹스촉매가 오랫동안 알려져 왔었고, 질산계와 같이 대규모의 용광로에서 암모니아를 첨가하여 질소산화물(NOx)를 촉매 작용에 의해 환원시키는데 이용되어 왔었다. 놀랍게도, 본 발명자들은 이러한 공지의 디녹스촉매가 산화조건하에 사용될 때 불완전 연소시 발생되는 유기생성물을 감소시킬 수 있는 것을 발견하였다. 디녹스촉매와 그의 제조방법에 대해서는 독일특허 제 3,433,197호와 제 3,438,367호 및 제 3,531,810호 뿐만 아니라 VDI Reports, 제 730호.(1989년 제 121 내지 제 156페이지 및 미국특허 제 4,085,193호 및 제 4,378,338호에 기재되어 있다. 여기서 이러한 참고문헌들은 참고로 기재하였다.
SO2를 SO3로 전환시키는 비율 및/또는 NOx의 감소비율을 증가시키기 위해 변성 디녹스촉매를 이용하는 것이 바람직하다. 산화텅스텐(WO3), 산화몰리브덴(MOO3) 및/또는 특히 산화바나듐(V2O5) 등의 첨가제(공여체)를 사용하면 상기 전환속도를 증가시킬 수 있다. 첨가제의 형태와 사용양은 상기 전환비율과 붕괴비율이 증가되는 것에 따라서 선택되게 되는데, 본 발명에 따르는 바람직한 디녹스촉매는 산화티탄, 산화철 또는 제올라이트 형태이다. 본 발명에 의하면 이러한 촉매는 일반적인 공여체를 포함하는 것이 바람직하고, 공여체로서 산화니켈, 산화크롬, 산화구리 및/또는 산화코발트를 더 포함하는 변성 디녹스촉매가 특히 바람직하다.
공여체의 함유량은 전체 촉매양에 대해 0.1 내지 20중량%가 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 0.5 내지 10중량%이다.
산화티탄촉매가 바람직하고, 특히 전체 촉매량에 대해서 적어도 70중량%의 산화티탄을 함유하는 것이 좋다. 본 발명의 방법을 실시하기에 특히 적당한 산화티탄촉매 조성물은 다음 성분들을 포함하는 것이 바람직하다(전체 중량에 대한 중량%) :
TiO2; 70∼80%
WO3; 0∼10%, 바람직하기로는 2∼10%
V2O5; 0.5∼5%, 바람직하기로는 0.5∼3%
MoO3; 0 내지 5%, 바람직하기로는 0 내지 4%
잔류분 ; 충전재, 즉, 유리섬유, 진흙, 가능하면 SO4
기공부피 ; 100∼400㎣/q
BET표면적 ; 20∼100㎡/g
평균기공반경 ; 50∼200Å
얼마만큼의 다량의 첨가제, 특히 V2O5가 디녹스촉매와 혼입될 수 있는 것에 관해서는 한계가 있다. 촉매중 V2O5함유량을 제한량을 벗어나서 증가시키면, 특히 SO2가 SO3로 전환되는 비율만이 증가되고, 반면에 NOx 감소율은 실질적으로 변화지 않는다. 이때, SO3생성속도가 증가되면 황산 또는 그의 염을 농축시키게 되어 촉매 다음 단계에서 거치게 되는 냉각장치의 구성요소들이 부식되고 막히게 된다. 그러므로, SO3생성물의 증가율을 억제시키는 것이 바람직하다.
저함량의 SO2를 갖는 배기가스(예컨대, 연기 제거후)의 경우에는 SO3형성 속도가 높은 것이 그리 중요하지 않은데, 이 경우에는 가능하다면 높은 SO2전환율을 갖는 촉매를 사용하는 것이 유리하다. 예를 들면, 일반적으로 SV값 2000의 고분진형태로서 정의되는 저함량의 V2O5함유하는 촉매를 사용하게 되면 시험물질 테트라-클로로-에텐이 300℃의 온도에서 70% 감소된다. 한편, 저분진형태로 분류되는 고함량의 V2O5를 함유하는 촉매를 사용하게 되면 상기와 동일한 조건하에서 95%의 과량의 감소율을 갖는다. 그러므로, V2O5등의 첨가제는 불완전연소시 발생되는 유기생성물을 감소시키는데, 배기가스 중에 SO2함량이 적을 때 V2O5가 효과적으로 증가될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 방법은 유럽 특허공개 제 87-110 006호에 기재된 촉매를 이용할 수도 있다.
본 발명에 따르는 방법은 산화조건하에서 이용되어야만 한다. 그러므로, 본 발명은 디녹스촉매가 질소산화물을 감소시키기 위해 선행기술에서 사용되었던 조건(환원조건)하에 사용되지 않아야만 한다. 따라서, 본 방법은 환원물질의 흡착이 잘 발생되도록 하기 위해 충분한 양의 산소가 있는 곳에서 산소흡착작용이 실시되어야 한다. 적어도 약 6%의 O2를 함유하고 NH3가 50ppm 이하인 배기가스에 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하기로는, O2의 함량이 6 내지 12%인 것이 본 발명에 의한 방법을 실시하기에 좋다. 배기가스의 O2함량은 공기 또는 O2가 풍부한 공기를 첨가시켜 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에서는 배기가스를 약 150°내지 500℃의 바람직한 온도에서 디녹스촉매로 처리하는 것이 좋고, 더욱 바람직하기로는 약 200°내지 400℃, 가장 바람직하기로는 약 250°내지 350℃의 온도범위가 좋다.
제1도는 큰 원을 그리는 tri CDF(트리-클로로-디-벤조-푸란) 및 큰 면적을 그리는 HCB(헥사-클로로-벤졸)가 촉매에 의해 산화되는 것을 나타낸다. 그래프에서 X축은 섭씨온도(촉매처리 온도)를 나타내고, Y축은 퍼센트 감소율을 나타낸다. 상기 도표에서 보는 바와 같이, 약 410℃의 온도에서는 유기생성물의 감소가 우수하지만, 촉매처리 온도를 500℃로 증가시키게 되면 100%가 감소되게 된다.
배기가스는 일반적으로 촉매에 전달되고, 이 가스는 고정상 또는 유동상으로 처리된다. 촉매의 형태는 중요하지 않다. 이 촉매의 형태는 공지의 형태로 설계할 수 있다. 즉, 상기 촉매는 예를들면 고형물질로서 직경 2 내지 10㎜의 셀 개구부(cell openings)로 된 벌집구조나 또는 펠렛 등의 구조, 또는 신장된 금속판의 형태이어도 좋다.
배출되는 배기가스의 양에 관한 촉매의 비표면(기하학적 표면){또한 소위 AV치(면적속도)의 역치로서도 표현됨}은 다른 것 중에서도 오염물질 및 원하는 감소율에 의해서 결정된다. 제5도는 촉매비표면과 오염물질이 감소되는 (일례로서 디옥신을 사용함) 비율사이의 관계를 나타낸 것이다. X축은 AV당 1로서 계산되는(배출가스의 흐름에 대한) 촉매비표면을 나타내고, 그래프의 Y축은 배기가스 TE(NATO)에 함유된 PCDD/PCF의 양을 나타낸다. 그래프에 나타난 3개의 선은 정사각형에 해당되는 290℃, 삼각형에 해당되는 320℃ 및 원에 해당되는 350℃로 각각 다른 3개의 처리온도 범위를 나타낸다.
또한, 본 발명에 의한 방법은 최대로 약 5000m/h의 큰 공간속도에서도 이용될 수 있고, 예를들면 최대로 2000m/h의 속도가 최적이다. 선택되는 조건에 따라 달라지지만, 고 공간속도를 갖을 때 불완전 연소시 발생되는 생성물이 실질적으로 완전히 감소되게 된다.
감소율을 높이기 위해서는 상응되는 촉매비표면이 커야만 한다. 이렇게 감소율을 증가시키기 위해서 공간속도만을 조절하는 것으로는 충분하지 못하다. 제2도는 본 발명에 의한 불완전 연소시 발생되는 유기생성물의 감소를 나타낸 것이다. 제2도는 배기가스의 촉매가 450℃일때의 결과를 나타낸 것이다. 특히, 상기 그래프는 공간속도가 본 발명에 의한 유기생성물의 감소백분율에 미치는 영향을 나타낸 것으로서, 그래프의 X축은 h-1단위당 공간속도를 나타낸 것이고, Y축은 유기생성물의 감소백분율을 나타낸 것이다. 제2도에서 보는 바와 같이, 450℃에서 배기가스의 공간속도가 600 내지 1000h-1일 때 유기생성물의 감소비율은 100%이다. 그러나, 속도가 2000h-1에 접근하면 감소율이 감소된다. 유기생성물의 감소율을 높이기 위해 요구되는 촉매의 크기는 촉매온도, 정체시간(공간속도), 부피당 촉매의 면적 및 촉매의 효율에 따라 달라지며, 본 발명에 의한 촉매, 특히 비교적 높은 디녹스활성을 갖고, SO2전환율이 높은 촉매를 사용하면, 실제적으로 불완전 연소시 발생되는 생성물의 완전 분쇄는 약 4m/h 미만의 면적속도(AV치)로 성취할 수 있다.
미래의 쓰레기 및 폐기물 소각장치는 미래 법령에 요구되는 NOx의 저방출값을 충족시킬 수 있도록 하기 위해 NOx의 방출을 감소시키는 기구를 설비해야만 한다. 이와 같은 NOx이 방출값이 작게하기 위해서는, 암모니아 존재하에 디녹스촉매를 사용하여 질소산화물을 선택적으로 촉매 환원시키는 공정이 예기된다. 질소산화물은 환원분위기(암모니아 첨가에 의해 형성됨)가 존재할 경우에 디녹스촉매에 의해 환원되어 질소로 된다.
본 발명에 의하면, 촉매를 사용하는 방법에 있어서 질소산화물과 불완전 연소시의 생성물 모두를 제거시킬 수 있다.
본 발명의 첫 번째 다른 방법에서는 배기가스가 디녹스촉매(또는 변성 디녹스촉매), 또는 유럽 특허공개 제 87 110 006호에 의한 촉매에 전달된다. 이 방법에서는 배기가스를 우선 산화조건하에 촉매로 처리하여 실질적으로 불완전 연소시 발생되는 유기생성물을 모두 감소시키게 되고, 상술한 바와 같은 산화조건은 바람직한 산소함량을 얻기 위해서 배기가스의 산소함량을 조절하므로서 만들 수 있다.
상술한 바와 같이, 요구되는 촉매의 부피는 촉매의 온도, 정체시간 및 촉매효율에 의존한다. 이 산화단계에서는 300°내지 500℃의 온도범위에서 배기가스를 처리하는 것이 바람직하다.
디녹스촉매를 사용하여 산화조건하에 PIC를 처리한 후, 환원환경을 만들기 위해 촉매조건을 변화시킨다. 환원조건하에서 처리된 배기가스 중의 질소산화물은 효과적으로 질소로 환원되게 된다.
환원조건을 만들기 위해, 유기물을 산화시켜 붕괴시키는 촉매에 배기가스를 통과시킨 후에 질소산화물을 환원시키기 위해 과량의 암모미아를 공급하여 환원조건을 우세하게 한다. 이와 같이 하면 질소산화물을 공지의 방법대로 환원시킬 수 있다. 질소산화물을 환원시키는 바람직한 온도범위는 약 150°내지 300℃이다.
본 발명에 의한 첫 번째 다른 방법은 초기에 실질적으로 PIC를 감소시키기 위해 배기가스를 처리하여 산화작용으로 PIC를 감소시킨 후, 환원조건하에 상기와 동일한 촉매를 사용하여 NOx를 질소로 환원시킨다. 이러한 조작방식은 제3도에 더욱 상세하게 설명되어 있다.
제3도는 본 발명의 첫 번째 다른 방법에 따르는 예들을 설명한 것이다. 배기가스(4)는 유기생성물을 산화시켜 감소를 유발하는 디녹스촉매(2)의 제1위치(6)로 전해진다. 이때, 가스의 온도는 약 150°내지 500℃이다. 상기 가스가 디녹스촉매의 제1위치(6)에서 산화에 의해 감소된 후, 디녹스촉매 위치(12)에서 가스를 환원처리시 질소산화물의 환원을 촉진시키기 위해 NH3가 첨가한다. 질소산화물을 더 효과적으로 환원시키기 위해서 산화와 환원처리의 중간에 열교환기(10)가 사용될 수도 있다. 이어서 질소산화물을 제거시키고, 유기생성물을 감소시킨 후, 배기가스(14)를 방출시킨다.
본 발명의 두 번째 다른 방법은 처음에 암모니아를 첨가시키므로서 얻어진 환원조건하에 배기가스가 디녹스촉매에 전달되어 처리되며, 이러한 처리를 거치게 되면 질소산화물은 감소되어 질소로 된다. 질소산화물을 감소시킨 후, 배기가스중의 PIC를 감소시키기 위해 산화조건하에서 상기 배기가스를 촉매(상기와 동일한)에 전달시킨다. 이와 같이 산화에 의해서 PIC를 감소시키기 위한 암모니아 농도는 약 50ppm 이하인 것이 바람직하다. 특히, 20ppm 이하의 농도에서 배기가스를 산화처리 하는 것이 바람직하고, 가장 바람직하기로는 암모니아 농도를 약 10ppm이하로 제한하는 것이 좋다.
제4도는 본 발명의 두 번째 다른 방법의 일례를 나타낸 것으로, 배기가스(18)는 우선 질소산화물을 환원시키기 위해 디녹스촉매(16)의 제1위치(26)로 도입된다. 필요한 환원조건을 만들기 위해서 환원처리 하기에 앞서 NH3(20)를 상기 배기가스에 첨가시킨다. 상기 배기가스를 디녹스촉매 제1위치(26)에 통과시킨 후, 약간의 잔류 질소산화물까지도 제거시키기 위해 제1위치를 통해 재순환시킬 수도 있다. 디녹스촉매의 제2위치(24)가 유기생성물을 산화시켜 감소시키는 촉매로서 작용하도록 하기 위해 28위치에서 배기가스중에 존재하는 암모니아의 농도는 40ppm 미만이어야만 한다. 또한, 24위치내에서 산화조건을 확실히 하기 위해 산소 또는 공기를 28번 위치에 도입시킬 수도 있다.
본 발명에 따르면, 산화분위기는 확실한 조건하에 암모니아의 공급을 조절하거나, 또는 공기 또는 산소가 풍부한 공기를 공급시키고, 이어서 환원단계를 거쳐서 만들 수 있다. 이러한 조작방식 제4도에 더욱 상세히 기술되어 있다.
[실시예 1]
실험실 실험에서, 산화철 형태(디다이어촉매 ; Didier 촉매)의 디녹스촉매(벌집형태, 부피 20㎖)를 시험물질인 헥사-클로로-벤졸 및 2, 4, 8-트리-클로로-디벤조-푸란을 감소시키는 효율에 관해서 시험하였다.
제1도는 공간속도가 1000/h일 때 감소율(감소효율)을 나타낸 것이다.
제2도는 450℃에서 공간속도가 유기생성물 감소율에 미치는 영향을 나타낸 것이다.
디녹스촉매를 첨가하기 전에 1000ppm의 농도로 암모니아를 도입하면, 산화효과를 전혀 볼 수 없었다(감소 + 0%).
[실시예 2]
폐기물 소각장치에서, 배기가스의 부분적 흐름을 260°내지 280℃로 가열시킨 후, 여기에 NH3를 첨가시켰다. 여기서, ㎥당 NH3의 부피농도는 배기가스의 NOx 함량보다 작았다. 이어서 처리된 배기가스 흐름을 디녹스촉매에 전달시켰다.
촉매의 조성은 다음과 같다 :
TiO275중량%
V2O54중량%
WO38중량%
유리섬유 7중량%
잔류물 불활성물질
기공부피 300㎣/g
비표면 60㎡/g
여러 가지 부피를 갖는 촉매에 통과시킨 후, PCDD/PCDF(펜타-클로로-디-벤조-디옥신/펜타-클로로-디-벤조-퓨란)의 농도를 측정했다. 촉매 뒤에 샘플을 놓고 비교샘플은 암모니아 노즐앞에 놓았으며, 촉매온도는 260°내지 280℃ 이었다. 이러한 시험결과를 다음 표 1에 나타내었다.
단지 4번째 촉매층 다음에서 PCDD/PCDF농도 (＞80%)가 명백하게 감소되는 것이 수차의 실험을 통해 반복하여 검출되었다. 첨가된 암모니아의 양은 일정하였고, 각 NOx 농도와는 상관없었다. 4번째층 다음에서 PCDD/PCDF 측정치와 관련하여 세 번째층 뒤의 암모니아 농도는 10ppm미만이었다.
[실시예 3]
상기 실시예 2를 변형시킨 것으로, 촉매부피를 증가시켰고 배기가스 온도를 300℃ 이상으로 증가시켰으며, NH3 첨가 메카니즘을 차단시켰다.
이에 따른 여러 가지 시험결과를 다음 표 2에 나타내었다. 감소율은 95% 이상이었다.
TE중 PCDD/PCDF의 함유량의 감소율:87%
n.n.=검출불가; 단일성분 검출한계는 약 0.022mg/Ncbm이다.
디녹스촉매처리 전·후에 PCDD/PCDF 측정
국내 폐기물 소각장치에서의 측정시설 촉매온도:290℃ 공간속도:10,000/h 미만, 속도 8m/h 미만
n.n.=검출불가; 단일성분 검출한계는 약 0.022mg/Ncbm이다.
디녹스촉매처리 전·후에 PCDD/PCDF 측정
국내 폐기물 소각장치에서의 측정시설 촉매온도:290℃ 공간속도:10,000/h 미만, 속도 8m/h 미만

Claims (8)

  1. 불완전연소의 생성물로서 유기 할로겐 화합물을 함유하는 배기가스를 산화조건하에서 150°내지 500℃의 온도에서, 하기의 조성물을 포함하고 그 이외의 나머지 부분은 충전재로 이루어지며, 기공부피 100 내지 400㎣/q, 평균 기공반경 50 내지 200Å 및 BET 표면적 20 내지 100㎡/g인 촉매로 처리하여서 되는 유기 할로겐 화합물의 방출을 감소시키는 방법.
    TiO270 내지 80 중량%
    WO32 내지 10 중량%
    V2O50.5 내지 3 중량%
    MoO3최대 4중량%
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기가스는 300°내지 500℃의 온도 범위에서 처리하여서 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 배기가스의 공간속도가 5,000m/h 이하인 것을 특징으로 하는 방법,
  4. 제1항에 있어서, 상기 배기가스는 4m/h 미만의 면적속도로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 배기가스를 처음에 산화조건하에서 촉매에 통과시키고, 이어서 이 배기가스를 한편으로 암모니아를 공급하면서, 촉매에 통과시켜 질소산화물을 제거하는 질소산화물 분해방법과 함께 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 배기가스를 처음에 한편으로 암모니아를 공급하면서 상기 촉매에 통과시켜서 질소산화물을 제거시키고, 이어서 상기 배기가스를 산화조건하에서 500ppm 이하의 암모니아 농도에서 상기 촉매에 통과시켜서 유기 할로겐 화합물을 제거하는 질소산화물제거 방법과 함께 실시하여서 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 암모니아 농도가 10ppm 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 방법은 폴리할로겐화 디벤조디옥신과, 디벤조푸란, 클로로벤젠, 클로로페놀 및 폴리염소화 비페닐의 방출을 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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