KR100379714B1 - 배기가스중 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐화합물을 제거하기 위한 유해물질 제거제 - Google Patents
배기가스중 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐화합물을 제거하기 위한 유해물질 제거제 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 복합촉매 A, 복합촉매 B 및 산성 물질 제거제 C 중에서 최소한 둘을 포함하는, 배기가스중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하는데 사용되는 유해 물질 제거제를 제공한다. 상기에서 복합 촉매 A는 고체산 물질을 포함하거나 또는 포함하지 않는 담지체 물질 70-99.9중량%에 금속염 또는 금속산화물 0.1-30중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 환원촉매 및 상기 환원촉매 100 중량부에 대하여 5-150 중량부의 양으로 상기 촉매에 함침되어 있는 질소산화물을 환원시키는 환원제를 포함한다. 상기 복합촉매 B는 담지체 물질 40-99.5중량%에 금속염 또는 금속산화물 0.5-60중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 소성 촉매 및 상기 소성 촉매 100 중량부에 대하여 4-400 중량부의 양으로 상기 소성 촉매에 담지되어 있는 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 포함한다. 상기에서, 산성 물질 제거제 C는 알칼리금속 및 알칼리토금속의 산화물, 탄산염, 초산염, 수산화물중 하나 또는 그 이상의 혼합물 또는 이것에 알칼리금속 및 알칼리토금속의 할로겐염을 첨가한 것을 포함한다. 본 발명은 상기 유해물질 제거제를 사용하여 배기가스중에 포함되어 있는 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등의 유해물질들을 제거함으로써 복잡한 설비없이 간단하게 배기가스중의 유해물질들을 제거할 수 있으며, 종래의 촉매탑을 이용하여 배기가스중의 유해물질을 제거하는 방법에서의 제거율 이상의 효율성을 가지면서도 우수한 에너지 효율성을 보여준다.
Description
본 발명은 배기가스중 질소산화물, 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물 및 황산화물 등과 같은 유해 물질들을 제거하는데 사용되는 유해물질 제거제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 보일러, 발전소, 소각로등 각종 연소시설로부터 배출되는 배기가스중의 질소산화물, 다이옥신을 포함한 방향족 할로겐화물, 휘발성 유기물, 일산화탄소, 중금속물질 및 황산화물 등과 같은 유해물질들을 제거하는 하는데 사용되는 유해물질 제거제 및 그 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기의 유해물질 제거제를 사용하여 배기가스중에 포함되어 있는 상기와 같은 유해 물질들을 제거하는 방법을 포함한다.
각종 연소시설로부터 배출되는 배기가스에는 질소산화물, 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물, 황산화물과 같은 산성물질 등의 유해 물질들이 포함되어 있다. 배기가스 중에 포함되어 있는 이러한 유해 물질들을 제거하기 위한 종래 기술의 예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 방법의 하나로서, 촉매탑, 활성탄 및 알칼리 흡수탑을 사용하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
각종 연소시설로부터 배출되는 배기가스중의 질소산화물을 제거하기 위하여, 도 1의 유해 물질 제거 시스템은 일반적으로 백금, 팔라듐, 로듐등의 귀금속 물질 또는 바나듐, 철, 코발트, 구리, 등의 기타 전이금속 물질을 이산화티탄, 산화바나튬, 알루미나, 제올라이트 등에 반응시켜 제조한 촉매를 내구성이 강한 벌집(Honeycomb)형 코디에라이트(Cordierite)등의 기질에 결합시켜 제조된 다단 촉매탑을 포함한다. 즉, 도 1의 시스템은 암모니아 또는 암모니아수를 환원제로 사용하여 고온으로 가열된 촉매에 분사하여 질소산화물만을 선택적으로 환원시켜 질소가스로 변환시키는 이른바, 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction method; SCR)을 이용하고 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 먼저 연소실에서 배출되는 배기가스는 황산화물을 제거하기 위한 장치인 알칼리 흡수탑을 통과하게 된다. 이 때, 알칼리 흡수탑에는 소석회 등의 알칼리 물질이 투여된다. 알칼리 흡수탑을 거친 배기가스는 이어서 제진장치 또는 집진장치를 통과하면서 배기가스 중에 혼합되어 있는 먼지와 같은 입자들이 제거된다. 통상적으로 상기의 촉매탑에 사용되는 벌집형 코디에라이트는 내구성이 강하도록 설계되어 있으나 그것의 설계 및 제조에는 많은 비용이 소요되므로 최대한의 수명을 보장받기 위해서는 먼지 등에 의한 마모를 방지할 필요가 있다. 따라서, 배기가스중의 먼지 등은 촉매탑에 들어가기 전에 제진장치 또는 집진장치에 의하여 제거되는 것이 일반적이다.
다음으로 제진장치 또는 집진장치를 통과한 배기가스는 촉매탑을 통과하면서 배기가스중의 질소산화물이 질소로 환원된다. 이 때, 촉매탑에는 질소산화물을 환원시킬 수 있는 환원제로서 통상적으로 암모니아 또는 암모니아수가 분사된다. 또한, 질소산화물이 촉매탑의 촉매와 환원제에 의하여 환원되기 위해서는 높은 반응온도가 필요하므로 촉매탑의 입구쪽에는 예열장치가 설치되어 있다. 질소산화물을 환원시키기 위한 반응온도는 210℃ 이상이어야 하며, 통상적으로 250~350℃의 온도에서 반응이 수행된다. 일반적으로 촉매탑에서의 반응에 의해서는 질소산화물이 질소로 환원되지만 그외 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물 등은 이 촉매탑에서 제거되지 않는다. 한편, 촉매탑에서 분사되는 암모니아와 같은 환원제는 대기로 배출되어서는 안 되는 오염물질이므로 질소산화물을 환원시키기 위한 필요량 이상의 과잉량을 분사해서는 않된다. 이를 위하여, 대기로 배출되는 배기가스중에 암모니아의 양을 검출할 수 있는 장치를 배출구에 설치하고 또한 검출된 암모니아의 양을 모니터링하면서 촉매탑에서 분사되는 암모니아의 양을 조절하여야 한다. 또한, 과잉의 암모니아가 분사되어 대기중으로 암모니아가 배출되는 것에 대비하여 암모니아를 제거하기 위한 별도의 설비를 설치할 필요가 있다.
촉매탑을 통과한 배기가스중에는 질소산화물은 질소로 환원되어 있지만, 그외 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물 등은 촉매탑에서 제거되지 않으므로, 이것을 제거하기 위하여 배기가스를 활성탄 흡착탑에 통과시킨다.
또한, 도 1의 시스템에 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물을 제거하기 위하여 이 화합물을 제거하는데 적합한 촉매 물질을 충진한 촉매탑을 질소산화물을 제거하기 위한 촉매탑과는 별도로 설치할 수 있다. 이러한 촉매탑은 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄 등의 전이금속 물질을 제올라이트 등에 반응시켜 제조한 촉매를 내구성이 강한 벌집형 코디에라이드 등의 기질에 결합시켜 적재한 것이다.
따라서, 도 1의 유해 물질 제거 시스템은 황산화물과 같은 산성 물질을 제거하기 위한 알칼리 흡수탑, 질소산화물을 제거하기 위한 촉매탑 및 방향족 할로겐 화합물을 제거하기 위한 활성탄 흡착탑을 단계별로 적용하는 것이다.
이러한 유해물질 제거 시스템은 단계별로 적용되는 여러 가지 장치가 필요하므로 많은 설치비 및 관리비가 소요되며, 특히 질소산화물을 제거하기 위한 촉매탑 및/또는 방향족 할로겐 화합물을 제거하기 위한 촉매탑의 설치, 운용 및 관리에는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉,
먼저, 내구성이 강한 벌집형 코디에라이트의 설계 및 제조에 많은 비용이 소요된다. 즉, 촉매탑의 설치에 많은 투자비가 소요된다. 둘째, 질소산화물의 환원반응에 요구되는 반응온도가 210℃ 이상, 통상적으로는 250~350℃ 정도이므로 촉매탑의 입구측에 배기가스를 예열하기 위한 설비가 필요하며 또한 높은 온도의 요구로 인한 많은 에너지가 소비된다. 세째, 촉매탑에는 질소산화물을 환원시키기 위한 환원제로서 암모니아가 분사되므로 암모니아의 저장 및 관리에 따른 부담이 크다. 넷째, 대기중에 배출되는 암모니아의 배출량을 검출하기 위한 장치 및 이를 모니터링하기 위한 장치가 추가적으로 필요하며, 또한 과잉 또는 미반응 암모니아 가스를 제거하기 위한 별도의 보완설비가 필요하다. 다섯째, 촉매탑에 입자상 촉매를 충진하여 사용하는 경우 배기가스의 압력손실이 매우 크다는 문제점이 있다. 여섯째, 벌집형의 촉매를 적층하여 사용하는 경우 먼지 등에 의해 벌집구조가 파괴되어 촉매의 수명이 저하될 수 있다. 일곱째, 상기의 촉매탑으로는 질소산화물의 제거를 달성할 수 있으나, 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물 등을 제거할 수는 없으므로 이것을 제거하기 위한 활성탄 흡착탑과 같은 추가의 장치가 필요하다.
도 2는 종래의 방법의 하나로서, 무촉매환원법, 활성탄 및 알칼리 흡수탑을 사용하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
도 2의 시스템은 선택적 무촉매환원법(selective non-catalytic reduction method; SNCR)을 사용하여 질소산화물을 제거하는 것이다. 도 2에서 보는 바와 같이, 선택적 무촉매환원법은 연소실 내의 연소부위에 질소산화물을 환원시키는 환원제인 암모니아 또는 우레아 용액을 직접 분사하여 질소 산화물을 환원하는 것이다. 이것은 도 1의 선택적 촉매환원법과 비교하면, 촉매탑을 사용하지 않을 뿐만 아니라 촉매를 전혀 사용하지 않고 연소실에 암모니아를 직접 분사하여 연소실의 고온을 이용하여 배기가스 중의 질소산화물을 환원시키는 점에 차이가 있다.
그러나, 도 2의 시스템은 단계별로 적용되는 여러 가지 장치를 사용한다는 단점이외에도 선택적 무촉매환원법의 사용에 의하여 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 고온조건을 얻기 위하여 직접 연소실 속에 분사하여야 하므로 분사시설의 운전 및 연소조건의 유지에 어려움이 있다. 둘째, 질소산화물의 제거율에 한계가 있다 (대체로 60%가 한계선임). 또한, 상기 선택적 촉매환원법과 동일한 문제점으로서, 셋째, 연소실에는 질소산화물을 환원시키기 위한 환원제로서 암모니아가 사용되므로 암모니아의 저장 및 관리가 필요하다. 넷째, 대기중에 배출되는 암모니아의 배출량을 검출하기 위한 장치 및 이를 모니터링하기 위한 장치가 추가적으로 필요하며, 또한 과잉 또는 미반응 암모니아 가스를 제거하기 위한 별도의 보완설비가 필요하다. 다섯째, 연소실에서의 암모니아의 환원반응에 의하여 질소산화물의 제거를 달성할 수 있으나, 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물 등을 제거할 수는 없으므로 이것을 제거하기 위한 활성탄 흡착탑과 같은 추가의 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 내구성이 강한 벌집형 코디에라이트가 적재된 촉매탑과 같이 높은 설비비가 소요되는 장비가 필요하지 않은, 연소에 의하여 배출되는 배기가스중에 포함되어 있는 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등과 같은 유해 물질을 제거하는데 사용되는 유해물질 제거제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 배기가스 중에 포함되어 있는 상기와 같은 유해 물질들을 단계별로 제거하는 것이 아니라 한 단계에서 동시적으로 제거할 수 있는 유해물질 제거제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 반응온도가 높지 않아 별도의 예열 장치가 필요없고반응에 소요되는 에너지 비용이 적은, 배기가스중에 포함되어 있는 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등과 같은 유해 물질을 제거하는데 사용되는 유해물질 제거제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 추가적인 장치가 거의 필요없는, 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등과 같은 유해 물질을 제거하느데 사용되는 유해물질 제거제를 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 상기의 유해물질 제거제를 사용함으로써 상기의 장점을 가지는, 배기가스중에 포함되어 있는 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등과 같은 유해 물질을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 방법의 하나로서, 촉매탑, 활성탄 및 알칼리 흡수탑을 사용하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
도 2는 종래의 방법의 하나로서, 무촉매환원법, 활성탄 및 알칼리 흡수탑을 사용하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예로서, 본 발명의 유해물질 제거제를 이용하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 환원제를 포함하지 않는 유해물질 제거제와 환원제를 투입전 결합시키거나 투입과정에서 결합시킨 후 연소시설의 해당 장치에 투입하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 환원제를 포함하지 않는 유해물질 제거제와 환원제를 별도로 투입하여 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 처리하는 연소시설의 개념도이다.
도 6은 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물에 대한 본 발명의 유해물질 제거제의 제거능력을 측정하기 위한 실험에서 본 발명의 유해물질 제거제와 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 포함하는 가스를 반응시키는데 사용된 반응관을 나타낸 것이다.
도 7은 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물에 대한 본 발명의 유해물질 제거제의 제거능력을 측정하기 위한 실험에서 본 발명의 유해물질 제거제와 질소산화물, 다이옥신 및 황산화물을 포함하는 가스를 반응시키는데 사용된 반응기를 나타낸 것이다.
본 발명은 복합촉매 A, 복합촉매 B 및 산성 물질 제거제 C 중에서 최소한 둘을 포함하는, 배기가스중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하는데 사용되는 유해 물질 제거제를 제공한다.
상기에서, 복합 촉매 A(이하, 물질 A라고도 함)는 고체산 물질을 포함하거나 또는 포함하지 않는 담지체 물질 70-99.9중량%에 금속염 또는 금속산화물 0.1-30중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 환원촉매 및 상기 환원촉매 100 중량부에 대하여 5-150 중량부의 양으로 상기 촉매에 함침되어 있는 질소산화물을 환원시키는 환원제를 포함한다.
상기에서, 복합촉매 B(이하, 물질 B라고도 함)는 담지체 물질 40-99.5중량%에 금속염 또는 금속산화물 0.5-60중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 소성 촉매 및 상기 소성 촉매 100 중량부에 대하여 4-400 중량부의 양으로 상기 소성 촉매에 담지되어 있는 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 포함한다.
상기에서, 산성 물질 제거제 C는 알칼리금속 및 알칼리토금속의 산화물, 탄산염, 초산염, 수산화물중 하나 또는 그 이상의 혼합물 또는 이것에 알칼리금속 및 알칼리토금속의 할로겐염을 첨가한 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 연소실에서의 연소에 의하여 발생하는 배기가스를 알칼리 흡수탑 및/또는 집진장치에 공급하는 단계 및 상기의 유해물질 제거제를 100-500℃의 온도 범위에 있는 상기 집진장치 또는 상기 집진장치 전단 또는 상기 알칼리 흡수탑에 분말 상태로 분사하여 배기가스중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하는 단계를 포함하는 배기가스중에 포함되어 있는 유해물질을 제거하는 방법을 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 환원촉매는 연소에 의하여 배출되는 배기가스중 질소산화물을 환원시키는데 사용되는 촉매로서, 담지체 물질에 금속, 금속염 또는 금속산화물이 담지되어 있는 촉매 또는 담지체 물질과 고체산 물질이 결합된 것에 금속, 금속염 또는 금속산화물이 담지되어 있는 촉매를 말한다. 이것은 복합촉매 A를 제조하기 위한 중간체이다.
본 명세서에서 사용되는 복합촉매 A는 상기에서 언급한 환원촉매에 질소산화물을 환원시키는 암모니아, 암모니아수, 요소 등과 같은 환원제가 함침되어 있는촉매를 말한다.
본 명세서에서 사용되는 함침은 상기 환원촉매에 상기에서 언급하는 환원제를 임의의 방법으로 함침시키는 것을 말하며, 상기 환원촉매에 상기 환원제를 임의의 방법으로 코팅시키거나 흡착시키는 것을 포함하는 개념으로 사용한다.
본 명세서에서 언급되는 소성촉매는 연소에 의하여 배출되는 배기가스 중 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물, 페놀류 화합물 및 황산화물을 제거하기 위하여 사용되는 촉매로서, 담지체 물질에 금속, 금속염 또는 금속산화물을 담지하고 소성하여 얻어지는 촉매를 말한다. 이것은 복합촉매 B를 제조하기 위한 중간체이다.
본 명세서에서 언급되는 복합촉매 B는 상기에서 언급한 소성촉매에 알칼리금속 및/또는 알칼리토금속을 담지시킨 촉매를 말한다.
본 명세서에서 언급되는 방향족 할로겐 화합물은 디클로로벤젠, 트리클로로벤젠, 특히 다이옥신과 같이 방향족 고리에 할로겐 원소가 하나 이상 치환된 화합물을 통칭하는 것으로 이해할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 방향족 할로겐 화합물이라고 언급하고 있더라도 이것은 예시적인 것으로서, 배기가스에 포함된 방향족 할로겐 화합물 뿐만 아니라 지방족 할로겐 화합물이 포함될 수 있는 조건에서 지방족 할로겐 화합물을 배제하는 의미로 이해해서는 안된다.
본 명세서(특허청구범위 포함)에서 언급되는 할로겐 화합물 또는 할로겐화 유기물은 방향족 할로겐 화합물 및 지방족 할로겐 화합물을 포함하며, 치환기로서 할로겐 원소를 가지는 유기 화합물을 의미한다.
본 명세서에서 언급하는 유해물질은 황산화물과 같은 산성물질, 질소산화물 및 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물을 의미하며, 그외에 중금속, 일산화탄소 등의 유해물질도 포함할 수 있다.
본 발명자는 별도로 고가의 설치비와 운영비가 요구되는 촉매탑을 사용하지 않고, 기존 배기가스 처리설비에 공통적으로 설치되어 있는 최소한의 설비를 이용하여 효율이 높으면서도 저렴한 비용으로 배기가스중의 질소산화물을 환원하는 방법을 모색하던 중, 거의 모든 연소 시설의 배기가스 처리시설에 황산화물 제거를 위한 알카리 흡수 설비와 미세입자 제거를 위한 집진설비가 있다는 점에 착안하여, 본 발명의 유해물질 제거제를 제조하였다. 또한, 이것을 분말로 배기가스중에 분사하고 반응 완료된 유해물질 제거제 분말을 집진설비로 포집하는 간단한 방법으로 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐화합물 등을 동시에 제거하는 기술을 개발하였다.
본 발명에서는 먼저 고체산 물질을 포함하는 담지체 물질에 0.1-30 중량%(금속산화물 환산 중량비임)의 금속, 특히 전이금속, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 원소, 3족 원소의 염 또는 산화물 중 하나, 또는 두가지 이상의 혼합물을 담지시킨 후, 300℃ - 1100℃에서 소성하여 입자상의 환원촉매를 제조한다. 또한 상기의 환원촉매 입자에 대하여 질소산화물을 환원시키는 환원제를상기 환원촉매 100 중량부에 대하여5-150중량부를 함침시키거나 코팅, 또는 흡착시켜 촉매와 환원제가 결합된 복합촉매 A를 제조한다.
이 때, 고체산 물질을 포함하는 담지체 물질은 고체산 물질과 담지체 물질의총 중량을 기준으로 0-75 중량%(산화물 환산 중량비임)의 고체산 물질이 담지체 물질과 결합된 것이다. 고체산 물질은 특히, 5중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다.
상기한 담지체 물질은 바람직하게는 비표면적 40m2/g-3500m2/g의 천연 또는 인공의 제올라이트, 천연 또는 인공의 벤토나이트, 활성 알루미나, 점토, 비산재, 활성탄, 활성실리카, 이산화티탄, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물을 포함한다.
상기한 고체산 물질은 바람직하게는 천연 또는 인공의 제올라이트, CoO, CuO, Fe2O3, Cr2O3, SiO2, Al2O3, Ga2O3, B2O3와 같은 금속산화물 또는 금속산화물염,Zr의 산화물 또는 산화물염,합성 또는 천연 벤토나이트의 염 또는 산화물 및 이들의 혼합물을 포함한다. 고체산 물질 자체는 반드시 이와 같은 분자식의 물질로 투입될 필요는 없으나 투입후, 소성과정을 거침에 따라 이와 같은 산화물 또는 산화물염으로 변화되는 것으로서, 따라서 위에서 표기한 고체산의 조성비는 산화물 형태를 이루었을 때의 질량으로 환산한 경우의 조성비를 말한다.
상기한 전이금속, 알칼리금속, 알칼리토금속 및 3족 원소는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Ga, Mo, W, Rh, Pd, Pt, Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Al 중 하나, 또는 그 이상이 선택될 수 있다.
상기의 복합촉매 A를 제조함에 있어서 금속은 여러가지 형태, 즉 금속 그자체, 금속염 또는 금속산화물의 형태로 투입될 수 있으나 투입후, 소성과정을 거침에 따라 산소와 결합된 산화물로 변화되며, 따라서 위에서 표기한 금속의 조성비는 산화물 형태를 이루었을 때의 질량으로 환산한 경우의 조성비를 말한다.
상기한 환원제는 구체적으로는 요소, 암모니아, 헥사메틸렌테트라아민, 카르밤산 암모늄 등과 같은 암모늄염, 아세톤, 탄소수 20이하, 바람직하게는 탄소수 17이하, 더욱 바람직하게는 15이하, 가장 바람직하게는 탄소수 2~6의 탄화수소 중에서 단독, 또는 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 환원제의 양은 특별히 제한되지는 않으나,상기 환원촉매 100 중량부에 대하여5중량부이하의 환원제를 함침시킬 경우에는 질소산화물을 환원시키는 환원제 양이 부족하기 때문에 복합촉매 A를 많이 사용하여야 되는 문제점이 있으며, 150중량부이상 환원제를 함침시킬 경우에는 배기가스 중에 휘발된 미반응 환원제에 의한 문제점이 생길 수 있다.
상기의 담지체 물질에 고체산 물질을 결합함에 있어서는 고체산의 종류에 따라 용액상태, 또는 콜로이드 상태, 또는 액체 중에 분산된 슬러리 상태로서 혼합한 후 건조하여 결합한다.
상기 방법에 의하여 제조된 고체산 물질을 포함하는 담지체 물질에 금속을 담지시킴에 있어서는 금속을 이온상태의 용액, 또는 산화물이나 염의 콜로이드나 슬러리로서 담지시킨다.
본 발명의 복합촉매 A를 제조함에 있어서 첨가되는 전이금속, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 물질은 직접적으로 촉매로서의 활성을 나타내는 역할을 한다고 보여지는 물질로서, 5중량%이하가 담지될 경우 점차 촉매로서의 활성이 적어져, 0.5중량%이하의 조성비로서 만들어진 복합촉매 A의 경우는 그 활성이 매우 낮게 된다. 또한 20중량%이상이 담지되는 경우에는 성분비를 높임에 따라 활성이 높아지는 정도가 현저히 줄어들기 시작하며, 30중량% 이상 담지하는 것은 활성을 높이는데 아무런 기여를 하지 못한다.
상기 방법에 의하여 본 발명의 복합촉매 A를 제조함에 있어서 별도로 고체산을 첨가하는 것이 반드시 필수적이지는 않다. 이는 본 발명의 복합촉매 A의 제조방법에 있어서 담지체로 첨가되는 물질이 촉매 활성에 기여하는 금속산화물 특성을 지니고 있거나, 담지체로서 첨가되는 물질이 고체산의 역할까지 대신 할 수 있는 조합으로서 구성될 경우 실질적으로 상기 방법에 의해 제조된 복합촉매 A와 동등하게 된다.
본 발명에서, 복합촉매 B는 다음과 같이 제조된다. 먼저 담지체 물질 40.0중량%-99.5중량%에 0.5중량%-60중량%의 금속염 또는 금속산화물, 특히, 전이금속, 알칼리금속, 알칼리토금속, 또는 3B족원소 물질의 염 또는 산화물을 담지시킨 후, 300℃ - 1100℃에서 소성하여 소성 촉매를 제조한다. 그리고 이 소성촉매100 중량부에 대하여 알칼리금속 또는 알칼리토금속을 4중량부- 400중량부혼합한 후 29℃-900℃에서 알칼리금속 및 알칼리토금속을 용융시켜서 담지체 또는 혼합체를 만들어 분말을 포함한 입상 복합촉매 B를 제조한다. 상기의 촉매에 상온에서 액상 또는 고상인 소수성 물질 예를 들어, 오일, 왁스, 동식물성 유지 또는 탄소수 9이상의 탄화수소류 1종 이상을 복합촉매 B100 중량부에 대하여 2 - 200중량부첨가한 후 교반하여 복합촉매에 코팅시켜서 코팅 복합촉매 B 분말을 제조한다.
상기한 방법에 의하여 복합촉매 B를 제조함에 있어서, 담지체 물질은 복합촉매 A에서와 같이, 구체적으로는 천연 또는 인공의 제올라이트, 천연 또는 인공의 벤토나이트, 활성 알루미나, 점토, 활성탄, 활성실리카, 이산화티탄, 탄산칼슘중각각의 단독 또는 혼합물을 포함한다.
또한, 전이금속, 알칼리금속, 알칼리토금속, 또는 3B족 원소의 염 또는 산화물은 복합촉매 A에서와 같이, 구체적으로는 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Ga, Mo, W, Rh, Pd, Pt, Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, Al의 염, 또는 산화물 중에서 하나 또는 그 이상이 선택될 수 있다. 이들 물질은 염의 형태로 투입될 수 있으나 투입후, 소성과정을 거침에 따라 이와 같은 산화물 또는 산화물염으로 변화되며, 따라서 위에서 표기한 금속의 조성비는 본 발명의 제조법에서의 소성후 산화물 형태를 이루었을 때의 질량으로 환산한 경우의 조성비를 말한다. 이들 전이금속, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 물질의 염, 또는 산화물을 담지시킴에 있어서 구체적으로는 이들 물질을 이온상태의 용액, 또는 산화물이나 염의 콜로이드나 슬러리로서 담지시킨다.
본 발명의 복합촉매 B에 있어서, 전이금속, 알칼리, 알칼리토금속의 염, 또는 산화물은 촉매작용에서 중심적 역할을 하는 물질로서 일반적으로 적게 넣을 수록 활성이 감소되어 산화물형태로 환산하였을 경우의 중량비로서 0.5중량%이하만을 담지한 복합촉매의 경우는 그 활성이 매우 낮게 된다. 반면에 많이 넣을 수록 활성이 증진되나, 60중량% 이상 담지할 경우는 그 이하의 양을 사용하는 경우에 비해 활성의 증진을 크지 않다.
본 발명에서 사용되는 알칼리 금속, 또는 알칼리 토금속은 구체적으로는 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba 중 하나, 또는 두종이상으로서 구성할 수 있다.
이 알칼리금속 및 알칼리토금속을 소성물에 투입하여 담지시킴에 있어서 구체적으로는 각 금속의 용융점 이상에서 용융 시키면서 단독 또는 혼합으로 구성하여 소성촉매에 담지 시키거나 복합체를 만든다. 이 때 반응 분위기는 물이 함유되지 않는 미반응성의 질소, 아르곤, 헬륨등을 반응기내에 주입하면서 혼합하는 것이 알칼리 또는 알칼리토금속이 물과 반응할 가능성을 없앨 수 있으나 일반 대기조건에서의 반응도 가능하다. 이때 이들 금속의 양은 특별히 제한되지는 않으나, 이들 금속이 소성물의 중량100 중량부에 대하여 4중량부이하로 떨어질 때는 반응 성능이 매우 약해지며 400중량부이상일 때는 금속을 소성촉매에 제대로 분산시킬 수 없기 때문에 미세한 입자가 아니라 덩어리가 형성되어, 배기 가스에 분사시켜 다이옥신류등의 방향족 할로겐화합물을 분해시킬 때 이들 유해 물질과 반응하는 접촉 면적이 별로 증가하지 않거나 줄어들 수 있으므로 분해능력이 크게 증가되지 않는다.
본 발명에 의한 코팅 복합촉매 B를 제조함에 있어서 상온에서 액상 또는 고상인 소수성 물질, 예를 들어, 오일, 왁스, 동식물성 유지 또는 탄소수 9이상의 탄화수소류 등으로 코팅하는 것이 반드시 필수적인 것은 아니나 이와 같이 코팅하는 경우 촉매의 활성을 장기간 유지하는 데 있어서 잇점이 있다. 이와 같은 목적으로 상기 물질을 투입하는 데 있어서 그 양은 임의로 정할 수 있다. 그러나 복합촉매 B 분말의 입경에 따라 차이는 있으나 복합촉매 B 분말100 중량부에 대하여 대체로 2중량부이하를 투입할 경우 제대로 코팅이 이루어 지지 않아 충분한 효과를 얻을 수 없고, 200중량부이상을 투입할 경우 그 이하의 양을 투입하는 경우와 같은 정도의 효과밖에 볼 수 없다.
본 발명에 의한 복합촉매 B 분말을 코팅함에 있어서 사용되는 소수성 물질은소수성 물질이면 어느것이나 사용이 가능하지만 보다 효과적으로 목적을 달성하기 위해서는 보관시 외기와 촉매분말의 접촉을 효과적으로 차단하면서도 공정적용시 쉽게 제거될 수 있어야 한다. 따라서 상온에서 휘발성을 보이지 않으면서도, 적용온도에서는 쉽게 액화, 또는 기화되는 물질이 가장 적합하다고 할 수 있다.
본 발명에 의한 복합촉매 B 분말을 코팅함에 있어서 사용되는 소수성 물질은 상온 또는 저온에서 액상의 물질과 고상의 물질이 모두 사용가능하나 각기 유리한 점과 불리한 점이 있다. 액상의 물질을 사용할 경우 상온에서도 고르게 도포하는 것이 가능하고, 코팅과정도 간단하나, 고상의 물질에 비해 제조 후 보관중에 휘발되는 문제점이 있고, 고상의 물질을 사용할 경우에는 휘발되는 문제는 없지만 코팅시 온도를 올려 고상 코팅물질을 용융 시켜서 사용해야 하며, 적용시에는 고상물질의 용융점 이산에서 사용해야 한다.
본 발명에서 사용되는 산성 물질 제거제 C는 알칼리금속 및 알칼리토금속의 산화물이나 탄산염, 초산염, 수산화물중 하나, 또는 그 이상의 혼합물 및/또는 이 혼합물에 알칼리금속 및 알칼리토금속의 할로겐염을 첨가한 것을 포함한다.
위 물질들은 각기 목적에 따라 장단점을 가지고 있다. 알칼리 금속계통의 산화물은 반응성이 매우 뛰어나지만 장기적인 보관이 어렵다. 알칼리토금속이나 탄산염계통의 물질은 오래 보관하기에 좋지만 반응성이 떨어진다.
이들 문제를 해결하기 위하여 물질 C에 대해서도 물질 B에 적용한 것과 같은 소수성 물질로서 코팅하여 대기 및 수분과의 접촉을 차단하여 보존성을 높이는 것이 가능하다. 물질 B와 물질 C를 모두 코팅하고자 할 경우 각각을 코팅한 후 혼합하는 방법도 가능하나 물질 B와 물질 C를 혼합한 후 코팅공정을 거쳐 다시 물질 A를 혼합함으로서 공정을 간단히 할 수도 있다. 또한 코팅처리를 하지 않고 외기를 효과적으로 차단할 수 있도록 포장하여 보관하여도 좋은 효과를 볼 수 있다.
본 발명에 의한 유해물질 제거제의 구성물중 물질 A는 주요하게는 질소산화물을 질소로서 환원시키는 작용을 하며, 물질 C는 황산화물을 포함한 배기가스중의 산성물질과 결합하여 염을 형성함으로서 배기가스로부터 제거하는 역할을 한다. 또한 물질 B는 다이옥신류의 물질을 포함한 할로겐화 유기물과 중금속물질을 제거함과 동시에 물질 C에 의해 제거되기 어려운 산성물질들과 반응한다. 본 발명에 의한 복합촉매에서 물질 A및 물질 B, 물질 C의 조성비에 특별한 제한은 없으며, 배기가스중의 오염물질 조성에 따라 임의의 조성비를 택하여 제조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예로서, 상기와 같은 유해물질 제거제를 사용하여 연소에 의하여 발생하는 배기가스중에 포함되어 있는 황산화물과 같은 산성 물질, 질소산화물 및 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물 등의 유해물질을 제거하는 방법을 보여준다. 도 3에서 보는 바와 같이, 연소실에서 발생된 배기가스는 알칼리 흡수탑, 제진장치 및 활성탄 흡수탑을 차례로 거쳐서 대기중으로 배출된다. 이 때, 본 발명의 유해물질 제거제는 알칼리 흡수탑, 제진장치의 전단 또는 제진장치로 분사된다. 제진장치로는 백필터(bag filter), 사이클론, 전기집진기 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 유해물질 제거제는 배기가스 중에 포함되어 있는 황산화물과 같은 산성 물질, 질소산화물 및 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물을 동시에 제거할 수 있는 능력을 가지고 있으므로 알칼리 흡수탑 및 활성탄 흡수탑을 설치하지 않아도 무방하다. 즉, 제진장치만을 설치하고 이 제진장치의 전단 또는 제진장치에 본 발명의 유해물질 제거제를 분말로 분사하여도 된다.
본 발명의 유해물질 제거제가 알칼리 흡수탑 내로 분사되는 경우, 본 발명의 유해물질 제거제는 배기가스가 알칼리 흡수탑 내에 형성하는 난류를 따라 유동하면서 배기가스중의 유해물질과 접촉하여 이들을 제거한다. 또한 본 발명의 유해물질 제거제, 특히 복합촉매 A에 흡착된 환원제가 반응으로 소모되어 없어짐에 따라 복합촉매 A 그리고 복합촉매 B에 일산화탄소, 중금속등의 유해물질이 흡착되므로, 본 발명의 유해물질 제거제에 의하여 황산화물과 같은 산성 물질, 질소산화물 및 다이옥신과 같은 방향족 할로겐 화합물의 제거뿐만 아니라 다른 유해물질도 제거할 수 있다.
제진장치로서 백필터를 사용하는 경우, 본 발명의 유해물질 제거제는 백필터의 전단에 분사될 수 있다. 이 경우, 분사된 본 발명의 유해물질 제거제는 배기가스와 함께 이동하다 백필터에 포획된 상태로 머무르게 되며, 이동중 또는 백필터에 포획된 후에 접촉하는 배기가스중의 유해물질과 반응하게 된다. 이 경우에도 위와 마찬가지 과정을 통하여 배기가스중의 일산화탄소, 중금속 등이 본 발명의 유해물질 제거제에 흡착된다.
제진장치로서 사이클론을 사용하는 경우, 본 발명의 유해물질 제거제는 사이클론으로 분사될 수 있다. 이 경우, 본 발명의 유해물질 제거제는 배기가스가 사이클론 내에 형성한 난류를 따라 유동하면서 배기가스중의 유해물질과 접촉하여 이들을 제거한다고 판단된다. 이 경우에도 위와 마찬가지 과정을 통하여 배기가스중의다른 유해물질들이 본 발명의 유해물질 제거제에 흡착된다.
제진장치로서 전기집진기를 사용하는 경우, 본 발명의 유해물질 제거제는 전기집전기 전단에 분사될 수 있다. 이 경우, 분사된 본 발명의 유해물질 제거제는 배기가스와 함께 이동하다가 전기집진기에 포획된 상태로 머무르게 되며, 이동중 또는 전기집진기에 포획된 후에 접촉하는 배기가스중의 유해물질과 반응하게 된다. 이 경우에도 위와 마찬가지 과정을 통하여 배기가스중의 다른 유해물질들이 본 발명의 유해물질 제거제에 흡착된다.
이와 같이 본 발명은 유해물질 제거제를 알칼리 흡수탑, 제진장치 또는 제진장치 전단에 분말 형태로 분사하여 투입함으로써 고가의 촉매탑 및 부대 설비를 설치하지 않고서도 배기가스중의 유해물질들을 동시에 제거할 수 있다.
또한,본 발명의 유해물질 제거제는 100-500℃, 바람직하게는 150℃ 이하의 온도에서 사용될 수 있다.본 발명의 유해물질 제거제는 120℃이하에서도 활성을 보이며, 140℃이하의 온도에서도 우수한 활성을 보여 배기가스에 포함되어 대기 오염을 유발시키는 유해물질들을 효과적으로 제거할 수 있다. 다만, 대체로 온도의 증가에 따라 활성이 증가하는 경향을 보이나, 온도가 너무 높은 경우에는 제거제의 활성이 시간이 지남에 따라 급속히 저하하므로 500℃, 바람직하게는 350℃ 이하의 온도가 요구된다. 이는 질소산화물을 제거하기 위하여 현재 개발된 촉매들중 가장 우수한 것도 현장적용시 210℃이상을 요구하는 것에 비추어 본 발명의 유해물질 제거제는 60℃이상 적용온도를 낮춘 것으로, 실질적으로 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물의 제거를 위해 배기가스를 가열할 필요성을 없앴다. 이것은 에너지 효율면에서 획기적인 것이라 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 유해물질 제거제를 사용하여 배기가스중에 포함되어 있는 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등의 유해물질들을 제거하는 방법은 종래의 촉매탑을 이용하여 배기가스중의 유해물질을 제거하는 방법에서의 제거율 이상의 효율성을 가지면서도 우수한 에너지 효율성을 보여준다.
더군다나, 본 발명의 유해물질 제거제 중 복합촉매 A에는 암모니아와 같은 환원제가 복합촉매에 흡착되어 있기 때문에 연소시설은 암모니아의 저장 및 관리를 위한 시설, 인력이 필요하지 않고, 암모니아 분사장치, 과잉 또는 미반응의 암모니아 검출장치, 모니터링 장치, 과잉 또는 미반응의 암모니아를 제거하기 위한 별도의 장치가 필요하지 않다. 또한, 본 발명의 유해물질 제거제는 황산화물, 질소산화물, 방향족 할로겐 화합물 등의 거의 모든 유해물질을 동시에 제거할 수 있으므로 보다 효율적이다.
도 4는 본 발명의 유해물질을 제거하는 방법의 변형 실시예로서, 환원제를 복합촉매 A에 흡착된 상태로 투입하는 것이 아니라 환원촉매와 환원제를 투입하기 직전에 서로 결합시키는 경우를 보여준다. 이 때, 환원촉매와 환원제의 투입 장소는 상기와 마찬가지로 알칼리 흡수탑, 집진장치(제진장치) 또는 집진장치 전단이다. 이와 같이, 투입직전에 환원촉매와 환원제를 결합시키는 것은 환원제가 휘발성이 크거나 기체 상태이거나 또는 불안정한 상태로서 환원촉매에 안정적으로 흡착되기 어려워 복합촉매를 형성하기 어려운 경우 적용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 유해물질을 제거하는 방법의 다른 변형 실시예로서, 본 발명의 유해물질 제거제 중의 복합촉매 A 대신에 환원촉매를 사용하고, 환원촉매를포함하는 유해물질 제거제와 환원제의 투입을 분리하여 별개로 투입하는 경우를 보여준다. 도 4의 방법과 도 5의 방법은 다음과 같은 차이점이 있다. 즉, 도 4의 방법은 환원촉매와 환원제의 투입을 하나의 분사장치에 의하여 실시되는 반면에 도 5의 방법은 환원촉매와 환원제의 투입을 별개의 분사장치에 의하여 실시된다는 것이다. 도 4 및 도 5의 방법에서 사용되는 환원제로는 상기에서 언급한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 그러나, 도 4 및 도 5의 방법은 상기 유해물질 제거제를 사용하는 방법에 비하여 과잉 또는 미반응의 환원제가 발생할 수 있으므로 환원제의 분사량을 질소산화물의 발생량에 따라 조절하면서 운전해야 하며, 그것을 검출 및 모니터링하는 장치가 필요하며, 과잉의 환원제를 제거하기 위한 별도의 장치가 필요할 수도 있다. 따라서, 환원제를 본 발명의 유해물질 제거제 중의 복합촉매 A에 충분히 함침되는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명의 구체적인 예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 구체적인 예를 보여주기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 실시예에 의하여 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다.
실시예 1
담지체 물질로서 천연의 제올라이트 (왕표화학 CLINOPTILOLITE) 1.5g과 고체산으로서 염화제일철의 4수화물 0.790g을 녹인 용액을 혼합하여 110℃에서 2시간이상 건조하였다. 이 물질에 금속염내지 산화물로서 염화구리 0.068g을 녹인 용액을 첨가한 후 110℃에서 2시간동안 건조한 다음 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려600℃에서 1시간 소성한 후 다시 온도를 낮추고 촉매 분말을 제조하였다. 이 촉매분말에 질소산화물의 환원제로서 요소 1.4g을 녹인 용액을 가하여 80℃에서 1시간30분 동안 교반하면서 건조하여 물질 A를 제조하였다.
벤토나이트(와이오밍 HYG2000) 1.6g과 염화제1철의 4수화물 0.687g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 800℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Mg 1.7g을 투입하고 질소분위기에서 670℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 파라핀(남영유화,135P) 2.22g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.0g, 물질 B 0.4g, 무수탄산수소나트륨 2.6g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제에서 입도 100mesh이하의 분말 50mg을 분취하여 직경 125um의 입상 실리카 분말 950mg과 혼합하였다. 이를 도 6에서 도시된 것과 같은 반응관 내에 충진하고, 일정한 온도를 유지하면서 황산화물, 질소산화물 및 할로겐화유기물을 포함한 가스를 분당 100ml의 유속으로 통과시켜 황산화물, 질소산화물 및 할로겐화유기물의 제거능력을 측정하였다.
상기한 황산화물, 질소산화물 및 할로겐화유기물을 포함한 가스는 NO 400ppm, SO2600ppm, 할로겐화유기물 0.1 ng/ml, O2질량비로서 4%, H2O 7%를 포함하는 헬륨가스이며 반응관의 온도는 130℃로 유지하였다. 위 할로겐화 유기물은 다이옥신 유사체로서 널리 사용되는 디클로로벤젠과 클로로페놀을 1:1로 혼합한 물질을사용하였다.
질소산화물의 환원능력을 측정하기 위하여서는 촉매를 통과한 가스의 NO농도를 화학발광식 NOX 분석계를 이용하여 측정한 후, 다음 식에 의해 제거능력을 산출하였다.
질소산화물 제거율(%) = (입구 NO농도 - 출구NO농도)/(입구 NO농도) X 100 (%)
황산화물의 제거능력을 측정하기 위하여서는 촉매를 통과한 가스 200ul를 분취하여 불꽃광자측정감지기가 부착된 기체 크로마토그래피 시스템을 이용하여 황산화물 농도를 측정한 후, 다음 식에 의해 제거능력을 산출하였다.
황산화물 제거율(%) = (입구 SO2농도 - 출구SO2농도)/(입구 SO2농도) X 100 (%)
할로겐화유기물의 제거능력을 측정하기 위해서는 촉매를 통과한 가스 200ul를 분취하여 전자포획감지기가 부착된 기체 크로마토그래피 시스템을 이용하여 방향족 할로겐 화합물 농도를 측정한 후, 다음 식에 의해 제거능력을 산출하였다.
할로겐화유기물 제거율(%) = (처리전 할로겐화유기물 농도 - 처리후 할로겐화유기물 농도)/(처리전 할로겐화유기물 농도) X 100 (%)
암모니아 가스 잔류량을 측정하기 위해서는 촉매를 통과한 가스 200ul를 분취하여 열전도감지기가 부착된 기체 크로마토그래피 시스템을 이용하여 암모니아가스 농도를 측정하였다. 결과를 표 1에 표시하였다.
실시예 2
담지체로서 활성실리카 1.0g, 고체산으로서 벤토나이트(동양벤토나이트 SP) 0.7g, 금속염내지 산화물로서 소디움 메타바나데이트와 염화코발트의 6수화물의 8.5:10의 중량비로 0.402g, 환원제로서 요소 1.3g을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
활성알루미나 1.9g과 사염화백금의 5수화물 0.188g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 900℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Ca 3g을 투입하고 질소분위기에서 850℃로 가열한 상태에서 혼합하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.4g, 물질 B 0.4g, 수산화칼슘 2.2g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 3
담지체로서 벤토나이트(와이오밍 HYG2000) 1.34g, 고체산으로서 소디움메타실리케이트의 9수화물 2.37g, 금속염내지 산화물로서 소디움 메타바나데이트 0.215g, 환원제로서 카르밤산암모늄 1.78g을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
천연의 벤토나이트(동양벤토나이트SP)와 활성탄의 3:1 혼합물 1.64g과 염화구리와 몰리브데늄옥시디클로라이드의 1수화물을 1.1:1의 중량비로 0.575g을 투입하되, 한가지 물질의 용액을 담지한 후 건조 과정을 반복하여 소성전에는 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 500℃에서 10분간 소성하였다. 이 소성물에 Mg와 Na의 1:2의 혼합물 1.4g을 투입하고 질소분위기에서 670℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 제조하였다. 이 촉매분말에 왁스(남영유화4호) 2.72g을 80℃의반응기에 넣고 지속적으로 교반하여 코팅함으로서 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.4g, 물질 B 0.8g, 수산화칼슘 1.8g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 4
담지체로서 제올라이트Y 1.82g, 고체산으로서 소디움메타실리케이트와 소디움메타알루미네이트의 41:1의 중량비로 0.45g을 투입하되, 한가지 물질의 용액을 담지한 후 건조하는 과정을 반복하여 담지하는 방법을 취하였으며, 소성전에는 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 소성조건은 실시예1과 동일한 방법을 사용하였다. 금속염내지 산화물로서 염화제일철의 4수화물과 몰리브데늄옥시디클로라이드의 1수화물을 4.7:1의 중량비로 0.137g, 환원제로서 헥사메틸렌테트라아민 2.4g을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 다만 소성시의 온도를 700℃로하였다.
카오린(대명)과 티타늄디옥사이드를 2:1로 혼합한 것을 1.28g, 황산망간(II)의 7수화물과 헥사아민로듐클로라이드의 1.1:1의 중량비로 1.73g을 투입하되, 한가지 물질의 용액을 담지한 후 건조하는 과정을 반복하여 담지하는 방법을 취하였으며, 소성전에는 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 800℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Li 0.5g을 투입하고 질소분위기에서 200℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 파라핀(남영유화,135P) 2.75g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 0.6g, 물질 B 0.4g, 수산화칼슘과 염화칼슘의 5:1 혼합물 3g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 5
담지체로서 천연벤토나이트(동양벤토나이트SP) 1.14g, 고체산으로서 소디움 메타실리케이트와 지르코늄설페이트의 사수화물을 14:1의 중량비로 2.18g, 금속염내지 산화물로서 몰리브데늄옥시디클로라이드의 1수화물을 0.573g, 환원제로서 요소 2.9g을 사용하여 실시예 1 또는 실시예 4과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
활성알루미나와 활성실리케이트의 1:15의 혼합물 1.8g에 염화아연과 소디움메타바나데이트의 5:2의 중량비로 0.313g을 투입하되 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 800℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Ca과 K의 2:1 혼합물 2.6g을 투입하고 질소분위기에서 850℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매 분말을 얻었다. 이 촉매분말에 등유 0.32g을 투입, 교반하여 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.6g, 물질 B 0.6g, 칼슘옥사이드 1.8g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 6
담지체로서 활성알루미나 1.0g, 고체산으로서 소디움메타실리케이트의 9수화물과 염화크롬의 47:1의 중량비로 2.58g, 금속염내지 산화물로서 염화팔라듐 0.782g, 환원제로서 요소 0.24g을 사용하여 실시예 4과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
천연의 제올라이트(동양벤토나이트 SP) 1.04g에 염화제일철의 4수화물과 염화마그네슘의 1:0.7의 중량비로 1.96g을 투입하되 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 900℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Sr 5.4g을 투입하고 질소분위기에서 850℃로 가열한 상태에서 혼합하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.0g, 물질 B 0.6g, 칼슘옥사이드와 칼슘아세테이트 4:1의 혼합물 2.4g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 7
담지체로서 벤토나이트(와이오밍 HYG2000)와 활성탄(삼천리SG100)의 3:1의 혼합물 1.42g, 고체산으로서 소디움메타실리케이트의 9수화물과 소디움메타알루미네이트의 35:1의 중량비로 2.51g, 금속염내지 산화물로서 사염화백금의 5수화물을 0.038g, 암모늄아세테이트 0.84g을 사용하여 실시예 4과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 다만 소성시의 온도를 550℃, 소성시간을 10분으로 하였다.
천연의 벤토나이트(와이오밍 BEH Natural) 1.5g과 염화구리(II) 0.845g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 900℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Na 1.2g을 투입하고 120℃로 가열한 상태에서 혼합하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.2g, 물질 B 1.0g, 수산화마그네슘 1.8g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말 1을 제조하였다 (실시예 7-1).
이 유해물질 제거제 분말1을 1개월간 방치후 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
유해물질 제거제 분말 1과 동일한 방법으로 유해물질 제거제 분말을 제조하되 다만 물질B 1g과 파라핀(남영유화,135P) 0.8g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅한 것을 유해물질 제거제 분말 1의 경우와 동일한 양의 물질 A 및 수산화마그네슘과 혼합하여 유해물질 제거제 분말 2를 제조하였다 (실시예 7-2).
이 유해물질 제거제 분말 2를 1개월간 방치후 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하여 비교하였다.
유해물질 제거제 분말 2와 동일한 방법으로 유해물질 제거제 분말을 제조하되 다만 물질B와 수산화마그네슘을 혼합한 후 파라핀(남영유화,135P) 4.0g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 건조시켜 코팅한 후 물질 A를 투입, 혼합하여 유해물질 제거제 분말 3을 제조하였다 (실시예 7-3).
이 유해물질 제거제 분말 3을 1개월간 방치후 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하여 비교하였다.
실시예 8
담지체로서 카오린(대명)과 천연제올라이트(동양벤토나이트 SP)의 2:1 혼합물 1.9g, 금속염내지 산화물로서 염화구리(II)와 염화칼슘의 4:1의 중량비로 0.169g, 환원제로서 요소 0.6g을 사용하고 따로 고체산에 해당하는 물질은 첨가하지 않고서 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
제올라이트Y와 티타니움디옥사이드의 10:1 혼합물 0.94g에 염화구리와 갈륨설페이트의 18수화물의 2:5의 중량비 3.02g을 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 600℃에서 20분간 소성하였다. 이 소성물에 K 3.6g을 투입하고 질소분위기에서 80℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 왁스(남영유화4호) 10.92g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.6g, 물질 B 0.8g, 마그네슘옥사이드 1.6g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 9
담지체로서 천연벤토나이트(와이오밍 BEH Natural)와 탄산칼슘의 혼합물 1.76g, 금속염내지 산화물로서 염화제일철의 4수화물과 염화마그네슘의 4:1의 중량비로 0.412g, 환원제로서 요소 1.32g을 사용하여 실시예4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 다만 고체산에 해당하는 물질을 따로 첨가하지는 않았다.
활성실리카와 활성탄(삼천리SG100)의 5:1의 혼합물 1.82g과 소디움메타바나데이트의 5수화물 0.241g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 500℃에서 10분간 소성하였다. 이 소성물에 Ba 4.6g을 투입하고 질소분위기에서 750℃로 가열한 상태에서혼합하여 촉매분말 얻었다. 이 촉매분말에 등유 1.32g을 투입하여 지속적으로 교반하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 0.4g, 물질 B 0.4g, 마그네슘옥사이드 2.2g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 10
담지체로서 벤토나이트(와이오밍 HYG2000)와 제올라이트(왕표화학 Clinoptilolite) 1.64g, 금속염내지 산화물로서 소디움 메타바나데이트와 마그네슘클로라이드의 4:5의 중량비로 0.523g, 환원제로서 요소 1.6g을 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 고체산에 해당하는 물질을 따로 첨가하지는 않았다.
천연제올라이트(왕표화학 Clinoptilolite)와 활성탄(삼천리 SG100) 3:1의 혼합물 1.9g과 팔라듐클로라이드 0.348g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 500℃에서 10분간 소성하였다. 이 소성물에 Mg와 Li 2:1의 혼합물 2.8g을 투입하고 질소분위기에서 670℃로 가열한 상태에서 혼합하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.4g, 물질 B 0.4g, 수산화마그네슘 2.2g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말 1을 제조하였다 (실시예 10-1).
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
유해물질 제거제 분말 2로는 유해물질 제거제 분말 1과 동일한 방법으로 제조하되 다만 물질 B에 등유 2.64g을 투입하여 지속적으로 교반하여 코팅한 것을 사용하였다 (실시예 10-2).
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하여 유해물질 제거제 분말 1과 비교하였다.
유해물질 제거제 분말 3로는 1과 동일한 방법으로 제조하되 다만 물질 B와 수산화마그네슘에 등유 3.16g을 투입하여 지속적으로 교반하여 코팅한 것을 사용하였다 (실시예 10-3).
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하여 비교하였다.
실시예 11
담지체로서 천연제오라이트(왕표화학 Clinoptilolite)와 활성탄(삼천리 SG100) 1.4g, 고체산으로서 소디움메타실리케이트의 9수화물과 지르코늄설페이트의 4수화물을 18대 1의 중량비로 1.74g, 금속염내지 산화물로서 염화구리 0.372g, 환원제로서 요소 1.7g을 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 다만 소성시의 온도를 550℃, 소성시간을 10분으로 하였다.
벤토나이트와(와이오밍 HYG2000) 탄산칼슘 1.34g에 소디움메타바나데이트와염화칼슘을 1.4:1의 중량비로 1.025g을 담지하되 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 900℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Ca와 Na의 3:1의 혼합물 1.8g을 투입하고 질소분위기에서 850℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말과 왁스(남영유화 4호) 4.56g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 0.8g, 물질 B 0.4g, 바륨옥사이드 2.8g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 12
담지체로서 활성실리카와 활성알루미나의 13:1의 혼합물 1.7g, 금속염내지 산화물로서 지르코늄설페이트의 4수화물과 염화코발트의 6수화물의 6:1의 중량비로 0.865g, 환원제로서 카르밤산암모늄 2.0g을 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 다만 고체산을 따로 첨가하지는 않았다.
제올라이트Y 1.44g과 염화크롬(II)과 염화마그네슘의 3:1의 혼합물 0.540g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 900℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Sr과 Li의 5:1의 혼합물 2.2g을 투입하고 질소분위기에서 780℃로 가열한 상태에서 혼합하여촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 파라핀(남영유화,135P) 3.78g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다..
위 물질 A 1.2g, 물질 B 0.6g, 수산화칼슘과 칼슘아세테이트의 8:1의 혼합물 2.2g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 13
담지체로서 활성실리카와 티타니움디옥사이드의 5:1 혼합물 1.96g, 금속염내지 산화물로서 사염화백금의 5수화물과 소디움메타바나데이트을 1.8:1의 중량비로 0.075g, 환원제로서 요소 2.1g을 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
활성실리카와 티타늄디옥사이드의 4:1의 혼합물 1.94g에 팔라듐클로라이드와 사염화백금의 5수화물을 3:2의 중량비로 0.096g을 담지하되 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 900℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Mg 1.9g을 투입하고 질소분위기에서 670℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 왁스(남영유화 4호) 7.02g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.2g, 물질 B 0.4g, 칼슘옥사이드 2.4g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 복합촉매분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하되 다만 도 6의 반응관 대신 도 7과 같은 반응기 중에 분사하여 실시하였다.
실시예 14
담지체로서 벤토나이트(동양벤토나이트 SP)와 카오린의 1:1의 혼합물 1.6g에 금속염내지 산화물로서 팔라듐클로라이드와 염화니켈(II)의 6수화물을 2:5의 중량비로 0.58g을 투입하고, 환원제로서 요소 1.9g을 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하되 다만 고체산은 따로 투입하지 않았다.
제올라이트Y와 탄산칼슘의 3:1의 혼합물 1.8g에 염화아연과 헥사아민로듐클로라이드의 2.2:1의 중량비 0.367g을 담지하되, 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 800℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Na 2.4g을 투입하고 120℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 왁스(남영유화 4호) 6.6g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1g, 물질 B 0.4g, 무수탄산수소칼륨 2.6g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 13과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 15
담지체로서 천연의 제올라이트(왕표화학 Clinoptilolite) 1.66g, 고체산으로서 염화크롬 0.21g, 금속염내지 산화물로서 염화아연 0.134g, 환원제로서 헥사메틸렌테트라아민 1.8g 을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
활성실리카 1.62g과 염화제일철의 4수화물 0.65g의 수용액을 충분히 혼합한 후 110℃에서 2시간동안 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 550℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Ca 4.2g을 투입하고 질소분위기에서 850℃로 가열한 상태에서 혼합하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.2g, 물질 B 0.8g, 칼슘옥사이드 2.0g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 13과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 16
담지체로서 활성실리카와 활성알루미나의 18:1의 혼합물 0.9g, 고체산으로서 천연제올라이트(왕표화학 Clinoptilolite) 0.6g, 금속염내지 산화물로서 염화제일철의 4수화물과 헥사아민로듐클로라이드를 2.7:1의 중량비로 3.7g, 환원제로서 헥사메틸렌테트라아민 1.64g을 사용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
카오린(대명) 1.52g에 몰리브데늄옥시디클로라이드의 7수화물과 염화칼슘을4:5의 중량비로 0.84g을 담지하되, 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 800℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Mg와 Sr의 1:1의 혼합물 3.2g을 투입하고 질소분위기에서 780℃로 가열한 상태에서 혼합하여 촉매분말을 얻었다. 이 촉매분말에 파라핀(남영유화,135P) 9.36g을 80℃ 반응기에 투입하여 지속적으로 교반하면서 코팅하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.6g, 물질 B 0.4g, 수산화칼슘 2.0g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 13과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
실시예 17
담지체로서 천연벤토나이트 1.74g, 고체산으로서 제올라이트Y 0.14g, 금속염내지 산화물로서 염화아연과 망간설페이트(II)의 7수화물을 1.7:1의 중량비로 0.201g, 환원제로서 요소 1.5g을 사용하여 실시예 4과 동일한 방법으로 물질 A를 제조하였다.
활성알루미나와 활성실리카의 1:20의 혼합물 1.82g에 염화코발트의 6수화물과 염화티타니움을 3:2의 중량비로 0.288g을 담지하되, 실시예4와 동일한 방법으로 담지후 건조하였다. 이 혼합물을 전기로에 넣어 서서히 온도를 올려 700℃에서 30분간 소성하였다. 이 소성물에 Ca과 Li의 1:1혼합물 1.5g을 투입하고 질소분위기에서 850℃로 가열한 상태에서 혼합하여 물질 B를 제조하였다.
위 물질 A 1.0g, 물질 B 0.6g, 수산화칼슘 2.4g을 분취하여 혼합/분쇄함으로서 본 발명의 유해물질 제거제 분말을 제조하였다.
이 유해물질 제거제 분말을 실시예 1과 동일한 방법으로 성능시험을 실시하였다.
상기 표에서 trace는 1 ppt(part per trillion; 1조분의 1을 의미함)의 측정 한계치를 가지는 측정장치로 측정된 것으로서 1 ppt 또는 그 이하의 값을 의미한다.
종래의 방법에 의하여 황산화물, 질소산화물 및 방향족 할로겐 화합물 등과 같은 유해물질을 배기가스로부터 제거하고자 할 경우 단계별 장치 및 별도의 설비를 필요로 하지만, 본 발명은 상기 유해물질 제거제를 제진장치, 제진장치 전단 또는 알칼리 흡수탑에 분말로 분사시킴으로써 간단하게 배기가스중 유해물질들을 동시에 제거할 수 있다. 따라서, 본 발명은 공정 및 운전의 단순화, 설치비의 절감, 운전 에너지 비용의 절감, 추가적 장치의 불필요 등 여러 가지 이점을 가진다.
Claims (14)
- 복합 촉매 A, 복합촉매 B 및 산성물질 제거제 C 중 최소한 둘을 포함하며,상기 복합 촉매 A는 고체산 물질을 포함하거나 또는 포함하지 않는 담지체 물질 70-99.5중량%에 금속염 또는 금속산화물0.5-30중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 촉매 및 상기 촉매 100 중량부에 대하여 5-150 중량부의 양으로 상기 촉매에 함침되어 있는 질소산화물을 환원시키는 환원제를 포함하고,상기 복합 촉매 B는 담지체 물질 40-99.5중량%에 금속염 또는 금속산화물 0.5-60중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 소성 촉매 및 상기 소성 촉매 100 중량부에 대하여 4-400 중량부의 양으로 상기 소성 촉매에 담지되어 있는 알칼리금속또는알칼리토금속을 포함하고,상기 산성 물질 제거제 C는 알칼리금속 및 알칼리토금속의 산화물, 탄산염, 초산염, 수산화물중 하나 또는 그 이상의 혼합물 또는 이것에 알칼리금속 및 알칼리토금속의 할로겐염을 첨가한 것을 포함하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항에 있어서,상기 복합 촉매 A의 상기 담지체 물질은 상기 담지체 물질과 고체산 물질의 총 중량을 기준으로 0-75중량%의 고체산 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 복합촉매 A 및 B의 상기 담치체 물질은 천연 또는 인공의 제올라이트, 천연 또는 인공의 벤토나이트, 활성 알루미나, 점토, 비산재, 활성탄, 활성실리카, 이산화티탄, 탄산칼슘 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 복합촉매 A의 상기 고체산 물질은 천연 또는 인공의 제올라이트, Co, Cu, Zr, Fe, Cr, Si, Al 및 Ga의 산화물 또는 산화물염, 합성 또는 천연 벤토나이트의 염 또는 산화물 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 복합촉매 A 및 B의 상기 금속염 또는 금속산화물은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, W, Rh, Pd, Pt, Li, Na, K, Cs, Rb, Mg 또는 Ca의 염 또는 산화물이거나 이들 금속을 둘 이상 포함하는 복합 염 또는 복합 산화물인 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 환원제는 요소, 암모니아, 헥사메틸렌테트라아민, 암모늄염, 아세톤, 탄소수 20 이하의 탄화수소류 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는배기가스중 질소산화물을 환원시키는데 사용되는 복합 촉매.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 복합 촉매는 분말 형태인 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항에 있어서,상기 복합 촉매 B는 상온에서 액상 또는 고상인 소수성 물질에 의하여 코팅된 코팅 복합 촉매인 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제8항에 있어서,상기 복합 촉매 B에 코팅되는 소수성 물질은 오일, 왁스, 동식물성 유지, 탄소수 9 이상의 탄화수소류 및 그들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제9항에 있어서,상기 소수성 물질의 코팅되는 양은 코팅되지 않은 복합 촉매 100 중량부에 대하여 2~200 중량부인 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 제1항에 있어서,상기 복합촉매 B의 상기 알칼리금속또는알칼리토금속은 Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ba, 이들의 합금 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는배기가스 중에 포함되어 있는 유해 물질을 제거하기 위한 유해물질 제거제.
- 연소실에서의 연소에 의하여 발생하는 배기가스를 알칼리 흡수탑 또는 집진장치에 공급하는 단계; 및제1항의 유해물질 제거제를 100-500℃의 온도 범위에 있는 상기 집진장치 또는 상기 집진장치 전단 또는 상기 알칼리 흡수탑에 분말 상태로 분사하여 배기가스중 유해물질을 제거하는 단계를 포함하는배기가스중 유해물질을 제거하는 방법
- 제12항에 있어서,상기 유해물질 제거제가 분사되는 상기 알칼리 흡수탑, 상기 집진장치 또는 상기 집진장치 전단의 온도는 150℃ 이하인 것을 특징으로 하는배기가스중 질소산화물을 제거하는 방법
- 연소실에서의 연소에 의하여 발생하는 배기가스를 알칼리 흡수탑 및 집진장치에 공급하는 단계; 및환원촉매 A, 복합촉매 B 및 산성물질 제거제 C를 포함하는 유해물질 제거제 분말과 질소산화물을 환원시킬 수 있는 환원제를 100-500℃의 온도 범위에 있는 상기 집진장치 또는 상기 집진장치 전단 또는 상기 알칼리 흡수탑에 분사하여 배기가스중 유해물질을 제거하는 단계를 포함하며,상기 환원 촉매 A는 고체산 물질을 포함하거나 또는 포함하지 않는 담지체 물질 70-99.5중량%에 금속염 또는 금속산화물0.5-30중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 촉매이고,상기 복합 촉매 B는 담지체 물질 40-99.5중량%에 금속염 또는 금속산화물 0.5-60중량%(산화물 환산 중량비임)가 담지된 소성 촉매 및 상기 소성 촉매 100 중량부에 대하여 4-400 중량부의 양으로 상기 소성 촉매에 담지되어 있는 알칼리금속또는알칼리토금속을 포함하고,상기 산성 물질 제거제 C는 알칼리금속 및 알칼리토금속의 산화물, 탄산염, 초산염, 수산화물중 하나 또는 그 이상의 혼합물 또는 이것에 알칼리금속 및 알칼리토금속의 할로겐염을 첨가한 것을 포함하는배기가스중 유해물질을 제거하는 방법
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- 2000-04-10 KR KR20000018570A patent/KR100379714B1/ko not_active IP Right Cessation
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