KR100714031B1 - Exhaust gas purifying catalyst compound, catalyst comprising said compound and method for preparing the compound - Google Patents
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Abstract
종래기술로써 활성이 높은 촉매를 얻는데 장애가 되어 있는 소성에 의한 부활화(賦活化)를 필요로 하지 않고, 또한 V 및 Mo와 복합화를 충분히 도모한 촉매, 및 그 제조방법을 제공하고, 활성, 특히 저온활성과 내구성을 비약적으로 높인 촉매를 제공한다.Provided is a catalyst which does not require activating by firing, which is a barrier to obtaining a catalyst having high activity, and which is sufficiently complexed with V and Mo, and a method for producing the same. Provided is a catalyst that dramatically increases low temperature activity and durability.
바나듐과 몰리브덴을 원자비 (V/Mo)가 3/2인 시성식 (NH4)xMo2VxO (3x+6) [단, x는 2.8 ∼ 3.2)로 나타내어지는 배가스 정화용 촉매 화합물, 및 산화 몰리브덴 (MoO3)와 암모늄 메타바나데이트 [NH4VO3]를 물의 공존하에 소정 시간 반응시키는 것을 특징으로 하는 상기 화합물의 제조방법.Vanadium and molybdenum, the catalyst compound for exhaust gas purification represented by the formula (NH 4 ) x Mo 2 V x O (3x + 6) having an atomic ratio (V / Mo) of 3/2, wherein x is 2.8 to 3.2, and A method for producing the compound, characterized in that the molybdenum oxide (MoO 3 ) and ammonium metavanadate [NH 4 VO 3 ] is reacted for a predetermined time in the presence of water.
Description
본 발명은 배가스 정화용 촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온 활성과 내(耐)SOx성이 우수하고, 질소 산화물(NOx)의 암모니아(NH3)에 의한 환원반응 및 다이옥신류의 산화분해 반응에서 높은 활성을 나타내는 촉매와 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catalyst for purifying exhaust gas, and more particularly, has excellent low temperature activity and SOx resistance, and is particularly effective in reducing reaction by ammonia (NH 3 ) of nitrogen oxide (NOx) and oxidative decomposition reaction of dioxins. The present invention relates to a catalyst exhibiting high activity and a method of preparing the same.
발전소, 각종 공장, 자동차 등으로부터 배출되는 배가스 혹은 연도 가스 중에 함유된 NOx는 광화학 스모그 및 산성비의 원인물질인데, NOx의 효과적인 제거방법으로서는 암모니아(NH3) 등을 환원제로 사용하는 선택적 접촉환원에 의한 배가스 혹은 연도 가스 탈질법(denitration method)이 화력 발전소를 중심으로 폭넓게 이용되고 있다. 이러한 배가스 혹은 연도 가스 탈질법에 사용되는 촉매로서는 바나듐(V), 몰리브덴(Mo) 또는 텅스텐(W)을 활성성분으로 함유한 산화 티탄(TiO2)계 촉매가 사용되고 있고, 특히 활성성분의 하나로서 바나듐을 함유한 촉매는 활성이 높을뿐만 아니라 배가스 중에 함유되어 있는 불순물에 의한 열화가 적고, 보다 저 온에서부터 사용할 수 있기 때문에 현재의 탈질촉매의 주류를 이루고 있다 (일본국 특개소50-128681호 공보 등). 촉매는, 통상적으로 허니캄 형상, 판상으로 성형되어 사용되며, 여러가지 촉매 제조방법이 발명되어 있다.NOx contained in flue gas or flue gas discharged from power plants, various factories, automobiles, etc. is a source of photochemical smog and acid rain.As effective removal method of NOx, by selective contact reduction using ammonia (NH 3 ) as a reducing agent Flue gas or flue gas denitration methods are widely used in thermal power plants. Titanium oxide (TiO 2 ) based catalysts containing vanadium (V), molybdenum (Mo) or tungsten (W) as active ingredients are used as catalysts used in such flue gas or flue gas denitrification. Vanadium-containing catalysts have not only high activity but also less deterioration due to impurities contained in flue gas, and can be used at lower temperatures, making them the mainstream of current denitrification catalysts (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-128681). Etc). The catalyst is usually molded and used in honey cam shape and plate shape, and various catalyst production methods are invented.
더욱이 근년, 쓰레기 연소 배가스 및 산업용 배가스 중에 독성이 높은 다이옥신류가 함유되는 것이 사회문제로 되어 있으므로, 탈질반응을 함과 동시에 다이옥신류를 산화분해하는 촉매도 발명되어 있다. Furthermore, in recent years, since a high toxicity of dioxins is contained in waste combustion flue gas and industrial flue gas, a catalyst for oxidatively decomposing dioxins while denitrification has been invented.
위에 나온 다수의 촉매는, (i) 산화 티탄과, V, Mo, W 등의 촉매 활성성분의 염류의 입자를 물과 함께 혼련한 후, 성형, 소성하는 방법 (혼련법; kneading method)과, (ii) 산화 티탄의 성형, 소성체에 촉매 활성성분 염류의 혼합 용액을 함침하는 방법 (함침법; impregnation method)에 의해 조제되는 것이 통례이다 (일본국 특개소50-128681호 공보, 특공소53-34195호 공보 등). Many of the catalysts described above include (i) a method of kneading the titanium oxide and salts of catalytically active components such as V, Mo, and W with kneading with water, followed by shaping and calcining; (ii) It is customary to form titanium oxide, and to prepare a fired body by impregnating a mixed solution of catalytically active component salts (impregnation method) (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-128681, Japanese Patent Application No. 53). -34195, etc.).
상기한 종래기술인 혼련법 및 함침법에 의해 촉매를 제조하는 방법은 촉매의 활성면에서 반드시 최선의 촉매 제조방법이라고는 할 수 없고, 특히 앞서 설명한 바와 같은 저온활성이 높은 촉매를 얻을 경우에는 바람직하지 않은 면이 많았다.The method for preparing a catalyst by the above-described conventional kneading method and impregnation method is not necessarily the best catalyst manufacturing method in terms of the catalyst's activity, and is not particularly preferable when obtaining a catalyst having high low temperature activity as described above. There were many things that were not.
이들 방법에 내포된 문제를 혼련법과 함침법으로 나누어 설명하면 아래와 같다. The problems inherent in these methods can be explained by kneading and impregnation.
1) 혼련법1) Kneading method
① 활성이 높은 촉매 (최종품)를 얻기 위해서는, 성형된 촉매에 함유되어 있는 첨가된 활성성분의 염류를 소성에 의해 활성화시킬 필요가 있다. 그러나 성형된 촉매에 함유된 활성성분 및 산화 티탄이 소성에 의해 소결되기 때문에 저온 활성이 높은 촉매 (최종품)를 얻기가 어렵다. (1) In order to obtain a highly active catalyst (final product), it is necessary to activate the salts of the added active ingredient contained in the molded catalyst by firing. However, since the active ingredient and titanium oxide contained in the molded catalyst are sintered by firing, it is difficult to obtain a catalyst having high low temperature activity (final product).
② 산화 티탄 입자 및 V, Mo 및 W 등의 활성성분의 염류, 혹은 산화물의 입자는 혼련에 의해 이들 모두가 혼재하여 소성처리된 후에만 복합체로 되는 상태로 되기 때문에 V와 Mo 혹은 W의 소위 복합 효과는 충분하지 않다. 따라서 혼련법은 내구성이 약간 개선되고 내(耐)SOx성이 적은 촉매 (최종품)를 제조하게 된다.(2) Titanium oxide particles, salts of active ingredients such as V, Mo, and W, or oxide particles, become composites only after all of them are mixed and calcined by kneading, so-called composites of V and Mo or W The effect is not enough. The kneading process thus produces a catalyst (final product) with slightly improved durability and low SOx resistance.
2) 함침법2) impregnation method
① 혼련법과 마찬가지로, 성형된 촉매를 소성함으로써 활성성분을 활성화할 필요가 있다. 따라서 각 활성성분의 소결을 피할 수 없으므로 활성이 높은, 특히 저온활성이 높은 촉매를 얻을 수 없다. (1) As with the kneading method, it is necessary to activate the active ingredient by firing the shaped catalyst. Therefore, since the sintering of each active ingredient cannot be avoided, a catalyst having high activity, particularly high temperature activity, cannot be obtained.
② 촉매를 성형하고 미리 소성처리 하여 함침법으로 활성성분을 함침시키기 때문에 활성성분의 복합화는 혼련법에 비하여 용이해진다. 그러나 한편으로는 활성성분의 농도가 촉매의 내부와 표면 사이에 차이가 나게되어서 촉매 중에서의 두가지 이상의 활성성분간의 비율을 일정한 값 이내로 유지하기 어렵고, 또한 각 활성성분이 함침 도중에 산화 티탄에 의해 흡착되기 때문에 가장 적절한 복합 효과를 기대할 수 없다.② Since the catalyst is formed and calcined in advance to impregnate the active ingredient by impregnation, the compounding of the active ingredient is easier than the kneading method. On the other hand, however, the concentration of the active ingredient differs between the inside and the surface of the catalyst, making it difficult to maintain the ratio between two or more active ingredients in the catalyst within a certain value, and each active ingredient is adsorbed by titanium oxide during impregnation. Because of this, you cannot expect the most appropriate combination effect.
위에서 설명한 배경하에서 각 문제점을 해결하기 위해서는,To solve each problem under the background described above,
(가) 산화 티탄-산화 몰리브덴 담체에 바나듐염을 함침하는 함침법 및 산화 티탄 담체에 W, V 등을 순차로 함침하는 기타의 함침법 등과 같은 함침법과 혼련법의 병용, 및(A) using an impregnation method and a kneading method such as an impregnation method for impregnating a vanadium salt in a titanium oxide-molybdenum oxide carrier and other impregnation methods for sequentially impregnating a titanium oxide carrier with W, V, and the like; and
(나) 함침법의 개량이 시도되고 있다. (B) Improvement of the impregnation method is attempted.
그러나 이들 방법에 의해서는 충분한 효과를 얻을 수 있다고는 할 수 없다.However, these methods do not necessarily achieve sufficient effects.
본 발명의 목적은 높은 활성을 가진 촉매를 얻는 종래기술의 방법에서 장애로 되어 있는 소성에 의해 촉매성분을 활성화할 필요가 없고, 또한 바나듐과 몰리브덴과의 복합화에 의해 복합체를 생성시키는 촉매를 충분히 고려한 촉매를 제공함에 있고, 또한, 이러한 촉매의 제조방법과, 높은 활성, 특히 저온활성이 높고 내구성이 크게 증가된 촉매를 제공함에 있다. An object of the present invention is to consider the catalyst which does not need to activate the catalyst component by the impaired firing in the prior art method of obtaining a catalyst with high activity, and also considers a catalyst which generates a complex by complexing vanadium and molybdenum. In addition, the present invention provides a catalyst and a method for producing such a catalyst, and a catalyst having high activity, particularly low temperature activity and greatly increased durability.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 채용된 방법은, (i) 소성에 의해 활성화할 필요가 없는 특정한 조성을 가진 몰리브덴-바나듐 (Mo-V) 복합 화합물 (이하, "복합 화합물"을 간단히 "화합물"이라 할 때도 있음)을 활성성분으로 사용하고, 주성분으로서 산화 티탄을 함유하는 담체에 상기 화합물을 함침하는 방법, 혹은 (ii) 복합 화합물을 산화 티탄 입자 혹은 분말에 가한 다음 혼련하는 방법이다. The method employed in the present invention to achieve the above object is (i) Molybdenum-Vanadium (Mo-V) composite compound (hereinafter referred to as "composite compound") having a specific composition that does not need to be activated by firing simply referred to as "compound (Sometimes referred to) as an active ingredient, a method of impregnating the compound with a carrier containing titanium oxide as a main component, or (ii) a method of adding a composite compound to titanium oxide particles or powder and then kneading.
따라서 본 발명을 요약하면 아래와 같다.Therefore, the present invention is summarized as follows.
(1) 바나듐과 몰리브덴의 원자비 (V/Mo)가 3/2이거나 혹은 이에 가까운, 아래의 시성식(rational formula)으로 나타내어지는 배가스 정화용 촉매 화합물.(1) The catalyst compound for exhaust gas purification represented by the following rational formula whose atomic ratio (V / Mo) of vanadium and molybdenum is 3/2 or less.
(NH4)xMo2VxO(3x+6) (NH 4 ) x Mo 2 V x O (3x + 6)
위의 식에서 x는 2.8 ∼ 3.2이다.In the above formula, x is 2.8 to 3.2.
(2) 상기 (1)항에서 인용된 수용성 화합물을 담체에 담지시킨 배가스 정화용 촉매. (2) A catalyst for purification of exhaust gas, in which a water-soluble compound recited in (1) is supported on a carrier.
(3) 상기 (1)항에서 인용된 수용성 화합물을 산화 티탄 담체에 함침하는 단계 혹은 상기 수용성 화합물과 함께 산화 티탄 분말을 혼련하는 단계에 의해 제조되는 배가스 정화용 촉매.(3) A catalyst for purification of exhaust gas produced by impregnating a water soluble compound recited in (1) above into a titanium oxide carrier or kneading a titanium oxide powder together with the water soluble compound.
(4) 상기 (2)항 또는 (3)항에 있어서, 상기 촉매는, 상기 (2)항 또는 (3)항에서 인용된 촉매를 추가로 500℃ 이하의 온도에서 소성하여 제조되는 배가스 정화용 촉매.(4) The catalyst for exhaust gas purification according to the above (2) or (3), wherein the catalyst is prepared by calcining the catalyst recited in the above (2) or (3) at a temperature of 500 ° C or lower. .
(5) 산화 몰리브덴(MoO3)과 암모늄 메타바나데이트(NH4VO3)를 물의 공존하에 소정 시간 반응시키는 단계를 포함하는, 상기 (1)항에서 인용된 촉매 화합물의 제조방법.(5) A method for producing the catalyst compound recited in the above (1), comprising reacting molybdenum oxide (MoO 3 ) with ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) for a predetermined time in the presence of water.
(6) 상기 (1)항에서 인용된 수용성 화합물과 실리카 졸과 같은 졸상태의 물질을 함유한 배가스 정화 촉매용 조성물.(6) A composition for exhaust gas purification catalyst containing a water-soluble compound recited in (1) above and a sol-like substance such as silica sol.
(7) 상기 (6)항에서 인용된 조성물을 담체에 담지시킨 배가스 정화용 촉매.(7) A catalyst for purification of exhaust gas in which the composition recited in (6) is supported on a carrier.
(8) 상기 (1)항에서 인용된 수용성 화합물과 실리카 졸과 같은 졸상태의 물질을 미리 혼합한 후에, 상기 수용성 화합물과 상기 졸상태의 물질의 혼합물을 산화 티탄 담체에 담지하는 단계, 또는 산화 티탄 분말에 혼합하는 하는 단계를 포함하는 배가스 정화용 촉매의 제조방법. (8) after pre-mixing the water-soluble compound recited in (1) with a sol-like substance, such as a silica sol, supporting the mixture of the water-soluble compound and the sol-like substance on a titanium oxide carrier, or oxidizing Method for producing a catalyst for flue gas purification comprising the step of mixing in the titanium powder.
본 발명에서 사용하는 Mo-V 촉매 화합물은 본 발명자들이 상기한 종래기술의 과제해결을 위해 예의연구한 결과로서 발견한 것인데, 암모늄 메타바나데이트 (NH4VO3)와 3산화 몰리브덴 (MoO3)을 V/Mo 원자비로서 3/2 (또는 6/4) 또는 이에 가깝도록 물에 첨가후, 소정 시간 (통상은 10 시간 이상) 교반하여 얻어지는 적갈색의 물질이고, 용해도는 상온에서 170 g/리터로서 큰 것이 특징이다. 본 발명자들은 이 화합물의 구조결정을 시도하였으나, 현재의 단계에서는 물에 거의 용해하지 않는 암모늄 메타바나데이트와 3산화 몰리브덴을 물에 첨가후, 장시간 교반했을 경우에 생성하는, V/Mo 비가 3/2 또는 이에 가깝고 용해도가 높은 적갈색 화합물이라는 것 밖에 알려져 있지 않다. 그리고 3산화 몰리브덴 (MoO3)-5산화 바나듐 (V2O5), 암모늄 메타바나데이트 (NH4VO3)-암모늄 몰리브데이트 [(NH4)6ㆍMo7O24ㆍ4H2O], 암모늄 파라텅스테이트 헥사하이드레이트 [(NH4)10H10ㆍW12O46ㆍ6H2O]-암모늄 메타바나데이트, 또는 암모늄 메타바나데이트-3산화 텅스텐 (WO3)의 조합을 출발 원료물질로 사용하여 본 발명의 화합물과 유사한 화합물을 제조하고자 시도하였으나, 이러한 조합을 이용한 시도로부터는 상기한 바와 같은 높은 용해도를 가진 화합물은 생성하지 않았다. 따라서, 본 발명에서 말하는 "몰리브덴-바나듐 (Mo-V) 화합물"이란 용어는 암모늄 메타바나데이트와 산화 몰리브덴을 물과 함께 교반하였을 때 생성되는, 적갈색의 용해도가 높은 안정한 화합물을 의미한다. 본 발명의 화합물은 그 자체가 활성이 높기 때문에 본 발명의 화합물을 산화 티탄에 첨가했을 경우, 혼합물을 다시 소성하여 부활(賦活)할 필요가 없다. 더욱이 몰리브덴과 바나듐은 본 발명에서 안정한 화합물을 형성하여 복합화되어 있기 때문에 본 발명의 화합물은 배가스 중에 함유된 SOx에 의해 침식되기 어려우며 내구성이 높은 촉매를 제공한다. Mo-V catalyst compound used in the present invention was found by the present inventors as a result of earnest research to solve the above-mentioned problems of the prior art, ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) and molybdenum trioxide (MoO 3 ) Is a reddish brown substance obtained by stirring in water to 3/2 (or 6/4) or close to the atomic ratio V / Mo, and then stirring for a predetermined time (typically 10 hours or more), and the solubility is 170 g / liter at room temperature. As a big thing is characterized. The present inventors have tried to determine the structure of the compound, but in the present step, the V / Mo ratio, which is produced when the ammonium metavanadate and molybdenum trioxide, which are hardly soluble in water, are added to the water and then stirred for a long time, is 3 / It is known only to be 2 or near and high solubility reddish brown compound. And molybdenum trioxide (MoO 3 ) -5 vanadium oxide (V 2 O 5 ), ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) -ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 ㆍ Mo 7 O 24 ㆍ 4H 2 O] Starting material of ammonium paratungstate hexahydrate [(NH 4 ) 10 H 10 ㆍ W 12 O 46 ㆍ 6H 2 O] -ammonium metavanadate, or ammonium metavanadate tritungsten oxide (WO 3 ) Attempts were made to produce compounds similar to the compounds of the present invention, but the compounds with high solubility as described above were not produced from attempts using this combination. Therefore, the term "molybdenum- vanadium (Mo-V) compound" as used herein refers to a stable compound having high reddish brown solubility produced when the ammonium metavanadate and molybdenum oxide are stirred together with water. Since the compound of the present invention has high activity per se, when the compound of the present invention is added to titanium oxide, the mixture does not need to be calcined again to be activated. Furthermore, since molybdenum and vanadium are complexed to form a stable compound in the present invention, the compound of the present invention is hard to be eroded by SOx contained in the exhaust gas and provides a highly durable catalyst.
본 발명의 촉매를 제조할 때에는, 상기한 Mo-V 화합물을 함유한 용액을, 미 리 조제한 산화 티탄 담체에 소정 농도로 함침한 후에 건조하는 조작을 채용한다. 상기 Mo-V 화합물은 건조 직후에도 높은 활성을 나타내므로, 소성에 의한 이 화합물의 부활은 필요하지 않으나, 필요에 따라서는 소성공정을 추가해도 좋다. In the production of the catalyst of the present invention, an operation of impregnating a solution containing the Mo-V compound described above with a pre-prepared titanium oxide carrier at a predetermined concentration is employed. Since the Mo-V compound exhibits high activity even immediately after drying, activation of the compound by firing is not necessary, but a firing step may be added if necessary.
그리고 본 발명의 Mo-V 화합물을 이용한 촉매는 상기한 함침법뿐만 아니라 산화 티탄 분말에 이 Mo-V 화합물을 첨가후에 성형, 건조하고, 필요에 따라서 소성하는 방법에 의해서도 얻을 수가 있다. The catalyst using the Mo-V compound of the present invention can be obtained not only by the above impregnation method but also by a method of forming and drying the Mo-V compound after addition to the titanium oxide powder, and firing as necessary.
더욱이 본 발명의 촉매에 사용하는 Mo-V 화합물은 극히 안정하므로 실리카 졸 등의 졸상태 물질과 혼합해도 분해하는 일이 없으므로 Mo-V 화합물과 졸 상태 물질의 혼합용액을 산화 티탄 담체에 담지함으로써 활성 및 강도가 모두 높은 촉매를 얻을 수 있다. Furthermore, since the Mo-V compound used in the catalyst of the present invention is extremely stable, it does not decompose even when mixed with a sol state such as a silica sol, and thus active by supporting the mixed solution of the Mo-V compound and the sol state in a titanium oxide carrier. And a catalyst having high strength can be obtained.
상기한 바와 같이 본 발명의 본질은 본 발명의 발명자들이 발견한 신규의 Mo-V 함유 조성물을 사용하는 점에 있고, 따라서 촉매 또는 산화 티탄에 무기섬유, 기타의 촉매성분, 무기 또는 유기 결합제 등을 함유하고 있는 사실에 의해 본 발명의 범위가 제한을 받는 것은 아니다. 더욱이 성형된 촉매의 소성에 의한 부활을 실시하지 않을 경우에 가장 높은 활성 및 가장 긴 내구성을 가진 촉매가 얻어지는데, 촉매의 강도와 사용조건에 따라서는 500℃ 이하에서 소성해도 좋다. 더욱이 산화 티탄에 함침 또는 첨가하는 Mo-V 화합물의 양은 한정되지 않으나, 통상적으로 산화 티탄의 20% 이하 (중량 기준임. 이하 같음.), 바람직하게는 10% 이하가 되도록 선정된 경우에 양호한 결과를 얻기 쉽다. As described above, the essence of the present invention is the use of a novel Mo-V-containing composition discovered by the inventors of the present invention, and therefore, inorganic fibers, other catalyst components, inorganic or organic binders, and the like are added to the catalyst or titanium oxide. The scope of the present invention is not limited by the fact that it contains. Moreover, when the activation by the calcination of the molded catalyst is not performed, a catalyst having the highest activity and the longest durability is obtained. Depending on the strength of the catalyst and the use conditions, the catalyst may be calcined at 500 ° C or lower. Furthermore, the amount of Mo-V compound impregnated or added to titanium oxide is not limited, but is generally good when selected to be 20% or less of titanium oxide (based on weight. Equal to or less), preferably 10% or less. Easy to get.
[작용] [Action]
본 발명의 작용 및 효과를 설명하기 위해 종래의 혼련방법 및 함침법으로 얻어지는 촉매의 문제점에 대해 먼저 설명한다. 도 2(A)는 종래의 혼련방법으로 얻어진 촉매의 소성전의 표면층 단면을 모식적으로 나타낸 것이다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 첨가한 활성성분인 V (바나듐) 화합물 (1)과 Mo (몰리브덴) 화합물 (2)은 건조과정에서 각각의 화합물 입자로 되어, 각 화합물의 입자와 산화 티탄 입자 (3)는 혼재한 상태로 존재한다. 이러한 상태의 촉매가 활성을 나타내자면, 활성성분이 소성되어 산화물로 될 필요가 있다. 더욱이 떨어진 부위에 있는 V 화합물 입자들과 Mo 화합물 입자들이 복합화하여 내구성의 향상 등의 복합효과를 발휘하기 위해서는 더욱 높은 온도에서 소성하여 열확산시켜 서로 반응시킬 필요가 있다. 따라서 활성성분 뿐만 아니라 산화 티탄의 소결이 진행하여 비표면적이 낮은 촉매가 되어 높은 활성을 기대할 수 없다. 그리고 열확산에 의한 복합화는 모든 활성성분이 균일히 반응하는 것은 아니므로 내구성의 면에서도 충분하다고는 할 수 없다. In order to explain the operation and effect of the present invention, the problems of the catalyst obtained by the conventional kneading method and the impregnation method will be described first. Fig. 2 (A) schematically shows the cross section of the surface layer before firing of the catalyst obtained by the conventional kneading method. As can be seen from the figure, the added active ingredients V (vanadium) compound (1) and Mo (molybdenum) compound (2) are each compound particles in the drying process, the particles of each compound and titanium oxide particles ( 3) exist in a mixed state. In order for the catalyst in this state to show activity, the active component needs to be calcined to become an oxide. Furthermore, in order to compound the V compound particles and the Mo compound particles in the separated part to exhibit a complex effect such as improvement in durability, it is necessary to fire at a higher temperature and thermally diffuse and react with each other. Therefore, the sintering of not only the active ingredient but also titanium oxide proceeds, resulting in a catalyst having a low specific surface area and high activity cannot be expected. In addition, complexation by thermal diffusion may not be sufficient in terms of durability since not all active ingredients react uniformly.
도 2(B)는 종래의 함침법에 의한 촉매의 건조단계에서 얻어진 촉매의 표면층의 단면을 모식적으로 나타낸 것이다. 함침법의 경우에 있어서도 건조단계에서는 각 활성성분의 입자들이 개별적으로 산화 티탄 (TiO2) 입자 (3)의 표면에 석출해 있으므로, 소성에 의한 부활 또는 활성성분의 복합화가 필요하게 되는 것은 물론이다. 더욱이 종래의 함침법 특유의 문제점으로서, 함침된 활성성분의 혼합용액 중의 각 성분과 TiO2의 친화성 (흡착력)의 차이에 의해 각 활성성분의 분포가 촉매내에서 발생한다. 따라서 촉매 전체에서 균일한 활성 성분비를 유지한다는 것은 극히 어려운 것으로 되어 활성성분 끼리의 복합화에 의해 높은 내구성을 얻는 것도 곤란하다. 2B schematically shows a cross section of the surface layer of the catalyst obtained in the drying step of the catalyst by a conventional impregnation method. Also in the case of impregnation method, in the drying step, particles of each active ingredient are separately deposited on the surface of the titanium oxide (TiO 2 )
이에 대하여 도 1은 본 발명에 의한 촉매의 표면층 단면의 모식도인데, 이 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 촉매는 본 발명자들이 새로 발견한 안정성이 높은 Mo-V 화합물의 용액을 촉매 담체에 함침하여 Mo-V 화합물을 담체에 담지하여 제조되기 때문에 산화 티탄 입자 (3)의 표면에는 촉매건조 종료단계에서 이미 활성성분인 Mo와 V는 복합화된 상태의 입자 (4)로서 존재하고 있으므로, 소성에 의해 활성성분을 다시 복합화할 필요가 없다. 더욱이 본 발명의 촉매는, 담체에 담지된 Mo-V 화합물 그 자체가 높은 활성을 가지고 있으므로 소성에 의한 부활을 필요로 하지 않는다. 따라서 본 발명의 촉매에 대해서는 활성성분 및 산화 티탄의 소결을 일으키는 소성공정이 필요없으며, 거기에 따라 높은 활성, 특히 높은 표면적이 필요하고 저온 활성이 극히 높은 촉매를 얻을 수가 있게 된다. 만일, 부활 및 복합화 이외의 이유로서 소성공정을 본 발명의 촉매 제조방법에 채용하더라도, 그 소성을 목적에 필요한 최저한의 저온에서 충분히 실시할 수 있고, 또한 활성이 높은 촉매를 용이하게 얻을 수 있게 된다. 더욱이 주목해야 할 것은 첨가된 활성성분은 Mo/V의 특정 비율을 본 발명의 촉매 중의 어디에서도 유지하고 있는 점이고, 이에 따라 특별한 복합처리를 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 항상 활성, 내구성이 높은 촉매를 얻는 것이 가능해진다. On the other hand, Figure 1 is a schematic diagram of the cross-sectional surface layer of the catalyst according to the present invention, as can be seen from the figure, the catalyst of the present invention is a solution of the newly found high stability Mo-V compound to the catalyst carrier Since the Mo-V compound is prepared by impregnating the Mo-V compound on a carrier, the active ingredient Mo and V are already present on the surface of the
본 발명의 더욱 우수한 점은 새로 발견된 Mo-V 화합물이 극히 안정하고, 실리카 졸 혹은 TiO2와 혼합해도 파괴되지 않으며, 실리카 졸과의 혼합용액으로 하여 함침하거나, TiO2와 혼련하여 사용할 수 있다는 점이다. 이렇게 함으로써 강도향상 효과가 큰 콜로이드상 실리카와 활성성분을 한꺼번에 함침 혹은 혼련할 수 있게 되므로, 촉매의 제조공정도 극히 간략해지게 된다. A further advantage of the present invention is that the newly discovered Mo-V compound is extremely stable, does not destroy even when mixed with silica sol or TiO 2, and can be impregnated with a mixed solution with silica sol or kneaded with TiO 2. Is the point. In this way, it is possible to impregnate or knead the colloidal silica and the active ingredient having a large effect of improving the bulk at once, thus simplifying the production process of the catalyst.
그리고 본 발명에서 사용하는 Mo-V 화합물은 TiO2와 친화력이 적으므로 촉매 내부까지 균일히 담지되는 특징이 있다. 쓰레기 소각 배가스 등의 배가스에 사용되는 200℃ 부근의 저온 탈질에서는 촉매 전체의 활성점이 모두 이용되므로 이 점에서도 유리하다. 그리고 저온에서는 SOx에 의한 열화(劣化)가 현저해지는 경향이 있으나, 담지한 Mo-V 화합물이 안정하고 용이하게 SOx와 반응하지 않으므로 종래에는 생각할 수 없었던 높은 내(耐)SOx성을 가진 촉매를 얻을 수 있게 된다. In addition, since the Mo-V compound used in the present invention has little affinity with TiO 2 , the Mo-V compound is uniformly supported up to the inside of the catalyst. In low temperature denitrification around 200 ° C used for waste gas such as waste incineration flue gas, all of the active sites of the catalyst are used. At low temperatures, deterioration due to SOx tends to be remarkable, but since the supported Mo-V compound does not react with SOx stably and easily, a catalyst having high SOx resistance, which was not conceivable in the past, can be obtained. It becomes possible.
더욱이 본 발명의 촉매는 유기 염소 화합물의 산화분해에도 높은 성능을 나타내고, 200℃ 부근에서 내구성과 다이옥신류 등의 함(含)염소 화합물의 산화활성을 아울러 가진 것이 필요한, 쓰레기 소각 배가스의 탈질 및 다이옥신류 제거 촉매로서도 가장 적합하다.Furthermore, the catalyst of the present invention exhibits high performance even in oxidative decomposition of organic chlorine compounds, and denitrification and dioxins of waste incineration flue gases, which need to have both durability and oxidation activity of chlorine-containing chlorine compounds such as dioxins at around 200 ° C. It is also most suitable as a flow removal catalyst.
도 1은 본 발명에 의한 촉매의 활성성분의 분포상태를 나타낸 촉매의 표면층 단면의 모식도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic diagram of the surface layer cross section of the catalyst which shows the distribution state of the active component of the catalyst by this invention.
도 2는 종래기술에 의한 촉매의 활성성분의 분포상태를 나타낸, 도 1과 마찬가지의 모식도. FIG. 2 is a schematic diagram similar to that of FIG. 1 showing a distribution state of an active ingredient of a catalyst according to the prior art. FIG.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서의 촉매의 성능을 비교한 그래프.3 is a graph comparing the performance of the catalyst in the Examples and Comparative Examples of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : V 화합물 2 : Mo 화합물 3 : 산화 티탄 1: V compound 2: Mo compound 3: titanium oxide
4 : 본 발명의 Mo-V 화합물4: Mo-V compound of the present invention
이하, 구체적인 예를 들어 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 이들 예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific examples. However, the scope of the present invention is not limited by these examples.
실시예 1Example 1
물 410 g에 40.6 g의 3산화 몰리브덴 (MoO3)과 49.4 g의 암모늄 메타바나데이트 (NH4VO3)를 첨가한 슬러리를 상온에서 20 시간 완만히 교반하여 이들 화합물을 서로 반응시킴으로써 물에 완전히 용해하였다. 얻어진 용액에 있어서, Mo-V 화합물의 농도는 약 18 wt.%이었고, 이 화합물의 V/Mo 원자비는 3/2이었으며, 물속에서 생성, 용해한 적갈색 물질의 시성식은 (NH4)3Mo2V3O15 로 나타낼 수 있다.A slurry containing 40.6 g of molybdenum trioxide (MoO 3 ) and 49.4 g of ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) added to 410 g of water was stirred gently at room temperature for 20 hours to react with each other to completely dissolve in water. It was. In the obtained solution, the concentration of the Mo-V compound was about 18 wt.%, The V / Mo atomic ratio of the compound was 3/2, and the formula of the reddish brown substance produced and dissolved in water was (NH 4 ) 3 Mo 2 It can be represented by V 3 O 15 .
비교예 1Comparative Example 1
물 410 g에 49.8 g의 암모늄 몰리브데이트 [(NH4)6ㆍMo7O24ㆍ4H 2O]와 49.4 g의 암모늄 메타바나데이트 (NH4VO3)를 첨가한 슬러리를 상온에서 20 시간 완만히 교반하였다. 이 경우에 있어서, 교반을 종료한 단계에서의 슬러리 중의 고형분 농도는 약 18 wt.%이었고, 슬러리에서의 V/Mo 원자비는 3/2로서 실시예 1과 동일하였으나, 암모늄 메타바나데이트가 물에 용해하지 않아 적갈색의 생성물은 얻어지지 않았다.To a slurry of 49.8 g of ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 .Mo 7 O 24 .4H 2 O] and 49.4 g of ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) was added to 410 g of water at room temperature for 20 hours. Stir gently. In this case, the solid content concentration in the slurry at the end of the stirring was about 18 wt.%, And the V / Mo atomic ratio in the slurry was 3/2, which is the same as that of Example 1, but ammonium metavanadate is water. It did not melt | dissolve in, and the reddish brown product was not obtained.
비교예 2Comparative Example 2
물 410 g에 49.8 g의 암모늄 몰리브데이트 [(NH4)6ㆍMo7O24ㆍ4H 2O]와 38.4 g의 5산화 바나듐 (V2O5)를 첨가한 슬러리를 상온에서 20 시간 완만히 교반하였다. 이 경우에 있어서, 교반을 종료한 단계에서의 슬러리 중의 고형분 농도는 약 18 wt.%이었고, 슬러리에서의 V/Mo 원자비는 3/2로서 실시예 1과 동일하였으나, 5산화 바나듐이 물에 용해하지 않아 적갈색의 생성물은 얻어지지 않았다.A slurry containing 49.8 g of ammonium molybdate [(NH 4 ) 6 .Mo 7 O 24 .4H 2 O] and 38.4 g of vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) was added to 410 g of water at room temperature for 20 hours. Stirred. In this case, the solid concentration in the slurry at the end of stirring was about 18 wt.%, And the V / Mo atomic ratio in the slurry was 3/2, which is the same as in Example 1, but vanadium pentoxide was dissolved in water. It did not dissolve and no reddish brown product was obtained.
비교예 3Comparative Example 3
물 410 g에 65.4 g의 3산화 텅스텐 (WO3)과 49.4 g의 암모늄 메타바나데이트 (NH4VO3)를 첨가한 슬러리를 상온에서 20 시간 완만히 교반하여 이들 화합물을 서로 반응시킴으로써 물에 완전히 용해하였다. 슬러리 중의 V/Mo 원자비는 3/2로서 실시예 1과 동일하였으나, 첨가된 두가지 화합물 모두가 물에 용해하지 않아 적갈색의 생성물은 얻어지지 않았다.To 410 g of water, a slurry containing 65.4 g of tungsten trioxide (WO 3 ) and 49.4 g of ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) was gently stirred at room temperature for 20 hours to completely dissolve these compounds by reacting with each other. It was. The V / Mo atomic ratio in the slurry was 3/2, which was the same as in Example 1, but neither of the two compounds added was dissolved in water, resulting in no reddish brown product.
실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, V/Mo 원자비가 3/2이고 물에 대한 용해도가 큰, 실시예 1에서 생성된 적갈색 물질은 물속에서 암모늄 메타바나데이트와 3산화 몰리브덴을 반응시켜 생성되는 특정의 화합물인 것으로 생각된다. 따라서 이러한 특정의 화합물은 출발원료가 상이하면 생성되지 않고, 또한 몰리브덴 (Mo) 화합물과 동족인 텅스텐 (W)의 산화물을 몰리브덴 화 합물 대신에 사용하더라도 특정의 화합물은 생성하지 않음을 알 수 있었다.As can be seen from the results of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, the reddish brown material produced in Example 1, having a V / Mo atomic ratio of 3/2 and high solubility in water, was prepared from ammonium metavanadate in water. It is considered to be a specific compound produced by reacting molybdenum trioxide. Therefore, it was found that these specific compounds were not produced when the starting materials were different, and that even though an oxide of tungsten (W) cognate with the molybdenum (Mo) compound was used instead of the molybdenum compound, it was found that no specific compound was produced.
실시예 2Example 2
섬유 지름 9 ㎛의 E 유리 섬유 1400개로 된 연사 (twisted yarn)를 10개/인치의 거칠기로 평직(平織)한 망상물에 티타니아 40%, 실리카 졸 20%, 폴리비닐 알코올 1%를 함유하는 슬러리를 함침하고, 150℃에서 건조하여 강성(剛性)을 부여한 촉매 기재를 얻었다. Slurry containing 40% titania, 20% silica sol, and 1% polyvinyl alcohol in a network of twisted yarns made of 1400 E glass fibers having a diameter of 9 µm with 10 / inch roughness. Was impregnated and dried at 150 ° C. to obtain a catalyst substrate having rigidity.
다른 한편으로는, 이것과는 별도로 비표면적 약 230 m2/g의 산화 티탄 1.5 kg을 옥살산 75 g을 첨가한 것에 물을 가하여 페이스트상으로 하고, 다시 실리카ㆍ알루미나 섬유를 300 g 첨가하여 균일한 페이스트로 될 때 까지 혼련하였다. On the other hand, 1.5 kg of titanium oxide having a specific surface area of about 230 m 2 / g and 75 g of oxalic acid were added to form a paste, followed by addition of 300 g of silica and alumina fibers to make it uniform. Kneaded until a paste.
수득한 페이스트를 앞서 제조한 2매의 촉매 기재 시이트 사이에 삽입하고, 압연 로울러를 통과시킴으로써 0.7 mm 두께의 티타니아 함유 시이트를 성형하였다. 이것을 실온에서 건조후 400℃에서 2 시간 소성하여 티타니아 담체를 얻었다.The obtained paste was inserted between the two catalyst substrate sheets prepared above and passed through a rolling roller to form a 0.7 mm thick titania-containing sheet. This was dried at room temperature and calcined at 400 ° C. for 2 hours to obtain a titania carrier.
이 티타니아 담체를 실시예 1에서 합성한 Mo-V 화합물 용액에 침지하여 Mo-V 화합물을 담지시키고, 80℃에서 2 시간 건조하였다. 얻어진 촉매 중의 MoO3 및 V2O5 함유량은 TiO2에 대하여 각각 4.8 wt.% 및 4.5 wt.%이었다.This titania carrier was immersed in the Mo-V compound solution synthesized in Example 1 to support the Mo-V compound, and dried at 80 ° C for 2 hours. The MoO 3 and V 2 O 5 contents in the obtained catalyst were 4.8 wt.% And 4.5 wt.% With respect to TiO 2 , respectively.
비교예 4Comparative Example 4
섬유 지름 9 ㎛의 E 유리 섬유 1400개로 된 연사 (twisted yarn)를 10개/인치의 거칠기로 평직(平織)한 망상물에 티타니아 40%, 실리카 졸 20%, 폴리비닐 알코올 1%를 함유하는 슬러리를 함침하고, 150℃에서 건조하여 강성(剛性)을 부여한 촉매 기재를 얻었다. Slurry containing 40% titania, 20% silica sol, and 1% polyvinyl alcohol in a network of twisted yarns made of 1400 E glass fibers having a diameter of 9 µm with 10 / inch roughness. Was impregnated and dried at 150 ° C. to obtain a catalyst substrate having rigidity.
다른 한편으로는, 이것과는 별도로 비표면적 약 230 m2/g의 산화 티탄 1.5 kg과 암모늄 메타바나데이트 86.7 g의 혼합물에 암모늄 몰리브데이트 88.3 g과 옥살산 75 g을 첨가한 것에 물을 가하여 페이스트상으로 하고, 다시 실리카ㆍ알루미나 섬유를 300 g 첨가하여 균일한 페이스트로 될 때 까지 혼련하였다. On the other hand, a paste of 88.3 g of ammonium molybdate and 75 g of oxalic acid was added to the mixture of 1.5 kg of titanium oxide with a specific surface area of about 230 m 2 / g and 86.7 g of ammonium metavanadate to paste It was made into a phase and kneaded until 300 g of silica alumina fibers were further added until it became a uniform paste.
수득한 페이스트를 앞서 제조한 2매의 촉매 기재 시이트 사이에 삽입하고, 압연 로울러를 통과시킴으로써 0.7 mm 두께의 시이트를 성형하였다. 이것을 실온에서 건조후 80℃에서 2 시간 건조하여 촉매체를 얻었다.The obtained paste was inserted between the two catalyst substrate sheets prepared above, and the sheet having a thickness of 0.7 mm was formed by passing through a rolling roller. This was dried at room temperature and then dried at 80 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst body.
얻어진 촉매체 중의 MoO3 및 V2O5 함유량은 TiO2에 대하여 각각 4.8 wt% 및 4.5 wt.%이었다.The MoO 3 and V 2 O 5 contents in the obtained catalyst body were 4.8 wt% and 4.5 wt.%, Respectively, relative to TiO 2 .
실시예 3 ∼ 6Examples 3-6
실시예 2에서 얻어진 촉매를 각각 200, 300, 400 및 500℃에서 2 시간 소성하여 촉매를 얻었다.The catalyst obtained in Example 2 was calcined at 200, 300, 400 and 500 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst.
비교예 5 ∼ 8Comparative Examples 5 to 8
실시예 4에서 얻어진 촉매를 실시예 3 ∼ 6과 마찬가지로 하여 각각 200, 300, 400 및 500℃에서 소성하여 촉매를 얻었다.The catalyst obtained in Example 4 was calcined at 200, 300, 400 and 500 ° C. in the same manner as in Examples 3 to 6 to obtain a catalyst.
비교예 9 및 10Comparative Examples 9 and 10
암모늄 메타바나데이트 8.67 g과 암모늄 몰리브데이트 8.83 g을 41 cm3의 10% 모노메틸 아민 수용액에 용해하였다. 수득한 용액에 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 티타니아 담체를 침지하여 함침한 후, 실온에서 먼조 건조한 후에 80℃에서 건조하여 비교예 9의 촉매를 얻었다.8.67 g of ammonium metavanadate and 8.83 g of ammonium molybdate were dissolved in 41 cm 3 of an aqueous 10% monomethyl amine solution. The obtained solution was dipped and impregnated with the same titania carrier as used in Example 2, dried at room temperature first, and then dried at 80 ° C to obtain a catalyst of Comparative Example 9.
이 촉매를 다시 500℃에서 2 시간 소성하여 비교예 10의 촉매를 얻었다. This catalyst was calcined again at 500 ° C. for 2 hours to obtain a catalyst of Comparative Example 10.
실시예 2 ∼ 6 및 비교예 4 ∼ 10의 각 촉매를 20 mm ×100 mm의 스트립으로 절단후, 표 1의 조건에서 탈질시험을 하였다. 얻어진 결과를 도 3에 촉매의 소성온도와 탈질율의 관계로 하여 나타내었다. 그리고 건조온도도 소성온도의 일부로 보아 건조처리만 했을 때의 촉매의 데이터를 도 3에 포함시켰다.Each catalyst of Examples 2-6 and Comparative Examples 4-10 was cut | disconnected into the strip of 20 mm x 100 mm, and the denitrification test was done on condition of Table 1. The obtained results are shown in FIG. 3 in relation to the firing temperature of the catalyst and the denitrification rate. And the drying temperature is also part of the calcination temperature, and the catalyst data when only the drying treatment is included in FIG. 3.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 촉매는 극히 높은 활성을 나타내고 있다. 더욱이 비교예의 촉매는 400℃ 이상에서 소성하지 않으면 높은 활성이 얻어지지 않는데 대하여, 본 발명의 촉매는, 예컨대 소성을 전혀 하지 않은 실시예 2의 촉매에서도 소성 촉매가 나타낸 바와 동일한 정도의 우수한 성능이 얻어졌다. 이 사실로부터 본 발명의 촉매는 소성 등의 부활(賦活) 처리를 할 필요가 없는 것은 명백하므로, 활성 및 제조 코스트면에서 극히 큰 효과가 있음을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 3, the catalyst of the present invention exhibits extremely high activity. Moreover, the catalyst of the comparative example does not obtain high activity unless it is calcined at 400 ° C or higher, whereas the catalyst of the present invention obtains the same excellent performance as that of the calcined catalyst even in the catalyst of Example 2, which is not calcined at all. lost. From this fact, it is clear that the catalyst of the present invention does not need to be subjected to an activating process such as firing, and therefore, it can be seen that there is an extremely large effect in terms of activity and production cost.
[표 1]TABLE 1
다른 한편으로는, 실시예 2 및 6, 비교예 4, 8, 9 및 10의 각 촉매를 SO2를 200 ppm 함유한 배가스 중에 200℃에서 100 시간 폭로하여 SO2에 의한 촉매활성 저하도를 조사하였다. 즉, 가스를 SO2 함유 가스에 폭로하기 전후의 200℃에서의 촉매의 성능을 표 1에 나온 조건하에서 측정하고, 수득한 결과를 표 2에 나타낸다.On the other hand, Examples 2 and 6 and Comparative Examples 4, 8, 9, and to each of the catalyst 10 at 200 ℃ while the SO 2 200 ppm comprising a flue-
[표 2]TABLE 2
표 2로부터 명백한 바와 같이, 비교예의 촉매는 모두가 SO2 함유 가스에 폭로됨에 따라 대폭으로 활성이 저하한데 대하여, 실시예의 촉매는 활성저하가 극히 적었다. 특히, 실시예 2의 촉매는 다른 촉매에 비하여 가장 활성저하가 적음을 알 수 있다. 이것은 실시예의 촉매들은, 화합물들을 Mo-V 화합물의 형태로 촉매내에 담지함으로써 몰리브덴과 바나듐의 복합화가 충분한 외에, SOx에 의해 용이하게 영향을 받지 않기 때문이라고 생각된다. As is apparent from Table 2, the catalysts of the comparative example significantly decreased in activity as all of the catalysts of the comparative example were exposed to the SO 2 -containing gas, whereas the catalysts of the examples had very little deactivation. In particular, it can be seen that the catalyst of Example 2 has the least activity deterioration compared to other catalysts. This is considered to be because the catalysts of the examples are not easily influenced by SOx in addition to sufficient compounding of molybdenum and vanadium by supporting the compounds in the form of Mo-V compounds in the catalyst.
이상과 같이 본 발명에서는, 본 발명에 의한 소성이 없이 높은 활성의 촉매가 얻어질 뿐만 아니라 본 발명의 촉매는 내구성의 면에서도 극히 우수한 것임을 알 수 있었다. As described above, in the present invention, it was found that not only a highly active catalyst is obtained without firing according to the present invention, but also the catalyst of the present invention is extremely excellent in terms of durability.
이하, 본 발명의 효과를 더욱 상세히 설명하기 위해 기타의 실시예를 나타낸 다.Hereinafter, other embodiments are shown in order to explain the effects of the present invention in more detail.
실시예 7Example 7
비교예 4에서의 암모늄 몰리브데이트와 암모늄 메타바나데이트의 용액 대신에 실시예 1에서 제조한 Mo-V 화합물의 용액을 사용한 이외는 비교예 4와 마찬가지로 하여 촉매를 제조하였다.A catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 4 except that a solution of the Mo-V compound prepared in Example 1 was used instead of the solution of ammonium molybdate and ammonium metavanadate in Comparative Example 4.
실시예 8Example 8
실시예 1에서 제조한 Mo-V 화합물의 용액에 SiO2를 20 wt.% 함유한 콜로이달 실리카 (일본국의 日産화학사제, 실리카 졸-o)를 500 g 가하여 이들 두가지 성분의 혼합용액을 얻었다. 이 용액을 사용하여 실시예 2와 마찬가지의 방법으로 촉매를 제조하였다.To a solution of the Mo-V compound prepared in Example 1 was added 500 g of colloidal silica containing 20 wt.% SiO 2 (manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd., silica sol-o) to obtain a mixed solution of these two components. . Using this solution, a catalyst was prepared in the same manner as in Example 2.
비교예 11Comparative Example 11
비교예 9에서 사용한 암모늄 메타바나데이트와 암모늄 몰리브데이트의 혼합물을 함유한 모노메틸 아민 수용액에 콜로이달 실리카 (일본국의 日産화학사제, 실리카 졸-o)를 50 g 가하여 용액을 제조하고, 이 용액을 사용하여 비교예 9와 마찬가지의 방법으로 촉매를 제조하였다.To a monomethyl amine aqueous solution containing a mixture of ammonium metavanadate and ammonium molybdate used in Comparative Example 9, 50 g of colloidal silica (manufactured by Nippon Chemical Co., Ltd., Japan) was added to prepare a solution. Using the solution, a catalyst was prepared in the same manner as in Comparative Example 9.
실시예 9Example 9
실시예 4에서 얻은 촉매를 사용하여 200℃에서의 탈질활성을 측정함과 동시에, 배가스 중의 다이옥신 모의(模擬) 물질로서 클로로벤젠을 10 ppm 첨가하여 촉매에 의한 클로로벤젠의 산화율을 측정하였다. The denitrification activity at 200 ° C. was measured using the catalyst obtained in Example 4, and 10 ppm of chlorobenzene was added as a dioxin simulant in the exhaust gas to measure the oxidation rate of chlorobenzene by the catalyst.
실시예 7에서 얻은 촉매를 실시예 2와 마찬가지로 성능시험을 한 결과를 실시예 2의 결과와 함께 표 3에 나타내었다. 표 3으로부터는, 실시예 7에 나온 바와 같은 혼련법의 촉매 원료로서 Mo-V 화합물을 사용하여도 함침법과 마찬가지로 높은 성능이 얻어짐을 알 수 있다.The results of the performance test of the catalyst obtained in Example 7 as in Example 2 are shown in Table 3 together with the results of Example 2. From Table 3, it can be seen that high performance is obtained similarly to the impregnation method even when the Mo-V compound is used as the catalyst raw material of the kneading method as shown in Example 7.
[표 3]TABLE 3
더욱이 실시예 8와 비교예 11에서 얻은 두가지 촉매의 200℃에서의 활성과 곡강도 시험결과를 표 4에 각각 나타낸다. 표 4로부터는, 비교예 11의 촉매는 활성이 낮을 뿐만 아니라 곡강도도 실시예 8의 촉매에 비하여 극히 낮은 값이다. 이것은 Mo염과 V염의 혼합물의 수용액과 실리카 졸과의 혼합에 의해 실리카 졸과 바나듐염이 겔상 물질로 변화하여 티타니아 담체내에 함침되지 않았기 때문이라고 추정된다. 이 실시예로부터도 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 Mo-V 화합물은 실리카 졸과 임의로 혼합하는 것이 가능하므로 강도 향상제와 활성성분을 동시에 담지할 수 있고, 간단한 조작으로 고강도 및 고활성인 촉매를 얻을 수 있다.Furthermore, the activity and bending strength test results at 200 ° C. of the two catalysts obtained in Example 8 and Comparative Example 11 are shown in Table 4, respectively. From Table 4, the catalyst of Comparative Example 11 is not only low in activity, but also has a very low bending strength as compared to the catalyst of Example 8. This is presumably because the silica sol and the vanadium salt were changed into a gel material by mixing the aqueous solution of the mixture of the Mo salt and the V salt with the silica sol and were not impregnated into the titania carrier. As can be seen from this example, the Mo-V compound of the present invention can be arbitrarily mixed with a silica sol, so that the strength enhancer and the active ingredient can be simultaneously supported, and a high strength and high activity catalyst can be obtained by simple operation. Can be.
[표 4]TABLE 4
실시예 9에서 실시한 시험결과로서, 본 발명의 촉매는 클로로벤젠의 산화분 해 활성으로서 80% 이상의 높은 값이 얻어짐을 알 수 있었다. 이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 촉매는 200℃의 저온활성이 우수할 뿐만 아니라 쓰레기 소각 배가스 중에 함유되는 SOx에 의한 열화도 어려우며, 또한 다이옥신 모의물질인 함(含)염소 유기 화합물의 산화활성도 우수하다. 근년, 점차로 증대하고 있는 쓰레기 소각로 등에서 다이옥신류의 분해와 탈질의 동시 처리가 요망되고 있는데, 본 발명의 촉매는 이러한 사회적 필요에도 부합한 극히 우수한 촉매이다. As a result of the test conducted in Example 9, it was found that the catalyst of the present invention obtained a high value of 80% or more as the oxidation decomposition activity of chlorobenzene. As described above, the catalyst of the present invention not only has excellent low temperature activity at 200 ° C., but also is difficult to deteriorate by SOx contained in waste incineration flue gas, and also has excellent oxidation activity of chlorine-containing organic compounds containing dioxins. . In recent years, simultaneous disposal of dioxin decomposition and denitrification is desired in an increasing number of waste incinerators, etc., but the catalyst of the present invention is an extremely excellent catalyst that meets such social needs.
본 발명에 의하면 소성에 의한 부활 공정을 필요로 하지 않고 촉매활성을 가진 촉매 화합물을 얻을 수 있다. 이 화합물을 담체에 담지하거나 또는 혼련하여 함유시킨 촉매는 저온활성, 내구성 및 다이옥신류 분해활성이 우수하므로, 쓰레기 소각로 정화장치 등의 고효율화가 가능해진다. 또한, 부활처리로서의 소성이 필요없어지므로 제조공정의 간략화가 가능해질 뿐만 아니라 촉매활성에 중점을 둔 촉매설계가 가능해져서 성능, 경제면에서 각종 개량이 가능해진다. According to the present invention, a catalyst compound having catalytic activity can be obtained without requiring an activation step by firing. The catalyst which contains this compound on the support or knead | mixed and contains is excellent in low temperature activity, durability, and dioxins decomposition activity, and high efficiency of a waste incinerator purification apparatus etc. is attained. In addition, since the firing as the activating process is not necessary, not only the manufacturing process can be simplified, but also the catalyst design focused on the catalytic activity can be made, and various improvements can be made in terms of performance and economy.
더욱이 본 발명에서 사용하는 Mo-V 화합물은 실리카 졸 등의 졸상태 물질과 혼합하여도 안정할 뿐만 아니라 졸의 겔화를 발생하지 않는다. 따라서 강도향상을 목적으로 실시하고 있는 촉매의 실리카 졸 함침공정에서 활성성분을 동시에 담지할 수가 있고, 고강도 및 고활성의 촉매를 간단한 공정으로 얻을 수가 있게 된다. Furthermore, the Mo-V compound used in the present invention is not only stable when mixed with a sol state substance such as silica sol, but also does not cause gelation of the sol. Therefore, the active ingredient can be simultaneously supported in the silica sol impregnation step of the catalyst which is performed for the purpose of improving the strength, and the catalyst of high strength and high activity can be obtained in a simple step.
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JPS58210849A (en) * | 1982-06-03 | 1983-12-08 | Babcock Hitachi Kk | Denitration catalyst for catalytic reduction with ammonia |
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