KR100746704B1 - Manufacture of reacting media with carbon support impregrated metal catalyst and removing of nox using its media - Google Patents

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백일현
박상도
윤여일
문승현
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한국에너지기술연구원
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Abstract

A method of preparing a reactive medium comprising a carbon support impregnated with a metal catalyst and a method for removing NOx by using the reactive medium are provided to complement and replace the selective catalytic reduction process by directly reducing NOx exhausted from actual combustion flue gas by using an inexpensive metal impregnated carbon support without using a reducing agent such as ammonia. A method of preparing a reactive medium for NOx removal comprising a metal catalyst impregnated on a carbon support comprises: adding 47.37 to 49.75 wt.% of water into 0.5 to 5.26 wt.% of a metal catalyst to prepare an aqueous solution; adding 47.37 to 49.75 wt.% of a carbon support into the aqueous solution; and impregnating the carbon support with the aqueous solution in a rotary vacuum dryer by controlling an impregnation temperature to a range from 25 to 90 deg.C, controlling an impregnation speed to a range from 40 to 100 rpm, and controlling an impregnation pressure to a range from 500 to 700 mmHg. A method for removing NOx in an oxygen-free gas by using the reactive medium comprises removing NOx by controlling an injection flow rate of combustion flue gas to a range from 10,000 to 30,000 hr^-1, and controlling an operating temperature of 450 deg.C or more in a reactive medium comprising a carbon support impregnated with a metal catalyst.

Description

금속 촉매가 함침된 탄소 지지체를 포함하는 반응매체 제조와 이를 이용한 질소산화물 제거 방법 {Manufacture of reacting media with carbon support impregrated metal catalyst and removing of NOx using its media}Manufacture of reacting media with carbon support impregrated metal catalyst and removing of NOx using its media}

도 1은 금속촉매 함침 탄소지지체 이용 질소산화물 제거방법.1 is a method of removing nitrogen oxide using a carbon catalyst impregnated carbon support.

도 2는 웨스턴바코 활성탄의 연소특성.2 is a combustion characteristic of Western Bacco activated carbon.

도 3은 압력 변화에 따른 금속함침 시료의 SEM 분석결과.3 is a SEM analysis result of the metal impregnated sample according to the pressure change.

도 4는 질소산화물 제거 실험장치.4 is a nitrogen oxide removal experiment apparatus.

도 5는 무산소 조건에서 코발트 함유 활성탄 이용 질소산화물 제거.5 is the removal of nitrogen oxides using cobalt-containing activated carbon in anoxic conditions.

도 6은 유산소 조건에서 코발트 함유 활성탄 이용 질소산화물 제거.Figure 6 removal of nitrogen oxides using cobalt-containing activated carbon in aerobic conditions.

도 7은 유산소 조건에서 코발트 함유 활성탄 이용 질소산화물 제거 장기실험(7wt% 코발트 함침 활성탄 이용, 350℃, 4% 산소).Figure 7 is a long-term experiment to remove nitrogen oxides using cobalt-containing activated carbon under aerobic conditions (using 7wt% cobalt-impregnated activated carbon, 350 ℃, 4% oxygen).

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1a, 1b, 1c, 1d : 봄베Bomb: 1a, 1b, 1c, 1d

2a, 2b, 2c, 2d : 2구 밸브2a, 2b, 2c, 2d: 2-hole valve

3a, 3b, 3c, 3d : 유량조절기3a, 3b, 3c, 3d: flow regulator

4a, 4b, 4c, 4d : 체크밸브4a, 4b, 4c, 4d: check valve

5 : 가스 혼합기 6 : 예열기5: gas mixer 6: preheater

7 : 가열로 8 : 반응기7: heating furnace 8: reactor

9 : 온도조절기 10 : 3구 밸브9: temperature controller 10: 3 ball valve

11 : 습기제거기 12 : 가스분석기11: dehumidifier 12: gas analyzer

질소산화물 (NOx)은 일산화질소 (NO), 이산화질소 (NO2), 일산화이질소 (N2O), 사산화질소 (N2O4), 오산화질소 (N2O5) 등 다양한 물질을 총칭하나 대기오염에서 관심을 가지는 질소산화물은 일산화질소와 이산화질소로 질소산화물 중 대기로 가장 많이 방출되는 형태이다. 고정 오염원의 질소산화물 저감기술은 연료의 전처리에 의한 연소전 탈질법, 연소 방법의 개량 및 연소장치의 개조에 의한 연소중 탈질법, 그리고 배가스의 처리에 의한 연소 후 탈질법으로 나눌 수 있다.Nitrogen oxides (NOx) collectively refer to various substances such as nitrogen monoxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ), dinitrogen monoxide (N 2 O), nitrogen tetraoxide (N 2 O 4 ) and nitrogen pentoxide (N 2 O 5 ). Nitrogen oxides of interest in air pollution are nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, the most frequently released form of nitrogen oxides into the atmosphere. Nitrogen oxide reduction techniques for fixed pollutants can be classified into pre-combustion denitrification by pretreatment of fuel, denitrification during combustion by improvement of combustion method and modification of combustion apparatus, and post-combustion denitrification by exhaust gas treatment.

발전소, 소각로, 보일러, 각종 연소기 등에서 연료의 연소에 의해서 배출되는 질소산화물을 제거하기 위한 많은 노력에도 불구하고 배연가스의 질소산화물 제거기술이 현재까지도 만족하지 못한 단계에 있는 큰 이유로 두 가지를 들 수 있다. 첫째 일산화질소는 불용성 물질이며, 반응성이 매우 낮다는 점과 두 번째는 배연가스 중에 포함된 다른 성분, 즉 물, 황산화물 중금속물질 등에 의하여 일산회질소의 제거에 방해를 받기 때문이다. 이러한 이유 때문에 배연가스 중의 질소산화물의 제거는 황산화물 제거에 비하여 어려우며 비용이 많이 든다.Despite many efforts to remove nitrogen oxides emitted by the combustion of fuels in power plants, incinerators, boilers, and various combustors, there are two main reasons for the fact that the NOx removal technology of flue gas is still unsatisfactory. have. The first is that nitrogen monoxide is an insoluble substance and has a very low reactivity, and the second is that it is prevented from removing nitrogen monoxide by other components contained in flue gas, such as water and sulfur oxide heavy metals. For this reason, the removal of nitrogen oxides in flue gas is more difficult and expensive than removal of sulfur oxides.

현재 설치되어 있는 대부분의 연소로들은 연소효율의 극대화를 목적으로 설계되어 연료의 혼합속도가 빠르며 간단한 로로 구성되어 있어서 설치비가 저렴한 편이다. 그러나 이러한 연소장치는 연료가 높은 온도 및 높은 산소농도에서 급격히 반응하므로 상당한 양의 질소산화물의 배출이 불가피한 실정이다. 이러한 고정오염원에서의 질소산화물 저감기술로는 1) 저질소 함유 연료의 사용에 의한 연소전 탈질법, 2) 연소방법의 변경 및 연소장치의 개조에 의한 연소조건개선법, 3) 연소후 배가스의 처리에 의한 배연탈질법이 있다. 이 중에서 연소전 탈질법은 경제성과 탈질효율에 한계를 지니고 있으며, 연소조건개선법은 기존 연소로의 가동조건을 변경함으로써 질소산화물의 생성량을 감소시키는 방법으로 기존연소로에 경제적이며 간단하게 적용할 수 있다는 장점이 있으나 운전효율에 악영향을 끼칠 우려가 크므로 발전설비의 경우 질소산화물의 제어는 주로 1차적으로는 연소조건 개선법을 적용하고 2차적으로 배연 탈질법을 사용한다. Most of the currently installed furnaces are designed for the purpose of maximizing combustion efficiency, so the fuel mixing speed is fast and the simple furnace is installed and the installation cost is low. However, such a combustion device is inevitably discharged a considerable amount of nitrogen oxides because the fuel reacts rapidly at high temperature and high oxygen concentration. Nitrogen oxide reduction techniques in fixed sources include: 1) denitrification before combustion by the use of low nitrogen-containing fuels, 2) improvement of combustion conditions by modification of combustion methods and modification of combustion equipment, and 3) treatment of exhaust gases after combustion. There is a flue gas denitrification method. Among these, pre-combustion denitrification has limitations on economic efficiency and denitrification efficiency. Combustion condition improvement method is a method that reduces the amount of nitrogen oxide produced by changing operating conditions of an existing combustion furnace and can be applied economically and simply to an existing furnace. However, since there is a high possibility of adversely affecting the operating efficiency, the control of nitrogen oxides is mainly applied to improving combustion conditions and secondly to denitrification.

배연 탈질법은 상기의 연소조건의 제어방법보다 더 높은 제거효율이 요구되는 경우에 유용하며, 또한 질산 제조공장에서 배출되는 아산화질소 제어와 같이 연소조건 개선법을 적용할 수 없는 경우에 이용된다. 특히 질소산화물의 제거효율이 높아 최근 강화되고 있는 배출규제에 적극적으로 대응할 수 있는 방법으로서 표 1에 나타난 바와 같이 용액의 사용여부에 따라 크게 건식법(dry method)과 습식법(wet method)으로 구분된다.The flue gas denitrification method is useful when a higher removal efficiency is required than the above control method of combustion conditions, and is also used when a combustion condition improvement method such as nitrous oxide control discharged from a nitric acid manufacturing plant cannot be applied. In particular, as the removal efficiency of nitrogen oxides is high and the method can actively respond to the recently tightened emission regulations, as shown in Table 1, it is largely divided into a dry method and a wet method according to the use of the solution.

습식법은 질소산화물과 황산화물을 동시에 제거할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 소량의 질소산화물이 발생되는 공정에 적용되어 왔으나, 일산화질소의 물에 대한 용해성이 낮기 때문에 수용액상에서 일산화질소를 흡수시키기 전에 이산화질소로 산화시켜야 하며 이 과정에서 비용이 많이 들며, 이산화질소로 산화시키는 과정에서 부산물로 삼산화질소와 사산화질소가 형성되어 수질오염을 야기시킨다.The wet method has the advantage of removing nitrogen oxide and sulfur oxide at the same time, and has been applied to the process of generating a small amount of nitrogen oxide, but since nitrogen monoxide has low solubility in water, nitrogen dioxide before absorbing nitrogen monoxide in aqueous solution It is costly in this process, and nitrogen trioxide and nitrogen tetraoxide are formed as by-products in the process of oxidizing with nitrogen dioxide, causing water pollution.

이와는 달리 건식법은 촉매를 사용하지 않고 850~1050℃의 고온에서 질소산화물을 암모니아 분사만으로 선택적으로 질소와 물로 환원시키는 선택적무촉매환원 (SNCR : Selective NonCatalytic Reduction)법과 저온(150~450℃)에서 촉매를 이용하여 질소산화물을 질소와 물로 환원시키는 선택적촉매환원 (SCR : Selective Catalytic Reduction)방법이 이용되고 있다. 선택적무촉매환원법은 적은 비용으로 50%이상의 질소산화물을 제거할 수 있다는 장점이 있지만, 배출되는 미반응 암모니아가 암모늄염을 형성하여 반응기 후단에 있는 장치를 막히게 하거나 부식 문제를 일으킬 수 있으며 조업온도 범위도 좁아 상용화에 어려움이 있다.On the other hand, the dry method does not use a catalyst, but selectively catalytic reduction (SNCR: Selective Non-Catalytic Reduction) method that selectively reduces nitrogen oxide to nitrogen and water at a high temperature of 850 ~ 1050 ℃ and only by ammonia injection and at low temperature (150 ~ 450 ℃). Selective Catalytic Reduction (SCR) is used to reduce nitrogen oxides to nitrogen and water. The selective non-catalytic reduction method has the advantage of removing more than 50% of nitrogen oxides at a low cost, but the unreacted ammonia released forms ammonium salts, which can block the equipment at the rear of the reactor or cause corrosion problems. It is narrow and has difficulty in commercialization.

따라서 현재 고정원에서 발생되는 질소산화물을 제거하는 기술로써 가장 진보적이며 안전하고 경제적인 기술은 선택적촉매환원법이며, 90%이상의 질소산화물 제거율을 보임으로 인하여 추가적인 후처리 공정이 필요하지 않다는 장점을 가지고 있으므로 현재 이를 채용하는 국가가 증가되고 있으며 대부분의 연구가 이 방법에 집중되고 있다.Therefore, the most advanced, safe and economical technology to remove nitrogen oxides generated from the fixed source is selective catalytic reduction method, and has the advantage that no additional post-treatment process is required because it shows the removal rate of more than 90%. There are a growing number of countries that employ them, and most research is focused on this method.

선택적촉매환원 기술은 촉매개발 및 반응기 개발과 조업조건에 따른 공정개발 등의 분야로 나눌 수 있으며 이들 각 분야 기술을 병행하여 개발해야 실용화가 가능한 복합기술이다. 이들 기술 중 촉매개발 부분은 선택적촉매환원 기술의 핵심이라 할 수 있으며, 개발된 촉매특성이 선택적촉매환원 공정의 위치, 온도범위 등 나머지 공정을 결정할 수 있으므로 매우 중요한 요소기술이라 할 수 있다. 현재까지 귀금속 촉매로부터 염기성 금속촉매까지 수백 종의 다양한 촉매가 제안되었으며 개발된 촉매 중 실제 공정에 가장 널리 사용되는 것으로는 티아이오투를 담체로 한 바나듐계 촉매로 알려져 있다. 상기와 같은 티아이오투를 담체로 한 바나듐계열의 촉매를 이용한 선택적촉매환원 공정은 성능이 우수하여, 현재 발전소 등과 같은 대형 보일러에서 배출되는 연소배가스 중 질소산화물 처리용 상용공정으로 활용되고 있는 실정이다.Selective catalyst reduction technology can be divided into the fields of catalyst development, reactor development, and process development according to operating conditions. The catalyst development part of these technologies is the core of the selective catalyst reduction technology, and it is a very important element technology because the developed catalyst characteristics can determine the remaining processes such as the location and temperature range of the selective catalyst reduction process. To date, hundreds of various catalysts have been proposed, ranging from noble metal catalysts to basic metal catalysts, and the most widely used catalysts are known as vanadium-based catalysts based on TIO2. The selective catalytic reduction process using a vanadium-based catalyst based on the Tiotou as a carrier has excellent performance, and is currently used as a commercial process for treating nitrogen oxide in combustion exhaust gas discharged from a large boiler such as a power plant.

그러나, 선택적촉매환원 공정에 가장 많이 사용하는 바나듐 촉매의 경우에도 가격이 고가이며, 환원제로 암모니아를 사용하기 때문에 암모니아의 독성으로 인한 환경오염과 별도의 환원제 저장탱크를 설치해야하는 단점이 있다. 또한 점차적으로 환경규제가 강화됨에 따라 중소 보일러에서 발생되는 오염물질 처리에 용이한 장치가 단순하고 조업이 간단한 선택적촉매환원 장치를 보조 및 대체할 수 있는 기술개발이 요구되고 있다.However, even in the case of the vanadium catalyst which is used most often in the selective catalytic reduction process is expensive, and because ammonia is used as a reducing agent, there is a disadvantage that environmental pollution due to the toxicity of ammonia and a separate reducing agent storage tank must be installed. In addition, as the environmental regulations are gradually strengthened, there is a demand for technology development that can assist and replace a selective catalyst reduction device that is simple in operation and simple in operation for treating pollutants generated in small and medium boilers.

이와 같은 대체공정 개발의 일환으로 탄소지지체를 기반으로 한 암모니아와 같은 환원제를 주입하지 않고 질소산화물을 직접 제거하는 기술개발이 수행되었다. 박 등[Colloid and Interface Science, 275 (2004) 590-595, 282 (2005) 124-127 그리고 292 (2005) 493-497]은 은과 구리, 니켈와 같은 금속촉매를 전기도금법으로 활성탄소섬유에 함침한 후 500℃에서 일산화질소 제거 성능실험을 수행하였다. 본 연구결과에서는 500℃에서 일산화질소의 전환율(제거율)은 100%를 보이고 있다.As part of the development of such alternative process, technology development was performed to directly remove nitrogen oxides without injecting a reducing agent such as ammonia based on carbon support. Park et al. [Colloid and Interface Science, 275 (2004) 590-595, 282 (2005) 124-127 and 292 (2005) 493-497] impregnated activated carbon fibers with metal catalysts such as silver, copper and nickel by electroplating. After the nitrogen monoxide removal performance experiment was performed at 500 ℃. In this study, the conversion rate (nitrogen removal rate) of nitrogen monoxide at 500 ℃ was 100%.

그러나 본 연구에서는 500℃의 고온에서 수행되었으며, 고가의 활성탄소섬유를 사용함과 동시에 전기도금법과 같이 작업이 복잡한 함침방법을 사용하였으며, 산소가 없는 일산화질소만을 모사가스로 한 연구를 수행함에 따른 실제 배가스와는 거리가 있으며, 낮은 유량속도 (충진촉매 0.5gram에서 유량 10ml/min)에서 일산화질소 제거실험을 수행하였다. 따라서 이와 같은 연구결과를 이용하여 실제 상용화 기술로 사용하기에는 기능적 및 경제적으로 많은 문제점을 가지고 있다.In this study, however, it was carried out at a high temperature of 500 ℃, and used expensive impregnated carbon fiber and complicated impregnation method such as electroplating method. Nitrogen monoxide removal experiments were performed at low flow rates (10 ml / min flow rate at 0.5 gram of catalyst). Therefore, there are many functional and economic problems to use as a commercial technology using the results of such research.

표 1: 배가스로부터 질소산화물 제거공정Table 1: NOx Removal Process from Flue Gas

명칭designation 원리principle 연구현황Research Status 건식법Dry method 선택적 촉매 환원법 (Selective Catalytic Reduction, SCR)Selective Catalytic Reduction (SCR) -환원제로서 NH3를 사용 -촉매상에서 NOx를 선택적으로 환원 제거-NH 3 as reducing agent-Selective reduction and removal of NOx on catalyst 실용단계Practical step 비선택적 촉매 환원법 (Non-Selective Catalytic Reduction, NSCR)Non-Selective Catalytic Reduction (NSCR) -환원제로서 H2, CO를 사용 -촉매상에서 NOx를 비선택적으로 환원제거-Using H 2 , CO as reducing agent-Non-selective reduction of NOx on catalyst 벤치 시험 단계에서 개발중지Stopped during bench trial 선택적 무촉매 환원법 (Selective Non-Catalytic Reduction, SNCR)Selective Non-Catalytic Reduction (SNCR) -고온영역, 무촉매조건하 NH3를 주입 하여 NOx를 환원제거-Reduce removal of NOx by injecting NH 3 under high temperature range and without catalyst 실용예가 있지만, 탈질효율이 낮다.Although there is a practical example, the denitrification efficiency is low. 접촉 분해법 (Catalytic Decomposition)Catalytic Decomposition -고온조건에서 촉매를 사용, NOx를 직접 N2, O2로 분해제거-Decomposition and remove NOx directly into N 2 , O 2 using catalyst at high temperature 실험실 연구단계Laboratory research phase 활성탄 흡착법Activated Carbon Adsorption -활성탄을 이용, NH3 주입에 의해 NOx를 선택환원함과 동시에 SOx를 흡착제거-Selective reduction of NOx by NH 3 injection using activated carbon and adsorption removal of SOx 파일럿 시험개발중Under pilot pilot 제올라이트 흡착법Zeolite adsorption method -제올라이트계 흡착제를 이용해 NOx 를 흡착제거-NOx adsorption using zeolite-based adsorbent 실험실 단계Lab steps 흡수법Absorption -산화구리계 고체 흡수체를 이용, NOx, SOx를 흡수제거-Absorb and remove NOx and SOx using copper oxide solid absorber 파일럿 시험실시후 개발중지Development stop after pilot test 전자선 조사법 (Electron Beam Irradiation)Electron Beam Irradiation -배가스에 알칼리(NH3)주입과 함께 전자선(코로나 방전 또는 플라즈마) 을 조사해 활성화된 NOx, SOx를 반 응시켜 각각 고체물질(NH4NO3 ,(NH4)2SO4)로서 회수- alkali (NH 3) to respond to the electron beam (corona discharge or plasma) to investigate active NOx, SOx with the injection half each solid material in the exhaust gas (NH 4 NO 3 Recover as (NH 4 ) 2 SO 4 ) 파일럿 시험개발중Under pilot pilot 습식법Wet method 산화 환원법Redox method -흡수제로서 암모니아수를 이용, 흡수 한 SOx에 의해 NOx를 환원제거-Reduce and remove NOx by absorbed SOx using ammonia water as absorbent 실험실 단계Lab steps 산화 흡수법 (Oxidative Absorption)Oxidative Absorption -산화제를 첨가한 알칼리 흡수액으로 NOx, SOx를 동시 흡수-Absorption of NOx and SOx simultaneously with alkali absorber with oxidizing agent O3/NH3水흡수액법 으로 파일럿 시험 개 발중Pilot test under O 3 / NH 3 water absorption solution 알칼리 흡수법Alkali absorption method -알칼리 흡수액에서 NOx, SOx를 흡 수제거-Absorption of NOx and SOx from alkaline absorbent liquid 흡수율이 낮고, 대규 모장치에 부적합Low Absorption Rate, Unsuitable for Large Scale Devices 착염 흡수법 (Complex Salt Absorption)Complex Salt Absorption -EDTA/아황산소다 흡수액으로 SOx 를 흡수함과 동시에 NOx를 환원제거-Absorbs SOx with EDTA / Sodium Sulfite Absorption and reduces NOx 파일럿 시험개발중Under pilot test development

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 저가의 금속함침 탄소지지제를 이용하여 암모니아와 같은 환원제를 사용하지 않고 실제 연소배가스에서 배출된 질소산화물을 직접 환원시킬 수 있으며 이는 선택적촉매환원 공정의 보완 및 대체할 수 있는 기술로 활용하는데 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems is to use a low-cost metal impregnated carbon support to directly reduce the nitrogen oxides emitted from the actual combustion flue gas without using a reducing agent such as ammonia, which is a selective catalyst reduction It is used as a technology to supplement and replace the process.

이를 위해 저렴한 탄소지지체를 사용하고 탄소지지체에 단순하게 금속촉매를 함침할 수 있는 공침법을 사용하였으며, 선택적촉매환원 공정을 보완 및 대체할 수 있는 조업영역에서 실제 연소배가스의 처리가 가능하게 함으로써 상용화 기술로 활용하는데 그 목적이 있다.To this end, the use of inexpensive carbon supports and the coprecipitation method that simply impregnates the metal catalyst on the carbon supports were used, and commercialized by enabling the treatment of actual combustion flue gas in an operating area that can supplement and replace the selective catalyst reduction process. The purpose is to use it as a technology.

본 발명은 탄소지지체에 금속촉매를 함침한 후 이를 이용하여 암모니아와 같은 환원제 없이 연소배가스 중 질소산화물을 제거하는 것을 기술적 특징으로 하고 있다.The present invention is characterized by removing the nitrogen oxide in the combustion flue gas without a reducing agent such as ammonia by using a metal catalyst impregnated in the carbon support.

환경기능 소재로 널리 알려진 탄소 기반 재료는 산업발전에 따라 발생되는 환경오염에 따라 그 이용의 중요성이 더욱 확대되고 있다. 탄소 기반 물질 중 대표적인 활성탄소(activated carbon)는 많은 기공과 표면 관능기의 특성에 의하여 가스 분리, 정제 및 제거, 농축, 유기용제 회수, 중금속 회수 및 제거, 탈취 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 활성탄소는 일반적으로 원료, 제조과정, 제조방법 및 후처리 과정에 따라 표면 관능기, 기공 크기, 기공 분포 등이 변화되어 화학적, 물리적 특성이 변하게 되며 활성탄소의 표면에 어떠한 처리를 하느냐에 따라 표면특성을 크게 변화시킬 수 있다. 탄소흡착제는 암모니아나 질소산화물, 황 산화물과 같은 저분자량의 극성 분자를 물리적으로 흡착하여 제거하기는 어려워 처리효율이 낮은 단점이 있다. 만약 고농도 질소산화물 처리에 유리한 금속 성분으로 활성탄소 표면을 처리한다면, 비록 처리 효율은 낮으나 탄소흡착제가 가진 질소산화물 제거 성능으로 일차 제거되고, 표면 처리된 금속으로 질소산화물 제거 성능이 배가되어 결과적으로 질소산화물 제거 효율이 급상승한다고 예측할 수 있다. 활성탄소의 주성분인 탄소는 질소산화물과 반응 시 다음과 같이 자체 환원능력으로 인하여 질소산화물을 제거할 수 있으나, 제거효율이 낮고 500℃이상의 고온에서 가능하다.Carbon-based materials, which are widely known as environmentally functional materials, are increasingly being used more importantly due to environmental pollution caused by industrial development. Among the carbon-based materials, activated carbon is widely used in applications such as gas separation, purification and removal, concentration, organic solvent recovery, heavy metal recovery and removal, and deodorization due to the characteristics of many pores and surface functional groups. Activated carbon generally changes its chemical and physical properties due to changes in surface functional groups, pore size, and pore distribution depending on raw materials, manufacturing process, manufacturing method and post-treatment process. Can change. Carbon adsorbents are difficult to physically adsorb and remove low molecular weight polar molecules such as ammonia, nitrogen oxides, and sulfur oxides, and thus have low processing efficiency. If the surface of activated carbon is treated with a metal component that is advantageous for the treatment of high concentration of nitrogen oxides, although the treatment efficiency is low, it is primarily removed by the nitrogen oxide removal capability of the carbon adsorbent, and the surface treated metal doubles the performance of nitrogen oxide removal. It can be predicted that the oxide removal efficiency is soaring. Carbon, which is the main component of activated carbon, can remove nitrogen oxides due to its self-reducing ability when reacting with nitrogen oxides as follows, but the removal efficiency is low and is possible at high temperatures of 500 ° C. or higher.

NO(g) + C(s) ⇔ C-O(s) + 1/2N2(g) (1)NO (g) + C (s) ⇔ CO (s) + 1 / 2N 2 (g) (1)

C-O(s) ⇔ CO(g) (2)C-O (s) ⇔ CO (g) (2)

C-O(s) + CO(g) ⇔ CO2(g) + C(s) (3)CO (s) + CO (g) ⇔ CO 2 (g) + C (s) (3)

실제 연소배가스 처리를 위해서는 질소산화물 처리효율을 증가시켜야 하며 반응온도도 산소포함 연소배가스에서 질소산화물 제거가 가능한 영역까지 온도를 낮추어야 한다. 이를 위해 금속촉매를 탄소지지체에 함침하여 질소산화물의 제거 성능을 높이고자 하였다. 이때 활성탄소에 금속 성분, 예를 들면 구리가 함침 되어 있는 경우 다음과 같은 메커니즘으로 질소산화물이 환원되며 이를 도 1에 나타내었다.In order to process the combustion flue gas, the efficiency of nitrogen oxide treatment must be increased, and the reaction temperature must be lowered to the area where nitrogen oxide can be removed from the combustion flue gas containing oxygen. To this end, the metal catalyst was impregnated into the carbon support to increase the nitrogen oxide removal performance. At this time, when the metal is impregnated with activated carbon, for example, copper, nitrogen oxides are reduced by the following mechanism, which is shown in FIG. 1.

NO(g) + CS-2Cu(s) ⇔ CS-Cu2O(s) + 1/2N2(g) (4)NO (g) + CS-2Cu (s) ⇔ CS-Cu 2 O (s) + 1 / 2N 2 (g) (4)

NO(g) + CS-Cu2O(s) ⇔ CS-2Cu(s) + 1/2N2(g) + CO2(g) (5)NO (g) + CS-Cu 2 O (s) ⇔ CS-2Cu (s) + 1 / 2N 2 (g) + CO 2 (g) (5)

여기에서 CS (Carbon Support)는 탄소지지체, (g)는 가스상태, (s)는 고체상태를 의미한다.Here, CS (Carbon Support) means carbon support, (g) means gas state, and (s) means solid state.

즉, 유입된 질소산화물은 금속촉매 지지체 역할을 하는 탄소 자체의 환원 능력과 탄소에 함침되어 탄소보다 더 우수한 환원 능력을 갖는 금속 촉매에 의하여 동시에 환원되어 제거되는 효과를 얻게 된다. 상기의 반응에서 질소산화물은 활성탄소와 같은 촉매 작용에 의해 질소와 산소로 환원될 수 있으며 반응 부산물로 일산화탄소, 이산화탄소를 발생시킨다. That is, the introduced nitrogen oxides are simultaneously reduced and removed by a metal catalyst having a reducing ability of carbon itself serving as a metal catalyst support and carbon, and having a better reducing ability than carbon. In the above reaction, the nitrogen oxide can be reduced to nitrogen and oxygen by a catalytic action such as activated carbon, and generates carbon monoxide and carbon dioxide as reaction by-products.

다시 보다 구체적으로 말하면 본 발명은 금속촉매 함침 탄소지지체를 이용한 환원제 없이 연소배가스에서 질소산화물을 제거하기 위한 것으로써, 금속함침 탄소지지체 제조 방법 및 실제 연소배가스에 적용을 위한 조업방법에 관한 것이다. In other words, the present invention relates to a method for preparing a metal-impregnated carbon support and an operation method for applying it to an actual combustion flue gas for removing nitrogen oxides from combustion flue gas without a reducing agent using a metal catalyst impregnated carbon support.

바람직하게는, 본 발명에서는 질소산화물의 환원을 촉진시킬 수 있는 염 상태인 금속촉매를 선정한 후, 회전식 진공 건조기에 금속촉매 0.5~5.26wt%에 물 47.37~49.75wt%를 넣어 수용액을 만들어 주입한 다음, 탄소지지체 47.37~49.75wt%를 추가로 주입하고, 회전식 진공 건조기내에서 금속촉매를 탄소지지체에 함침하기 위하여 함침온도는 25℃에서 90℃으로 하고, 함침속도는 40 rpm에서 100 rpm으로 하고, 함침압력은 500mmHg에서 700mmHg의 범위로 하여 함침과정을 수행함으로써 금속촉매가 함침된 탄소지지체로 구성된 반응매체를 제조하는 방법을 제공하고 있다.Preferably, in the present invention, after selecting a metal catalyst in a salt state capable of promoting the reduction of nitrogen oxides, the aqueous solution was prepared by adding 47.37 to 49.75 wt% of water to 0.5 to 5.26 wt% of the metal catalyst in a rotary vacuum dryer. Next, the carbon support 47.37 ~ 49.75wt% is further injected, the impregnation temperature is 25 ℃ to 90 ℃, the impregnation speed is 40 rpm to 100 rpm in order to impregnate the metal catalyst in the carbon support in the rotary vacuum dryer , Impregnation pressure is in the range of 500mmHg to 700mmHg to provide a method for producing a reaction medium consisting of a carbon support impregnated with a metal catalyst.

본 발명은 또한 상기 방법에 의해서 제조되어, 탄소 지지체 90~99wt%와 금속 촉매 1~10wt%를 포함하는 질소 산화물 제거를 위한 반응매체를 제공하고 있다.The present invention is also prepared by the above method, to provide a reaction medium for removing nitrogen oxides containing 90 to 99wt% of carbon support and 1 to 10wt% of metal catalyst.

본 발명은 또한 상기 반응매체를 이용하여 질소산화물 제거하는 방법을 제공 하고 있다. The present invention also provides a method for removing nitrogen oxide using the reaction medium.

상기의 발명에서 금속촉매 함침용 탄소지지체는 탄소성분을 기반으로 하는 것을 특징으로 하고 있으며 유기물질의 열분해 (탄화)에 의해 탄소성분을 주로 가지고 있는 물질로 활성탄, 활성탄소섬유, 코크스, 촤, 팽창흑연 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 이 중에서 탄소물질의 활성화 과정을 거쳐 기공성을 가지고 있는 물질인 활성탄 및 활성탄소섬유는 반응성을 향상시킬 수 있으므로 더 유리하다.In the above invention, the carbon support for impregnating the metal catalyst is characterized in that it is based on a carbon component, and is mainly a carbon component by thermal decomposition (carbonization) of organic materials. Activated carbon, activated carbon fiber, coke, 촤, expansion Any one selected from graphite can be used. Among them, activated carbon and activated carbon fibers, which are materials having porosity through activation of carbon materials, can improve reactivity, which is more advantageous.

본 발명에서 금속촉매를 탄소지지체에 함침함으로써 질소산화물의 환원반응을 촉진할 수 있으며 이를 위해 함침 금속촉매로는 구리, 코발트, 철, 니켈, 백금, 로듐, 은, 크롬, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 루테늄 중 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한 이들 촉매 중에서 2개 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 최종적으로 이들 촉매 중에서 가격이 저렴하고 반응성이 높은 금속을 사용하면 경제적으로 질소산화물을 제거시킬 수 있다.In the present invention, by impregnating the metal catalyst in the carbon support, it is possible to promote the reduction reaction of nitrogen oxide, and for this purpose, the impregnated metal catalyst may be copper, cobalt, iron, nickel, platinum, rhodium, silver, chromium, cerium, palladium, vanadium, Any one selected from ruthenium may be used. Moreover, two or more of these catalysts can be used in combination. Finally, inexpensive and highly reactive metals can be economically removed from these catalysts.

바람직하게는, 질소산화물 제거용 함침촉매로 코발트, 구리, 철을 사용하는 경우, 함침촉매로는 수화물상태의 염인 Co(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·6H2O, Fe(NO3)2·6H2O를 각각 또는 이들의 혼합물로서 금속에 대한 환산중량 0.5~5.26wt%의 범위로 물 47.37~49.75wt%에 넣어 수용액을 만들어 회전식 진공 건조기에 주입한 다음, 탄소지지체 47.37~49.75wt%을 첨가함으로써 금속 촉매를 탄소지지체에 함침시킬 수 있다. Preferably, when cobalt, copper, or iron is used as the impregnating catalyst for removing nitrogen oxides, Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, which is a hydrated salt, is used as the impregnating catalyst. , Fe (NO 3 ) 2 .6H 2 O, respectively, or as a mixture thereof, in an amount of 47.37 to 49.75 wt% of water in the range of 0.5 to 5.26 wt% of the weight of the metal, prepared in an aqueous solution, and then injected into a rotary vacuum dryer. By adding 47.37 to 49.75 wt% of the carbon support, the metal catalyst can be impregnated with the carbon support.

상기의 발명에서 금속촉매를 탄소지지체에 함침하는 방법으로는 함침장치가 간단하고 조업이 단순한 공침법을 사용하는 것이 유리하며 함침조건으로는 함침온도는 25℃에서 90℃의 범위에서, 함침속도로는 40 rpm에서 100 rpm의 범위에서, 함침압력으로는 500mmHg에서 700mmHg의 범위에서 조업하는 것이 적당하다.In the above invention, the method of impregnating the metal catalyst to the carbon support is advantageous to use a simple impregnation device and simple operation of the coprecipitation method. The impregnation temperature is in the range of 25 ° C. to 90 ° C. at an impregnation rate. It is suitable to operate in the range of 40 rpm to 100 rpm, and the impregnation pressure in the range of 500 mmHg to 700 mmHg.

상기의 발명에서 금속촉매를 탄소지지체에 함침할 때 탄소지지체에 비교하여 금속촉매의 함침비율은 1wt%에서 10wt%의 범위에서 하는 것이 적당하다. 특히 최적의 함침비율은 7wt%가 적합하나 연소배가스의 조성특성, 탄소지지체의 물성변화 등와 같은 조업조건의 변화에 따라 함침비율은 다소 변화될 수 있다.In the above invention, when the metal catalyst is impregnated in the carbon support, the impregnation ratio of the metal catalyst is suitably in the range of 1wt% to 10wt% compared to the carbon support. In particular, the optimum impregnation ratio is 7wt%, but the impregnation ratio may change slightly depending on the operating conditions such as the compositional characteristics of the flue gas and the change in the properties of the carbon support.

상기의 발명에서 제조된 금속촉매가 함침된 탄소지지체를 이용하여 질소산화물을 제거할 경우에 산소가 없는 반응가스 중 질소산화물 제거조건으로 유량이 10,000hr-1에서 30,000hr-1 범위에서 탄소지지체에 금속촉매 함침이 7wt% 이상의 경우에 반응온도 500℃이상에서 100%의 전환율을 얻는 것을 특징으로 하고 있다.The carbon support in 30,000hr -1 range the flow rate of nitrogen oxide removal conditions of the reaction gas there is no oxygen in the case to remove the nitrogen oxides by the metal catalyst prepared in the above-mentioned invention, by using the impregnated carbon support from 10,000hr -1 When the metal catalyst impregnation is 7wt% or more, a conversion rate of 100% is obtained at a reaction temperature of 500 캜 or more.

상기의 발명에서 제조된 금속촉매가 함침된 탄소지지체를 이용한 질소산화물 제거할 경우에 산소가 1vol%에서 10vol%인 연소배가스 중 질소산화물 제거조건으로 유량이 10,000hr-1에서 30,000hr-1 범위에서 탄소지지체에 금속촉매 함침이 7wt% 이상의 경우에 반응온도 300℃에서 400℃의 범위에서 50% 이상의 전환율을 얻는 것을 특징으로 하고 있다.The flow rate of the metal catalyst of the oxygen in the case to remove the nitrogen oxides by using the impregnated carbon support is a combustion gas at 1vol% 10vol% of nitrogen oxide removal of the invention from production conditions in the range of 30,000hr -1 10,000hr -1 When the carbon catalyst is impregnated with a metal catalyst of 7 wt% or more, a conversion ratio of 50% or more is obtained in a reaction temperature range of 300 ° C to 400 ° C.

이하, 참고예 및 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본원발명의 권리범위가 한정되 는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Examples. However, these are not limited to the scope of the present invention by them as an embodiment of the present invention.

참고예 1Reference Example 1

본 발명에서는 금속촉매를 함침한 탄소지지체를 제조하기 위하여 탄소지지체로 가격이 저렴하고 표면적이 넓은 석탄으로 만든 상용 웨스텐바코 조립 활성탄 (미국산이며 형태는 실린더형으로 지름이 4mm이고 길이가 150mm임)을 사용하였으며 그에 대한 물성은 표 2와 같다. 또한 탄소지지체에 금속촉매를 함침하기 위하여 함침촉매로 구리, 코발트, 및 철을 선정하였다.In the present invention, in order to manufacture a carbon support impregnated with a metal catalyst, a commercially available Westen baco granulated activated carbon made of coal having a low surface area and a wide surface area as a carbon support (American type, having a cylindrical shape of 4 mm in diameter and 150 mm in length). And physical properties thereof are shown in Table 2. In addition, copper, cobalt, and iron were selected as impregnation catalysts to impregnate the metal catalyst on the carbon support.

표 2: 웨스턴바코 활성탄의 물성Table 2: Properties of Western Barco Activated Carbon

건조감량 (%)Loss on Drying (%) 요오드 흡착능 (mg/g)Iodine adsorption capacity (mg / g) 충전밀도 (g/ml)Filling density (g / ml) 입도 (%)Particle size (%) 경도 (%)Hardness (%) 회분 (%)Ash content (%) 비표면적 (m2/g)Specific surface area (m2 / g) 세공면적 (cc/g)Pore area (cc / g) 2.12.1 10411041 0.360.36 93.993.9 98.698.6 6.56.5 11371137 0.880.88

참고예 2Reference Example 2

상기 참고예 1에서 탄소지지체로 이용한 활성탄에 대한 산소조건에서 연소특성을 알아보기 위하여 열중량분석기 (SDT Q600, TA Co. USA)를 사용하였다. 실험은 20 mg 내외의 시료를 100 cc/min의 유속으로 흐르는 질소 분위기에서 원하는 실험 조건까지 승온한 후 실험하고자 하는 온도에 도달하면 20분간 온도를 유지한 후 900분 정도까지 공기를 100cc/min의 유속으로 흘려주어 무게 감소를 관찰하였다. 실험온도는 300~450℃이며 간격은 50℃로 하였다. 4%내외의 산소가 포함된 배가스 조건보다 더욱 격렬한 조건을 만들어 주기 위하여 20.4%의 산소가 함유된 공기를 주입함으로써 활성탄의 소모 정도를 알아내고자 하였다. A thermogravimetric analyzer (SDT Q600, TA Co. USA) was used to determine the combustion characteristics under oxygen conditions for the activated carbon used as the carbon support in Reference Example 1. In the experiment, a sample of 20 mg or more was heated to a desired experimental condition in a nitrogen atmosphere flowing at a flow rate of 100 cc / min, and after reaching the temperature to be tested, the temperature was maintained for 20 minutes, and then the air was heated up to 900 minutes for 100 cc / min. Flow loss was observed at the flow rate. Experimental temperature was 300 ~ 450 ℃ and the interval was 50 ℃. The purpose of this study was to find out the consumption of activated carbon by injecting air containing 20.4% oxygen to make the conditions more intense than the flue gas containing 4% oxygen.

도 2는 웨스텐바코 활성탄의 연소특성을 나타내고 있으며 300, 350℃에서 산소가 주입됨에도 불구하고 연소되지 않으며 400℃에서 약간의 연소가 일어남을 보이고 있다. 그러나 450℃이상에서는 급격함 연소가 일어나고 있음을 보이고 있다. 이상의 결과로부터 활성탄을 지지체로 이용한 촉매를 산소가 포함된 기체와 반응하는 경우 반응온도를 적어도 400℃ 이하로 유지해야 함을 알 수 있었으며, 선택적촉매환원 반응이 일어나는 300~400℃의 온도범위에서는 금속함침 탄소지지체 이용 질소산화물을 제거할 수 있었다.Figure 2 shows the combustion characteristics of the Westenbaco activated carbon, and despite the injection of oxygen at 300, 350 ° C does not burn and shows a slight combustion at 400 ° C. However, it is shown that rapid combustion occurs above 450 ° C. From the above results, it can be seen that when the catalyst using activated carbon as a support is reacted with a gas containing oxygen, the reaction temperature should be maintained at least 400 ° C or lower. In the temperature range of 300-400 ° C. where the selective catalytic reduction reaction occurs, Nitrogen oxides using impregnated carbon supports could be removed.

실시예 1Example 1

상기 참고예 1에서의 활성탄을 지지체로 하여 금속촉매를 함침하기 위하여 회전식 진공 건조기를 사용하였다. A rotary vacuum dryer was used to impregnate the metal catalyst with the activated carbon in Reference Example 1 as a support.

질소산화물 제거용 함침촉매로는 코발트, 구리, 철을 선정하였으며, 함침촉매는 수화물상태의 염인 Co(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·6H2O, Fe(NO3)2·6H2O를 사용하였다. 탄소지지체에 금속촉매 1~10wt%를 함침하기 위하여, 회전식 진공 건조기에 금속촉매 0.5~5.26wt%에 물 47.37~49.75wt%을 넣어 수용액을 만들어 주입한 후 탄소지지체 47.37~49.75wt%을 추가로 주입한다. Cobalt, copper, and iron were selected as the impregnating catalyst for removing nitrogen oxides, and the impregnating catalyst was Co (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, Cu (NO 3 ) 2 · 6H 2 O, Fe (NO 3) ) 2 .6H 2 O was used. In order to impregnate the carbon support with 1 ~ 10wt% of the metal catalyst, add 0.5 ~ 5.26wt% of the metal catalyst to the rotary vacuum dryer and add 47.37 ~ 49.75wt% of water to make the aqueous solution, and then add 47.37 ~ 49.75wt% of the carbon support. Inject.

예를 들어, 1wt% 코발트가 함유된 탄소지지체를 만들기 위하여 다음과 같은 방법으로 수행하였다. 1wt% 코발트 수용액을 만들기 위하여 수화물상태인 코발트염 4.9g [Co 1g, (NO3)2 2.1g, 6H2O 1.8g]에 물 99g을 넣었다. 여기에서 분자량으로 Co는 59, (NO3)2는 124, 6H2O는 108이므로 수화물상태인 코발트염(총 분자량)은 291로 계산하였으며, 코발트염에 함유되어 있는 수화물은 주입하는 물의 양에 고려하지 않았다. 제조된 수용액은 회전식 진공 건조기에 주입한 후 탄소지지체인 웨스턴 바코 활성탄 99g을 주입하였다. For example, in order to make a carbon support containing 1wt% cobalt was carried out in the following manner. In order to make a 1wt% aqueous solution of cobalt, 99g of water was added to 4.9g of hydrated cobalt salt [Co 1g, (NO 3 ) 2 2.1g, 6H 2 O 1.8g]. Here, the molecular weight of Co is 59, (NO 3 ) 2 is 124, and 6H 2 O is 108, so the hydrated cobalt salt (total molecular weight) was calculated as 291, and the hydrate contained in the cobalt salt was added to the amount of water to be injected. Did not consider The prepared aqueous solution was injected into a rotary vacuum dryer and then injected with 99 g of western barco activated carbon, which is a carbon support.

상기의 계산방식에서 금속촉매가 수용액상태의 염을 사용함에 따라 금속촉매 주입량은 촉매만 계산하는 것이 바람직하다. 따라서 시료 주입량은 코발트 1g, 물 99g, 활성탄 99g으로 이를 100wt%로 재계산하면 코발트, 물, 활성탄이 0.5, 49.75, 49.75 wt%로 주입량을 계산할 수 있다. 또한 10wt% 코발트가 함유된 탄소지지체를 만들기 위하여는 코발트, 물, 활성탄을 5.26, 47.37, 47.37wt%로 주입하였다.In the above calculation method, as the metal catalyst uses salt in the aqueous solution state, the metal catalyst injection amount is preferably calculated only for the catalyst. Therefore, the sample injection amount is 1 g of cobalt, 99 g of water, and 99 g of activated carbon, and when it is recalculated to 100 wt%, cobalt, water, and activated carbon can be calculated as 0.5, 49.75, and 49.75 wt%. In addition, to make a carbon support containing 10wt% cobalt, cobalt, water, and activated carbon were injected at 5.26, 47.37, and 47.37wt%.

회전식 진공 건조기를 이용하여 금속을 함침할 경우 예상되는 변수는 함침 수용액의 증발 속도이며 이는 건조기의 회전속도(rpm), 진공도, 가열온도에 의해 결정된다. 이 중 가열온도는 탄소의 일종인 팽창흑연에 금속염을 함침할 때 가장 최적의 온도로 결정된 65℃를 참조하여 고정하였으며 회전속도와 진공도에 변화를 주어 함침한 결과, 탄소지지체 90~99wt%에 금속촉매 1~10wt%를 함침하였다. When impregnating a metal using a rotary vacuum dryer, the expected parameters are the rate of evaporation of the impregnated aqueous solution, which is determined by the rotational speed (rpm), vacuum degree and heating temperature of the dryer. Among them, the heating temperature was fixed by referring to 65 ℃ which was determined as the most optimal temperature when impregnated metal salts with expanded graphite, which is a kind of carbon, and impregnated by changing the rotational speed and vacuum degree. 1-10 wt% of the catalyst was impregnated.

1. 회전식 진공 건조기의 회전속도에 따른 1. According to the speed of rotary vacuum dryer 함침결과Impregnation Result

회전 속도에 따른 시료의 함침 조건을 선정하기 위하여 압력을 -650mmHg로 고정하고 회전속도를 40, 60, 80, 100 rpm으로 변화시키며 함침실험을 수행하였다. 이처럼 회전속도를 변수로 정한 이유는 회전속도가 너무 빠를 경우 원심력에 의해 불균일 함침이 일어나며, 회전속도가 너무 느릴 경우에도 불균일 함침이 일어나기 때문이다. In order to select the impregnation conditions of the sample according to the rotational speed, the impregnation experiment was performed by fixing the pressure at -650mmHg and changing the rotational speed to 40, 60, 80, 100 rpm. The reason for setting the rotational speed as a variable is that non-uniform impregnation occurs due to the centrifugal force when the rotational speed is too fast, and nonuniform impregnation occurs even when the rotational speed is too slow.

표 3은 함침속도에 따른 금속촉매 함침 활성탄의 비표면적과 기공부피를 나타내고 있다. 회전속도 60일 때 가장 작은 비표면적 및 기공부피를 가지고 있다. 이는 회전속도가 60일 때가 회전속도 40, 80, 100일 때보다 가장 높은 분산성을 가지고 있음을 나타낸다. 즉, 금속촉매는 활성탄의 기공내에 함침이 됨으로 금속촉매의 함침량이 증가될수록 활성탄의 비표면적은 낮아진다. 따라서 본 실험에서와 같이 낮은 회전속도에서는 회전 속도가 느리기 때문에 시료가 골고루 섞이지 못하고 아래쪽에 깔린 부분이 상대적으로 함침이 많이 되어 부분 함침이 일어날 가능성의 높다고 판단되며, 높은 회전속도에서는 속도가 빠르기 때문에 활성탄 또한 빠르게 회전함으로서 금속 함침 용액과 접촉하는 시간이 짧으므로 함침되는 양보다 증발되는 양이 더 많아 함침을 위한 조건으로서 부적절하다. 따라서 본 실험에 최적 회전속도로 60 rpm를 얻었다.Table 3 shows the specific surface area and pore volume of the metal catalyst impregnated activated carbon according to the impregnation rate. It has the smallest specific surface area and pore volume at rotation speed 60. This indicates that the rotational speed of 60 has the highest dispersibility than that of the rotational speeds of 40, 80, and 100. That is, the metal catalyst is impregnated in the pores of activated carbon, so that the specific surface area of the activated carbon is lowered as the amount of the metal catalyst is increased. Therefore, at low rotational speeds, as in this experiment, the rotation speed is slow, so that the sample cannot be mixed evenly, and the lower part is relatively impregnated, so it is highly likely that partial impregnation will occur. In addition, since the time of contact with the metal impregnation solution is reduced by the rapid rotation, the amount of evaporation is larger than the amount of impregnation, which is not suitable as a condition for impregnation. Therefore, 60 rpm was obtained at the optimum rotation speed for this experiment.

표 3: 회전속도에 따른 금속함침 시료의 비표면적Table 3: Specific surface area of metal impregnated samples according to rotation speed

RPM 특성          RPM characteristics 4040 6060 8080 100100 비표면적Specific surface area 977.0m2/g977.0m 2 / g 924.6m2/g924.6m 2 / g 932.7m2/g932.7m 2 / g 970.8m2/g970.8m 2 / g 기공부피Pore volume 0.74 cc/g0.74 cc / g 0.73 cc/g0.73 cc / g 0.73 cc/g0.73 cc / g 0.74 cc/g0.74 cc / g

2. 회전식 진공 건조기의 압력에 대한 2. About the pressure of the rotary vacuum dryer 함침결과Impregnation Result

회전속도에 따른 함침 시료의 분석 결과에 따라 최적이라고 판단되는 회전속도 60 rpm을 기준으로 진공 압력을 630, 650, 670, 690mmHg로 변화시키며 함침 실험을 수행하였다. 실험 후 시료의 표면에 붙어있는 금속성분의 분산 및 금속 함침 후의 촉매의 구조 특성을 알아보기 위해 SEM 분석을 하였다. 함침조건에서 진공압력의 변화는 함침대상 용액 중 용매인 물의 증발 속도를 의미한다. 만약 최적 상태보다 진공압력이 높게 하면 용매는 한 순간에 증발되어 분산도가 떨어지게 되며 진공압력이 낮게 하면 함침시간이 길어져서 에너지 손실로 인한 제조 단가 상승의 원인이 되게 된다. The impregnation experiment was performed by changing the vacuum pressure to 630, 650, 670, and 690mmHg based on the rotational speed of 60 rpm determined to be optimal according to the analysis result of the impregnation sample according to the rotational speed. After the experiment, SEM analysis was conducted to investigate the dispersion of metal components on the surface of the sample and the structural characteristics of the catalyst after metal impregnation. The change in vacuum pressure under impregnation conditions means the rate of evaporation of the solvent, water, in the solution on the bed. If the vacuum pressure is higher than the optimum state, the solvent is evaporated at a moment, and the dispersion degree is lowered. If the vacuum pressure is low, the impregnation time becomes longer, which causes the manufacturing cost increase due to energy loss.

도 3은 압력을 변화시켜가며 얻은 금속 함침 활성탄을 10,000배로 확대하여 나타낸 것이다. 압력이 630mmHg일 때와 650mmHg으로 감압했을 때의 사진을 비교해 보면, 630mmHg일 때는 뾰족하고 거친 미함침 활성탄의 단면들이 일부 섞여 있는 반면 650mmHg일 때는 금속 성분들이 적절히 활성탄 표면에 함침되어 매끄럽고 넓은 단면이 많이 나타나고 있다. 한편 670 및 690mmHg의 경우는 금속함침 용액이 빠르게 증발되는 현상이 일어남에 따라 활성탄 전체에 걸쳐 함침이 이루어지기 전에 용액이 먼저 증발되어 부분적인 함침이 일어나고 있음을 보이고 있다. 따라서 본 실험에 최적조건으로 회전속도 60 rpm에서 압력 650mmHg를 얻었다.Figure 3 shows an enlarged 10,000 times the metal impregnated activated carbon obtained by varying the pressure. Comparing the pictures when the pressure is 630mmHg and the pressure is reduced to 650mmHg, at 630mmHg the cross section of sharp and coarse unimpregnated activated carbon is mixed, whereas at 650mmHg, the metal components are impregnated onto the surface of activated carbon appropriately to produce a smooth and wide cross section. Appearing. Meanwhile, in the case of 670 and 690 mmHg, as the metal impregnation solution evaporates rapidly, the solution is first evaporated before the impregnation is carried out over the entire activated carbon, and thus partial impregnation occurs. Therefore, the pressure of 650mmHg was obtained at the rotational speed of 60 rpm as the optimal condition for this experiment.

실시예Example 2 2

상기의 방법으로 제조된 금속촉매 함침 활성탄을 이용하여 질소산화물 제거 실험을 도 4와 같은 실험장치를 이용하였다. A nitrogen oxide removal experiment using the metal catalyst-impregnated activated carbon prepared by the above method was performed using the experimental apparatus as shown in FIG. 4.

실험장치는 가스 주입부, 고정층 반응기, 분석부와 같이 세 가지 부분으로 구분할 수 있다. 가스 주입부는 가스탱크(1a, 1b, 1c, 1d)에 일산화질소/질소 혼합가스, 산소, 질소, 공기가 주입된 가스탱크에서 공급된 가스는 2구 볼밸브(2a, 2b, 2c, 2d)를 통하여 개폐되며 가스유량기(3a, 3b, 3c, 3d)를 이용하여 유량을 조절한 후 가스의 역류를 방지하는 체크밸브(4a, 4b, 4c, 4d)를 거친 다음 가스혼합기(5)로 주입된다. 주입된 가스는 가열로(7)와 반응기(8) 및 온도조절기(9)로 구성된 고정층 반응시스템을 거친다. 최종적으로 3구 밸브(10)에서 배출가스 및 분석가스의 양을 조절한 후 생성물은 습기제거기(11)를 거친 다음 가스 분석기(12)에서 생성물의 농도를 분석한다.The experimental apparatus can be divided into three parts such as gas injection unit, fixed bed reactor, and analysis unit. The gas inlet is supplied from the gas tank into which the nitrogen monoxide / nitrogen mixed gas, oxygen, nitrogen, and air are injected into the gas tanks 1a, 1b, 1c, and 1d, and the two-ball ball valves 2a, 2b, 2c, and 2d are used. Through the check valve (4a, 4b, 4c, 4d) to prevent the back flow of the gas after adjusting the flow rate using the gas flow rate (3a, 3b, 3c, 3d) and then to the gas mixer (5) Is injected. The injected gas passes through a fixed bed reaction system consisting of a furnace 7, a reactor 8 and a thermostat 9. Finally, after adjusting the amount of the exhaust gas and the analytical gas in the three-prong valve 10, the product passes through the dehumidifier 11 and then analyzes the concentration of the product in the gas analyzer 12.

이때 고정층 반응기는 1200℃까지 승온 가능한 튜브형 가열로 내부에 위치하고 있으며, 내경 27.6mm, 외경 30mm의 석영관을 사용하였다. 고정층에서 환원된 질소산화물은 NDIR (Non-dispersive Infrared) 방식의 분석기 (Fuji Co. Japan)에 주입되어 연속적으로 생성물에 대하여 분석하였다.At this time, the fixed bed reactor is located inside a tubular heating furnace capable of heating up to 1200 ° C, and used a quartz tube having an inner diameter of 27.6 mm and an outer diameter of 30 mm. Nitrogen oxide reduced in the fixed bed was injected into a NDIR (Non-dispersive Infrared) analyzer (Fuji Co. Japan) to analyze the product continuously.

실험방법으로 함침된 활성탄의 충전밀도는 0.36 g/ml 로써 석영관 반응기의 높이/직경비로 0.5 정도의 비율로 충전하였으며, 이 비율로 충전하였을 때 활성탄의 무게는 1.08g 이었다. 사용한 일산화질소는 477 ppm로 나머지 부분은 질소로 혼합되어 있는 표준 가스이며 350 cc/min 의 부피유속으로 주입하였다. 이 유속을 GHSV(Gas Hourly Space Velocity)로 변환하면, 다음과 같다. The packing density of activated carbon impregnated by the experimental method was 0.36 g / ml, and was filled at a ratio of about 0.5 by the height / diameter ratio of the quartz tube reactor, and when it was filled at this ratio, the weight of the activated carbon was 1.08 g. Nitrogen monoxide used was 477 ppm, the remainder was standard gas mixed with nitrogen and injected at a volume flow rate of 350 cc / min. This flow rate is converted into Gas Hourly Space Velocity (GHSV) as follows.

GHSV = uo/V = 350 [cc/min]/ 2.99 [cc]= 7,023 h-1 (6)GHSV = u o / V = 350 [cc / min] / 2.99 [cc] = 7,023 h -1 (6)

실험 순서는 다음과 같다. The experimental sequence is as follows.

① 시료의 충전 및 세팅 : 1.08 g의 금속 함침 활성탄 시료를 석영 반응기에 충전한 후 전체 시스템을 세팅하였다.① Charging and setting of the sample: 1.08 g of metal impregnated activated carbon sample was charged to the quartz reactor, and then the whole system was set up.

② 전처리 : 공기 중에 노출된 활성탄에 먼저 함침되어 있는 이산화탄소 및 산소를 탈착시키기 위하여 질소 (99.9%)를 이용하여 350 cc/min의 유량으로 2 시간 동안 주입하였다. 이 때의 반응기 온도는 550℃로 유지하여 더욱 더 탈착이 잘 일어나도록 하였다.② Pretreatment: In order to desorb carbon dioxide and oxygen impregnated in activated carbon exposed to air, nitrogen (99.9%) was used for 2 hours at a flow rate of 350 cc / min. At this time, the reactor temperature was maintained at 550 ° C. so that desorption was more likely to occur.

③ 항온 과정 : 2 시간의 전처리 과정이 완료된 후 질소 분위기에서 실험하고자 하는 온도로 승온하여 30 분간 시스템을 유지하였다. ③ Constant temperature process: After 2 hours of pretreatment was completed, the system was heated to the temperature to be tested in nitrogen atmosphere and maintained for 30 minutes.

④ 질소산화물 제거실험 : 실험하고자 하는 조건이 되면 전처리를 위해 흘려주던 질소가스를 잠그고, 일산화질소 477 ppm이 혼합되어 있는 표준가스를 350 cc/min의 유속으로 흘려주어 질소산화물 제거실험을 수행하였다. ④ Nitrogen oxide removal test: When the conditions were to be tested, the nitrogen gas flowed for pretreatment was locked, and nitrogen oxide removal experiment was performed by flowing a standard gas containing 477 ppm of nitrogen monoxide at a flow rate of 350 cc / min.

1. 금속촉매 1. Metal catalyst 함침Impregnation 활성탄 이용 무산소의 질소산화물 제거실험 Nitrogen oxide removal experiment of anoxic using activated carbon

7wt%의 코발트를 웨스턴바코 활성탄에 함침한 탄소지지체를 이용하여 477 ppm의 일산화질소와 나머지는 질소로만 구성된 표준가스만을 주입하여 2시간 동안 일산화질소 제거율을 조사한 후 도 5에 나타내었다.Using a carbon support impregnated with 7 wt% of cobalt in Western Baco activated carbon, 477 ppm of nitrogen monoxide and the rest were injected with only a standard gas consisting of nitrogen, and the nitrogen monoxide removal rate was examined for 2 hours.

모든 그래프를 살펴보면 A와 B 영역으로 경계가 나뉘어져 있다. A 영역은 질 소만 주입되다가 일산화질소가 주입되기 시작하여 측정 농도 곡선의 변곡점이 일어났을 때까지의 시간동안 측정된 영역이고, B 영역은 측정 농도 곡선의 변곡점을 지나 점점 정상상태로 향하게 되어 분석 대상 기체 내 일산화질소의 농도변화 추이가 없어지는 지점까지의 영역을 나타낸 것이다. 초기에 일산화질소 농도가 0 ppm으로 나타난 것은 일산화질소가 제거되어 나타난 현상이 아니라 99.9%의 질소로 전처리를 하는 기간에도 일산화질소 분석을 했기 때문이다. 각각의 그림은 실시간으로 분석되는 일산화질소 농도(ppm)와 이를 일산화질소 전환율로 표현한 그림으로 구성된다. 일산화질소 전환율은 주입된 477 ppm을 기준으로 하여 아래와 같은 공식을 이용해 구하였다. Looking at all the graphs, the boundaries are divided into areas A and B. Area A is the area measured from the time of injecting nitrogen to the nitrogen monoxide until the inflection point of the measured concentration curve occurs. It shows the area up to the point where the change of concentration of nitrogen monoxide in the gas disappears. The initial nitrogen monoxide concentration of 0 ppm was not due to the removal of nitrogen monoxide, but because the nitrogen monoxide was analyzed during the pretreatment with 99.9% nitrogen. Each plot consists of a plot of the nitrogen monoxide concentration (ppm) that is analyzed in real time and the nitrogen monoxide conversion rate. Nitrogen monoxide conversion was calculated using the following formula based on the injected 477 ppm.

전환율 % (NO)=(477 ppm - 배출된 NO 농도 ppm)×100/477 ppm (7)% Conversion (NO) = (477 ppm-NO concentration emitted) x 100/477 ppm (7)

300℃의 온도 범위에서도 7%이상을 코발트로 함침한 경우에 이미 일산화질소 제거 전환율이 50% 이상을 넘어서고 있다는 것을 알 수 있다. 이 온도 조건에서 1wt% 함침한 코발트 시료의 일산화질소 전환율은 1% 내외, 3wt% 함침 시료는 19%, 5wt% 함침 시료는 21%, 7wt% 함침 시료는 47%, 10wt% 함침 시료는 54%의 일산화질소 전환율을 얻을 수 있었다. 350℃에서 코발트 함침율에 따른 일산화질소 제거 전환율로써 1wt%, 3wt%, 5wt%, 7wt%, 10wt% 함침할 경우에 4%, 34%, 39%, 59%, 58%을 나타내고 있으며, 7wt% 이상의 코발트 함침 활성탄에서 최고의 일산화질소 제거 전환율을 보이고 있다.It can be seen that even in the temperature range of 300 ° C., when the cobalt is impregnated with 7% or more, the conversion rate of nitrogen monoxide removal is already over 50%. Nitrogen monoxide conversion of 1 wt% impregnated cobalt samples was about 1%, 19% for 3 wt% impregnated samples, 21% for 5 wt% impregnated samples, 47% for 7 wt% impregnated samples and 54% for 10 wt% impregnated samples. Nitrogen monoxide conversion of was obtained. Nitrogen monoxide removal conversion according to cobalt impregnation rate at 350 ° C shows 4%, 34%, 39%, 59%, 58% when 1wt%, 3wt%, 5wt%, 7wt%, 10wt% impregnation Cobalt-impregnated activated carbon of more than% shows the highest conversion of nitrogen monoxide.

400℃에서 질소산화물 제거 실험결과로써 앞서 실험했던 일산화질소 농도 제거 곡선과 비슷한 추이가 나타났으며, 가장 성능이 좋은 경우는 역시 7wt%와 10wt%를 함침했을 때이다. 이 온도에서의 일산화질소 제거 전환율은 79%이었으며 1wt% 함침 시료에 대한 일산화질소 제거 전환율 값은 9%였다. 450℃에서는 400℃에서 실험했을 때보다 좋은 성능이 나타났음을 알 수 있다. 1%, 3%, 5%, 7%, 10% 코발트를 함침할 경우에 질소산화물 제거 전환율은 11%, 61%, 72%, 95%, 97% 를 나타내고 있다.As a result of nitrogen oxide removal experiment at 400 ℃, the trend similar to that of the nitrogen monoxide concentration removal curve was tested. The best performance was also impregnated with 7wt% and 10wt%. The nitrogen monoxide removal conversion at this temperature was 79% and the nitrogen monoxide removal conversion for the 1wt% impregnated sample was 9%. In 450 ℃ it can be seen that better performance than when tested at 400 ℃. When 1%, 3%, 5%, 7%, 10% cobalt is impregnated, the NOx removal conversion is 11%, 61%, 72%, 95%, 97%.

500℃에서는 1%, 3%, 5%, 7%, 10% 코발트를 함침할 경우에 질소산화물 제거 전환율은 15%, 75%, 83%, 99%, 100%를 나타내고 있다. 상기와 같이 7wt% 이상의 코발트를 함침한 활성탄은 450℃이상에서 95%이상의 일산화질소 제거 전환율을 보이고 있다.At 500 ° C, the nitrogen oxide removal conversion was 15%, 75%, 83%, 99%, 100% when 1%, 3%, 5%, 7%, 10% cobalt was impregnated. As described above, activated carbon impregnated with cobalt of 7 wt% or more shows a conversion rate of 95% or more at 450 ° C. or higher.

2. 금속촉매 2. Metal catalyst 함침Impregnation 활성탄 이용 유산소의 질소산화물 제거실험 Nitrogen oxide removal experiment of activated carbon using aerobic

유산소 모사가스(477ppm NO와 4% 산소이고 나머지는 질소)로 실제 연소배가스와 유사한 모사가스를 이용하여 일산화질소 제거실험을 수행하였다. 실험에서는 함침율을 7wt%로 고정하고, 열중량 분석 실험을 통해 산소가 21% 있을 경우 지지체인 활성탄이 450℃ 이상에서는 연소되는 현상이 있으므로 300, 350, 400℃의 범위로 국한시켜 실험하였다. Nitrogen monoxide removal experiment was performed using simulated gas similar to the actual combustion flue gas with aerobic simulation gas (477ppm NO and 4% oxygen and the rest nitrogen). In the experiment, the impregnation rate was fixed to 7wt%, and through thermogravimetric analysis, the activated carbon as a support was burned at 450 ° C. or higher when the oxygen was 21%. Therefore, the experiment was limited to 300, 350, and 400 ° C.

웨스턴바코 활성탄에 7wt%의 코발트를 함침시킨 시료를 이용하여 300, 350, 400℃의 범위에서 각각 NO를 제거한 결과를 도 6에 나타내었다. 300℃에서 수행한 결과를 살펴보면 일산화질소 제거 전환율이 58%이며, 같은 조건의 무산소 분위기와 비교하였을 때 보다 11%나 상승하였다. 350℃의 전환율은 68%이며 400℃에서는 67%의 전환율을 얻었다. 6 shows a result of removing NO in the ranges of 300, 350, and 400 ° C. using a sample in which Western barco activated carbon was impregnated with 7 wt% of cobalt. As a result, the nitrogen monoxide removal conversion was 58%, which was 11% higher than the oxygen free atmosphere under the same conditions. The conversion at 350 ° C. was 68% and at 400 ° C. a conversion of 67%.

3. 금속촉매 3. Metal catalyst 함침Impregnation 활성탄 이용 유산소의 질소산화물 제거 장기실험 Long-term test to remove nitrogen oxides from activated carbon using aerobic

7%의 코발트를 웨스턴바코 활성탄에 함침시켜서 선택적촉매환원 공정의 조업범위인 350℃에서 일산화질소 제거실험을 4200분(70시간) 동안 수행한 결과를 도 7에 나타내었다. 그림을 보면 900분까지는 일산화질소의 배출량이 점차 증가하다가 170ppm의 정상상태를 70시간동안 유지하였다. 이는 질소산화물 제거 전환율로 환산하였을 때 63%에 해당하는 것으로 장기 반응에 의해서도 50%이상 질소산화물 제거율이 유지됨을 알 수 있었다. 그림에서 일산화질소 농도가 증가하다가 1000분 부근에서 다시 정상상태로 변화되는 변곡점을 이루는 이유는 NO의 흡착 반응 후 생성물의 탈착 반응 속도 차이 때문이라 생각된다. 7% of cobalt was impregnated with Western Baco activated carbon, and a result of performing a nitrogen monoxide removal experiment for 4200 minutes (70 hours) at 350 ° C., which is an operating range of a selective catalytic reduction process, is shown in FIG. 7. In the figure, the nitrogen monoxide emissions gradually increased up to 900 minutes, and then maintained 170 ppm of steady state for 70 hours. This is equivalent to 63% when converted to nitrogen oxide removal conversion, it can be seen that the nitrogen oxide removal rate is maintained more than 50% by long-term reaction. In the figure, the reason why the concentration of nitrogen monoxide increases and then changes to the steady state at about 1000 minutes is reached due to the difference in the desorption reaction rate of the product after the adsorption reaction of NO.

대기환경규제가 점차로 강화됨에 따라 이에 대응할 수 있는 대기오염 처리기술의 확보가 필요하다. 다양한 오염물질 발생원에 적용하기 위하여 기존 처리기술의 성능향상과 더불어 기존기술의 보완할 수 있는 기술도 개발되어야 한다. As air environment regulations are gradually tightened, it is necessary to secure air pollution treatment technologies that can cope with them. In order to apply to various pollutant sources, in addition to improving performance of existing treatment technologies, technologies to complement existing technologies should be developed.

본 발명에서 개발한 금속촉매 함침 탄소지지체를 이용 기술은 환원제가 필요없이 간단한 장치로 질소산화물을 제거할 수 있어 현재 상용화된 선택적촉매환원 공정의 보조공정으로 활용할 수 있다. 본 발명은 장치 및 조작이 단순하여 소규모 공장에서의 활용성이 매우 높으며, 나아가서 대형공정의 보조공정으로 활용할 수 있다. 또한 본 공정은 질소산화물 외에 다른 배가스 및 유해가스 처리기술로도 응용할 수 있어서 본 발명의 기술적 파급효과는 매우 높다. 즉, 앞으로 환경규제 강화에 따른 소규모 공장을 가지고 있는 중소기업까지 압력이 가증된다면 본 발명에서 개발한 간단한 공정을 확대 및 보완하여 오염물질 제거용 복합기능까지 추가한 후 적용한다면 유연하게 환경규제에 대처할 수 있을 것이다.The technology using the metal catalyst-impregnated carbon support developed in the present invention can remove nitrogen oxide with a simple device without the need for a reducing agent, and thus can be utilized as an auxiliary process of the currently commercially available selective catalyst reduction process. The present invention has a very high utility in a small factory due to its simple apparatus and operation, and furthermore, it can be utilized as an auxiliary process of a large process. In addition, this process can be applied to other flue gas and harmful gas treatment technology in addition to nitrogen oxides, the technical ripple effect of the present invention is very high. In other words, if the pressure increases to small and medium-sized enterprises with small factories in accordance with the strengthening of environmental regulations in the future, it is possible to flexibly cope with environmental regulations if it is applied after adding and adding a complex function for removing pollutants by expanding and supplementing the simple process developed in the present invention. There will be.

Claims (8)

금속촉매 0.5~5.26wt%에 물 47.37~49.75wt% 넣어 수용액을 제조하고, 이러한 수용액에 탄소지지체 47.37~49.75wt%를 첨가한 후, 함침온도는 25℃에서 90℃으로 하고, 함침속도는 40 rpm에서 100 rpm으로 하고, 함침압력은 500mmHg에서 700mmHg의 범위로 하여 회전식 진공 건조기에서 함침을 수행함을 포함하는, 탄소 지지체에 함침된 금속 촉매를 포함하는 질소산화물 제거를 위한 반응매체의 제조방법.47.37 ~ 49.75wt% of water was added to 0.5 ~ 5.26wt% of the metal catalyst to prepare an aqueous solution. After adding 47.37 ~ 49.75wt% of carbon support to the aqueous solution, the impregnation temperature was set at 25 ° C. to 90 ° C., and the impregnation rate was 40 A method for producing a reaction medium for removing nitrogen oxides comprising a metal catalyst impregnated on a carbon support, comprising: performing an impregnation in a rotary vacuum dryer at an rpm of 100 rpm and an impregnation pressure in a range of 500 mmHg to 700 mmHg. 제1항에 있어서, 금속촉매 함침용 탄소지지체는 탄소성분을 기반으로 하는 것으로 유기물질의 열분해(탄화)에 의해 탄소성분을 주로 가지고 있는 물질인 활성탄, 활성탄소섬유, 코크스, 촤, 팽창흑연 중 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 질소산화물 제거를 위한 반응매체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the carbon support impregnated carbon support is based on a carbon component in activated carbon, activated carbon fiber, coke, charcoal, expanded graphite, which is a material mainly having a carbon component by thermal decomposition (carbonization) of organic materials. Method for producing a reaction medium for removing nitrogen oxides, characterized in that any one selected. 제2항에 있어서, 금속촉매 함침용 탄소지지체와 질소산화물과의 접촉면적 증가에 따른 반응성을 증가시키기 위해서 활성화 과정을 추가로 포함하여 탄소지지체의 기공성 향상 및 표면개질을 하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거를 위한 반응매체의 제조방법.According to claim 2, Nitrogen characterized in that to improve the porosity and surface modification of the carbon support by further including an activation process in order to increase the reactivity according to the increase in the contact area of the carbon support for the metal catalyst impregnation with nitrogen oxides Method for preparing a reaction medium for removing oxides. 제1항에 있어서, 탄소지지체에 함침하는 금속촉매가 구리, 코발트, 철, 니켈, 백금, 로듐, 은, 크롬, 세륨, 팔라듐, 바나듐, 및 루테늄 중 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 질소산화물 제거를 위한 반응매체의 제조방법.The nitrogen oxide removal according to claim 1, wherein the metal catalyst impregnated in the carbon support is any one selected from copper, cobalt, iron, nickel, platinum, rhodium, silver, chromium, cerium, palladium, vanadium, and ruthenium. Method for producing a reaction medium for. 제4항에 있어서, 탄소지지체에 함침하는 금속촉매가 촉매를 2개 이상으로 조합하여 선택된 어느 하나임을 특징으로 하는 질소산화물 제거를 위한 반응매체의 제조방법.The method of claim 4, wherein the metal catalyst impregnated in the carbon support is any one selected from a combination of two or more catalysts. 제1항에 있어서, 탄소지지체에 함침하는 금속촉매의 함량이 생성되는 반응매체의 중량을 기준으로 1~10wt%인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거를 위한 반응매체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the content of the metal catalyst impregnated in the carbon support is 1 to 10 wt% based on the weight of the reaction medium to be produced. 제1항에 따른 반응매체의 제조방법에 의해서 제조된 반응매체를 이용하는, 산소가 없는 가스 중의 질소산화물 제거방법으로서,A method for removing nitrogen oxides in an oxygen-free gas using a reaction medium prepared by the method for producing a reaction medium according to claim 1, 금속촉매 함침 탄소지지체를 포함하는 반응매체에서,In a reaction medium containing a metal catalyst impregnated carbon support, 연소배가스의 주입유량을 10,000hr-1에서 30,000hr- 1 으로 하고,The injection flow rate of the flue gas is set from 10,000 hr -1 to 30,000 hr - 1 , 조업온도를 450℃ 이상의 범위로 하여Operating temperature within 450 ℃ 질소산화물 제거하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거방법.Nitrogen oxide removal method characterized in that the removal of nitrogen oxides. 제1항에 따른 반응매체의 제조방법에 의해서 제조된 반응매체를 이용하는, 산소가 있는 연소배가스 중의 질소산화물 제거방법으로서,A method for removing nitrogen oxides in a combustion exhaust gas with oxygen using a reaction medium prepared by the method for producing a reaction medium according to claim 1, 금속촉매 함침 탄소지지체를 포함하는 반응매체에서,In a reaction medium containing a metal catalyst impregnated carbon support, 산소유량을 1vol%에서 10vol% 으로 하고,Oxygen flow rate is set at 1vol% to 10vol%, 연소배가스의 주입유량을 10,000hr-1에서 30,000hr- 1 으로 하고,The injection flow rate of the flue gas is set from 10,000 hr -1 to 30,000 hr - 1 , 조업온도를 300℃에서 400℃의 범위로 하여Operating temperature in the range of 300 ℃ to 400 ℃ 질소산화물 제거하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거방법.Nitrogen oxide removal method characterized in that the removal of nitrogen oxides.
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