KR101489212B1 - 산화철(ⅲ) 촉매를 이용한 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법 - Google Patents
산화철(ⅲ) 촉매를 이용한 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
도 2는 본 발명의 실시예 1의 산화철(Ⅲ) 촉매 및 분말 형태의 산화철(Ⅲ) 촉매의 공정 수행 전후의 X-선 회절분석 그래프이고;
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 산화철(Ⅲ) 촉매를 장입한 후의 삼산화황 분해공정의 전환율을 시간에 따라 측정한 그래프이고;
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 사용되는 산화철(Ⅲ) 촉매의 반응전(좌) 및 반응후(우) 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 사용되는 산화철(Ⅲ) 촉매의 반응후 표면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 6은 본 발명에 따른 황산 분해 공정에 있어서 공간속도 및 반응온도를 변화시키며 측정한 삼산화황의 전환율을 나타낸 그래프이고;
도 7은 본 발명에 따른 황산 분해 공정에 있어서 공급되는 황산농도에 따른 각 장치에서의 에너지 소모량을 나타낸 그래프이고;
도 8은 본 발명에 따른 황산 분해 공정에 있어서 공급되는 황산 농도에 따른 전체 공정의 열효율을 나타낸 그래프이다.
촉매 질량(g) | 공간 속도(hr-1) | 반응 온도(℃) | |
실시예 1 | 20 | 0.55 | 790 |
실시예 2 | 20 | 0.55 | 730 |
실시예 3 | 20 | 0.55 | 760 |
실시예 4 | 20 | 0.55 | 830 |
실시예 5 | 20 | 0.55 | 850 |
실시예 6 | 20 | 0.55 | 870 |
실시예 7 | 20 | 0.55 | 890 |
실시예 8 | 20 | 0.55 | 910 |
아르곤 가스 유량 (ml/min) | |
실시예 9 | 20 |
실시예 10 | 50 |
실시예 11 | 80 |
실시예 12 | 150 |
촉매 질량(g) | 공간 속도(hr-1) | 반응 온도(℃) | |
비교예1 | 40 | 0.28 | 730 |
비교예2 | 40 | 0.28 | 760 |
비교예3 | 40 | 0.28 | 790 |
비교예4 | 40 | 0.28 | 830 |
비교예5 | 40 | 0.28 | 850 |
비교예6 | 40 | 0.28 | 870 |
비교예7 | 40 | 0.28 | 890 |
비교예8 | 40 | 0.28 | 910 |
비교예9 | 10 | 1.10 | 730 |
비교예10 | 10 | 1.10 | 760 |
비교예11 | 10 | 1.10 | 790 |
비교예12 | 10 | 1.10 | 830 |
비교예13 | 10 | 1.10 | 850 |
비교예14 | 10 | 1.10 | 870 |
비교예15 | 10 | 1.10 | 890 |
비교예16 | 10 | 1.10 | 910 |
비교예17 | 5 | 2.21 | 730 |
비교예18 | 5 | 2.21 | 760 |
비교예19 | 5 | 2.21 | 790 |
비교예20 | 5 | 2.21 | 830 |
비교예21 | 5 | 2.21 | 850 |
비교예22 | 5 | 2.21 | 870 |
비교예23 | 5 | 2.21 | 890 |
비교예24 | 5 | 2.21 | 910 |
비교예25 | 2.5 | 4.42 | 730 |
비교예26 | 2.5 | 4.42 | 760 |
비교예27 | 2.5 | 4.42 | 790 |
비교예28 | 2.5 | 4.42 | 830 |
비교예29 | 2.5 | 4.42 | 850 |
비교예30 | 2.5 | 4.42 | 870 |
비교예31 | 2.5 | 4.42 | 890 |
비교예32 | 2.5 | 4.42 | 910 |
비교예33 | 1 | 11.04 | 730 |
비교예34 | 1 | 11.04 | 760 |
비교예35 | 1 | 11.04 | 790 |
비교예36 | 1 | 11.04 | 830 |
비교예37 | 1 | 11.04 | 850 |
비교예38 | 1 | 11.04 | 870 |
비교예39 | 1 | 11.04 | 890 |
비교예40 | 1 | 11.04 | 910 |
사용전 분말 | 사용후 분말 | 실시예 1 | |
비표면적(m2/g) | 3.03 | 0.93 | 1.17 |
흡착 기공부피(cm3/g) | 8.75×10-3 | 1.58×10-3 | 2.32×10-3 |
흡착 기공크기(nm) | 11.72 | 7.57 | 9.49 |
성분(공유전자) |
원자 비율(%) | ||
사용전 분말 | 사용후 분말 | 실시예 1 | |
C(s) | 20.26 | 16.26 | 20.00 |
O(s) | 49.76 | 59.98 | 53.99 |
Fe(p) | 27.61 | 15.45 | 24.68 |
S(p) | - | 8.30 | - |
|
a | b | ||
중량% | 원자% | 중량% | 원자% | |
O | 26.69 | 55.83 | 27.52 | 55.97 |
S | 0.54 | 0.56 | 4.16 | 4.22 |
Fe | 72.77 | 43.61 | 68.32 | 39.81 |
촉매질량(g) | 공간속도(h-1) | 반응온도(℃) | 전환율(%) | |
비교예1 | 40 |
0.28 |
730 | 36.9 |
비교예2 | 760 | 46.1 | ||
비교예3 | 790 | 50.0 | ||
비교예4 | 830 | 52.3 | ||
비교예5 | 850 | 55.3 | ||
비교예6 | 870 | 60.0 | ||
비교예7 | 890 | 58.3 | ||
비교예8 | 910 | 59.3 | ||
실시예1 | 20 |
0.55 |
730 | 27.0 |
실시예2 | 760 | 46.8 | ||
실시예3 | 790 | 51.0 | ||
실시예4 | 830 | 53.5 | ||
실시예5 | 850 | 55.2 | ||
실시예6 | 870 | 56.3 | ||
실시예7 | 890 | 58.6 | ||
실시예8 | 910 | 59.7 | ||
비교예9 | 10 |
1.10 |
730 | 17.1 |
비교예10 | 760 | 33.0 | ||
비교예11 | 790 | 42.9 | ||
비교예12 | 830 | 52.1 | ||
비교예13 | 850 | 53.7 | ||
비교예14 | 870 | 55.8 | ||
비교예15 | 890 | 60.0 | ||
비교예16 | 910 | 60.0 | ||
비교예17 | 5 |
2.21 |
730 | 12.9 |
비교예18 | 760 | 27.0 | ||
비교예19 | 790 | 34.4 | ||
비교예20 | 830 | 46.1 | ||
비교예21 | 850 | 50.0 | ||
비교예22 | 870 | 54.0 | ||
비교예23 | 890 | 55.3 | ||
비교예24 | 910 | 55.8 | ||
비교예25 | 2.5 |
4.42 |
730 | 7.4 |
비교예26 | 760 | 18.0 | ||
비교예27 | 790 | 25.8 | ||
비교예28 | 830 | 36.2 | ||
비교예29 | 850 | 41.0 | ||
비교예30 | 870 | 44.3 | ||
비교예31 | 890 | 47.7 | ||
비교예32 | 910 | 52.6 | ||
비교예33 | 1 |
11.04 |
730 | 5.1 |
비교예34 | 760 | 10.8 | ||
비교예35 | 790 | 18.9 | ||
비교예36 | 830 | 29.3 | ||
비교예37 | 850 | 31.4 | ||
비교예38 | 870 | 39.2 | ||
비교예39 | 890 | 45.2 | ||
비교예40 | 910 | 51.2 |
|
공간속도(h-1) | 아르곤 유량 (ml/min) |
주입가스 구성비율(몰%) | 전환율(%) | ||
SO3 | H2O | Ar | ||||
실시예 9 | 0.552 | 20 | 0.38 | 0.46 | 0.16 | 39.35 |
실시예 10 | 0.552 | 50 | 0.31 | 0.37 | 0.31 | 54.49 |
실시예 11 | 0.552 | 80 | 0.26 | 0.32 | 0.42 | 60.00 |
실시예 12 | 0.552 | 150 | 0.19 | 0.23 | 0.58 | 64.11 |
Claims (10)
- 분젠반응으로부터 50 내지 85 중량%의 농도인 황산을 생성시키는 단계(단계 1);
반응기 내에 산화철(Ⅲ) 촉매를 충전한 후,
상기 단계 1에서 생성된 황산을 농축 공정없이 열처리하여 생성된 삼산화황을 상기 반응기 내로 상기 산화철(Ⅲ) 촉매에 대하여 0.55 hr-1 의 공간속도(WHSV)로 공급하는 단계(단계 2); 및
상기 반응기를 760 ℃ 내지 850 ℃의 온도로 가열하여 하기 반응식 1의 분해반응을 수행하는 단계(단계 3);
를 포함하는 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법:
<반응식 1>
SO3 → SO2 + 1/2O2.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 2의 산화철(Ⅲ) 촉매는 1 내지 10 mm의 직경인 펠렛 형태인 것을 특징으로 하는 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 2의 산화철(Ⅲ) 촉매는 900 내지 1200 ℃에서 5 내지 10시간 동안 하소처리된 하소체인 것을 특징으로 하는 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 산화철(Ⅲ) 촉매는 800 ℃ 내지 900 ℃의 온도범위에서 65 내지 80 %인 삼산화황 전환율을 나타내는 것을 특징으로 하는 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 2에서 상기 반응기 내로 20 내지 200 ml/min의 공급속도로 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 3의 가열은 1 내지 5 bar의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 원자력 수소 생산공정으로부터 발생되는 삼산화황의 분해방법.
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A. Giaconia 외 11인, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36, 6496-6509. * |
A. Giaconia 외 11인, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36, 6496-6509.* |
G. Karagiannakis 외 4인, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36, 2831-2844. * |
G. Karagiannakis 외 4인, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36, 2831-2844.* |
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