KR101734147B1 - 황-함유 가스 스트림에서 ｎｏｘ 방출을 조절하기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 및 방법 - Google Patents

황-함유 가스 스트림에서 ｎｏｘ 방출을 조절하기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

배기 스트림(29)과 같은 가스 스트림 중의 NOx, CO 및 탄화수소의 농도를 암모니아와의 선택적 촉매 환원을 통해 감소시키기 위한 배기 가스 처리 방법, 장치 및 시스템이 제공된다. 이러한 방법, 장치 및 시스템은 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분(34) 및 다운스트림의 환원 및 산화 부분(36)을 갖는 촉매층(32)을 포함한다. 각 부분(34, 36)은 소정 양의 텅스텐을 포함한다. 환원 및 산화 촉매 부분(36)은 유리하게, 암모니아 염 형성을 현저하게 제한하기 위하여 환원 촉매 부분(36) 보다 많은 양의 텅스텐을 포함한다.

Description

황-함유 가스 스트림에서 ＮＯＸ 방출을 조절하기 위한 선택적 촉매 환원 시스템 및 방법{SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM AND PROCESS FOR CONTROL OF NOX EMISSIONS IN A SULFUR-CONTAINING GAS STREAM}
본 출원은 미국가출원번호 제61/598,010호의 2012년 2월 13일의 출원일자의 이득을 청구하며, 이러한 문헌 전체는 본원에 참고로 포함된다.
연방으로부터 후원을 받은 개발에 관한 진술
본 발명에 대한 개발은 미국에너지부(United States Department of Energy)에 의해 수여된 계약서 번호 DE-FC26-05NT42644에 의해 일부 지원되었다. 이에 따라, 미국정부는 본 발명에서 특정 권리를 가질 수 있다.
발명의 분야
본 발명은 환원제로서 암모니아(NH3)를 사용하는 선택적 촉매 환원(SCR; selective catalytic reduction)에 의해 연소 배기물에서 질소 산화물(NOx)의 환원을 위한 방법 및 시스템(system)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 동력 발생 분야, 및 더욱 구체적으로 동력을 발생시키기 위해 수소를 함유한 연료의 연소(burning)로부터, 예를 들어 석탄 가스화 플랜트(coal gasification plant)에서의 가스 터빈(gas turbine)으로부터 배기 가스 중의 NOx 방출 및 암모늄 염 형성의 조절에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 또한 내연기관 등 내에서의 질산의 제조 동안에 발생되는 방출물과 같은 다른 소스(source)들로부터 NOx를 감소시키는데 이용될 수 있다.
석탄-기반 일체형 가스화 복합 사이클 발전(IGCC; integrated gasification combined cycle) 플랜트(plant) 기술은 수소 및 CO가 풍부하고 매우 제한된 양의 CO2를 갖는 연료를 사용하는 가스 터빈으로 전기를 생산할 수 있다. 연료의 연소는 질소(N2)를 함유하는 공기와 같은 산화 공급원을 필요로 한다. 결과적으로, 수소-함유 연료 연소로부터 유래된 배기 가스에서의 부산물은 상당한 양의 NOx 및 특정 양의 CO 및 SO2이다. IGCC 플랜트를 작동시키는 동안 그리고 또한 가스화 장치의 정지 동안에, IGCC 플랜트는 천연 가스 연료를 사용함으로써 작동한다. 결과적으로, 연소 배기물은 NOx, CO 및 탄화수소를 함유한다. 배기 가스 중의 NOx는 가스 터빈에서 낮은 NOx 연소기와 함께 선택적 촉매 환원(SCR; selective catalytic reduction) 시스템을 이용함으로써 감소될 수 있다. SCR은 특히 암모니아가 환원제로서 사용될 때, 매우 효율적인 NOx 제어 디바이스(device)이다.
이러한 시스템에서, 선택적 촉매 환원은 배기 가스를 무수 암모니아와 혼합하고 배기 가스를 대기로 방출시키기 전에 150 내지 550℃의 온도에서 적합한 환원 촉매 위로 진행시킴으로써 이루어진다. 암모니아는 연소 배기 스트림(stream)의 천연 부분이 아니고, 오히려 하기 환원 반응 중 하나 이상의 지지할 특정 목적을 위해 촉매 요소의 업스트림(upstream)의 배기 스트림에 주입된다:
Figure 112014086606847-pct00001
암모니아 이외의 환원제, 예를 들어 하이드라진, 메틸 하이드라진, 모노메틸 아민, 및 우레아, 또는 이들의 혼합물, 또는 암모니아와 이의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
상술된 바와 같이, 또한, IGCC 배기물이 상승된 양의 SO2를 포함한다는 것은 널리 알려져 있다. 상업적 공정, 예를 들어 Rectisol® 공정(Linde AG 및 Lurgi AG 둘 모두에 의해 사용됨), Selexol(현재 UOP LLC에 의해 사용됨) 등은 대상 가스로부터 황의 97% 초과를 제거할 수 있다. 여전히, 황의 농도는 최대 20 ppm일 수 있다. 질소로의 희석을 고려하여, IGCC 가스 터빈 배기물 중의 SO2의 농도는 5 내지 10 ppm의 수준일 수 있다. CO2 격리 및 H2-연료의 연소 이후에, 배기물 중의 H2O의 농도는 20 내지 25 부피% 정도로 높을 수 있으며, 산소 함량은 10 내지 18 부피%에 도달할 수 있다. 이러한 조건 하에서, NOx, CO 및 탄화수소 배출물을 감소시키기 위한 연료 가변 공정(fuel flexible process)의 개발이 매우 요구되고 있다.
중요하게, 배기 가스 중의 높은 황 함량은 특히 높은 물 농도의 존재 하에 과량의 암모니아(암모니아 슬립(ammonia slip))와의 하기 반응을 촉진시킨다:
Figure 112014086606847-pct00002
이러한 요망되지 않는 암모니아 염, 특히 암모니아 바이설페이트(하기에서, "ABS")의 형성은 SCR의 다운스트림(downstream)에서의 열교환 요소의 심각한 부식을 초래할 수 있다. 또한, 염은 암모니아 염의 에어로졸(aerosol) 또는 미스트(mist)인 PM2.5의 2차 오염을 야기시킬 수 있다.
본 발명은 도면을 고려하여 하기 설명에서 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 일체형 가스화 복합 사이클 발전 플랜트 시스템의 개략도이다.
도 2는 텅스텐 함유량에 따른 ABS 농도(ppb)를 도시한 그래프이다.
본 발명자는 놀랍게도, 단지 환원 부분 및 하기에 기술된 바와 같이 보다 많은 양의 텅스텐을 갖는 다운스트림의 제 2 환원 및 산화 부분을 갖는 촉매 시스템이 배기 스트림에서 ABS의 형성을 이상적으로 감소시킨다는 것을 발견하였다. 이러한 감소된 ABS 형성은 심지어 5 내지 20 ppm의 SO2, 10 내지 18 부피%의 O2 및 최대 20 내지 25 부피%의 물의 존재 하에서도 일어난다. 본 발명의 일 양태에서, 단지 환원 부분 및 다운스트림의 환원 및 산화 부분 각각은 소정 양의 텅스텐, 예를 들어 텅스텐 옥사이드, 예를 들어 텅스텐(VI) 옥사이드(WO3)에 의한 텅스텐을 포함한다. 본원에서 사용되는 용어 "텅스텐 옥사이드"는 다양한 산화 상태를 포함하지만 이로 제한되지 않는 텅스텐의 임의의 옥사이드를 지칭할 것이다. 단지 환원 부분에 대한 촉매 시스템의 환원 및 산화 부분에서의 텅스텐의 추가 양은 처리되는 대상 가스 스트림에 형성된 ABS의 양의 실질적인 감소를 초래한다.
도면을 참조로 하여, 도 1은 가스화 장치(24)에서 가스화 공정을 이용하여 H2-함유 연료(26)(합성 가스, 또는 CO2 포집 후 H2-풍부 연료)를 생산하는 일체형 가스화 복합 사이클 발전 플랜트 시스템(18)을 도시한 것이다. H2-함유 연료(26)는 질소(20)로 희석될 수 있고 가스 터빈(28)에서 연소에 대해 도시된 바와 같이 공기(22)와 합쳐질 수 있다. 일 구체예에서, 시스템(18) 또는 가스화 장치(24)는 적어도 10 부피% H2 및 적어도 10 부피% N2를 함유한 H2-함유 연료(26)를 생산한다. 터빈 배기 가스(29)는 열회수 스트림 발생기(HRSG; heat recovery steam generator)(30)로 유도되고, 이러한 열회수 스트림 발생기는 촉매 또는 촉매 요소 또는 층, 예를 들어 다기능성 방출물 환원 촉매 시스템 층(Polyfunctional Emission Reduction Catalytic System bed; 촉매층 또는 PERCW 층(32))을 포함하거나 달리 이의 업스트림에 위치되어 있다. 통상적으로, 촉매층(32)은 요망되는 SCR 온도 작동 범위를 위해 적합한 위치에 정위되며, 이러한 온도는 100 내지 500℃일 수 있고, 특정 구체예에서 250 내지 300℃이다. 도시된 바와 같이, 배기 가스(29)는 촉매층(32)으로 진행한다. 촉매층(32)으로부터 업스트림에, 통상적으로 소정 양의 암모니아를 배기 가스(29)로 도입하기 위한 암모니아 주입 장치(31)가 존재한다. 촉매층(32)은 단지 환원 부분(34) 및 단지 환원 부분에서 다운스트림에 있는 환원 및 산화 부분(36)을 갖는 촉매 시스템을 포함한다. 임의적으로, 물 주입 시스템(미도시됨)은 촉매층(32) 내에 NOx 환원 반응을 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 임의적으로, 또한 하나 이상의 제어기는 필수적이거나 요망되는 경우에 공정을 감지하고 제어하기 위해 시스템(18) 전반에 걸쳐 센서(sensor) 및 밸브(valve)(미도시됨)에 연결될 수 있다.
일 구체예에서, 촉매층(32)은 최소 압력 강하와 함께 높은 오염물 제거 효율을 가능하게 하는 기하학적 형태로 존재한다. 비드(bead), 압출물, 펠렛(pellet), 과립, 실린더(cylinder) 등이 상업적 적용에서 사용되는 적합한 기하학적 형태이지만, 모놀리스(monolith)가 바람직한 형태이다. 모놀리스식 형태 및 촉매 운반체로서 모놀리스의 사용은 당업자에게 널리 알려져 있다. 모놀리스는 일련의 직선의, 상호연결되지 않은 채널로 이루어진다. 모놀리스의 벽 상에 당해 분야에서 "워시코트(washcoat)"로 지칭되는 촉매-함유 물질의 얇은 층이 코팅된다(coated). 이는 촉매 활성 성분(들), 결합제(들), 지지체(들), 및 촉진제(들)(존재하는 경우)가 위치되는 워시코트의 공극들 내에 존재한다. 이에 따라, 일 구체예에서, 벌집형 모놀리스는 본원에 기술된 임의의 촉매 시스템으로 워시코팅될 수 있다. 단지 환원 부분(34) 및 환원 및 산화 부분(36)이 모놀리스식 구조로서 형성될 수 있거나 두 부분이 별도로 형성될 수 있다는 것으로 인식된다.
촉매층(32)의 단지 환원 부분(34)은 NH3 환원제에 의해 NOx의 환원을 촉진시켜 주로 N2 및 H2O를 생산하는 하나 이상의 촉매 성분을 포함한다. 산소의 존재 하에, 예를 들어 하기와 같이 반응이 진행할 수 있다:
Figure 112014086606847-pct00003
단지 환원 부분(34)을 위해 선택된 물질 또는 물질들은 NOx의 환원을 위한 촉매 시스템을 제조하기 위한 지지체, 결합제, 촉진제 및 촉매 또는 활성 성분과 같은, 당해 분야에 공지된 임의의 적절한 물질을 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 촉매 물질(들)은 예를 들어 텅스텐, 및 바나듐, 몰리브덴, 규소 또는 실리케이트, 알루미나, 알루미늄, 철, 티타니아, 지르코니아, 티타니아-지르코니아, 마그네슘, 망간, 이트륨 또는 이들의 혼합물 중 하나 이상을 포함한다. 텅스텐은 통상적으로 텅스텐 옥사이드, 예를 들어 텅스텐(IV) 옥사이드 또는 WO3과 같은 텅스텐 화합물에 의해 또는 이의 일부로서 제공된다. 다른 또는 추가 첨가제, 예를 들어 설페이트, 란탄, 바륨, 지르코늄이 또한 존재할 수 있다. 단지 환원 부분(34)은 또한 제올라이트-기반 물질을 포함할 수 있다. 제올라이트-기반 촉매 물질은 제올라이트 ZSM-5의 산성화된 형태, 제올라이트 베타(zeolite beta), 모르테나이트(mortenite), 및 소량의 기본 금속, 예를 들어 철, 코발트 및 니켈로 촉진되는 포우저사이트(faujasite)를 포함한다. 통상적으로, 티탄 옥사이드, 실리케이트, 지르코니아 및/또는 알루미나는 단지 환원 부분(34) 또는 환원 및 산화 부분(36)을 위한 지지체로서 사용된다(하기에 기술됨).
일 구체예에서, 촉매층(32)의 단지 환원 부분(34)은 텅스텐 옥사이드와, 티탄 디옥사이드, 바나듐 펜톡사이드, 규소, 몰리브덴, 마그네슘, 알루미늄, 이트륨 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 성분의 혼합물을 포함한다. 특정 구체예에서, 단지 환원 부분(34) 및 환원 및 산화 부분(36) 각각은 바나듐 펜톡사이드 및 티탄 디옥사이드(텅스텐 옥사이드 이외에)를 추가로 포함한다. 예를 들어, 본 발명에서 사용하기 위한 예시적인 조성물(중량%)은 1 내지 2 중량% V/7 내지 10 중량% W/35 내지 40 중량% Ti이다. 단지 환원 부분(34)에서, 텅스텐은 촉매층(32)의 5 내지 15 중량% 범위로 제공될 수 있다.
환원 및 산화 부분(36)은 통상적으로 단지 환원 부분(34)의 다운스트림에 위치되고 NOx 제거를 위한 반응을 완료하고 CO 및 탄화수소 배출을 감소시킬 뿐만 아니라 암모니아 슬립을 최소화하도록 구성된다. 중요하게, 환원 및 산화 부분(36)은 단지 환원 부분(34)에 비해 증가된 양의 텅스텐에 의해 특징된다. 추가 텅스텐은 유사하게, 통상적으로 텅스텐 옥사이드, 예를 들어 텅스텐(IV) 옥사이드 또는 WO3과 같은 텅스텐 화합물에 의해 또는 이의 일부로서 제공된다. 단지 환원 부분(34) 및 환원 및 산화 부분(36)의 분리가 완전히 구별될 수 있는 것은 아니지만, 촉매층(32)이 촉매층(32)의 업스트림 부분에 대해 다운스트림 말단에서 보다 많은 농도의 텅스텐을 갖는 것으로서 특징될 것으로 이해된다.
환원 및 산화 부분(36)은 단지 환원 부분(34)을 위해 상술된 환원 반응을 지지하는 물질(들), 뿐만 아니라 하기 산화 반응 중 하나 이상을 지지하는 물질(들) 중 임의의 것을 포함할 수 있다:
Figure 112014086606847-pct00004
일 구체예에서, 환원 및 산화 부분(36)은 바람직하게 추가 양의 NOx의 생산을 최소화하기 위하여 반응(11 내지 13)에 비해 반응(10) 및/또는 반응(14)을 지지한다. 이에 따라, 환원 및 산화 부분(36)의 산화 촉매 물질은 NH3를 주로 N2로 분해하기 위해 제공될 수 있다. 예시적인 산화 촉매 물질은 구리, 백금, 팔라듐, 크롬, 철, 니켈, 로듐, 금, 은, 루테늄 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이로 제한되지 않으며, 본 발명은 임의의 특정 산화 촉매 물질로 제한되지 않는다. 일 구체예에서, 환원 및 산화 부분은 적어도 하나의 백금족 금속을 포함한다. 산화 촉매는 예를 들어 1 내지 10 g/ft3의 백금족 금속을 포함할 수 있다.
본 발명자는 특히 촉매층(32)의 환원 및 산화 부분(36) 중의 추가 양의 텅스텐의 존재가 촉매층(32) 내에서 및 이의 다운스트림에서 ABS의 형성을 실질적으로 감소시킨다는 것을 발견하였다. 중요하게, 감소된 ABS 형성은 심지어 최대 20 ppm의 SO2, 10 내지 18 부피% O2 및 최대 20 내지 25 부피%의 물의 존재 하에서도 일어나는데, 이는 통상적으로 SO2의 SO3로의 전환을 촉진시키는 조건이다. SO3가 배기 가스(29)에서 형성되고 발견될 때, SO3는 배기 가스(29) 중의 임의의 슬립핑된(slipped) 암모니아와 반응하여 극히 요망되지 않는 ABS를 형성할 수 있다. 본 발명의 양태는 NOx, CO, 탄화수소 및 암모니아를 포함하는 가스 스트림에서 요망되지 않는 오염물을 여전히 환원 및 산화시키면서 요망되는 않는 ABS의 형성을 실질적으로 최소화한다.
일 구체예에서, 환원 및 산화 부분(36)은 단지 환원 부분(34)에 대해 추가 2 내지 8 중량%의 텅스텐, 및 특정 구체예에서 추가 3 내지 6 중량%의 텅스텐을 포함한다. 이러한 방식으로, 환원 및 산화 부분(36)에서, 텅스텐은 환원 및 산화 부분(36)에서 촉매층(32)의 7 내지 23 중량% 범위로 제공될 수 있다. 특정 구체예에서, 텅스텐은 환원 및 산화 부분(36)에서 10 내지 16 중량% 범위로 제공된다. 이에 따라, 촉매층(32)에서 텅스텐의 총량은 12 내지 38 중량% 텅스텐을 포함할 수 있다. 단지 환원 부분(34) 및 환원 및 산화 부분(36)을 위해 기술된 본원에 제공된 중량 백분율(중량%)은 달리 주지되지 않는 한 전체적으로 촉매층(32)의 물질에 대한 것이다.
촉매층(32) 내에 텅스텐의 포함은 당해 분야의 임의의 공지된 방법에 따라, 예를 들어 암모늄 텅스테이트로의 함침 및 건조에 의해 이루어질 수 있다. 촉매층(32)의 촉매 물질의 타입(types), 부피 및 구조는 특정 적용의 요건에 따라 변할 수 있다. 다기능 촉매의 단지 환원 부분(34)은 촉매층(32)의 전체 촉매 부피의 10 내지 90% 범위로 존재할 수 있다. 특정 구체예에서, 단지 환원 부분(34)은 촉매층(32)의 전체 부피의 60%이며, 환원 및 산화 부분(36)은 촉매층(32)의 전체 촉매 부피의 40%이다.
상기 발명이 가스 터빈 배기물의 처리를 특히 강조하면서, 동력 발생 분야의 상황에서 기술되었지만, 본원에 기술된 바와 같은 신규한 방법은 다른 NOx 오염 공급원, 예를 들어 다른 시스템 구조를 갖는, 질산 플랜트 및 정지 배출 공급원에 적용될 수 있다. 본 발명의 특정 양태를 예시하기 위해 하기 실시예가 제공되고, 이는 어떠한 점에서 제한되도록 의도되지 않는다.
실시예 1
하기는 환원 및 산화 부분(36) 부분에서 추가 양의 텅스텐(W)을 갖는 촉매 제조물의 예이다. 2000 ml 비이커(beaker)에서 DI수에 암모늄 메타텅스테이트(Aldrich)를 첨가하여 용액을 제조하였다. 7 중량% 텅스텐을 갖는 압출된 통상적인 SCR 촉매 시스템의 모놀리스 코어를 용액 중에 딥핑하여 10 중량% 텅스텐 함유량을 달성하였다. 블록(blocks)을 마이크로파(microwave) 건조시키고, 450℃에서 2시간 동안 소성시켰다. 비이커에 테트라아민 팔라듐 클로라이드 용액 및 테트라아민 백금 클로라이드 용액을 첨가하여 팔라듐/백금 금속 용액을 제조하였다. 모놀리스 블록을 상기 용액에 딥핑(dipping)하여 평균 5 g Pt Pd/ft3을 수득하였다. 블록을 추가로 마이크로파처리하고 건조시키고 450℃에서 2시간 동안 소성시켜 소성 후 텅스텐 옥사이드를 포함하는 PERCW 촉매층을 제공하였다. 텅스텐 및 산화 촉매, 예를 들어 백금 또는 팔라듐을 본원에서 특정된 양으로 공지된 SCR 촉매 시스템 또는 이의 포뮬레이션(formulation), 예를 들어 미국특허번호 제7,390,471호에 기술된 촉매 시스템에 첨가함으로써 본원에 기술된 촉매층이 이에 따라 제공될 수 있다는 것으로 인식되며, 이러한 문헌의 전문은 본원에 참고로 포함된다.
실시예 2
표 1에 기술된 바와 같이, 본 발명자는 통상적인 산업용 SCR(베이스라인(baseline) 비교 촉매)에서 추가 양의 텅스텐의 존재가 ABS의 형성과 관련하여 촉매 성능의 임의의 현저한 변화를 초래하지 못한다는 것을 발견하였다(표 1). 베이스라인 SCR 비교 촉매(SCR)는 하기 조성을 갖는다: 1.6% V/7% W/3.0% Si/36.5% Ti. 표 1에 기술된 SCR + 3.5% W 촉매 시스템은 추가 WO3(추가 3.5 중량% 텅스텐)을 포함하였다. SCR 촉매층에서 추가 WO3의 포함은 ABS의 형성과 관련하여 촉매 성능의 임의의 현저한 변화를 초래하지 않는다. PERC 촉매 시스템에서, PERC 층의 단지 환원 부분(34)은 베이스라인 SCR 조성물과 동일한 것을 갖지만, PERC 촉매의 환원 및 산화 부분(36)이 제공되고 5 g/ft3 Pd 및 5 g/ft3 Pt이 첨가된 베이스라인 SCR 조성물을 갖는다. PERCW 촉매 시스템에서, 추가 3.5 중량%의 W가 제공되었다. 알 수 있는 바와 같이, PERCW 촉매 시스템의 환원 및 산화 부분(36)에 추가 3.5 중량% W의 포함은 ABS 형성을 실질적으로 감소시켰다.
작동 조건: GHSV - 20,000 hr-1, NH3:NOx 몰(molar) 비 - 1:1.08, SO2 - 2 ppm, H2O - 20%, 온도 320℃.
표 1
Figure 112014086606847-pct00005
실시예 3
본 발명자는 다운스트림의 환원 및 산화 부분에 추가 텅스텐의 포함이 특정 농도에서 ABS 형성의 실질적인 감소를 초래하였음을 발견하였다. 도 2 및 표 2에 기술된 바와 같이, 예를 들어, 본 발명자는 단지 환원 부분(34)에 대해 다운스트림의 환원 및 산화 부분(36)에 추가 2 내지 8 중량%의 텅스텐을 제공함으로써, 촉매층(32) 전반에 걸쳐 텅스텐의 균일한 분포에 대해 ABS 형성의 큰 강하(2.0 ppb 미만 ABS 및 통상적으로 1.0 ppb 미만)를 초래하였음을 발견하였다. 촉매의 대표적인 결과는 파일롯 스케일 시험 리그(pilot scale testing rig)(촉매 블록 150x150x300 mm)에서 IGCC 작동 조건 하에서 시험되었고 하기 표 2에 나타내었다. 이러한 경우에서, 베이스라인 SCR 비교 촉매(표 2에서 SCR)는 하기 조성을 갖는다: 1.6% V/7.2% W/3.0% Si /36.5% Ti. 촉매층(32)의 단지 환원 부분(36)은 베이스라인 SCR 조성물과 동일한 것을 가지지만 촉매층(32)의 환원 및 산화 부분(36)은 5 g/ft3 Pd 및 5 g/ft3 Pt이 첨가된 베이스라인 SCR 조성물을 갖는다.
개선된 PERC(PERCW) 조성물은 또한 단지 환원 부분(34)에 비해 환원 및 산화 부분(36)에 WO3를 이용하여 추가 3.5 중량%(전체적으로 촉매 시스템의 중량%)의 텅스텐을 갖는다. 표 2 및 도 2에 도시된 실험 조건에서, PERCW 촉매 시스템에서 단지 환원 부분(34)과 환원 및 산화 부분(36) 간의 분할비는 60:40부피%이다. 도 2에 도시된 바와 같이, ABS의 양을 감소시키기 위하여 촉매층(32)의 환원 및 산화 부분(36)에 포함, 예를 들어 함침되는 추가 W의 최적의 백분율은 3 내지 6 중량% 범위 내이며, 이에 의해 10 내지 16 중량%의 환원 및 산화 부분에서의 W의 전체 백분율을 달성한다.
작동 조건: GHSV - 20,000 hr-1, NH3/NOx 몰 비 - 1/1.1, H2O -20%, 온도 320℃
표 2
Figure 112014086606847-pct00006
본 발명의 다양한 구체예가 본원에 도시되고 기술되었지만, 이러한 구체예는 오로지 일 예로서 제공된다는 것이 명백할 것이다. 여러 변형, 변화 및 치환은 본원에서 본 발명을 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 오로지 첨부된 청구항들의 사상 및 범위에 의해 제한되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 암모니아, NOx, SO2 및 물을 포함하는 가스 스트림(gas stream)에서 암모니아 염 형성을 효과적으로 억제하면서 질소 산화물(NOx)을 선택적으로 촉매 환원시키는 방법으로서,
    가스 스트림을 제 1 양의 텅스텐을 포함하는 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분(reducing only catalyst portion)을 포함하는 촉매층 위로 진행시켜 NOx를 암모니아를 통해 환원시키는 단계, 및
    가스 스트림을 촉매층에서 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분으로부터 다운스트림(downstream)의 환원 및 산화 촉매 부분(reducing-plus-oxidizing catalyst portion) 위로 진행시켜 NOx를 추가로 환원시킴과 동시에 잔류하는 암모니아를 산화시키는 단계로서, 환원 및 산화 촉매 부분이 제 1 양의 텅스텐 보다 촉매층의 2 내지 8 중량% 만큼 더 많은 제 2 양의 텅스텐을 포함하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분 및 환원 및 산화 촉매 부분 각각이 바나듐 펜톡사이드 및 티탄 디옥사이드를 추가로 포함하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 환원 및 산화 촉매 부분이 산화 반응을 촉진시키는데 효과적인 소정 양의 하나 이상의 백금족 금속을 추가로 포함하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 텅스텐의 제 2 양이 텅스텐의 제 1 양 보다 촉매층의 3 내지 6 중량% 만큼 더 많은 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 제 1 양의 텅스텐 및 제 2 양의 텅스텐의 총량이 촉매층의 12 내지 38 중량%인 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 환원 및 산화 촉매 부분에서의 텅스텐의 총량이 촉매층의 10 내지 16 중량%인 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 환원 촉매 부분 대 환원 및 산화 촉매 부분의 비가 촉매층의 60 부피%:40 부피%인 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 공통 모놀리식 기판(common monolithic substrate) 상에 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분 및 환원 및 산화 부분을 제공하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 가스 스트림이 10 내지 25 부피% 물, 5 내지 18 부피% O2 및 5 내지 20 ppm의 SO2를 포함하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 제 1 양의 텅스텐 및 제 2 양의 텅스텐이 텅스텐 옥사이드에 의해 제공되는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 가스 터빈(turbine)의 배기 가스 스트림의 유로(flow path)에 촉매층을 설치하는 것을 추가로 포함하며, 배기 가스 스트림이 NOx, CO, 탄화수소, H2O, O2, 및 SO2를 포함하는 방법.
  13. 제 9항에 있어서, 가스 터빈용 수소-함유 연료를 합성하는 일체형 가스화 복합 사이클 발전 플랜트(integrated gasification combined cycle(IGCC) power generation plant)에서 가스 터빈의 배기 가스 스트림의 유로에 촉매층을 설치하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  14. 적어도 암모니아, NOx, SO2 및 물을 포함하는 가스 스트림에서 암모니아 염 형성을 효과적으로 억제하면서 질소 산화물(NOx)을 선택적으로 촉매 환원시키기 위한 촉매층으로서,
    가스 스트림에서 NOx를 환원시키기 위한 제 1 양의 텅스텐을 포함하는 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분; 및
    NOx를 추가로 환원시킴과 동시에 잔류하는 암모니아를 산화시키기 위한 촉매층에서 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분으로부터 다운스트림의 환원 및 산화 촉매 부분을 포함하며,
    환원 및 산화 촉매 부분이 텅스텐의 제 1 양 보다 촉매층의 2 내지 8 중량% 만큼 더 많은 제 2 양의 텅스텐을 포함하는 촉매층.
  15. 제 14항에 있어서, 환원 및 산화 부분이 산화 반응을 촉진시키기에 효과적인 소정 양의 하나 이상의 백금족 금속을 추가로 포함하는 촉매층.
  16. 제 14항에 있어서, 텅스텐의 제 2 양이 텅스텐의 제 1 양 보다 촉매층의 3 내지 6 중량% 만큼 더 많은 촉매층.
  17. 제 16항에 있어서, 제 1 양 및 제 2 양의 텅스텐이 텅스텐 옥사이드로부터 유래하는 촉매층.
  18. 제 14항에 있어서, 제 1 양의 텅스텐 및 제 2 양의 텅스텐의 총량이 촉매층의 12 내지 38 중량%인 촉매층.
  19. 제 14항에 있어서, 환원만을 촉매 작용하는 환원 촉매 부분 대 환원 및 산화 부분의 비가 촉매층의 60 부피%:40 부피%인 촉매층.
  20. 축 동력(shaft power), 및 질소 산화물(NOx), 일산화탄소 및 탄화수소를 포함하는 배기 가스의 흐름을 형성시키기 위해 공기 중에서 연료를 연소시키기 위한 가스 터빈 엔진(engine); 및
    배기 가스를 대기로 이동시키기 전에 배기 가스를 수용하며, 제 14항의 촉매층을 포함하는 처리 장치를 포함하는 동력 발생 장치.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9242211B2 (en) * 2011-05-30 2016-01-26 The Babcock & Wilcox Company Catalysts possessing an improved resistance to poisoning
EP2875863A1 (de) 2013-11-25 2015-05-27 Umicore AG & Co. KG SCR-Katalysator
US11623181B2 (en) * 2014-01-17 2023-04-11 Mitsubishi Power Americas, Inc. Method and apparatus for operating a gas turbine power plant at low load conditions with stack compliant emissions levels
WO2017101449A1 (en) 2015-12-17 2017-06-22 Basf Corporation Selective catalytic reduction (scr) catalyst comprising a composite oxide containing v and sb, preparation process thereof, and use thereof for nitrogen oxides removal
CN106066346B (zh) * 2016-05-17 2019-09-27 宁波大学 基于Li+或La3+离子交换的Y型沸石氨气传感器
PL3579971T3 (pl) * 2017-02-08 2024-03-11 Basf Corporation Kompozycja katalizatora
JP2022049103A (ja) 2020-09-16 2022-03-29 株式会社Lixil 建具
CN116209518A (zh) 2020-09-18 2023-06-02 优美科股份公司及两合公司 Scr催化剂组合物和包含所述催化剂组合物的scr催化制品
KR102476636B1 (ko) * 2020-12-22 2022-12-12 한국에너지기술연구원 저온 활성이 개선된 scr 촉매, 이의 제조 방법, 및 배가스 정화용 촉매
EP4056266A1 (en) 2021-03-10 2022-09-14 UMICORE AG & Co. KG Catalysts for the selective reduction of nox by ammonia comprising brookite tio2 as support material
EP4063003A1 (en) 2021-03-23 2022-09-28 UMICORE AG & Co. KG Filter for the aftertreatment of exhaust gases of internal combustion engines
WO2024133918A1 (de) * 2022-12-23 2024-06-27 Thyssenkrupp Ag Verminderung von nox und n2o im abgas von mit nh3 betriebenen feuerungsanlagen, insbesondere gasturbinen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051142B2 (ja) 1989-07-28 2000-06-12 デグサーヒュルス アクチエンゲゼルシャフト 排ガス浄化触媒および排ガス浄化方法
US20070110643A1 (en) 2005-11-17 2007-05-17 Siemens Power Generation, Inc. Apparatus and method for catalytic treatment of exhaust gases
JP2008529787A (ja) 2005-02-16 2008-08-07 バスフ・カタリスツ・エルエルシー 石炭燃焼公共施設のためのアンモニア酸化触媒

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5137855A (en) 1988-06-09 1992-08-11 W. R. Grace & Co.-Conn. Catalysts for selective catalytic reduction denox technology
JP3321190B2 (ja) * 1991-11-27 2002-09-03 バブコック日立株式会社 脱硝機能を備えたアンモニア分解触媒および排ガス浄化方法
JP3321423B2 (ja) * 1991-11-27 2002-09-03 バブコック日立株式会社 排ガス浄化方法
JP3354587B2 (ja) * 1992-04-16 2002-12-09 バブコック日立株式会社 触媒構造体およびその製造方法
EP0611594A1 (de) 1993-02-17 1994-08-24 Siemens Aktiengesellschaft Katalysator zur Umsetzung von Reaktanten eines Gasgemisches
US5658546A (en) * 1993-07-30 1997-08-19 Nippon Shokubai Co., Ltd. Denitration catalyst
JP3241216B2 (ja) * 1994-10-03 2001-12-25 三菱重工業株式会社 排ガスの脱硝処理方法
US6033641A (en) * 1996-04-18 2000-03-07 University Of Pittsburgh Of The Comonwealth System Of Higher Education Catalyst for purifying the exhaust gas from the combustion in an engine or gas turbines and method of making and using the same
KR100671978B1 (ko) 2005-07-19 2007-01-24 한국과학기술연구원 탈질환원촉매
KR100686381B1 (ko) * 2005-09-27 2007-02-22 한국전력기술 주식회사 넓은 활성온도 대역에서 질소산화물 및 다이옥신을제거하기 위한 천연망간광석을 포함하는 바나듐/티타니아계촉매 및 이의 사용방법
US7431905B2 (en) 2005-10-04 2008-10-07 General Electric Company Catalyst system and method for the reduction of NOx
CA2659740C (en) 2006-08-01 2016-05-03 Cormetech, Inc. Compositions and methods for treating exhaust gases
JP5081420B2 (ja) * 2006-09-21 2012-11-28 日立造船株式会社 触媒の製造方法およびその方法により製造された触媒
CA2939726C (en) * 2007-04-26 2019-06-18 Johnson Matthey Public Limited Company Transition metal/zeolite scr catalysts
US8691170B2 (en) 2007-05-31 2014-04-08 Siemens Energy, Inc. System and method for selective catalytic reduction of nitrogen oxides in combustion exhaust gases
JP2009056459A (ja) * 2007-08-08 2009-03-19 Osaka Gas Co Ltd 排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法
US7727499B2 (en) 2007-09-28 2010-06-01 Basf Catalysts Llc Ammonia oxidation catalyst for power utilities
US7695703B2 (en) 2008-02-01 2010-04-13 Siemens Energy, Inc. High temperature catalyst and process for selective catalytic reduction of NOx in exhaust gases of fossil fuel combustion
ATE460973T1 (de) 2008-04-11 2010-04-15 Umicore Ag & Co Kg Abgasreinigungssystem zur behandlung von motorenabgasen mittels scr-katalysator
US7744840B2 (en) 2008-05-16 2010-06-29 Siemens Energy, Inc. Selective catalytic reduction system and process using a pre-sulfated zirconia binder
US7988940B2 (en) 2008-05-16 2011-08-02 Siemens Energy, Inc. Selective catalytic reduction system and process for treating NOx emissions using a zinc or titanium promoted palladium-zirconium catalyst
US7718153B2 (en) 2008-05-16 2010-05-18 Siemens Energy, Inc. Catalytic process for control of NOx emissions using hydrogen
US7976805B2 (en) 2008-05-16 2011-07-12 Siemens Energy, Inc. Selective catalytic reduction system and process for treating NOx emissions using a palladium and rhodium or ruthenium catalyst
DE102008046381B4 (de) * 2008-09-09 2011-12-22 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Verminderung von Stickoxiden im Abgasstrom von Brennkraftmaschinen
US8815194B2 (en) * 2009-10-06 2014-08-26 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. NOx removal catalyst for high-temperature flue gas, manufacturing method thereof, and NOx removal method for high-temperature flue gas
DE102010040808A1 (de) * 2010-09-15 2012-03-15 Karlsruher Institut für Technologie Katalysator zur Verwendung bei einer selektiven NOx-Reduktion
US8505285B2 (en) * 2010-10-06 2013-08-13 General Electric Company Catalyst and method of manufacture
JP5701185B2 (ja) * 2011-09-09 2015-04-15 三菱重工業株式会社 脱硝触媒のｓｏ２酸化率上昇低減方法
JP6012962B2 (ja) * 2011-12-27 2016-10-25 日揮触媒化成株式会社 チタン含有粒状粉末及びそれを用いた排ガス処理触媒並びにそれらの製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051142B2 (ja) 1989-07-28 2000-06-12 デグサーヒュルス アクチエンゲゼルシャフト 排ガス浄化触媒および排ガス浄化方法
JP2008529787A (ja) 2005-02-16 2008-08-07 バスフ・カタリスツ・エルエルシー 石炭燃焼公共施設のためのアンモニア酸化触媒
US20070110643A1 (en) 2005-11-17 2007-05-17 Siemens Power Generation, Inc. Apparatus and method for catalytic treatment of exhaust gases

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