KR101994610B1 - 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치 - Google Patents

마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치 Download PDF

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Abstract

마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 외부에서 마이크로웨이브를 인가하여 반응기의 내부에서 스스로 발열을 유도하여 전기 소모량을 대폭 줄여 에너지 소모를 절감함으로써 경제성이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 Na+기를 포함하는 약품을 폐탈질 대상 원료에 혼합시켜 투입함으로써 화학적으로 Na+기를 결합시키는 방식으로 이루어져 에너지 소모를 대폭 절감할 수 있다.

Description

마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치{SCR catalyst ionizing decomposition apparatus using microwave}
본 발명은 탈질 폐촉매 분해에 관한 것으로 더 상세하게는 마이크로웨이브를 적용하여 이온 분해를 유도하여 전기 소모량을 대폭 줄여 경제성을 향상시킬 수 있는 탈질 폐촉매 이온 분해 장치에 관한 것이다.
열 병합 발전소, 석탄화력 발전소, 소각장 등에서 배출되는 질소산화물(NOx)를 제거하기 위해서 우리나라에서도 상기의 NOx 배출시설에서 SCR 탈질 설비를 설치하였거나 설치 중에 있다. 또한 대기중에 NOx의 배출규제가 날로 엄격해지고 있음으로 이의 배출규제치를 맞추기 위해 SCR 탈질설비가 급격히 증가하고 있는 추세이다. 이에 따라 SCR 탈질설비에 장착된 탈질촉매의 수명이 다하게 되는 현재를 포함한 향후 3~5년 후에는 수십에서 수백만 톤에 달하는 폐 탈질 촉매가 배출될 전망이다. 따라서 이러한 폐 탈질촉매의 성능을 평가하여 촉매를 재생하여 재사용 할 것인지 분쇄하여 재활용 할 것인지를 판단하고 재생할 경우 원래 촉매성능의 90%이상을 회복 할 수 있는 재생공정을 개발하는 것은 환경적인 측면과 경제적인 측면에서 매우 중요 하다.
각종 발전소나 소각장의 배출가스중의 질소산화물 제거를 위해 설치된 SCR 공정에서 사용되는 탈질 SCR 촉매가 배출가스에 장기간 노출이 되면 배출가스에 포함되어 있는 다량의 불순물들이 촉매표면에 침적하게 된다. 촉매표면에 침적된 불순물들은 촉매의 활성성분과 물리화학적으로 결합하거나 촉매표면을 덮음으로써 촉매활성 성분의 기능을 상실케 하며 주된 촉매작용 발생장소가 되는 미세기공을 막음으로써 촉매의 비표면적의 감소와 기공분포의 변형을 유도하여 촉매의 활성을 저하시키게 된다. 따라서 촉매의 특성분석을 수행하여 촉매활성성분, 결정구조, 비표면적 및 기공분포, 촉매의 열적안정성 등의 변화를 확인함으로써 촉매의 성능 판단이 가능하다. 또한 촉매 특성 분석결과를 토대로 촉매 활성저하 원인에 따라 열처리 방법이나 화학적인 재생처리 방법을 적용하여 촉매의 재생처리를 수행한다. 열처리 방법은 촉매를 일정온도까지 가열하여 촉매표면의 불순물을 산화시켜 제거하는 재생처리 방법이며 화학적 처리 방법은 염기성 및 산성용액으로 촉매를 세척하여 촉매를 재생하는 방법이다.
화학적 처리 방법을 기반으로 하는 종래의 탈질 폐촉매 회수 방법이 대한민국 등록특허 제10-1452179호에 개시되어 있다. 상기 등록특허에 따른 탈질 폐촉매의 침출용액으로부터 바나듐 및 텅스텐의 회수방법은 폐촉매의 침출용액에 산을 첨가한 후 칼슘화합물을 첨가하여 바나듐을 침전시키고 회수하는 단계, 및 상기 바나
듐 회수 후 잔여 침출용액에 산을 첨가한 후 칼슘화합물을 첨가하여 텅스텐을 침전시키고 회수하는 단계를 포함하여 이루어진다.
한편, 열처리 방법을 기반으로 하는 종래의 탈질 폐촉매 회수 방법은 외부에서 800℃ 이상의 열을 가하고 폐 탈질 촉매에 800℃ 이상으로 온도가 올라가면서 분해되는 기술이다. 열처리 방법을 기반으로 하는 종래의 탈질 폐촉매 회수 방법이 국 등록특허 10-1466928호에는 가압침출법을 이용한 탈질 폐촉매에 함유된 유가금속의 침출 방법이 개시되어 있다.
상기 등록특허에 따르면 열을 가하는 것만으로는 분해가 정상적으로 원만하게 이루어지지 않기 때문에 800℃ 이상으로 온도를 올리는 것 뿐만 아니라 내부압력의 형태로 가압을 주게 된다. 하지만 이러한 종래의 방법은 가압 및 승온을 위한 시간 소모 뿐만 아니라 외부에서 열을 간접적으로 가하는 방식이기 때문에 에너지의 소모도 크다는 문제점이 있다. 이는 가압을 주는 장치의 복잡도가 높고 설비비의 단가도 높을 뿐만 아니라 안전상의 문제도 발생할 수 있다는 문제점도 있다.
예컨대, 종래의 방법은 실무상 1kg을 분해시에 대략 20kW의 전기 소모가 이루어진다고 보고 있다. 또한, 온도가 800℃ 이상이 되지 않으면 분해가 원만하게 이루어지지 않는다.
이와 같은 종래의 폐탈질 분해 촉매 방법으로 1kg을 분해시 완제품 판매의 국제 시세가 대략 1,800원 ~ 2,000원 정도로 형성되어 있고, 전기 1kW당 단가가 110원으로 책정하면, 전기 소모만으로도 원가가 높아 판매가를 상회하는 문제가 발생할 수 있어 경제성이 없다는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부에서 열을 가하거나 가압하는 방식이 아니고 마이크로웨이브를 인가하여 반응기의 내부에서 스스로 발열을 유도하여 에너지 소모를 대폭 절감한 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 마이크로웨이브를 인가하여 스스로 발열을 하게 하여 이온 분해가 발생한 상태에서 Na+기를 포함하는 약품을 폐탈질 대상 원료에 혼합시켜 투입함으로써 화학적으로 Na+기를 결합시키는 방식으로 이루어져 에너지 소모를 보다 더 대폭 절감한 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는,
내부에 중공부(100)를 구비하고 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질로 이루어지는 반응 챔버(101)를 구비하는 반응기 몸체(10)와;
반응기 몸체(10)의 외부에 설치되는 마이크로웨이브 조사체(104)와;
반응기 몸체(10)의 중공부(100)내로 탈질 폐촉매가 혼합된 원료를 투입하는 투입구(106)와;
중공부(400)내에서 탈질 촉매 이온 분해시 발생하는 수분을 외부로 벤트시키는 벤트 라인(110); 및
탈질 촉매 분해후 배출이 이루어지는 배출구(112);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 장치는,
Na+기를 포함하는 약품을 중공부(100)내로 투입하는 약품 투입구(108); 및
마이크로웨이브 조사체(104)에 의하여 발열하는 발열체(405)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 장치는,
중공부(100) 내부에는 투입구 측에서 이송 스크류(102, 402)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 마이크로웨이브 조사체(104)는,
반응기 몸체(60)의 외부에 설치되는 수 개의 제1 마이크로웨이브 조사체(604); 및
제1 마이크로웨이브 조사체(604) 사이에 배치되는 것으로 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/6 이상 1/2 미만의 용량을 가지는 제2 마이크로웨이브 조사체(606);를 포함하여 이루어지고,
제1 마이크로웨이브 조사체(604)에 상응하는 위치에만 발열체(605)를 포함하고, 제2 마이크로웨이브 조사체(606)에 상응하는 위치에는 발열체가 제외되며,
제1 마이크로웨이브 조사체(604)와 제2 마이크로웨이브 조사체(606)의 온오프 제어와 이송 스크류(603)의 작동을 제어하는 제어부(62);를 더 포함하며,
상기 제어부(62)는,
제1 마이크로웨이브 조사체(604)를 가동하도록 제1 신호(A)를 송출하고, 반응기 몸체(60) 내부가 제1 소정 온도(TBEST)에 도달하면 이송 스크류(602)의 가동을 개시하도록 제2 신호(C)를 송출하고, 탈질 폐촉매가 제2 마이크로웨이브 조사체(606)에 도달하면 이송 스크류(602)의 가동을 정지하도록 제2 신호(C)를 송출하여 이송 스크류(603)의 가동을 정지한 상태에서 제2 마이크로웨이브 조사체(606)를 제1 소정온도(TBEST) 보다 40℃ ~ 50℃ 낮은 제2 소정온도(TCRYSTAL) 범위를 유지하도록 일정시간 동안 2회에 걸쳐 온 및 오프를 반복하도록 제3 신호(B)를 송출한 후 다시 이송 스크류(602)의 가동을 시작하도록 제2 신호(C)를 송출하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 외부에서 마이크로웨이브를 인가하여 반응기의 내부에서 스스로 발열을 유도하여 전기 소모량을 대폭 줄여 에너지 소모를 절감함으로써 경제성이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 Na+기를 포함하는 약품을 폐탈질 대상 원료에 혼합시켜 투입함으로써 화학적으로 Na+기를 결합시키는 방식으로 이루어져 에너지 소모를 대폭 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수평 연속식으로 구현한 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2a 및 도 2b는 도 1의 반응기 몸체(10)를 사각형 또는 육각형의 형태로 구현할 있음을 나타난 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치를 사용하여 탈질 폐촉매 이온 분해하는 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수평 연속식으로 구현하고 발열체를 더 구비한 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수직 배치형(batch type)으로 구현하고 발열체를 구비한 구조를 개략적으로 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수평 연속식으로 구현한 구조를 개략적으로 도시한 단면도와 함께 제어부를 블록도로써 도시한 도면,
도 7은 도 6을 참조하여 설명하는 탈질 폐촉매 이온 분해 장치에 구비되는 제어부의 제어 과정을 나타낸 흐름도, 및
도 8은 도 6을 참조하여 설명하는 탈질 폐촉매 이온 분해 장치내에서 탈질 폐촉매가 이송 스크류에서 이송될 때 제1 마이크로웨이브 조사체와 제2 마이크로웨이브 조사체의 구동을 제어하는 과정에 의하여 탈질 폐촉매의 온도를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수평식으로 구현한 구조를 단면도로써 나타내었으며, 도 2a 및 도 2b에는 도 1의 반응기 몸체(10)를 사각형 또는 육각형의 형태로 구현할 있음을 측단면도로써 나타내었다.
도 1을 참조하면 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 내부에 중공부(100)를 구비하고, 예컨대, Al2O3 또는 석영 또는 유리와 같은 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질로 이루어지는 반응 챔버(101)를 구비하는 반응기 몸체(10)와, 반응기 몸체(10)의 외부에 설치되는 마이크로웨이브 조사체(104)를 구비한다.
또한, 상기 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 Na+기를 포함하는 약품을 중공부(100)내로 투입하는 약품 투입구(108)를 구비한다.
또한, 상기 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 반응기 몸체(10)의 중공부(100)내로 탈질 폐촉매가 혼합된 원료를 투입하는 투입구(106)와, 중공부(100)내에서 탈질 촉매 이온 분해시 발생하는 수분을 외부로 벤트시키는 벤트 라인(110), 및 탈질 촉매 분해후 배출이 이루어지는 배출구(112)를 구비한다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 반응기 몸체(10)는 사각형 또는 육각형의 형태로 구현할 수 있으며 기타 다양한 다각형으로 구현할 수 있음은 물론이다.
도 3에는 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치를 사용하여 탈질 폐촉매 이온 분해하는 과정을 설명하기 위한 흐름도를 나타내었다. 도 3을 참조하면, 폐탈질의 대상이 되는 원료에 WO3, 및 TiO2가 혼합된 혼합 원료를 투입하고 마이크로 웨이브를 가한다(단계 S300). WO3, 및 TiO2가 스스로 발열(단계 S310)하고, 온도는 적어도 150℃에서 최대 900℃까지 상승시킨다(단계 S320). 이때, 탈질 폐촉매와 NaOH를 혼합 후 마이크로 웨이브를 조사하여 온도를 올리는 것도 가능하고 탈질 폐촉매를 투입하고 공정중에 NaOH를 투입하는 것도 가능하다. 탈질 폐촉매에 투입하는 나트륨염은 NaOH에 한정되지 않으며 모든 Na가 들어가 있는 약품이면 족하다.
탈질 폐촉매 100에 대한 NaOH의 합성 비율은 100 :1 정도로 혼합하여 투입하거나 공정중에 별도로 NaOH를 투입한다. 원료의 이온분해중에 원료 사이에 Na+를 결합시켜 외부에서 열을 가하지 않고도 스스로 발열하게 되는 것(단계 S330)이며 이온분해가 계속된다(단계 S340). 즉, 900도의 온도로 가열 후 마이크로웨이브파에 의하여 이온분해가 되고 있을시 NaOH를 넣어 이온 분해가 이루어지고 있는 원료 사이로 화학적으로 Na를 결합시키는 것이며, 마이크로웨이브만 조사하면 스스로(외부의 가열 없음)발열하여 이온분해가 이루어지는 방식임에 주목할 필요가 있다. 여기서, NaOH를 혼합후 즉시 또는 2일 이내에 마이크로웨이브에 넣어 이온분해를 하여야 한다. 이는 혼합 후 2일 이상이 경과시 이온분해가 잘 안되므로 2일 이내에 마이크로 이온분해를 하여야 한다,
본 발명에 따른 장치는 폐탈질촉매 1kg을 처리하기 위하여 1kw의 전기 소모가 발생 하며 종래의 가압 가열 방식이 탈질 폐촉매 1kg당 전력 소모량이 20kw인 것을 감안하면 대략 1/20로 에너지 소모를 획기적으로 줄일 수 있어 경제적으로 시스템을 운영할 수 있다.
도 4에 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수평식으로 구현하고 발열체를 더 구비한 구조를 단면도로써 나타내었다. 도 4를 참조하면 본 발명의 제2 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 내부에 중공부(400)를 구비하고, 예컨대, Al2O3 또는 석영 또는 유리와 같은 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질로 이루어지는 반응 챔버(401)를 구비하는 반응기 몸체(40)와, 반응기 몸체(40)의 외부에 설치되는 마이크로웨이브 조사체(404)와, 마이크로웨이브 조사체(104)에 의하여 발열하는 발열체(405), 반응기 몸체(40)의 중공부(400)내로 탈질 폐촉매가 혼합된 원료를 투입하는 투입구(406)와, Na+기를 포함하는 약품 투입구의 역할과 중공부(400)내에서 탈질 촉매 이온 분해시 발생하는 수분을 외부로 벤트시키는 역할을 겸하는 약품 투입 및 벤트 겸용 라인(408), 및 배출구(412)를 구비한다.
또한, 상기 장치는 마이크로웨이브 조사체(104)에 의하여 발열하는 발열체(405)를 더 포함한다. 발열체(405)는 마이크로웨이브 열 변환 소재로서 마이크로웨이브 유전가열 기술을 적용한 기술로 마이크로웨이브 열변환 발열소재를 응용하여 초고온 가열 시 필요한 가열, 단열, 내화소재의 개발로 인하여 열악한 환경에서도 물질 가열을 용이하게 할 수 있다. 발열체(405)를 이루는 재료는 알루미늄 계열의 고온 용융 도가니는 사용 상한 온도(Use Limit) 2,000℃, 용융점 2,200℃로 비철금속, 금속, 용해용 도가니 등에 사용 가능하다. N계열 고온용융 도가니-N계열은 사용 상한 온도(Use Limit) 2200℃, 용융점 3,300℃로 자체발열 1,000℃, 충격 및 내구성 우수하고 용해로, 가마발열 룸, 소각로, 탄화로, 등 고온방벽용으로 사용할 수 있다. SiC 계열 고온 발열체는 마이크로웨이브 발열소재로 사용시 2,400℃ 이상 자체 발열 가능하고 다양한 형상으로 제작 가능하다.
도 5에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수직식 배치형(batch type)으로 구현하고 발열체를 구비한 구조를 단면도로써 나타내었다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 내부에 중공부(500)를 구비하고, 예컨대, Al2O3 또는 석영 또는 유리와 같은 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질로 이루어지는 반응 챔버(501)를 구비하는 반응기 몸체(50)와, 반응기 몸체(50)의 외부에 설치되는 마이크로웨이브 조사체(504)와, 마이크로웨이브 조사체(504)에 의하여 발열하는 발열체(505), 반응기 몸체(50)의 중공부(500)내로 탈질 폐촉매가 혼합된 원료를 투입하는 투입구(506)와, Na+기를 포함하는 약품 투입구의 역할과 중공부(400)내에서 탈질 촉매 이온 분해시 발생하는 수분을 외부로 벤트시키는 역할을 겸하는 약품 투입 및 벤트 겸용 라인(508)을 구비한다. 도 5의 실시예는 배치형으로 소량 생산에 적합한 방식이다.
도 6에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치로서 수평 연속식으로 구현한 구조를 단면도로써 개략적으로 나타내었으며 제어부를 블록도로써 함께 도시하였다. 도 6을 참조하면 본 발명에 따른 탈질 폐촉매 이온분해 장치는 도 1을 참조하여 설명한 마이크로웨이브 조사체(104)를 변경하여 적용한다. 즉, 도 6에 도시한 제4 실시예에 따른 탈질 폐촉매 이온분해 장치에 구비되는 마이크로웨이브 조사체는 반응기 몸체(60)의 외부에 설치되는 제1 마이크로웨이브 조사체(604), 및 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 사이에 배치되는 것으로 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/6 이상 1/2 미만의 용량을 가지는 제2 마이크로웨이브 조사체(606)를 포함하여 이루어진다.
도 7에는 도 6을 참조하여 설명하는 탈질 폐촉매 이온 분해 장치에 구비되는 제어부의 제어 과정을 흐름도로써 나타내었으며, 도 8에는 도 6을 참조하여 설명하는 탈질 폐촉매 이온 분해 장치내에서 탈질 폐촉매가 이송 스크류에서 이송될 때 제1 마이크로웨이브 조사체와 제2 마이크로웨이브 조사체의 구동을 제어하는 과정에 의하여 탈질 폐촉매의 온도를 제어하는 과정을 설명하기 위한 도면을 나타내었다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제어부(62)는 제1 마이크로웨이브 조사체(604)를 가동하도록 제1 신호(A)를 송출하고, 반응기 몸체(60) 내부가 제1 소정 온도(TBEST)에 도달하면 이송 스크류(602)의 가동을 개시하도록 제2 신호(C)를 송출하고, 탈질 폐촉매가 제2 마이크로웨이브 조사체(606)에 도달하면 이송 스크류(602)의 가동을 정지하도록 제2 신호(C)를 송출하여 이송 스크류(603)의 가동을 정지한 상태에서 제2 마이크로웨이브 조사체(606)를, 예컨대 900℃의 제1 소정온도(TBEST) 보다 40℃ ~ 50℃ 낮은, 예컨대, 850℃ ~ 860℃의 제2 소정온도(TCRYSTAL) 범위를 유지하도록 일정시간 동안 2회에 걸쳐 온 및 오프를 반복하도록 제3 신호(B)를 송출한 후 다시 이송 스크류(602)의 가동을 시작하도록 제2 신호(C)를 송출한다.
이와 같이 반응기 몸체(60)의 외부에 제1 마이크로웨이브 조사체(604)를 배치하고, 및 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 사이에 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/6 이상 1/2 미만의 용량을 가지는 제2 마이크로웨이브 조사체(606)를 배치하며, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이 제어부(62)에 의한 제어를 수행하면 탈질 폐촉매의 고온 변성에 의한 회수율 저하를 방지하여 회수율을 보다 더 높일 수 있다.
특히 온도 유지 기간을 늘리는 발열체는 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 내측에만 구비하도록 하고 제2 마이크로웨이브 조사체(606) 내측에는 발열체를 넣지 않음으로써 짧은 시간내에 제2 소정온도(TCRYSTAL) 범위까지 냉각시키고 제2 마이크로웨이브 조사체(606)의 가동 제어를 통하여 제2 소정온도(TCRYSTAL)를 유지시킨다.
이때, 제2 마이크로웨이브 조사체(606)의 용량을 제1 마이크로웨이브 조사체(604)용량의 1/6 미만으로 구성하면 온도 저하게 급격하게 이루어져 탈질 폐촉매의 온도 제어 과정에서 급냉 현상이 발생하여 이온 분해 효율이 저하되고, 제2 마이크로웨이브 조사체(606)의 용량을 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/2을 초과하면 냉각에 비하여 고온 유지 시간이 길어짐으로써 탈질 폐촉매의 변성이 발생한다. 또한, 제2 마이크로웨이브 조사체(606) 영역에서 850℃ ~ 860℃의 제2 소정온도(TCRYSTAL) 범위를 유지하도록 일정시간 동안 2회에 걸쳐 제어하면 재료 변성이 최소화되면서 이후의 이온 분해가 원활하게 이루어지는데 2회를 초과하면 재료 변성의 효과는 변동없으나 고착화로 인하여 이온 분해가 저하되는 문제가 발생하므로 2회가 가장 적합하다.
제2 마이크로웨이브 조사체(606)는 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/6 미만으로 하면 시간이 과다하게 소요되거나 겨울철과 같이 주위 온도가 떨어지는 경우에 온도 범위의 제어가 이루어지지 못하는 경우가 발생할 수 있고 1/2을 넘으면 여름철과 같이 주위 온도가 높은 경우에는 온오프 작동시 오버슈트(overshoot)로 인하여 재료 변성이 발생하여 온도 범위의 제어가 이루어지지 못하는 경우가 있다. 따라서, 제2 마이크로웨이브 조사체(606)는 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/6 미만으로 배치하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 탈질폐촉매 분해시 기존 기술의 배치당 150분에 비하여 월등히 빠른 배치당 15분이 가능하여 통해 수익성 확보가 가능하다. 또한, 탈질폐촉매 분해시 1kw/kg의 낮은 에너지 사용이 가능하여 종래 기술의 20kw/kg 에너지 사용에 비하여 에너지 절감적일 뿐만 아니라 실제 채산성 확보가 가능하다는데 주목할 필요가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 가압시설의 불필요요 시설의 간소화도 가능하고 전체 외형 및 무게도 적다는 장점이 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 탈질폐촉매의 매립처리를 하지 않고 전량 재활용 함으로서 환경오염의 근원적 해결이 가능하다.
상기와 같은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 외부에서 마이크로웨이브를 인가하여 반응기의 내부에서 스스로 발열을 유도하여 전기 소모량을 대폭 줄여 에너지 소모를 절감함으로써 경제성이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치는 Na+기를 포함하는 약품을 폐탈질 대상 원료에 혼합시켜 투입함으로써 화학적으로 Na+기를 결합시키는 방식으로 이루어져 에너지 소모를 대폭 절감할 수 있다.
10 : 반응기 몸체
100 : 중공부 102 : 이송스크류
104 : 마이크로웨이브 조사체
106 : 투입구 108 : 약품 투입구
110 : 벤트 라인 112 : 배출구
405 : 발열체
40 : 반응기 몸체
400 : 중공부 402 : 이송스크류
404 : 마이크로웨이브 조사체
405 : 발열체
406 : 투입구 408 : 약품 투입구
410 : 벤트 라인 412 : 배출구
60 : 반응기 몸체
600 : 중공부 602 : 이송스크류
604 : 제1 마이크로웨이브 조사체 605 : 발열체
606 : 제2 마이크로웨이브 조사체
66 : 제어부

Claims (4)

  1. 내부에 중공부(100)를 구비하고 마이크로웨이브가 투과 가능한 재질로 이루어지는 반응 챔버(101)를 구비하는 반응기 몸체(10);
    반응기 몸체(10)의 외부에 설치되는 마이크로웨이브 조사체(104);
    반응기 몸체(10)의 중공부(100)내로 탈질 폐촉매가 혼합된 원료를 투입하는 투입구(106);
    중공부(400)내에서 탈질 촉매 이온 분해시 발생하는 수분을 외부로 벤트시키는 벤트 라인(110); 및
    탈질 촉매 분해후 배출이 이루어지는 배출구(112);를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    Na+기를 포함하는 약품을 중공부(100)내로 투입하는 약품 투입구(108); 및
    마이크로웨이브 조사체(104)에 의하여 발열하는 발열체(405)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    중공부(100) 내부에는 투입구 측에서 이송 스크류(102, 402)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 조사체(104)는,
    반응기 몸체(60)의 외부에 설치되는 수 개의 제1 마이크로웨이브 조사체(604); 및
    제1 마이크로웨이브 조사체(604) 사이에 배치되는 것으로 제1 마이크로웨이브 조사체(604) 용량의 1/6 이상 1/2 미만의 용량을 가지는 제2 마이크로웨이브 조사체(606);를 포함하여 이루어지고,
    제1 마이크로웨이브 조사체(604)에 상응하는 위치에만 발열체(605)를 포함하고, 제2 마이크로웨이브 조사체(606)에 상응하는 위치에는 발열체가 제외되며,
    제1 마이크로웨이브 조사체(604)와 제2 마이크로웨이브 조사체(606)의 온오프 제어와 이송 스크류(603)의 작동을 제어하는 제어부(62);를 더 포함하며,
    상기 제어부(62)는,
    제1 마이크로웨이브 조사체(604)를 가동하도록 제1 신호(A)를 송출하고, 반응기 몸체(60) 내부가 제1 소정 온도(TBEST)에 도달하면 이송 스크류(602)의 가동을 개시하도록 제2 신호(C)를 송출하고, 탈질 폐촉매가 제2 마이크로웨이브 조사체(606)에 도달하면 이송 스크류(602)의 가동을 정지하도록 제2 신호(C)를 송출하여 이송 스크류(603)의 가동을 정지한 상태에서 제2 마이크로웨이브 조사체(606)를 제1 소정온도(TBEST) 보다 40℃ ~ 50℃ 낮은 제2 소정온도(TCRYSTAL) 범위를 유지하도록 일정시간 동안 2회에 걸쳐 온 및 오프를 반복하도록 제3 신호(B)를 송출한 후 다시 이송 스크류(602)의 가동을 시작하도록 제2 신호(C)를 송출하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 탈질 폐촉매 이온 분해 장치.



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