KR102081628B1 - A Method for Manufacturing SCR Catalyst Using Waste SCR Catalyst - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파손되거나 추가 재생이 불가능한 SCR 폐촉매를 회수하여 이물질을 제거하고 분쇄하여 슬러리화한 다음, 이를 지지체에 압착 또는 코팅시켜 새로운 형태의 SCR 촉매를 제조함으로써, 추가 재생이 불가능하여 폐기처리되는 촉매의 폐기량을 감소시켜 폐기물 처리비용을 절감하고, 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 폐 탈질 SCR 촉매를 교체할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a method for producing an SCR catalyst using an SCR waste catalyst, and more particularly, a SCR waste catalyst that is broken or unable to be further regenerated to remove foreign substances, pulverize and slurry, and then press or coat it on a support. By producing a new type of SCR catalyst, it is not possible to regenerate it, thereby reducing the waste of the catalyst that is disposed of, thereby reducing waste disposal costs, preventing environmental pollution, and replacing waste denitrification SCR catalysts at low cost. There is an effect that can be done.

Description

SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법{A Method for Manufacturing SCR Catalyst Using Waste SCR Catalyst} A method for manufacturing scr catalyst using waste scr catalyst

본 발명은 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질소산화물 제거에 적용되어 수명이 다한 SCR 폐촉매를 회수하여 폐기되기 전 촉매의 활성도 또는 그 이상을 나타내는 SCR 촉매로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an SCR catalyst using an SCR spent catalyst. More particularly, the present invention relates to an SCR catalyst which is applied to the removal of nitrogen oxides and recovers the SCR spent catalyst at the end of its life and exhibits the activity of the catalyst prior to its disposal. It is related with the manufacturing method.

열 병합 발전소, 석탄화력 발전소 및/또는 소각장 등에서 배출되는 배기가스에는 일반적으로 황산화물, 질소산화물 및 다이옥신류 등과 같은 유해한 물질이 다량 포함되어 있는바, 이들 유해물질 중에서 질소산화물을 특정적으로 제거하기 위한 방법으로 NH3를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법(Selective Catalytic Reduction, SCR)이 널리 적용되고 있다.Exhaust gases from coal-fired power plants, coal-fired power plants, and / or incinerators generally contain large amounts of harmful substances such as sulfur oxides, nitrogen oxides, and dioxins. Selective Catalytic Reduction (SCR) using NH 3 as a reducing agent has been widely applied.

특히, 우리나라의 열 병합 발전소, 석탄화력 발전소 및 소각장 등의 질소산화물 배출시설에서는 이미 상술한 SCR 탈질설비를 설치하였거나 설치를 예정하고 있으며, 정부 및 환경단체에서 요구하고 있는 대기 중의 질소산화물 배출규제가 보다 엄격해지면서, 이러한 배출규제를 만족할 수 있도록 SCR 탈질설비를 적용하는 사례가 급증하고 있는 실정이다.In particular, the nitrogen oxide discharge facilities such as coal-fired power plants, coal-fired power plants, and incinerators in Korea have already installed or are planning to install the above-described SCR denitrification facilities. Increasingly stringent, there is an increasing number of applications of SCR denitrification systems to meet these emission regulations.

한편, 상기 SCR 탈질 공정에서 질소산화물을 제거하기 위해 설치되는 촉매는 일반적으로 허니컴 타입(Honeycomb Type)이나, 판 형상 타입(Plate Type), 금속폼(Metal foam) 타입이 사용되고 있으며, 촉매 활성성분인 소량의 바나듐(V2O5) 및 텅스텐(WO3)을 이산화티탄(TiO2)과 혼합하여 압출 성형하거나, 금속 지지체에 압착 또는 코팅하여 제조된 촉매를 사용하고 있다. 이러한 SCR 촉매는 SCR 탈질 공정에 설치되어 사용되는 과정에서 배기가스에 포함되어 있는 다량의 불순물 및 오염물질 등에 의해 촉매가 오염되어 시간이 지남에 따라 촉매의 활성이 감소하게 되고, 결국 평균적으로 2년 ~ 3년이 경과되면 촉매의 성능이 실질적으로 저하되거나 종료되게 된다.On the other hand, the catalyst installed to remove the nitrogen oxide in the SCR denitrification process is generally used honeycomb type (Plate type), plate type (Plate Type), metal foam (Metal foam) type, the catalyst active ingredient A small amount of vanadium (V 2 O 5 ) and tungsten (WO 3 ) are mixed with titanium dioxide (TiO 2 ) for extrusion molding, or a catalyst prepared by pressing or coating a metal support is used. These SCR catalysts are contaminated by a large amount of impurities and contaminants contained in the exhaust gas during the process of being installed and used in the SCR denitrification process, and thus the activity of the catalyst decreases over time. After three years the performance of the catalyst is substantially degraded or terminated.

이에, SCR 탈질 설비에 장착된 SCR 촉매가 성능을 발휘하여 질소산화물을 규제치 이하로 저감시켜 배출 가능한 일반적인 수명을 고려하여 보면, 촉매의 수명이 실질적으로 종료되는 기간을 포함하여 향후 3 내지 5년 후에서부터는 기존에 설치되어 운전되어지던 상당량의 폐탈질 SCR 촉매가 지속적으로 발생하게 될 것이다.Therefore, considering the general life cycle of the SCR catalyst installed in the SCR denitrification facility, the NOx can be reduced to less than the regulated value and discharged, the catalyst life is substantially terminated in the next 3 to 5 years. From then on, a considerable amount of waste denitrification SCR catalysts that have been installed and operated will continue to be generated.

그러므로 상기 SCR 폐촉매를 재생하여 촉매의 성능을 종래의 새로운 촉매의 성능 수준으로 회복시켜 재사용할 수 있도록 하는 SCR 폐촉매의 재생방법이 요구되고 있으며, 이것은 향후 수입 대체 효과는 물론 자원 재활용 및 경제적인 관점에서 시급히 필요한 기술이라 하겠다.Therefore, there is a need for a method of regenerating the SCR waste catalyst which regenerates the SCR waste catalyst so that the performance of the catalyst can be reused by regenerating the performance of the conventional catalyst. This is an urgent skill from the point of view.

최근까지 개발된 SCR 폐촉매의 재생방법으로는 미립체를 동반한 기체를 관통 구멍에 통과시켜서 이물질을 제거하는 방법(특허문헌 0001 참조) 등으로 물리적으로 열화 부위나 이물질을 제거하여 활성면을 출현시키는 방법이 검토되고 있고, 물 또는 묽은 무기산 수용액으로 세정한 후, 0.1 중량% ~ 5 중량% 옥살산 수용액으로 세정하고, 또한 수세에 의해 촉매에 잔류하는 산을 제거하는 방법(특허문헌 0002 참조), 50 ℃ 이상 80 ℃ 이하의 물로 세정한 후에 건조하는 방법(특허문헌 0003 참조) 등 세정에 의해 촉매 성능을 재생하는 방법이 검토되고 있다.Regeneration method of the SCR waste catalyst developed until recently is to remove foreign matters by passing gas with particulates through the through hole (see Patent Document 0001). The method to make it is examined, and it wash | cleans with water or the diluted inorganic acid aqueous solution, wash | cleans with 0.1 weight%-5 weight% oxalic acid aqueous solution, and also removes the acid which remains in a catalyst by water washing (refer patent document 0002), The method of regenerating catalyst performance by washing | cleaning, such as the method of washing after wash | cleaning with water of 50 degreeC or more and 80 degrees C or less (refer patent document 0003), is examined.

그러나 이와 같은 SCR 폐촉매의 재생방법에 의할 경우, 특히 허니컴 형상의 촉매의 경우에는 세정시 버블링, 초음파 진동과 같은 충격에 촉매 자체가 파손되기 쉬우며, 또한 산 수용액과의 접촉에 의해 촉매 지지체의 강도가 약화되어 2회 이상의 반복적인 재생이 불가능하기 때문에 파손되거나, 더 이상 추가 재생이 어려운 SCR 폐촉매인 경우에는 전량 폐기되고 있어 폐기물 처리비용이나, 환경오염 측면에서 심각한 문제점이 있었다. However, according to the regeneration method of the SCR waste catalyst, especially in the case of a honeycomb catalyst, the catalyst itself is easily damaged by impacts such as bubbling and ultrasonic vibration during cleaning, and also by contact with an acid aqueous solution. If the strength of the support is weakened due to the impossibility of repetitive regeneration of two or more times, or the SCR waste catalyst, which is difficult to further regenerate, it is discarded in its entirety, which causes serious problems in terms of waste disposal cost and environmental pollution.

일본공개특허 제1995-116523호(공개일 : 1995.05.09)Japanese Laid-Open Patent No. 1995-116523 (published: 1995.05.09) 일본등록특허 제3150519호(공개일 : 1995.08.22)Japanese Patent No. 3150519 (published: 1995.08.22) 일본공개특허 제1996-196920호(공개일 : 1996.08.06)Japanese Patent Publication No. 1996-196920 (published: 1996.08.06)

본 발명의 주된 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 파손되거나 추가 재생이 불가능한 SCR 폐촉매, 특히 허니컴형 SCR 폐촉매를 회수하여 이물질을 제거하고 분쇄시켜 슬러리화한 다음, 지지체에 압착 또는 코팅시켜 SCR 촉매를 제조함으로써, 기존 재생 방법으로도 추가 재생이 불가능하여 전량 폐기되는 SCR 폐촉매의 폐기량을 감소시킴과 동시에 신촉매 제조비용 대비 경제적인 SCR 촉매의 제조방법을 제공하는데 있다.The main object of the present invention is to solve the above-described problems, the present invention is to recover the SCR waste catalyst, especially honeycomb type SCR waste catalyst that is broken or impossible to regenerate, to remove the foreign matter and pulverize the slurry and then to the support By manufacturing the SCR catalyst by pressing or coating, it is possible to reduce the amount of waste of the SCR waste catalyst which is entirely discarded by the existing regeneration method, and at the same time, to provide an economical method for producing the SCR catalyst compared to the cost of producing a new catalyst.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는 (a) SCR 폐촉매를 세척하는 단계; (b) 상기 세척된 SCR 폐촉매를 건조한 다음, 분쇄하여 촉매 분말을 수득하는 단계; (c) 상기 분쇄된 촉매 분말에 바인더, 분산제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 수득하는 단계; (d) 상기 수득된 슬러리를 지지체에 압착 또는 코팅하여 촉매 구조물을 수득하는 단계; 및 (e) 상기 촉매 구조물을 건조시킨 다음, 소성시키는 단계;를 포함하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention comprises the steps of (a) washing the SCR spent catalyst; (b) drying the washed SCR spent catalyst and then grinding to obtain a catalyst powder; (c) mixing a binder, a dispersant and a solvent with the pulverized catalyst powder to obtain a slurry; (d) pressing or coating the obtained slurry on a support to obtain a catalyst structure; And (e) drying the catalyst structure, and then calcining; provides a method for producing an SCR catalyst using an SCR spent catalyst comprising a.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (b) 단계의 건조는 90 ℃ ~ 120 ℃에서 1시간 ~ 3시간 동안 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the drying of step (b) may be characterized in that performed for 1 hour to 3 hours at 90 ℃ ~ 120 ℃.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (b) 단계는 건조 후, 400 ℃ ~ 500 ℃에서 1시간 ~ 5시간 동안 소성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the step (b) may be characterized in that it further comprises the step of baking for 1 hour to 5 hours at 400 ℃ ~ 500 ℃ after drying.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (c) 단계는 슬러리 총 중량에 대하여, 촉매 분말 30 중량% ~ 45 중량%, 바인더 3 중량% ~ 10 중량%, 분산제 3 중량% ~ 10 중량%를 용매에 혼합하는 것을 특징으로 할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention, the step (c) is 30 wt% to 45 wt% of the catalyst powder, 3 wt% to 10 wt% of the binder, 3 wt% to 10 wt% of the dispersant solvent It can be characterized by mixing in.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (d) 단계의 촉매 구조물은 판형, 금속 폼 및 금속 파형으로 구성된 군에서 선택되는 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the catalyst structure of step (d) may be characterized in that the shape is selected from the group consisting of a plate, metal foam and metal waveform.

본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (e) 단계의 소성은 400 ℃ ~ 500 ℃에서 1시간 ~ 5시간 동안 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the firing of step (e) may be characterized in that performed for 1 hour to 5 hours at 400 ℃ ~ 500 ℃.

본 발명에 따른 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법은 파손되거나 추가 재생이 불가능한 SCR 폐촉매를 회수하여 이물질을 제거하고 분쇄하여 슬러리화한 다음, 이를 지지체에 압착 또는 코팅시켜 SCR 촉매를 제조함으로써, 추가 재생이 불가능하여 폐기처리되는 촉매의 폐기량을 감소시켜 폐기물 처리비용을 절감하고, 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 폐 탈질 SCR 촉매를 교체할 수 있는 효과가 있다. SCR catalyst production method using the SCR waste catalyst according to the present invention by recovering the SCR waste catalyst that is damaged or unable to further regeneration to remove foreign matter, pulverized and slurry, and then compressed or coated on a support to prepare the SCR catalyst In addition, it is possible to further reduce the waste of the catalyst to be disposed of because it is not possible to regenerate, reduce the waste disposal costs, prevent environmental pollution, and can replace the waste denitrification SCR catalyst at a low cost.

도 1은 본 발명에 따른 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method for preparing an SCR catalyst using an SCR spent catalyst according to the present invention.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated.

본 발명은 (a) SCR 폐촉매를 세척하는 단계; (b) 상기 세척된 SCR 폐촉매를 건조한 다음, 분쇄하여 촉매 분말을 수득하는 단계; (c) 상기 분쇄된 촉매 분말에 바인더, 분산제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 수득하는 단계; (d) 상기 수득된 슬러리를 지지체에 압착 또는 코팅하여 촉매 구조물을 수득하는 단계; 및 (e) 상기 촉매 구조물을 건조시킨 다음, 소성시키는 단계;를 포함하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of (a) washing the SCR spent catalyst; (b) drying the washed SCR spent catalyst and then grinding to obtain a catalyst powder; (c) mixing a binder, a dispersant and a solvent with the pulverized catalyst powder to obtain a slurry; (d) pressing or coating the obtained slurry on a support to obtain a catalyst structure; And (e) drying the catalyst structure, and then firing; relates to a method for producing an SCR catalyst using an SCR spent catalyst comprising a.

본 발명에 따른 실질적으로 수명이 종료된 촉매, 특정적으로 SCR 촉매는 질소산화물을 제거하기 위한 SCR 탈질설비에 적용되어 사용되는 동안 배기가스에 포함된 불순성분 및 오염물질 등에 장시간 노출됨으로써, 그 촉매의 활성이 촉매가 적용된 설비에서 목표로 하는 질소산화물의 저감율을 달성하지 못하는 시점에서의 촉매를 의미하는 것으로서, 이는 통상적으로 SCR 폐촉매로 지칭할 수 있는바, 본 발명에서는 상기 SCR 폐촉매를 실질적으로 수명이 종료된 또는 활성이 현저히 감소한 촉매, 즉 SCR 촉매와 동일한 것으로 간주할 수 있다.Substantially end-of-life catalysts, in particular SCR catalysts, according to the present invention are subjected to prolonged exposure to impurities and contaminants contained in the exhaust gas during their application to SCR denitrification equipment for removing nitrogen oxides. When the activity of the catalyst means that the catalyst at the point that does not achieve the target reduction rate of nitrogen oxides in the equipment is applied, which can be generally referred to as SCR waste catalyst, in the present invention the SCR waste catalyst substantially This can be regarded as the same as the catalyst whose end of life or activity is significantly reduced, ie SCR catalyst.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only for explaining the present invention specifically, and is not limited to the scope of the present invention by the following description.

도 1은 본 발명에 따른 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법을 나타내는 흐름도로서 함께 설명한다.1 is a flow chart illustrating a method for producing an SCR catalyst using an SCR spent catalyst according to the present invention.

본 발명에 따른 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법은 먼저 SCR 폐촉매에 부착된 불순물이나 오염물질을 제거하기 위해 세척을 수행한다[(a) 단계].In the SCR catalyst preparation method using the SCR waste catalyst according to the present invention, washing is first performed to remove impurities or contaminants attached to the SCR waste catalyst [Step (a)].

본 발명에 따른 SCR 폐촉매는 질소산화물을 제거하기 위한 SCR 탈질 설비에 적용되어 사용되는 동안 배기가스에 포함된 불순물이나 오염물질 등에 장시간 노출됨에 따라 이러한 불순물이나 오염물질 등을 제거하기 위해 세척 단계를 수행한다.SCR waste catalyst according to the present invention is applied to the SCR denitrification equipment for removing nitrogen oxides, the washing step to remove such impurities or contaminants as long time exposure to impurities or contaminants contained in the exhaust gas. To perform.

상기 세척단계는 1회 이상 반복적으로 물, 바람직하게는 상온의 증류수 등에 침지시켜 불순물이나 오염물질을 제거하고 세척함으로써 수행될 수 있고, 오염 정도가 심각한 정도인 경우에는 세척 단계 이전에 고압 공기 예를 들면 0.1 kg/cm2 내지 0.5 kg/cm2의 압력으로 분사되는 공기로 오염물질을 제거시킨 다음, 세척 단계를 수행할 수 있다. 또한, 황산, 질산 등이 함유된 pH 2.5 ~ 4.5의 묽은 산 용액에 침지시킨 다음, 증류수 등으로 여러 번 세척할 수 있으며, 상기 세척단계 중 또는 그 이후에는 초음파를 병행하거나 초음파 세정단계를 추가로 포함할 수도 있다. 이때, 상기 초음파 세정단계는 SCR 폐촉매를 증류수에 담근 후, 1분 ~ 30분 동안 28 kHz ~ 100 kHz 주파수의 초음파를 이용하여 세정할 수 있다. The washing step may be carried out by repeatedly immersing water, preferably at room temperature, distilled water or the like to remove impurities and contaminants, and washing the high-pressure air before the washing step, if the degree of contamination is serious. g. 0.1 kg / cm 2 The contaminant may be removed with air injected at a pressure of from 0.5 kg / cm 2 , followed by a washing step. In addition, it may be immersed in a dilute acid solution of pH 2.5 ~ 4.5 containing sulfuric acid, nitric acid, and then washed several times with distilled water, etc., during or after the washing step in addition to the ultrasonic wave or an additional ultrasonic cleaning step. It may also include. In this case, the ultrasonic cleaning step may be cleaned by soaking the SCR waste catalyst in distilled water, using ultrasonic waves of 28 kHz to 100 kHz for 1 to 30 minutes.

한편, 세척단계 이전에 회수된 SCR 폐촉매는 후술되는 세척, 건조, 분쇄 등의 단계를 용이하게 수행하기 위해 SCR 폐촉매를 소정의 크기로 절단하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 특히, 허니컴형의 SCR 폐촉매는 직각기둥 형상으로 그 내부에 사각형이나 육각형 또는 삼각형 등의 단면 다각형상의 가스 유로가 복수개가 형성된 것으로, 세척, 건조 등의 후술되는 과정의 작업성과 세척, 건조 등의 장비 등을 고려하여 적절하게 절단시킬 수 있다. 일 예로, 허니컴형 SCR 폐촉매가 절단되는 소정의 크기는 3 cm ~ 10 cm × 3 cm ~ 10 cm × 5 cm ~ 50 cm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the SCR waste catalyst recovered before the washing step may further include cutting the SCR waste catalyst into a predetermined size in order to easily perform the steps of washing, drying, and pulverization described below. In particular, the honeycomb-type SCR waste catalyst has a rectangular column shape, and a plurality of gas flow paths having a polygonal cross section, such as a square, a hexagon, or a triangle, are formed therein. It can be cut appropriately in consideration of equipment and the like. For example, the predetermined size at which the honeycomb type SCR waste catalyst is cut may be 3 cm to 10 cm × 3 cm to 10 cm × 5 cm to 50 cm, but is not limited thereto.

이후, 상기 세척된 허니컴형 SCR 폐촉매는 건조시켜 수분을 제거한 다음, 분쇄하여 촉매 분말을 수득한다[(b) 단계].Thereafter, the washed honeycomb-type SCR waste catalyst is dried to remove moisture and then pulverized to obtain a catalyst powder [step (b)].

상기 건조는 90 ℃ ~ 120 ℃에서 1시간 ~ 3시간 동안 수행할 수 있다. 세척된 SCR 촉매는 분쇄 과정에서 응집이 발생되어 원하는 크기의 촉매 분말의 수득 손실을 방지를 위해 상기 건조 범위 이내에서 충분히 건조한다. The drying may be performed for 1 hour to 3 hours at 90 ℃ ~ 120 ℃. The washed SCR catalyst is sufficiently dried within this drying range to prevent agglomeration from occurring in the milling process and to prevent loss of yield of catalyst powder of the desired size.

한편, 벙커씨유 등과 같은 중유 사용처에서 사용된 SCR 폐촉매의 경우에는 촉매 표면에 카본 등이 침적되어 촉매 기공을 막고 있어 전술된 건조 단계 이후 촉매 표면의 카본 등을 제거하기 위해 열처리 단계를 추가로 수행할 수 있다. 이때 상기 열처리는 400 ℃ ~ 500 ℃에서 1 시간 ~ 5 시간 동안 소성할 수 있다.On the other hand, in the case of the SCR waste catalyst used in heavy oil, such as bunker seed oil, carbon is deposited on the surface of the catalyst to block the catalyst pores, and thus, after the above-mentioned drying step, an additional heat treatment step is performed to remove carbon on the surface of the catalyst. Can be done. At this time, the heat treatment may be baked for 1 hour to 5 hours at 400 ℃ ~ 500 ℃.

만일, 400 ℃ 또는 1시간 미만으로 열처리를 수행할 경우, SCR 폐촉매에 침적되어 있는 카본을 완전히 제거할 수 없고, 500 ℃ 또는 5 시간을 초과할 경우에는 지지체 성분인 이산화티타늄이 상 전이되어 촉매 활성을 감소시킬 수 있다. If the heat treatment is performed at 400 ° C. or less than 1 hour, the carbon deposited on the SCR spent catalyst cannot be completely removed, and if it is more than 500 ° C. or 5 hours, titanium dioxide, a support component, is phase-transferred and the catalyst Can reduce activity.

이와 같이 건조된 SCR 폐촉매는 지지체에 압착 또는 코팅된 촉매 구조체를 제조하는데 적합한 크기, 바람직하게는 75 ㎛ ~ 150 ㎛가 되도록 분쇄할 수 있다. 이때, 상기 분쇄된 촉매 분말의 평균 입도가 상기 범위를 벗어날 경우에는 분쇄 비용 상승을 초래하거나 또는 슬러리 형성이 용이하지 않아 이를 촉매 구조체상에 압착 또는 코팅하는 작업이 원활하지 않게 되는 문제점이 발생될 수 있다. The dried SCR spent catalyst may be ground to a size suitable for producing a catalyst structure pressed or coated on a support, preferably 75 μm to 150 μm. In this case, when the average particle size of the pulverized catalyst powder is out of the range, a problem may occur that causes an increase in pulverization cost or a slurry is not easily formed, thereby making it difficult to compress or coat the catalyst on the catalyst structure. have.

상기 분쇄 방법으로는 볼 밀, 진동 밀 등의 공지된 방법이면 제한 없이 사용할 수 있다. As the grinding method, any known method such as a ball mill and a vibration mill can be used without limitation.

이후, 상기 분쇄된 촉매 분말은 바인더, 분산제 및 용매를 혼합하여 슬러리화 한다[(c) 단계].Thereafter, the pulverized catalyst powder is slurryed by mixing a binder, a dispersant, and a solvent (step (c)).

상기 슬러리는 슬러리 총 중량에 대하여, 촉매 분말 30 중량% ~ 45 중량%, 바인더 3 중량% ~ 45 중량%, 분산제 3 중량% ~ 10 중량%를 용매인 증류수와 혼합할 수 있고, 이때, 상기 용매는 슬러리 총 중량에 대하여 35 중량% ~ 60 중량%로 투입할 수 있다.The slurry may be mixed with 30 wt% to 45 wt% of catalyst powder, 3 wt% to 45 wt% of binder, 3 wt% to 10 wt% of dispersant, and distilled water, which is a solvent, wherein the solvent May be added in an amount of 35 wt% to 60 wt% based on the total weight of the slurry.

상기 촉매 분말이 슬러리 총 중량에 대하여, 30 중량% 미만으로 혼합될 경우에는 슬러리의 고체(solid) 함량이 낮아 코팅을 수회 반복해야 하며, 45 중량%를 초과할 경우에는 오히려 슬러리 고체(solid) 함량이 높아 촉매 지지체 상에 균일한 두께로 코팅하는 것이 어렵고 건조 및 소성시간이 길어지게 되는 문제점이 발생될 수 있다. When the catalyst powder is mixed at less than 30% by weight of the slurry, the solid content of the slurry is low, so the coating must be repeated several times. If the catalyst powder exceeds 45% by weight, the slurry solid content is rather increased. This high difficulty in coating a uniform thickness on the catalyst support and a long drying and firing time may occur.

또한, 바인더는 슬러리 총 중량에 대하여, 3 중량% 미만으로 혼합할 경우에는 접착력이 부족하여 슬러리의 지지체 압착 또는 코팅 후 금속 지지체로부터 탈리될 가능성이 크며, 10 중량%를 초과할 경우에는 잔류 바인더로 인해 촉매 성능의 저하를 초래할 수 있다. In addition, when the binder is less than 3% by weight based on the total weight of the slurry, the binder lacks adhesive force, which is likely to detach from the metal support after pressing or coating the support of the slurry. This can lead to a decrease in catalyst performance.

또한, 분산제는 슬러리 총 중량에 대하여, 3 중량% 미만으로 혼합할 경우, 슬러리의 균일한 혼합을 수행할 수 없으며, 10 중량%를 초과할 경우에는 슬러리의 지지체 압착 또는 코팅이 어렵고, 건조 및 소성시간이 길어지는 문제점이 발생될 수 있다.In addition, the dispersing agent, when mixed at less than 3% by weight relative to the total weight of the slurry, cannot perform uniform mixing of the slurry, and when it exceeds 10% by weight, it is difficult to compress or coat the support of the slurry, and to dry and fire Problems that take longer can occur.

또한, 본 발명에 따른 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법은 슬러리를 제조시, 탈질 촉매활성을 증가시키기 위해 바나듐과, 텅스텐, 몰리브덴 등의 촉매활성 성분 및 조촉매 성분을 추가 혼합하여 제조할 수 있으며, 신규 촉매 재료와 혼합하여 사용할 수도 있다.In addition, the SCR catalyst production method using the SCR spent catalyst according to the present invention is prepared by further mixing the catalytic active components and cocatalyst components such as vanadium, tungsten, molybdenum in order to increase the denitrification catalytic activity when the slurry is prepared It may be used in combination with the novel catalyst material.

전술된 바와 같이 혼합되는 슬러리는 지지체에 압착 또는 코팅시켜 촉매 구조물로 수득한다[(d) 단계].The slurry to be mixed as described above is compressed or coated onto a support to obtain a catalyst structure [step (d)].

상기 촉매 구조물로는 평판(plate)형, 폼(foam)형, 파(wave)형 등의 형상일 수 있으며, 바람직하게는 평판형 지지체에 슬러리를 코팅시킨 촉매 구조물일 수 있다. 상기 지지체로는 메탈 플레이트, 발포성 메탈폼 또는 메탈 코로게이트(corrugate) 등과 같은 금속으로, SCR 촉매에서 통상적으로 사용되는 지지체일 수 있다.The catalyst structure may be in the form of a plate, foam, wave, or the like, and preferably, may be a catalyst structure in which a slurry is coated on a flat support. The support may be a metal such as a metal plate, a foamed metal foam, or a metal corrugate, and the like, and may be a support commonly used in an SCR catalyst.

이후, 수득된 촉매 구조물은 건조시킨 다음, 소성시켜 SCR 촉매를 제조한다[(e) 단계].Thereafter, the obtained catalyst structure is dried and then calcined to prepare an SCR catalyst [step (e)].

상기 건조는 주로 촉매 슬러리 제조시에 사용된 용매를 제거하기 위한 것으로, 수득된 촉매 구조물을 열풍, 항온항습, 또는 마이크로웨이브(microwave)를 사용하여 90 ℃ ~ 120 ℃에서 1 ~ 3시간 동안 건조시켜 균열이 없는 촉매 구조물을 수득할 수 있다. The drying is mainly to remove the solvent used in the preparation of the catalyst slurry, the obtained catalyst structure is dried for 1 to 3 hours at 90 ℃ ~ 120 ℃ using hot air, constant temperature and humidity or microwave (microwave) A catalyst structure free of cracks can be obtained.

또한, 상기 건조된 촉매 구조물은 400 ℃ ~ 500 ℃에서 1 시간 ~ 5 시간 동안 소성을 수행한다. 이는 슬러리 제조시 사용된 바인더 및 분산제 성분을 제거함으로써, 기공구조 및 비표면적을 최적화시켜 촉매의 활성을 최대화시키는 역할을 한다.In addition, the dried catalyst structure is calcined for 1 hour to 5 hours at 400 ℃ ~ 500 ℃. This serves to maximize the activity of the catalyst by optimizing the pore structure and specific surface area by removing the binder and dispersant components used in slurry preparation.

만일, 소성 단계에 있어서, 400 ℃ 또는 1 시간 미만으로 소성을 수행할 경우에는 슬러리에 함유된 유기물 등이 완전히 제거되지 않아 촉매 성능에 영향을 줄 수 있고, 500 ℃ 또는 5시간을 초과시켜 소성을 수행할 경우에는 지지체 성분이 상 전이되어 촉매 활성이 저하되는 문제점이 있다.In the firing step, when firing is performed at 400 ° C. or less than 1 hour, organic matters contained in the slurry may not be completely removed, which may affect catalyst performance, and firing may be performed in excess of 500 ° C. or 5 hours. When performed, there is a problem in that the support component is phase-transferred to lower catalytic activity.

이와 같이 제조된 SCR 촉매는 이산화티타늄 60 중량% ~ 80 중량%, 바나듐 1 중량% ~ 10 중량%, 텅스텐 1 중량% ~ 10 중량% 등을 함유함으로써, 촉매활성에 방해되는 불순물이 제거되고, 촉매 활성점으로 작용하는 성분의 손실 없이 가용촉매 원료량을 증대시킴과 동시에 우수한 질소산화물 제거효과를 얻을 수 있다.The SCR catalyst prepared as described above contains 60% by weight to 80% by weight of titanium dioxide, 1% by weight to 10% by weight of vanadium, 1% by weight to 10% by weight of tungsten, thereby removing impurities that hinder catalyst activity, and It is possible to increase the amount of soluble catalyst raw materials without loss of the component acting as the active site and at the same time obtain excellent nitrogen oxide removal effect.

또한, 본 발명에 따른 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법에 있어서, 특히 허니컴형 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법은 파손되거나 추가 재생이 불가능한 허니컴형 SCR 폐촉매를 회수하여 이물질을 제거하고 분쇄하여 슬러리화한 다음, 이를 압출 성형하거나 또는 지지체에 코팅시켜 새로운 형태의 SCR 촉매를 제조함으로써, 추가 재생이 불가능하여 폐기처리되는 촉매의 폐기량을 감소시켜 폐기물 처리비용을 절감하고, 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 저렴한 비용으로 폐 탈질 SCR 촉매를 교체할 수 있다.In addition, in the preparation method of the SCR catalyst using the SCR waste catalyst according to the present invention, in particular, the manufacturing method of the SCR catalyst using the honeycomb type SCR waste catalyst removes foreign substances by recovering the honeycomb type SCR waste catalyst which is broken or cannot be further regenerated. And then crushed and slurried, and then extruded or coated on a support to produce a new type of SCR catalyst, which reduces the waste disposal cost and reduces environmental pollution by reducing the waste of the catalyst that is not recycled. In addition to preventing, the waste denitrification SCR catalyst can be replaced at low cost.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. The following examples are merely examples to help understanding of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example 1> 1>

한국지역난방공사 C지사 열병합발전소 SCR 설비에서 탈질효율이 약 49 %(350 ℃ 기준)로 저하된 허니컴형 SCR 폐촉매(15 cm × 15 cm × 80 cm)를 8 cm × 8 cm × 12 cm로 절단하고, 절단된 허니컴형 SCR 폐촉매를 증류수에 5분간 담근 다음 빼는 과정을 3회 수행하여 세척하였다. 세척이 완료된 허니컴형 SCR 폐촉매는 120 ℃에서 2시간 동안 건조기에서 건조한 다음, 볼 밀로 분쇄하여 평균입도가 100 ㎛인 촉매 분말을 수득하였다. 상기 수득된 촉매 분말 38.1 g에 바인더 5.3 g, 분산제 5.1 g 및 증류수 51.5 g를 혼합하고, 1시간 동안 교반하여 촉매슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리는 평판형 지지체(2.5 cm × 10 cm × 0.06 cm)에 두께 700 ㎛로 코팅하고, 120 ℃에서 2시간 동안 건조시킨 다음, 470 ℃에서 2시간 동안 소성하여 판형 SCR 촉매를 제조하였다. Honeycomb type SCR waste catalyst (15 cm × 15 cm × 80 cm) whose denitrification efficiency was reduced to about 49% (350 ℃) at the Korea District Heating Corporation C branch cogeneration plant SCR facility was reduced to 8 cm × 8 cm × 12 cm. The cut honeycomb-type SCR spent catalyst was immersed in distilled water for 5 minutes and then washed three times. After washing, the honeycomb-type SCR waste catalyst was dried in a drier at 120 ° C. for 2 hours, and then ground in a ball mill to obtain a catalyst powder having an average particle size of 100 μm. 5.3 g of a binder, 5.1 g of a dispersant, and 51.5 g of distilled water were mixed with 38.1 g of the catalyst powder obtained above, and stirred for 1 hour to prepare a catalyst slurry. The prepared slurry was coated with a plate-like support (2.5 cm × 10 cm × 0.06 cm) at a thickness of 700 μm, dried at 120 ° C. for 2 hours, and then calcined at 470 ° C. for 2 hours to prepare a plate-shaped SCR catalyst.

<< 비교예Comparative example 1> 1>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 슬러리 제조를 촉매 분말 27.4 g, 바인더 4.2 g, 분산제 4.1 g 및 증류수 64.3 g으로 변경하여 판형 SCR 촉매를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but the slurry was changed to 27.4 g of catalyst powder, 4.2 g of binder, 4.1 g of dispersant and 64.3 g of distilled water to prepare a plate-type SCR catalyst.

<< 비교예Comparative example 2> 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 슬러리 제조를 촉매 분말 47.8 g, 바인더 5.6 g, 분산제 5.4 g 및 증류수 41.2 g으로 변경하여 판형 SCR 촉매를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but the slurry was changed to 47.8 g of catalyst powder, 5.6 g of binder, 5.4 g of dispersant and 41.2 g of distilled water to prepare a plate-shaped SCR catalyst.

<< 비교예Comparative example 3> 3>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 슬러리 제조를 촉매 분말 38.2 g, 바인더 2.6 g, 분산제 4.2 g 및 증류수 55.0 g으로 변경하여 판형 SCR 촉매를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but the slurry was changed to 38.2 g of catalyst powder, 2.6 g of binder, 4.2 g of dispersant and 55.0 g of distilled water to prepare a plate-shaped SCR catalyst.

<< 비교예Comparative example 4> 4>

실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 슬러리 제조를 촉매 분말 38.1 g, 바인더 11.6 g, 분산제 4.2 g 및 증류수 46.1 g으로 변경하여 판형 SCR 촉매를 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that slurry preparation was changed to 38.1 g of catalyst powder, 11.6 g of binder, 4.2 g of dispersant, and 46.1 g of distilled water to prepare a plate-shaped SCR catalyst.

<< 비교예Comparative example 5> 5>

실시예 1과 비교예 1 내지 4에서 제조한 판형 촉매의 질소산화물 저감 성능을 비교하기 위하여 국내 B 화력발전소에서 사용되는 판형 신촉매를 입수하여 8 cm × 8 cm × 12 cm로 절단하여 준비하였다.In order to compare the nitrogen oxide reduction performance of the plate catalyst prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 4, the plate-type new catalyst used in domestic B thermal power plant was obtained and cut into 8 cm × 8 cm × 12 cm.

<< 실험예Experimental Example 1> 1>

실시예 1에서 제조된 촉매와 비교예 1 내지 5의 촉매의 질소산화물 저감성능의 상대적 비교를 위해, 각각의 촉매를 고정층 상압 연속흐름 반응기에 장착한 다음, 300 ℃ ~ 400 ℃에서 탈질 성능을 측정하였다. 가스의 조성은 NO Gas(Sungkang Speciality Gas, 10% in N2 balance)는 200 ppm, SOx gas 500 ppm이며, 환원제인 NH3 Gas(Sungkang Speciality Gas, 10% in N2 balance)는 NO Gas와 몰비를 1:1.2로 하여 240 ppm을 정량적으로 주입해주었고, O2 Gas(Sungkang Speciality Gas, 99.9 %)의 농도는 3 %를 유지하였다. 면속도 51m/h로 유지하였으며, 온도는 일정한 속도로 승온하고 30분의 안정화 시간을 거쳐 온도 및 유량이 안정화가 이루어진 후에 배출가스 조성을 측정하여 탈질 전환율과 함께 표 1에 나타내었다.In order to compare the nitrogen oxide reduction performance of the catalyst prepared in Example 1 with those of Comparative Examples 1 to 5, each catalyst was mounted in a fixed bed atmospheric pressure continuous reactor, and then the denitrification performance was measured at 300 ° C. to 400 ° C. It was. The composition of the gas is 200 ppm NO gas (Sungkang Specialty Gas, 10% in N 2 balance), 500 ppm SOx gas, and the reducing agent NH 3 Gas (Sungkang Specialty Gas, 10% in N 2 balance) is NO gas and molar ratio 240 ppm was injected quantitatively at 1: 1.2, and the concentration of O 2 Gas (Sungkang Specialty Gas, 99.9%) was maintained at 3%. The surface velocity was maintained at 51m / h, the temperature was raised at a constant rate, and after the stabilization time of 30 minutes and the temperature and flow rate were stabilized, the exhaust gas composition was measured and shown in Table 1 together with the denitrification conversion rate.

구분division 300 ℃300 ℃ 350 ℃350 ℃ 400 ℃400 ℃ NO(ppm) NO (ppm) 전환율 (%)% Conversion NO(ppm) NO (ppm) 전환율 (%)% Conversion NO(ppm) NO (ppm) 전환율 (%)% Conversion 실시예 1Example 1 5959 71.071.0 5050 75.075.0 5151 74.574.5 비교예 1Comparative Example 1 6767 66.566.5 6363 68.568.5 6060 70.070.0 비교예 2Comparative Example 2 7575 62.562.5 7272 64.064.0 6969 65.565.5 비교예 3Comparative Example 3 6868 66.066.0 6767 66.566.5 6868 66.066.0 비교예 4Comparative Example 4 8181 59.559.5 7373 63.563.5 7171 64.564.5 비교예 5Comparative Example 5 7373 63.563.5 6262 69.069.0 5959 70.570.5

표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 SCR 촉매는 실제 화력발전소에서 사용되고 있는 신촉매(비교예 5) 대비 활성온도 구간인 300 ℃ ~ 400 ℃에서 탈질 성능이 우수함을 나타내었음에 비해, 비교예 1 내지 4 촉매의 탈질성능은 낮았음을 알 수 있었다. 특히 슬러리 함량이 높거나(비교예 2), 바인더의 사용량이 많았던(비교예 4) 촉매의 경우에는 상술한 문제와 같은 비균질한 코팅 및 촉매 활성점의 손실로 인해 탈질 성능이 현저히 떨어지는 것으로 나타났다.As shown in Table 1, the SCR catalyst of Example 1 showed better denitrification performance at 300 ° C. to 400 ° C., which is an active temperature range, compared to the new catalyst (Comparative Example 5) actually used in thermal power plants. It was found that the denitrification performance of the 1 to 4 catalysts was low. Particularly in the case of a catalyst having a high slurry content (Comparative Example 2) or a high amount of binder (Comparative Example 4), the denitrification performance was found to be remarkably deteriorated due to the loss of the non-homogeneous coating and catalyst active point as described above.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. All simple modifications or changes of the present invention can be easily carried out by those skilled in the art, and all such modifications or changes can be seen to be included in the scope of the present invention.

Claims (6)

(a) SCR 폐촉매를 세척하는 단계;
(b) 상기 세척된 SCR 폐촉매를 건조한 다음, 분쇄하여 촉매 분말을 수득하는 단계;
(c) 상기 분쇄된 촉매 분말에 바인더, 분산제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 수득하는 단계;
(d) 상기 수득된 슬러리를 지지체에 압착 또는 코팅하여 촉매 구조물을 수득하는 단계; 및
(e) 상기 촉매 구조물을 건조시킨 다음, 소성시키는 단계;를 포함하고,
상기 (c) 단계는 슬러리 총 중량에 대하여, 촉매 분말 30 중량% ~ 45 중량%, 바인더 3 중량% ~ 10 중량% 및 분산제 3 중량% ~ 10 중량%를 용매에 혼합하고, 상기 바인더 및 분산제는 (e) 단계의 소성 후 제거되는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법.
(a) washing the SCR spent catalyst;
(b) drying the washed SCR spent catalyst and then grinding to obtain a catalyst powder;
(c) mixing a binder, a dispersant and a solvent with the pulverized catalyst powder to obtain a slurry;
(d) pressing or coating the obtained slurry on a support to obtain a catalyst structure; And
(e) drying the catalyst structure and then firing the catalyst structure;
In the step (c), 30 wt% to 45 wt% of the catalyst powder, 3 wt% to 10 wt% of the binder, and 3 wt% to 10 wt% of the dispersant are mixed in the solvent, and the binder and the dispersant Method (e) of producing a SCR catalyst using the SCR spent catalyst, characterized in that the removal after the firing step.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 건조는 90 ℃ ~ 120 ℃에서 1시간 ~ 3시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법.
The method of claim 1,
The drying of the step (b) is a method for producing an SCR catalyst using the SCR waste catalyst, characterized in that performed for 1 hour to 3 hours at 90 ℃ ~ 120 ℃.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 건조 후, 400 ℃ ~ 500 ℃에서 1시간 ~ 5시간 동안 소성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법.
The method of claim 1,
The step (b) after drying, further comprising the step of firing for 1 hour to 5 hours at 400 ℃ ~ 500 ℃ SCR catalyst manufacturing method using a spent catalyst, characterized in that the SCR catalyst.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (d) 단계의 촉매 구조물은 판형, 폼형 및 파형으로 구성된 군에서 선택되는 형상인 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법.
The method of claim 1,
The catalyst structure of step (d) is a method for producing an SCR catalyst using the SCR spent catalyst, characterized in that the shape selected from the group consisting of plate, foam and waveform.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계의 소성은 400 ℃ ~ 500 ℃에서 1시간 ~ 5시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 SCR 폐촉매를 이용한 SCR 촉매의 제조방법.
The method of claim 1,
The firing of the step (e) is a method for producing an SCR catalyst using the SCR waste catalyst, characterized in that performed for 1 hour to 5 hours at 400 ℃ ~ 500 ℃.
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