KR102265558B1 - High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same - Google Patents

High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102265558B1
KR102265558B1 KR1020190097605A KR20190097605A KR102265558B1 KR 102265558 B1 KR102265558 B1 KR 102265558B1 KR 1020190097605 A KR1020190097605 A KR 1020190097605A KR 20190097605 A KR20190097605 A KR 20190097605A KR 102265558 B1 KR102265558 B1 KR 102265558B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
honeycomb structure
reduction catalyst
catalytic reduction
selective catalytic
silicon dioxide
Prior art date
Application number
KR1020190097605A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210018978A (en
Inventor
김민수
박이주
장주오
신동우
박삼식
박진우
Original Assignee
한국남부발전 주식회사
주식회사 나노
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국남부발전 주식회사, 주식회사 나노 filed Critical 한국남부발전 주식회사
Priority to KR1020190097605A priority Critical patent/KR102265558B1/en
Publication of KR20210018978A publication Critical patent/KR20210018978A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102265558B1 publication Critical patent/KR102265558B1/en

Links

Images

Classifications

    • B01J35/56
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/02Solids
    • B01J35/04Foraminous structures, sieves, grids, honeycombs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08Silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/002Catalysts characterised by their physical properties
    • B01J35/30
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0009Use of binding agents; Moulding; Pressing; Powdering; Granulating; Addition of materials ameliorating the mechanical properties of the product catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08Heat treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20707Titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20776Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/30Silica
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

본 발명은 이산화규소 화합물 및 메타티탄산 원료를 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함하는 담지체 제조용 조성물로부터 형성되고, 이산화규소가 표면에 담지된 티타니아 담지체 입자; 를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 이를 통해, 본 발명은 내마모성 및 강도가 우수하며, 마모 및 편류에 의한 물리적 손상을 저감할 수 있고, 경시적인 강도 향상도가 높고, 압축강도 및 경도가 우수한 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 경제적인 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to titania carrier particles formed from a composition for preparing a carrier comprising a silicon dioxide compound and a raw metatitanic acid in a weight ratio of 1:9 to 1:11, and silicon dioxide supported on the surface; It relates to a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising a, and a method for preparing the same. Through this, the present invention has excellent abrasion resistance and strength, can reduce physical damage due to wear and drift, has a high degree of strength improvement over time, and has excellent compressive strength and hardness. Honeycomb structure for selective catalytic reduction catalyst and economical thereof A method for preparing phosphorus is provided.

Description

고강도 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 제조 방법{HIGH STRENGTH HONEYCOMB STRUCTURES FOR SELECTIVE CATALYSTIC REDUCTION CATALYST AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}HIGH STRENGTH HONEYCOMB STRUCTURES FOR SELECTIVE CATALYSTIC REDUCTION CATALYST AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 고강도 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a honeycomb structure for a high-strength selective catalytic reduction catalyst and a method for preparing the same.

선택적촉매환원(Selective Catalytic Reduction, SCR) 설비는 배기 가스 후 처리 설비 중 하나로, 화력 발전소, 소각장, 화학 플랜트 등 고온의 연소 반응을 이용하는 설비에서 발생하는 질소 산화물(NOx)을 유해하지 않은 물질로 전환하는데 이용된다.The Selective Catalytic Reduction (SCR) facility is one of the exhaust gas post-treatment facilities. It converts nitrogen oxides (NOx) generated from facilities that use high-temperature combustion reactions such as thermal power plants, incinerators, and chemical plants into non-hazardous substances. used to do

선택적촉매환원 설비는 상대적으로 낮은 온도인 200℃ ~ 500℃에서 환원제인 암모니아를 배기 가스와 혼합시킨 후, 촉매층에서 질소 산화물을 인체에 무해한 질소와 수증기로 환원시켜 배출한다.The selective catalytic reduction facility mixes ammonia, a reducing agent, with exhaust gas at a relatively low temperature of 200°C to 500°C, and then reduces nitrogen oxides in the catalyst layer to harmless nitrogen and water vapor and discharges them.

한편, 최근의 화력 발전소 등에서는 원가 절감을 위해 저 열량탄을 사용하는 경우가 있다. 저 열량탄의 연소는 배기 가스의 유량 및 비산재의 발생량을 증가시켜, 배기 가스 유속의 불균일도와 편류(side-flow)에 의한 압력 손실을 지속적으로 증가시킨다. 이러한 경우, 선택적촉매환원 촉매뿐 아니라, 배연 탈질 설비 구조물인 안내 날개(guide vane), 배플 플레이트(baffle plate), 덕트(duct) 등에도 마모와 파손이 발생할 수 있다.On the other hand, in recent thermal power plants, etc., there are cases in which low-calorie coal is used for cost reduction. The combustion of low calorie coal increases the flow rate of exhaust gas and the amount of fly ash generated, thereby continuously increasing the non-uniformity of the exhaust gas flow rate and pressure loss due to side-flow. In this case, wear and tear may occur not only in the selective catalytic reduction catalyst, but also in a guide vane, a baffle plate, a duct, etc., which are structures of a flue gas denitration facility.

선택적촉매환원 촉매의 마모와 파손은 일차적으로 탈질 성능의 저하 및 환원제의 사용량 증가를 유발하여, 배기가스 후처리 비용을 상승시키는 문제가 있다. 또한, 선택적촉매환원 촉매의 마모와 파손은 배기 가스 후처리 설비의 운영 조건을 상정 범위 외로 변화시켜 암모늄 설페이트, 암모늄 바이설페이트 등의 점성의 부산물을 과도하게 생성시키는 원인이 될 수 있다. 이러한 경우, 설비 내의 차압이 높아져 감발 또는 운영 정지와 같은 이차적 문제가 발생할 수 있다.The wear and tear of the selective catalytic reduction catalyst primarily causes a decrease in denitration performance and an increase in the amount of reducing agent used, thereby increasing the cost of post-treatment of exhaust gas. In addition, wear and tear of the selective catalytic reduction catalyst may cause excessive generation of viscous by-products such as ammonium sulfate and ammonium bisulfate by changing the operating conditions of the exhaust gas post-treatment facility outside the assumed range. In this case, the differential pressure in the equipment increases, which may cause secondary problems such as desensitization or operation shutdown.

따라서, 전술한 문제들의 해결을 위해 내마모성 및 강도가 우수한 선택적촉매환원 촉매용 구조체의 개발에 대한 요구가 증가하고 있다. Accordingly, there is an increasing demand for the development of a structure for a selective catalytic reduction catalyst having excellent wear resistance and strength in order to solve the above problems.

본 발명의 선행기술은 한국등록특허 제10-0641694호 및 한국등록특허 제10-1042018호 등에 기재되어 있다.The prior art of the present invention is described in Korean Patent No. 10-0641694 and Korean Patent No. 10-1042018.

본 발명의 하나의 목적은 내마모성 및 강도가 우수하며, 마모 및 편류에 의한 물리적 손상을 저감할 수 있는, 고강도 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a honeycomb structure for a high-strength selective catalytic reduction catalyst that has excellent abrasion resistance and strength, and can reduce physical damage due to wear and drift, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적은 경시적인 강도 향상도가 높고, 압축강도 및 경도가 우수한, 고강도 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a honeycomb structure for a high-strength selective catalytic reduction catalyst having high strength improvement over time and excellent compressive strength and hardness, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.All of the above and other objects of the present invention can be achieved by the present invention described below.

본 발명의 일 구현예는 이산화규소 화합물 및 메타티탄산 원료를 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함하는 담지체 제조용 조성물로부터 형성되고, 이산화규소가 표면에 담지된 티타니아 담지체 입자; 를 포함하는 선택적촉매 환원 촉매용 하니컴 구조체에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is formed from a composition for preparing a carrier comprising a silicon dioxide compound and a raw metatitanic acid in a weight ratio of 1:9 to 1:11, and silicon dioxide is supported on the surface of the titania carrier particles; It relates to a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising a.

상기 담지체 입자는 아나타제 티타니아 결정상을 갖고, 삼산화황(SO3) 1 중량% 내지 2 중량%; 삼산화텅스텐(WO3) 1 중량% 내지 5 중량%; 이산화규소(SiO2) 4 중량% 내지 20 중량%; 및 이산화티타늄(TiO2) 75 중량% 내지 90 중량%를 함유하는 것일 수 있다. The carrier particle has an anatase titania crystalline phase, sulfur trioxide (SO 3 ) 1 wt% to 2 wt%; 1 wt% to 5 wt% tungsten trioxide (WO 3 ); Silicon dioxide (SiO 2 ) 4% to 20% by weight; And titanium dioxide (TiO 2 ) It may contain 75 wt% to 90 wt%.

상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 상기 담지체 입자; 촉매 활성 물질; 유기 결합제; 및 무기 결합제를 포함하고, 함수율이 25% 내지 40%이고, 가소성이 30% 내지 50%인, 혼련된 배토 조성물로부터 형성되는 것일 수 있다.The honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may include the support particles; catalytically active substances; organic binders; and an inorganic binder, and may have a moisture content of 25% to 40%, and a plasticity of 30% to 50%, which may be formed from a kneaded clay composition.

상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 단면 방향 압축 강도가 13kgf/cm2 이상이고, 길이 방향 압축 강도가 30kgf/cm2 이상일 수 있다.The honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may have a cross-sectional compressive strength of 13 kgf/cm 2 or more, and a longitudinal compressive strength of 30 kgf/cm 2 or more.

상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 하기 식 1로 표시되는 마모율이 8% 이하인 것일 수 있다.The honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may have an abrasion rate of 8% or less, expressed by Equation 1 below.

<식 1><Equation 1>

마모율 (%) = {│( W0 - W1 )│ / W0} × 100Wear rate (%) = {│( W 0 - W 1 )│ / W 0 } × 100

(상기 식 1에서, W0는 외관 크기 42 mm x 42 mm x 100 mm(가로 x 세로 x 길이, 두께: 0.6mm)인 하니컴 구조체 시편의 마모 시험 전 측정한 질량이고, (In Equation 1, W 0 is the mass measured before the abrasion test of the honeycomb structure specimen having an external size of 42 mm x 42 mm x 100 mm (width x length x length, thickness: 0.6 mm),

W1은 상기 시편을 유속 17m/s에서, 연마재 토출량 25 kg/h로, 30분 간 마모 시험한 후 측정한 질량이다.W 1 is the mass measured after performing a wear test on the specimen at a flow rate of 17 m/s and an abrasive discharge amount of 25 kg/h for 30 minutes.

본 발명의 다른 구현예는 이산화규소 화합물 및 메타티탄산 원료를 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함하는 담지체 제조용 조성물을 열처리하여, 이산화규소가 표면에 담지된 티타니아 담지체 입자를 제조하는 단계; 상기 담지체 입자와, 촉매 활성 물질, 유기 결합제 및 무기 결합제를 혼합하고 혼련하여 배토 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 배토 조성물을 하니컴 형상으로 압출한 후, 건조 및 소성하여 하니컴 구조체를 제조하는 단계; 를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 제조 방법에 관한 것이다.Another embodiment of the present invention comprises the steps of heat-treating a composition for preparing a carrier comprising a silicon dioxide compound and a raw meta-titanic acid in a weight ratio of 1:9 to 1:11 to prepare titania carrier particles having silicon dioxide supported on the surface. ; preparing a clay composition by mixing and kneading the support particles, a catalytically active material, an organic binder, and an inorganic binder; and extruding the clay composition into a honeycomb shape, drying and calcining to prepare a honeycomb structure; It relates to a method for manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising a.

상기 담지체 입자를 제조하는 단계는 상기 메타티탄산 원료를 암모니아로 중화시킨 후, 이산화규소 화합물 분산액에 혼합하거나 또는 콜로이달 이산화규소 용액에 함침하고, 이어서 열처리하는 것을 포함할 수 있다.The step of preparing the carrier particles may include neutralizing the metatitanic acid raw material with ammonia, then mixing it with a silicon dioxide compound dispersion or impregnating it with a colloidal silicon dioxide solution, followed by heat treatment.

상기 열처리는 500℃ 내지 700℃에서 1 시간 내지 4 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. The heat treatment may be performed at 500° C. to 700° C. for 1 hour to 4 hours.

상기 담지체 입자는 아나타제 티타니아 결정상을 갖고, 삼산화황 1 중량% 내지 2 중량%; 삼산화텅스텐 1 중량% 내지 5 중량%; 이산화규소 4 중량% 내지 20 중량%; 및 이산화티타늄 75 중량% 내지 90 중량%를 함유할 수 있다.The carrier particles have an anatase titania crystalline phase, and contain 1 wt% to 2 wt% of sulfur trioxide; 1 wt% to 5 wt% tungsten trioxide; 4% to 20% by weight of silicon dioxide; and 75 wt% to 90 wt% of titanium dioxide.

상기 배토 조성물을 제조하는 단계는 상기 배토 조성물의 함수율을 25% 내지 40%로, 가소성을 30% 내지 50%로 조절하는 것을 포함할 수 있다.Preparing the soil composition may include adjusting the moisture content of the soil composition to 25% to 40%, and the plasticity to 30% to 50%.

본 발명은 내마모성 및 강도가 우수하며, 마모 및 편류에 의한 물리적 손상을 저감할 수 있고, 경시적인 강도 향상도가 높고, 압축강도 및 경도가 우수한 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 및 이의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst that has excellent wear resistance and strength, can reduce physical damage caused by wear and drift, has a high degree of strength improvement over time, and has excellent compressive strength and hardness, and a method for manufacturing the same do.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 하니컴 구조체의 압출 형상성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에서 제조된 하니컴 구조체의 압출 형상성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 비교예 2에서 제조된 하니컴 구조체의 압출 형상성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 비교예 3에서 제조된 하니컴 구조체의 압출 형상성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 하니컴 구조체의 마모율 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에서 제조된 하니컴 구조체의 마모율 평가 결과를 나타낸 것이다.
1 shows the evaluation results of extrusion formability of the honeycomb structure prepared in Example 1 of the present invention.
2 shows the evaluation results of extrusion formability of the honeycomb structure prepared in Comparative Example 1 of the present invention.
3 shows the evaluation results of extrusion formability of the honeycomb structure prepared in Comparative Example 2 of the present invention.
4 shows the evaluation results of extrusion formability of the honeycomb structure prepared in Comparative Example 3 of the present invention.
5 shows the results of evaluation of the wear rate of the honeycomb structure manufactured in Example 1 of the present invention.
6 shows the evaluation results of the wear rate of the honeycomb structure manufactured in Comparative Example 1 of the present invention.

본 발명의 일 구현예는 이산화규소 화합물 및 메타티탄산 원료를 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함하는 담지체 제조용 조성물로부터 형성되고, 이산화규소가 표면에 담지된 티타니아 담지체 입자; 를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체에 관한 것이다.One embodiment of the present invention is formed from a composition for preparing a carrier comprising a silicon dioxide compound and a raw metatitanic acid in a weight ratio of 1:9 to 1:11, and silicon dioxide is supported on the surface of the titania carrier particles; It relates to a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising a.

이를 통해, 본 발명은 내마모성 및 강도가 우수하며, 마모 및 편류에 의한 물리적 손상을 저감할 수 있고, 경시적인 강도 향상도가 높고, 압축강도 및 경도가 우수한 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체를 제공한다.Through this, the present invention provides a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst that has excellent abrasion resistance and strength, can reduce physical damage due to wear and drift, has a high degree of strength improvement over time, and has excellent compressive strength and hardness. .

특히, 본 발명의 하니컴 구조체는 화력 발전 시설의 선택적촉매환원 설비에 촉매용 구조체로 적용 시, 배기 가스 중에 포함되는 비산재에 의해 야기되는 유속의 불균일과 편류 현상을 요인으로 하는 직접적인 마모와 파손을 방지하는 효과가 매우 우수하다.In particular, when the honeycomb structure of the present invention is applied as a catalyst structure to a selective catalytic reduction facility of a thermal power plant, it prevents direct wear and damage caused by the non-uniformity and drift of the flow rate caused by the fly ash contained in the exhaust gas. the effect is very good.

상기 담지체 입자는 메타티탄산 원료와 이산화규소 화합물을 원료로 이용하여 제조되는 것으로, 메타티탄산 원료 표면에 이산화규소 화합물이 담지되어 형성된 티타니아 담지체 입자이다. 상기 담지체 입자는 메타티탄산 원료와 이산화규소 화합물을 포함하는 담지체 제조용 조성물의 소성(열처리)체이다.The carrier particles are produced using a raw metatitanic acid and a silicon dioxide compound as raw materials, and are titania carrier particles formed by supporting a silicon dioxide compound on the surface of a metatitanic acid raw material. The carrier particle is a calcined (heat-treated) body of a composition for preparing a carrier including a raw metatitanic acid and a silicon dioxide compound.

상기 메타티탄산 원료는 종래의 티타니아 담체를 이용한 경우와 비교하였을 때, 담지 시 열처리 과정에서 메타티탄산(TiO(OH2)) 분자로부터 탈수 반응이 수반되면서 티타니아로 전환된다. 이에 의해, 상기 담지체 입자는 이산화규소의 담지도 및 분포도가 더욱 향상될 수 있으며, 상대적으로 낮은 열처리 온도에서도 티타니아와 이산화규소가 더욱 강한 결합을 이루어 담지체 입자의 강도가 더욱 향상될 수 있다.The meta-titanic acid raw material is converted to titania while being accompanied by a dehydration reaction from meta-titanic acid (TiO(OH 2 )) molecules in the heat treatment process during loading, as compared with the case of using a conventional titania carrier. Accordingly, the support particle can further improve the support and distribution of silicon dioxide, and even at a relatively low heat treatment temperature, titania and silicon dioxide form a stronger bond, thereby further improving the strength of the support particle.

상기 메타티탄산 원료는 비표면적(BET)이 80 ㎡/g 내지 120 ㎡/g, 예를 들면 81.6 ㎡/g 내지 91.6 ㎡/g, 기공 부피(pore volume)가 0.2 ㎤/g 내지 0.3 ㎤/g, 기공 크기(pore diameter)가 9 nm 내지 13 nm, 예를 들면, 10.7 ㎚ 내지 12.3 ㎚ 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 메타티탄산 원료는 담지체 입자 및 이를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 비표면적, 기공 부피, 기공 크기는 표면특성분석기(TristarⅡ3020, Micromeritics, USA)를 이용해 원료 0.5 g을 cell에 투입하고 300℃로 승온하여 약 3시간 유지하며 흡착되어 있는 가스(gas)를 탈착(degassing)시키는 과정을 거치고, 흡·탈착 지점각 17개에 대해 질소가스를 이용한 분석법으로 측정한다.The metatitanic acid raw material has a specific surface area (BET) of 80 m / g to 120 m / g, for example, 81.6 m / g to 91.6 m / g, and a pore volume of 0.2 cm 3 /g to 0.3 cm 3 /g , having a pore diameter between 9 nm and 13 nm, for example between 10.7 nm and 12.3 nm can be Within the above range, the raw metatitanic acid may further improve the abrasion resistance and strength of the carrier particles and the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst including the same. The specific surface area, pore volume, and pore size were measured by adding 0.5 g of the raw material to the cell using a surface characterization analyzer (Tristar II3020, Micromeritics, USA), raising the temperature to 300 ° C. degassing), and measuring 17 points of adsorption and desorption by an analysis method using nitrogen gas.

상기 메타티탄산 원료는 D10 입경이 0.4 ㎛ 내지 1 ㎛, 예를 들면 0.423 ㎛ 내지 0.707 ㎛, D50 입경이 1 ㎛ 내지 2 ㎛, 예를 들면 1.026 ㎛ 내지 1.732 ㎛, D90 입경이 1 ㎛ 내지 5 ㎛, 예를 들면 1.693 ㎛ 내지 3.370 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 메타티탄산 원료는 담지체 입자 및 이를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 D10 입경, D50 입경, D90 입경은 laser diffraction (scattering) method 원리로 응용 측정되는 입도분석기(Microtrac Bluewave particle size analyzer, Betateck Inc.)를 이용하여 측정한다.The metatitanic acid raw material has a D10 particle size of 0.4 μm to 1 μm, for example, 0.423 μm to 0.707 μm, a D50 particle size of 1 μm to 2 μm, for example, 1.026 μm to 1.732 μm, D90 particle size 1 μm to 5 μm, For example, it may be 1.693 μm to 3.370 μm. Within the above range, the meta-titanic acid raw material may further improve the abrasion resistance and strength of the carrier particles and the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst including the same. The D10 particle diameter, D50 particle diameter, and D90 particle diameter are measured using a particle size analyzer (Microtrac Bluewave particle size analyzer, Betaeck Inc.) which is applied and measured according to the principle of a laser diffraction (scattering) method.

상기 메타티탄산 원료는 충진 밀도 0.5 g/cm3 내지 0.7 g/cm3, 예를 들면 0.62 g/cm3 내지 0.65 g/cm3일 수 있다. 상기 범위 내에서, 메타티탄산 원료는 담지체 입자 및 이를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 충진 밀도는 분말 시료를 탭핑(Tapping)하여 부피를 감소시킨 후, Tap 밀도의 증가 정도를 충진밀도(Tap-density) 분석기를 이용하여 3회씩 측정한 후, 이들의 평균값으로 산출한다.The metatitanic acid raw material may have a packing density of 0.5 g/cm 3 to 0.7 g/cm 3 , for example, 0.62 g/cm 3 to 0.65 g/cm 3 . Within the above range, the raw metatitanic acid may further improve the abrasion resistance and strength of the carrier particles and the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst including the same. The packing density is calculated as the average value after reducing the volume by tapping the powder sample, measuring the increase in the tap density three times using a tap-density analyzer.

상기 이산화규소 화합물은 예를 들면, 이산화규소를 98% 이상 함유하는 클레이(clay), 또는 콜로이달 실리카(colloidal silica)일 수 있다. 일 구체예에서, 이산화규소 화합물로 상기 클레이를 사용하는 경우, 생산 원가를 절감하면서도 배토 조성물에 적용 시 함수율과 가소성의 조절이 더욱 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 다른 구체예에서, 이산화규소 화합물로 콜로이달 실리카를 사용하는 경우, 담지체 입자의 입자 분포를 더욱 균일하게 향상시키고, 분산 및 담지를 더욱 원활하게 하는 효과를 얻을 수 있다.The silicon dioxide compound may be, for example, clay containing 98% or more of silicon dioxide, or colloidal silica. In one embodiment, when the clay is used as the silicon dioxide compound, it is possible to obtain the effect of more easily controlling the moisture content and plasticity when applied to the clay composition while reducing the production cost. In another embodiment, when colloidal silica is used as the silicon dioxide compound, it is possible to obtain the effect of more uniformly improving the particle distribution of the carrier particles, and more smoothly dispersing and supporting the particles.

상기 담지체 제조용 조성물 중 이산화규소 화합물 및 메타티탄산 원료는 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함됨으로써, 제조되는 담지체 입자가 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 압출 성형성을 더욱 향상시키면서, 동시에 형상 유지성, 내마모성 및 강도를 향상시킬 수 있다. 상기 이산화규소 화합물 중량과 메타티탄산 원료의 중량이 9 배 미만(1:9 미만)인 경우, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 형상 유지성이 저하되어, 압출 외관에 불량이 발생할 수 있다. 상기 이산화규소 화합물 중량과 메타티탄산 원료의 중량이 11 배 초과(1:11 초과)인 경우, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 유동성이 저하되고, 압력 증가에 의한 물리적 파손이 발생할 수 있다.The silicon dioxide compound and the metatitanic acid raw material in the composition for preparing the support are included in a weight ratio of 1:9 to 1:11, so that the produced support particles further improve the extrusion moldability of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst, and at the same time It can improve shape retention, abrasion resistance and strength. When the weight of the silicon dioxide compound and the weight of the metatitanic acid raw material is less than 9 times (less than 1:9), shape retention is deteriorated during the manufacture of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst, and defects may occur in the extrusion appearance. When the weight of the silicon dioxide compound and the weight of the metatitanic acid raw material is more than 11 times (exceeding 1:11), fluidity may be reduced during the manufacture of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst, and physical damage may occur due to pressure increase.

상기 담지체 입자는 아나타제(anatase)형 티타니아 결정상을 갖는 것일 수 있다. 이러한 경우, 담지체 입자는 루타일(rutile)형 티타니아 결정상을 갖는 경우와 비교하여, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체에 적용 시 촉매의 환원 반응을 더욱 원활하게 진행시킬 수 있다. The carrier particles may have an anatase-type titania crystal phase. In this case, when the carrier particles are applied to a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst, the reduction reaction of the catalyst can proceed more smoothly as compared to the case in which the carrier particles have a rutile-type titania crystal phase.

상기 담지체 입자의 아나타제형 티타니아 결정상은 담지시 열처리 온도를 조절하여 달성할 수 있으며, 예를 들면, 500℃ 내지 700℃에서 열처리를 수행하는 것에 의해 달성될 수 있다. 상기 범위 내에서, 담지체 입자의 아나타제형 결정상 분율을 더욱 증대시키고, 루타일형 티타니아 결정상으로 상전이되는 것을 더욱 저감할 수 있다.The anatase-type titania crystalline phase of the carrier particles may be achieved by controlling the heat treatment temperature during support, for example, by performing heat treatment at 500°C to 700°C. Within the above range, it is possible to further increase the fraction of the anatase-type crystal phase of the carrier particles and further reduce the phase transition to the rutile-type titania crystal phase.

상기 담지체 입자는 메타티탄산 원료로부터 유래되는 티타니아 성분과 이산화규소 화합물로부터 유래되는 이산화규소 성분 이외에 삼산화황 및/또는 삼산화텅스텐을 추가적으로 포함할 수 있다. 이때, 삼산화황 및/또는 삼산화텅스텐은 메타티탄산 원료의 준비 과정에서 원료로부터 일부 유래되는 것일 수 있다. 이러한 경우, 상기 담지체 입자 중 삼산화황 및/또는 삼산화텅스텐은 담지체 입자의 티타니아 성분 표면에서 산점을 형성하여, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체에 적용 시 촉매의 활성 반응을 더욱 증대시킬 수 있으며, 배토 조성물의 제조 시 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.The carrier particles may additionally include sulfur trioxide and/or tungsten trioxide in addition to the titania component derived from the metatitanic acid raw material and the silicon dioxide component derived from the silicon dioxide compound. In this case, sulfur trioxide and/or tungsten trioxide may be partially derived from the raw material during the preparation process of the meta-titanic acid raw material. In this case, sulfur trioxide and/or tungsten trioxide among the support particles form acid sites on the surface of the titania component of the support particles, and when applied to a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst, it is possible to further increase the active reaction of the catalyst, and It is possible to further improve the binding force during the preparation of the composition.

구체적으로, 상기 담지체 입자는 삼산화황 1중량% 내지 2중량%; 삼산화텅스텐 1중량% 내지 5중량%; 이산화규소 4중량% 내지 20중량%; 및 이산화티타늄 75중량% 내지 90중량%를 함유하는 것일 수 있다. 상기 범위 내에서, 담지체 입자는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체에 적용 시 촉매의 활성 반응을 더욱 증대 시키고, 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.Specifically, the carrier particles may contain 1 wt% to 2 wt% of sulfur trioxide; 1 wt% to 5 wt% tungsten trioxide; 4% to 20% by weight of silicon dioxide; and 75 wt% to 90 wt% of titanium dioxide. Within the above range, the carrier particles may further increase the active reaction of the catalyst and further improve abrasion resistance and strength when applied to the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst.

본 발명의 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 상기 담지체 입자를 포함한다. 구체적으로, 상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 상기 담지체 입자를 포함하는 배토 조성물로부터 형성되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 상기 담지체 입자를 포함하는 배토 조성물의 건조 및 소성체일 수 있다.The honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst of the present invention includes the support particles. Specifically, the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may be formed from a soil composition including the support particles. More specifically, the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may be a dried and fired body of the soil composition including the support particles.

상기 배토 조성물은 상기 담지체 입자에, 촉매 활성 물질; 유기 결합제; 무기 결합제; 중 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. 일 구체예에서, 상기 배토 조성물은 담지체 입자; 촉매 활성 물질; 유기 결합제; 및 무기 결합제를 모두 포함할 수 있다. 이러한 경우, 배토 조성물의 연신율 및 항복응력이 향상되고, 함수율과 가소성이 적정 범위로 조절되어 압출 성형성이 더욱 향상될 수 있다.The clay composition comprises, in the carrier particles, a catalytically active material; organic binders; inorganic binders; One or more of these may be additionally included. In one embodiment, the clay composition comprises a carrier particle; catalytically active substances; organic binders; and inorganic binders. In this case, the elongation and yield stress of the clay composition may be improved, and the moisture content and plasticity may be adjusted to an appropriate range, thereby further improving extrusion moldability.

상기 혼련된 배토 조성물 중 상기 담지체 입자의 함량은 75 중량% 내지 90 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 기계적 물성, 내마모성 및 강도를 향상시킬 수 있다. The content of the carrier particles in the kneaded clay composition may be 75 wt% to 90 wt%. Within the above range, it is possible to improve mechanical properties, abrasion resistance, and strength when manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst.

상기 촉매 활성 물질은 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 촉매 활성을 위해 투입되는 것으로 특별히 제한되지 않는다. 텅스텐 산화물, 또는 바나듐 산화물 등의 촉매 성분 및/또는 조 촉매 성분은 각각 1종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The catalytically active material is not particularly limited as input for catalytic activity of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst. A catalyst component and/or a crude catalyst component, such as tungsten oxide or vanadium oxide, may be used individually by 1 type, or in mixture of 2 or more types, respectively.

상기 혼련된 배토 조성물 중 상기 촉매 활성 물질의 함량은 0.5 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 촉매 활성을 더욱 촉진시키면서, 동시에 기계적 물성, 내마모성 및 강도를 향상시킬 수 있다.The content of the catalytically active material in the kneaded clay composition may be 0.5 wt% to 20 wt%. Within the above range, it is possible to further promote catalytic activity in the preparation of the honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst, and at the same time improve mechanical properties, abrasion resistance and strength.

상기 유기 결합제는 배토 조성물 내의 성분들을 결합하고, 상용성을 향상시키는 역할을 하며, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 물리적, 화학적으로 형상을 보강하는 역할을 한다. 상기 유기 결합제는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 압출 성형성이 우수하면서도 동시에 형상 유지성이 더욱 우수할 수 있다.The organic binder binds the components in the clay composition, serves to improve compatibility, and serves to physically and chemically reinforce the shape of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst. The organic binder may be excellent in extrusion moldability when manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst and at the same time more excellent in shape retention.

상기 혼련된 배토 조성물 중 상기 유기 결합제의 함량은 1 중량% 내지 5 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 압출 성형성을 더욱 향상시키면서, 동시에 기계적 물성, 내마모성 및 강도를 향상시킬 수 있다.The content of the organic binder in the kneaded clay composition may be 1 wt% to 5 wt%. Within the above range, it is possible to further improve extrusion moldability when manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst, and at the same time improve mechanical properties, abrasion resistance and strength.

상기 무기 결합제는 배토 조성물 내의 성분들을 결합하고, 상용성을 향상시키는 역할을 하며, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 물리적, 화학적으로 형상을 보강하는 역할을 한다. The inorganic binder binds the components in the clay composition, serves to improve compatibility, and serves to physically and chemically reinforce the shape of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst.

상기 무기 결합제는 예를 들면, 알루미나, 유리, 물유리(water glass), 유리 섬유 중 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 예시의 무기 결합제는 각각 1종을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 경우, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 압출 성형성이 우수하면서도 동시에 형상 유지성이 더욱 우수할 수 있다. 상기 유리 섬유는 배토 조성물 내에서 분산 후 재응집되며, 이에 의해 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조시 압출 성형성을 더욱 향상시키면서 동시에 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.The inorganic binder may be, for example, at least one of alumina, glass, water glass, and glass fiber. Each of the inorganic binders of the above examples may be used alone or as a mixture of two or more. In this case, when the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst is manufactured, the extrusion moldability may be excellent and the shape retention property may be further excellent. The glass fibers are re-agglomerated after being dispersed in the clay composition, thereby further improving extrusion moldability during the manufacture of the honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst and at the same time further improving abrasion resistance and strength.

상기 혼련된 배토 조성물 중 상기 무기 결합제의 함량은 1 중량% 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 압출 성형성을 더욱 향상시키면서, 동시에 기계적 물성, 내마모성 및 강도를 향상시킬 수 있다. The content of the inorganic binder in the kneaded clay composition may be 1 wt% to 20 wt%. Within the above range, it is possible to further improve extrusion moldability when manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst, and at the same time improve mechanical properties, abrasion resistance and strength.

상기 혼련된 배토 조성물은 함수율이 25% 내지 40%이고, 가소성이 30% 내지 50%일 수 있다. 상기 범위 내에서, 배토 조성물의 항복응력, 결합력, 가소성을 더욱 향상되며, 이에 의해 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 압출 성형성 및 형상 유지성을 더욱 향상시킬 수 있다.The kneaded clay composition may have a moisture content of 25% to 40%, and a plasticity of 30% to 50%. Within the above range, the yield stress, bonding strength, and plasticity of the clay composition are further improved, thereby further improving extrusion moldability and shape retention in the manufacture of a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst.

상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 단면 방향 압축 강도가 13kgf/cm2 이상, 구체적으로 13kgf/cm2 내지 35 kgf/cm2, 보다 구체적으로 13kgf/cm2 내지 25 kgf/cm2일 수 있고, 길이 방향 압축 강도가 30kgf/cm2 이상, 구체적으로 30kgf/cm2 내지 55 kgf/cm2, 보다 구체적으로 30kgf/cm2 내지 45 kgf/cm2 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시키고, 마모 및 편류에 의한 물리적 손상을 더욱 저감하며, 경시적인 강도 향상도가 높고, 압축강도 및 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.The selective catalytic reduction honeycomb structure of the catalyst and the cross-sectional direction the compressive strength can be 13kgf / cm 2 or more, for example 13kgf / cm 2 to 35 kgf / cm 2, specifically, 13kgf / cm 2 to 25 kgf / cm greater than 2, The longitudinal compressive strength may be 30 kgf/cm 2 or more, specifically 30 kgf/cm 2 to 55 kgf/cm 2 , and more specifically 30 kgf/cm 2 to 45 kgf/cm 2 . Within the above range, it is possible to further improve the abrasion resistance and strength of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst, further reduce physical damage due to wear and drift, increase the strength improvement over time, and further improve the compressive strength and hardness have.

상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 하기 식 1로 표시되는 마모율이 8% 이하, 구체적으로 0.1% 내지 8%, 보다 구체적으로 1% 내지 8%인 것일 수 있다. 상기 범위 내에서, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시키고, 마모 및 편류에 의한 물리적 손상을 더욱 저감하며, 경시적인 강도 향상도가 높고, 압축강도 및 경도를 더욱 향상시킬 수 있다.The honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may have an abrasion rate of 8% or less, specifically 0.1% to 8%, and more specifically 1% to 8%, expressed by Equation 1 below. Within the above range, it is possible to further improve the abrasion resistance and strength of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst, further reduce physical damage due to wear and drift, increase the strength improvement over time, and further improve the compressive strength and hardness have.

<식 1><Equation 1>

마모율 (%) = {│( W0 - W1 )│ / W0} × 100Wear rate (%) = {│( W 0 - W 1 )│ / W 0 } × 100

(상기 식 1에서, W0는 외관 크기 42 mm x 42 mm x 100 mm(가로 x 세로 x 길이, 두께:0.6mm)인 하니컴 구조체 시편의 마모 시험 전 측정한 질량이고, W1은 상기 시편을 유속 17m/s에서, 연마재 토출량 25 kg/h로, 30분 간 마모 시험한 후 측정한 질량이다).(In Equation 1, W 0 is the mass measured before the abrasion test of the honeycomb structure specimen having an external size of 42 mm x 42 mm x 100 mm (width x length x length, thickness: 0.6 mm), and W 1 is the specimen It is the mass measured after abrasion test for 30 minutes at a flow rate of 17 m/s and an abrasive discharge amount of 25 kg/h).

본 발명의 다른 구현예는 메타티탄산 원료를 이산화규소 화합물 용액에 투입한 후, 열처리를 수행하여 이산화규소 화합물이 메타티탄산 원료에 1:9 내지 1:11의 중량비로 담지된 담지체 입자를 제조하는 단계; 상기 담지체 입자에 촉매 활성 물질, 유기 결합제 및 무기 결합제를 혼합하고 혼련하여 배토 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 혼련된 배토 조성물을 하니컴 형상으로 압출한 후, 건조 및 소성하여 하니컴 구조체를 제조하는 단계; 를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 제조 방법에 관한 것이다. 이를 통해, 전술한 본 발명의 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체를 보다 경제적이고, 우수한 효율로 제조할 수 있다. Another embodiment of the present invention is to prepare carrier particles in which the silicon dioxide compound is supported on the metatitanic acid raw material in a weight ratio of 1:9 to 1:11 by adding the metatitanic acid raw material to the silicon dioxide compound solution, and then performing heat treatment. step; mixing and kneading a catalytically active material, an organic binder and an inorganic binder with the support particles to prepare a clay composition; and extruding the kneaded clay composition into a honeycomb shape, drying and calcining to prepare a honeycomb structure; It relates to a method for manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising a. Through this, the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst of the present invention described above can be manufactured more economically and with excellent efficiency.

상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 제조 방법에서 사용된 각 성분에 대한 구체적인 내용은 전술한 바와 같다.Specific details of each component used in the method for manufacturing the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst are the same as described above.

상기 담지체 입자를 제조하는 단계는 메타티탄산 원료와 이산화규소 화합물을 포함하는 담지체 제조용 조성물을 준비하고, 이를 열처리하여 담지체 입자로 제조한다.In the step of preparing the carrier particles, a composition for preparing a carrier including a raw metatitanic acid and a silicon dioxide compound is prepared, and the carrier particle is prepared by heat treatment.

구체적으로, 상기 담지체 입자를 제조하는 단계는 상기 메타티탄산 원료를 암모니아로 중화시킨 후, 이산화규소 화합물 분산액에 혼합하거나 또는 콜로이달 이산화규소 용액에 함침하고, 이어서 열처리하는 것을 포함할 수 있다.Specifically, the step of preparing the carrier particles may include neutralizing the metatitanic acid raw material with ammonia and then mixing it with a silicon dioxide compound dispersion or impregnating it with a colloidal silicon dioxide solution, followed by heat treatment.

상기 메타티탄산 원료는 예를 들면, 황산티타늄을 가수분해하여 10 nm 이하의 1차 입자를 형성한 후, 0.5 ㎛ 내지 2.5 ㎛의 2차 응집 입자를 제조하여 형성되는 것일 수 있다. 이러한 경우, 메타티탄산 원료는 제조 과정에서 황 화합물을 일부 포함하게 될 수 있다. The meta-titanic acid raw material may be formed by, for example, hydrolyzing titanium sulfate to form primary particles of 10 nm or less, and then preparing secondary aggregated particles of 0.5 μm to 2.5 μm. In this case, the meta-titanic acid raw material may contain some sulfur compounds during the manufacturing process.

상기 메타티탄산 원료는 수세 후 암모니아(NH3)로 중화하여 사용할 수 있다. 이러한 경우, 메타티탄산 원료에 포함된 황 원자를 포함하는 이온들이 암모니아와 결합하여 황화암모늄(ammonium sulfate)으로 제거될 수 있다. 이러한 경우, 상기 담지체 입자 중 불필요한 황 화합물의 제거율을 높이고, 일부 삼산화황이 담지체 입자의 티타니아 성분 표면에서 산점을 형성하도록 할 수 있다.The meta-titanic acid raw material may be used after being neutralized with ammonia (NH 3 ) after washing with water. In this case, ions including sulfur atoms included in the metatitanic acid raw material may be combined with ammonia and removed with ammonium sulfate. In this case, the removal rate of unnecessary sulfur compounds from the carrier particles may be increased, and some sulfur trioxide may form acid sites on the surface of the titania component of the carrier particles.

상기 담지체 제조용 조성물은 상기 메타티탄산 원료를 이산화규소 화합물 분산액에 혼합하거나 또는 콜로이달 이산화규소 용액에 함침되는 방식을 통해 준비될 수 있다.The composition for preparing the carrier may be prepared by mixing the raw metatitanic acid with a silicon dioxide compound dispersion or impregnating it with a colloidal silicon dioxide solution.

상기 이산화규소 화합물 분산액은 예를 들면, 이산화규소를 98% 이상 함유하는 클레이(clay) 분산액일 수 있다. 이러한 경우, 담지체 입자의 생산 원가를 절감하면서도 배토 조성물에 적용 시 함수율과 가소성의 조절이 더욱 용이해지는 효과를 얻을 수 있다. 상기 콜로이달 이산화규소(colloidal silica) 용액은 예를 들면, 규산나트륨 및 물을 원료로 하는 이온 교환법에 의해 제조된 것일 수 있다. 이러한 경우, 담지체 입자의 입자 분포를 더욱 균일하게 향상시키고, 분산 및 담지를 더욱 원활하게 하는 효과를 얻을 수 있다.The silicon dioxide compound dispersion may be, for example, a clay dispersion containing 98% or more of silicon dioxide. In this case, it is possible to obtain the effect of more easily controlling the moisture content and plasticity when applied to the soil composition while reducing the production cost of the carrier particles. The colloidal silica solution may be prepared by, for example, an ion exchange method using sodium silicate and water as raw materials. In this case, it is possible to obtain the effect of more uniformly improving the particle distribution of the carrier particles, and more smoothly dispersing and carrying.

상기 열처리는 500℃ 내지 700℃에서 1 시간 내지 4 시간 동안 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 내에서, 담지체 입자의 아나타제형 결정상 분율을 더욱 증대시키고, 루틸형 티타니아 결정상으로 상전이되는 것을 더욱 저감할 수 있다.The heat treatment may be performed at 500° C. to 700° C. for 1 hour to 4 hours. Within the above range, it is possible to further increase the fraction of the anatase-type crystal phase of the carrier particles and further reduce the phase transition to the rutile-type titania crystal phase.

상기 담지체 입자를 제조하는 단계는 아나타제(anatase)형 티타니아 결정상을 갖는 담지체 입자를 제조하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 담지체 입자는 루타일형 티타니아 결정상을 갖는 경우와 비교하여, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체에 적용 시 촉매의 환원 반응을 더욱 원활하게 진행시킬 수 있다.The preparing of the carrier particles may include preparing the carrier particles having an anatase-type titania crystal phase. In this case, when the carrier particles are applied to a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst, the reduction reaction of the catalyst can proceed more smoothly, compared to the case in which the carrier particles have a rutile-type titania crystal phase.

상기 담지체 입자를 제조하는 단계는 메타티탄산 원료로부터 유래되는 티타니아 성분과 이산화규소 화합물로부터 유래되는 이산화규소 성분 이외에 삼산화황 및/또는 삼산화텅스텐을 추가적으로 포함하는 담지체 입자를 제조하는 것을 포함할 수 있다.The preparing of the carrier particles may include preparing the carrier particles additionally comprising sulfur trioxide and/or tungsten trioxide in addition to the titania component derived from the meta-titanic acid raw material and the silicon dioxide component derived from the silicon dioxide compound.

구체적으로, 상기 담지체 입자는 삼산화황 1중량% 내지 2중량%; 삼산화텅스텐 1중량% 내지 5중량%; 이산화규소 4중량% 내지 20중량%; 및 이산화티타늄 75중량% 내지 90중량%를 함유하는 것일 수 있다. 상기 범위 내에서, 담지체 입자는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체에 적용 시 촉매의 활성 반응을 더욱 증대 시키고, 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.Specifically, the carrier particles may contain 1 wt% to 2 wt% of sulfur trioxide; 1 wt% to 5 wt% tungsten trioxide; 4% to 20% by weight of silicon dioxide; and 75 wt% to 90 wt% of titanium dioxide. Within the above range, the carrier particles may further increase the active reaction of the catalyst and further improve abrasion resistance and strength when applied to the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst.

상기 배토 조성물을 제조하는 단계는 상기 담지체 입자에, 촉매 활성 물질; 유기 결합제; 무기 결합제; 중 하나 이상을 추가적으로 혼합한 후 혼련하여, 배토 조성물을 준비하는 것을 포함한다. 상기 배토 조성물에 포함되는 구체적인 성분 및 이들의 함량은 전술한 바와 같다. 상기 배토 조성물의 혼련 방법은 특별히 제한되지 않고, 일반적인 배토 조성물의 제조 방법을 채용할 수 있다.The step of preparing the clay composition comprises: a catalytically active material to the support particles; organic binders; inorganic binders; One or more of them are additionally mixed and then kneaded, including preparing a clay composition. Specific components and their contents included in the clay composition are as described above. The kneading method of the soil composition is not particularly limited, and a general method for preparing the soil composition may be employed.

일 구체예에서, 상기 배토 조성물은 담지체 입자; 촉매 활성 물질; 유기 결합제; 무기 결합제를 모두 포함할 수 있다. 이러한 경우, 배토 조성물의 연신율 및 항복응력이 향상되고, 함수율과 가소성이 적정 범위로 조절되어 압출 성형성이 더욱 향상될 수 있다.In one embodiment, the clay composition comprises a carrier particle; catalytically active substances; organic binders; All inorganic binders may be included. In this case, the elongation and yield stress of the clay composition may be improved, and the moisture content and plasticity may be adjusted to an appropriate range, thereby further improving extrusion moldability.

상기 혼련된 배토 조성물을 제조하는 단계는 상기 배토 조성물의 함수율을 25% 내지 40%로, 가소성을 30% 내지 50%로 조절하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 배토 조성물의 항복응력, 결합력, 가소성을 더욱 향상되며, 이에 의해 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 제조 시 압출 성형성 및 형상 유지성을 더욱 향상시킬 수 있다.The step of preparing the kneaded clay composition may include adjusting the moisture content of the clay composition to 25% to 40%, and the plasticity to 30% to 50%. In this case, the yield stress, bonding strength, and plasticity of the clay composition are further improved, thereby further improving extrusion moldability and shape retention when manufacturing the honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst.

상기 하니컴 구조체를 제조하는 단계는 상기 배토 조성물을 하니컴 형상으로 압출한 후, 건조 및 소성하여 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체를 제조하는 것을 포함한다. The manufacturing of the honeycomb structure includes extruding the clay composition into a honeycomb shape, drying and calcining, to prepare a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst.

상기 압출은 상온에서 진공 압출 방식으로 수행될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 경우, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.The extrusion may be performed in a vacuum extrusion method at room temperature, but is not limited thereto. In this case, the abrasion resistance and strength of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst can be further improved.

상기 건조는 예를 들면, 30℃ 내지 70℃에서, 6시간 내지 18시간 동안 수행될 수 있다. 이러한 경우, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 건조 균열의 발생을 방지하고, 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.The drying may be performed, for example, at 30° C. to 70° C. for 6 hours to 18 hours. In this case, the occurrence of dry cracks in the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst can be prevented, and the abrasion resistance and strength can be further improved.

상기 소성은 예를 들면, 300℃ 내지 600℃ 에서, 6시간 내지 8시간 동안 연속 소성로에서 열풍 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 경우, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체의 내마모성 및 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.The firing may be performed, for example, in a hot air method in a continuous firing furnace at 300° C. to 600° C. for 6 hours to 8 hours. In this case, the abrasion resistance and strength of the honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst can be further improved.

이하에서는, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들은 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로 제공되는 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples. However, these are provided only to explain the present invention in detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

이산화규소 화합물로 클레이(MIZUKA-ACE #20, 입자 사이즈 90 ㎛) 10 g를 준비한 후, 100 g의 물에 분산시켜 분산액을 제조하였다. 메타티탄산 원료(NANO Chemical사, NMTA-01) 100 g를 상기 분산액에 투입한 후, 교반하였다. 상기 교반은 실온 온도에서 1 시간 동안 프로펠러 방식으로 교반하여 진행하였으며, 이후 종료된 용액은 2회 암모니아수 용액으로 수세/여과한 후, 감압 증류하여 용매를 모두 제거하였다.After preparing 10 g of clay (MIZUKA-ACE #20, particle size 90 μm) as a silicon dioxide compound, it was dispersed in 100 g of water to prepare a dispersion. 100 g of metatitanic acid raw material (NANO Chemical, NMTA-01) was added to the dispersion, followed by stirring. The stirring was carried out by a propeller method for 1 hour at room temperature, and then the finished solution was washed twice with aqueous ammonia solution/filtered, and then distilled under reduced pressure to remove all solvents.

상기 용매가 제거된 고형분을 실온의 소성로에 투입하여 2시간 동안 600℃로 열처리하여, 이산화규소 화합물이 담지된, 티타니아 담지체 입자를 제조하였다. The solid content from which the solvent has been removed was put into a kiln at room temperature and heat-treated at 600° C. for 2 hours to prepare a silicon dioxide compound-supported titania carrier particle.

상기 티타니아 담지체 입자 500kg에, 촉매 활성 물질(TiO 2 ) 500 kg, 유기 결합제 25 kg; 무기 결합제(Clay 및 유리 섬유) 50 kg을 투입한 후, Kneader-mixer 기기를 이용하여 40℃ 내지 60℃ 조건에서 2시간 동안 혼련하여 배토 조성물을 제조하였다. 혼련된 배토 조성물 중 티타니아 담지체 입자는 83kg, 촉매 활성 물질은 3kg, 유기 결합제는 3kg, 무기 결합제는 10kg로 포함되어 있다.To 500 kg of the titania support particles, 500 kg of a catalytically active material (TiO 2 ), 25 kg of an organic binder; After 50 kg of inorganic binder (clay and glass fiber) was added, a clay composition was prepared by kneading at 40°C to 60°C for 2 hours using a Kneader-mixer device. In the kneaded clay composition, 83 kg of titania support particles, 3 kg of catalytically active material, 3 kg of organic binder, and 10 kg of inorganic binder were included.

상기와 같이 혼련된 배토 조성물의 함수율 및 가소성을 측정한 후, 1"성형 압출기를 이용하여 일정한 속도 조건으로, 외관 크기 42mm x 42mm x 100 mm (가로 x 세로 x 길이, 두께 0.6 mm)인 하니컴 구조체 시편을 제조하였다. After measuring the moisture content and plasticity of the kneaded clay composition as described above, the honeycomb structure having an external size of 42 mm x 42 mm x 100 mm (width x length x length, thickness 0.6 mm) under constant speed conditions using a 1" molding extruder. Specimens were prepared.

실시예 2Example 2

이산화규소 화합물로 콜로이달 실리카 용액(40NH/130, 입자 사이즈 22 ㎛) 50 kg을 준비하고, 상기 제조예 1에서 제조된 메타티탄산 원료 500 kg을 투입하여 함침하였다. 상기 함침은 실온에서 1 시간 동안 knead-mixer를 이용해 혼합 진행하였으며, 이후 종료된 반죽은 2회 암모니아수 용액으로 수세/여과한 후, 감압 증류하여 용매를 모두 제거하였다. 상기 용매가 제거된 고형분을 온도 실온의 소성로에 투입하여 2 시간 동안 600℃로 열처리하여, 이산화규소 화합물이 담지된, 티타니아 담지체 입자를 제조하였다.50 kg of a colloidal silica solution (40NH/130, particle size 22 μm) was prepared as a silicon dioxide compound, and 500 kg of the metatitanic acid raw material prepared in Preparation Example 1 was added and impregnated. The impregnation was carried out using a knead-mixer for 1 hour at room temperature, and then the finished dough was washed/filtered twice with aqueous ammonia solution, and then distilled under reduced pressure to remove all solvents. The solid content from which the solvent has been removed was put into a kiln at room temperature and heat-treated at 600° C. for 2 hours to prepare titania carrier particles on which the silicon dioxide compound was supported.

상기 티타니아 담지체 입자 500kg에, 촉매 활성 물질(TiO2 500kg), 유기 결합제 25 kg; 무기 결합제(Clay 및 유리 섬유) 50 kg을 투입한 후, Kneader-mixer 기기를 이용하여 40℃ 내지 60℃ 조건에서 2시간 동안 혼련하였다. To 500 kg of the titania carrier particles, a catalytically active material (TiO 2 500 kg), 25 kg organic binder; After 50 kg of inorganic binder (clay and glass fiber) was added, the mixture was kneaded for 2 hours at 40°C to 60°C using a Kneader-mixer device.

상기와 같이 혼련된 배토 조성물의 함수율 및 가소성을 측정한 후, 1" 성형 압출기를 이용하여 일정한 속도 조건으로, 외관 크기 42mm x 42mm x 100 mm (가로 x 세로 x 길이, 두께 0.6 mm)인 하니컴 구조체 시편을 제조하였다.After measuring the moisture content and plasticity of the clay composition kneaded as described above, under constant speed conditions using a 1" molding extruder, a honeycomb structure having an external size of 42 mm x 42 mm x 100 mm (width x length x length, thickness 0.6 mm) Specimens were prepared.

비교예 1Comparative Example 1

담지체 제조용 조성물 중 이산화규소 화합물과 메타티탄산 원료의 중량비를 1:6으로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of the silicon dioxide compound and the raw metatitanic acid in the composition for preparing the carrier was changed to 1:6.

비교예 2Comparative Example 2

담지체 제조용 조성물 중 이산화규소 화합물과 메타티탄산 원료의 중량비를 1:8로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of the silicon dioxide compound and the raw metatitanic acid in the composition for preparing the carrier was changed to 1:8.

비교예 3Comparative Example 3

담지체 제조용 조성물 중 이산화규소 화합물과 메타티탄산 원료의 중량비를 1:12로 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the weight ratio of the silicon dioxide compound and the raw metatitanic acid in the composition for preparing the carrier was changed to 1:12.

하기 표 1에서 "중량비"는 이산화규소 화합물 : 메타티탄산 원료 간의 중량비이다.In Table 1 below, "weight ratio" is a weight ratio between the silicon dioxide compound and the metatitanic acid raw material.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 중량비weight ratio 1:101:10 1:101:10 1:61:6 1:8 1:8 1:121:12 담지체 결정상carrier crystalline phase 아나타제anatase 아나타제anatase 아나타제anatase 아나타제anatase 아나타제anatase

<물성 평가><Evaluation of physical properties>

1. 함수율1. moisture content

적외선 함수율 측정기(제조사 KETT社, 제품명 FD-660)에서 0점 setting을 한 다음 배토 조성물 시편을 5g 채취하여, 20분간 150℃로 가열 조건으로, setting 값에 맞춰 건조한 후 수분 제거 전, 후의 무게를 측정하여 재료의 포함된 함수율을 측정하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.After setting the zero point with an infrared moisture content measuring device (manufacturer KETT, product name FD-660), 5 g of a clay composition specimen was collected, heated at 150 ° C for 20 minutes, dried according to the setting value, and then the weight before and after moisture removal was measured. It was measured to measure the moisture content contained in the material. The results are shown in Table 2 below.

2. 가소성2. plasticity

혼련된 배토 조성물 시편 5g 채취하여, 가소성 측정기(제조사 Askakiki社, 제품명 Curd meter MAX ME-500)로 가소성을 측정하였다. 결과는 하기 표 2에 나타내었다.5 g of the kneaded clay composition specimen was collected, and the plasticity was measured with a plasticity measuring device (manufacturer Askakiki, product name: Curd meter MAX ME-500). The results are shown in Table 2 below.

3. 압출 형상성3. Extrusion Formability

압출 수행 후 형상을 육안으로 평가하였다. crack이 발생하거나 형상이 유지 되지 않은 경우 "부적합"으로 평가하고, 전혀 발견되지 않은 경우 "적합"로 평가하여, 결과를 표 2에 나타내었다.After the extrusion was performed, the shape was visually evaluated. If cracks occurred or the shape was not maintained, it was evaluated as "unsuitable", and if no cracks were found at all, it was evaluated as "acceptable", and the results are shown in Table 2.

4. 외관검사4. Visual inspection

외관검사 절차는 SCR 촉매 지침서인 'VGB guideline, 검사 기준은 (주)나노의 화력발전소 SCR 탈질촉매 기술규격서를 근거로 실시하였다. 모든 촉매는 1차적으로 육안검사를 통해 결정 유무를 확인하고 캘리퍼스를 이용하여 chip 또는 crack의 발생 여부를 판단하였다. chip 또는 crack이 발견된 경우 "불량"으로 평가하고, 전혀 발견되지 않은 경우 "우수"로 평가하여, 결과를 표 3에 나타내었다. The appearance inspection procedure was carried out based on the 'VGB guideline, which is the SCR catalyst guideline, and the inspection standard was conducted based on the SCR denitration catalyst technical specification for thermal power plants of Nano. All catalysts were first checked for crystals through visual inspection, and the occurrence of chips or cracks was determined using calipers. If a chip or crack was found, it was evaluated as "bad", and if it was not found at all, it was evaluated as "excellent", and the results are shown in Table 3.

5. 압축강도5. Compressive strength

압축강도 측정은 테스트메이트社의 TM-UMS015T 만능재료 시험기를 사용하였으며, crosshead speed는 3㎜/min의 조건에서 압력공급이 평형을 유지하기 위해 압력이 가해지는 면에 세라믹 패드를 적용해 시험을 진행하였다. 압축강도 평가는 단면 방향(Cross-wise)과 길이 방향(length-wise)에 대해 각각 수행하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다. Compressive strength measurement was performed using Testmate's TM-UMS015T universal material tester, and a ceramic pad was applied to the surface to which the pressure is applied to keep the pressure supply balanced at a crosshead speed of 3 mm/min. did. The compressive strength evaluation was performed in the cross-wise direction and the length-wise direction, respectively. The results are shown in Table 3 below.

6. 마모율과 내마모성6. Wear rate and wear resistance

한국등록특허 제10-1791332호에서 기재된 촉매 내마모성 테스트 장치를 사용하여, 하기 식 1로 표시되는 마모율을 산출하였다. 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 마모율 평가 전후의 사진을 각각 도 5(실시예 1) 및 도 6(비교예 1)에 나타내었다. 내마모성은 마모율이 8%를 초과하는 경우 "부적합"으로 평가하고, 마모율이 8% 이하인 경우 "적합"으로 평가하였다.Using the catalyst wear resistance test apparatus described in Korean Patent Registration No. 10-1791332, the wear rate represented by the following Equation 1 was calculated. The results are shown in Table 3 below. Photos before and after the wear rate evaluation are shown in FIGS. 5 (Example 1) and 6 (Comparative Example 1), respectively. The wear resistance was evaluated as "unsuitable" when the wear rate exceeded 8%, and evaluated as "suitable" when the wear rate was 8% or less.

<식 1><Equation 1>

마모율 (%) = {│( W0 - W1 )│ / W0} × 100Wear rate (%) = {│( W 0 - W 1 )│ / W 0 } × 100

상기 식 1에서, W0는 외관 크기 42mm x 42 mm x 100mm (가로 x 세로 x 길이, 두께:0.6mm)인 하니컴 구조체 시편의 마모 시험 전 측정한 질량이고, W1은 상기 시편을 유속 17m/s에서, 연마재 토출량 25 kg/h로, 30분 간 마모 시험한 후 측정한 질량이다.In Equation 1, W 0 is the mass measured before the abrasion test of the honeycomb structure specimen having an external size of 42 mm x 42 mm x 100 mm (width x length x length, thickness: 0.6 mm), and W 1 is the specimen with a flow rate of 17 m / In s, the abrasive discharge amount is 25 kg/h, and it is the mass measured after a wear test for 30 minutes.

함수율
(%)
moisture content
(%)
가소성
(%)
plasticity
(%)
압출 형상성extrusion formability
실시예 1Example 1 29.429.4 36.236.2 도 1Figure 1 적합fitness 실시예 2Example 2 28.328.3 37.337.3 -- 적합fitness 비교예 1Comparative Example 1 20.120.1 25.725.7 도 2Figure 2 부적합incongruity 비교예 2Comparative Example 2 21.521.5 27.527.5 도 3Fig. 3 부적합incongruity 비교예 3Comparative Example 3 23.223.2 26.126.1 도 4Fig. 4 부적합incongruity

외관검사 결과Visual inspection result 단면방향 압축강도(kgf/cm2)Cross-sectional compressive strength (kgf/cm 2 ) 길이방향 압축강도(kgf/cm2)Compressive strength in the longitudinal direction (kgf/cm 2 ) 마모율
(%)
wear rate
(%)
내마모성
wear resistance
실시예 1Example 1 우수Great 17.517.5 36.236.2 4.54.5 적합fitness 실시예 2Example 2 우수Great 13.313.3 31.031.0 5.75.7 적합fitness 비교예 1Comparative Example 1 불량bad 10.5 10.5 28.328.3 10.510.5 부적합incongruity 비교예 2Comparative Example 2 불량bad 10.110.1 26.726.7 8.28.2 부적합incongruity 비교예 3Comparative Example 3 불량bad 12.512.5 29.729.7 9.79.7 부적합incongruity

상기 표 2 및 표 3 및 도 5의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이, 메타티탄산 원료에 나노 실리카 화합물을 담지시킨 실시예 1 내지 2의 경우, 압축강도가 단면방향 현저하게 우수하고, 내마모성이 적합함을 확인하였다. As can be seen from the results of Tables 2, 3 and 5, in the case of Examples 1 and 2 in which the nano silica compound was supported on the meta-titanic acid raw material, the compressive strength was remarkably excellent in the cross-sectional direction, and the abrasion resistance was suitable was confirmed.

반면, 상기 표 2 및 표 3 및 도 6의 결과를 통해 알 수 있는 바와 같이 담지체 제조용 조성물 중 이산화규소 화합물과 메타티탄산 원료의 중량비가 본 발명의 범위를 벗어나는 경우, 본 발명의 효과를 모두 얻을 수 없음을 확인하였다.On the other hand, as can be seen from the results of Tables 2, 3 and 6, when the weight ratio of the silicon dioxide compound and the raw metatitanic acid in the composition for preparing a carrier is out of the scope of the present invention, all the effects of the present invention can be obtained. It was confirmed that it cannot.

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

Claims (10)

이산화규소 화합물 및 충진 밀도가 0.5g/cm3 내지 0.7g/cm3인 메타티탄산 원료를 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함하는 담지체 제조용 조성물을 암모니아수로 수세 및 여과하고 소성시켜 형성되고,
이산화규소가 표면에 담지된 티타니아 담지체 입자를 포함하고, 상기 담지체 입자는 아나타제형 티타니아 결정상을 갖는, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체로서,
상기 이산화규소 화합물은 이산화규소를 98% 이상 함유하는 클레이(clay)이고,
상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 상기 담지체 입자; 촉매 활성 물질; 유기 결합제; 및 무기 결합제를 포함하고, 함수율이 25% 내지 40%이고, 가소성이 30% 내지 50%인 혼련된 배토 조성물로부터 형성되는 것인, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체.
A composition for preparing a carrier comprising a silicon dioxide compound and a metatitanic acid raw material having a packing density of 0.5 g/cm 3 to 0.7 g/cm 3 in a weight ratio of 1:9 to 1:11 is washed with ammonia water, filtered, and calcined. ,
A honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising titania support particles supported on a surface of silicon dioxide, wherein the support particles have an anatase-type titania crystal phase,
The silicon dioxide compound is a clay containing 98% or more of silicon dioxide,
The honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst may include the support particles; catalytically active substances; organic binders; and an inorganic binder, wherein the honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst is formed from a kneaded clay composition having a moisture content of 25% to 40%, and a plasticity of 30% to 50%.
제1항에 있어서,
상기 담지체 입자는
삼산화황 1중량% 내지 2중량%;
삼산화텅스텐 1중량% 내지 5중량%;
이산화규소 4중량% 내지 20중량%; 및
이산화티타늄 75중량% 내지 90중량%를 함유하는 것인,
선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체.
According to claim 1,
The carrier particles are
1 wt% to 2 wt% of sulfur trioxide;
1 wt% to 5 wt% tungsten trioxide;
4% to 20% by weight of silicon dioxide; and
Which contains 75% to 90% by weight of titanium dioxide,
Honeycomb structure for selective catalytic reduction catalyst.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 단면 방향 압축 강도가 13kgf/cm2 이상이고, 길이 방향 압축 강도가 30kgf/cm2 이상인 것인, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체.
According to claim 1,
The selective catalytic reduction catalyst of a honeycomb structure, a honeycomb structure for selective catalytic reduction catalyst and the cross-sectional direction compressive strength of at least 13kgf / cm 2, the longitudinal compressive strength of not less than 30kgf / cm 2 for.
제1항에 있어서,
상기 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체는 하기 식 1로 표시되는 마모율이 9% 이하인 것인, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체:
<식 1>
마모율 (%) = {│( W0 - W1 )│ / W0} × 100
상기 식 1에서, W0는 외관 크기 42 mm x 42 mm x 100 mm (가로 x 세로 x 길이, 두께:0.6mm)인 하니컴 구조체 시편의 마모 시험 전 측정한 질량이고, W1은 상기 시편을 유속 17m/s에서, 연마재 토출량 25 kg/h로, 30분 간 마모 시험한 후 측정한 질량이다.
According to claim 1,
The honeycomb structure for the selective catalytic reduction catalyst has an abrasion rate of 9% or less, expressed by the following formula 1, of the honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst:
<Equation 1>
Wear rate (%) = {│( W 0 - W 1 )│ / W 0 } × 100
In Equation 1, W 0 is the mass measured before the abrasion test of the honeycomb structure specimen having an external size of 42 mm x 42 mm x 100 mm (width x length x length, thickness: 0.6 mm), and W 1 is the flow rate of the specimen. This is the mass measured after an abrasion test for 30 minutes at 17 m/s and an abrasive discharge rate of 25 kg/h.
이산화규소 화합물 및 충진 밀도가 0.5g/cm3 내지 0.7g/cm3인 메타티탄산 원료를 1:9 내지 1:11의 중량비로 포함하는 담지체 제조용 조성물을 소성하여, 이산화규소가 표면에 담지된 티타니아 담지체 입자를 제조하는 단계;
상기 담지체 입자에 촉매 원료, 유기 결합제, 및 무기 결합제를 혼합하고 혼련하여 배토 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 혼련된 배토 조성물을 하니컴 형상으로 압출한 후, 건조 및 소성하여 하니컴 구조체를 제조하는 단계;
를 포함하는 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 제조 방법으로서,
상기 이산화규소 화합물은 이산화규소를 98% 이상 함유하는 클레이(clay)이고,
상기 담지체 입자를 제조하는 단계는 상기 담지체 제조용 조성물을 암모니아수로 수세 및 여과하고 상기 소성시키는 것을 포함하고,
상기 담지체 입자는 아나타제형 티타니아 결정상을 가지며,
상기 혼련된 배토 조성물을 제조하는 단계는 상기 배토 조성물의 함수율을 25% 내지 40%로, 가소성을 30% 내지 50%로 조절하는 것을 포함하는, 선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 제조 방법.
By calcining a composition for preparing a carrier comprising a silicon dioxide compound and a metatitanic acid raw material having a packing density of 0.5 g/cm 3 to 0.7 g/cm 3 in a weight ratio of 1:9 to 1:11, silicon dioxide is supported on the surface. preparing titania carrier particles;
preparing a clay composition by mixing and kneading a catalyst raw material, an organic binder, and an inorganic binder with the support particles; and
manufacturing a honeycomb structure by extruding the kneaded clay composition into a honeycomb shape, drying and calcining;
A method for producing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst comprising:
The silicon dioxide compound is a clay containing 98% or more of silicon dioxide,
The step of preparing the carrier particles includes washing and filtering the composition for preparing the carrier with ammonia water and calcining,
The carrier particles have an anatase-type titania crystal phase,
The step of preparing the kneaded clay composition comprises adjusting the moisture content of the clay composition to 25% to 40% and plasticity to 30% to 50%, a method for producing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst.
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 담지체 입자는
삼산화황 1중량% 내지 2중량%;
삼산화텅스텐 1중량% 내지 5중량%;
이산화규소 4중량% 내지 20중량%; 및
이산화티타늄 75중량% 내지 90중량%를 함유하는 것인,
선택적촉매환원 촉매용 하니컴 구조체 제조 방법.
7. The method of claim 6,
The carrier particles are
1 wt% to 2 wt% of sulfur trioxide;
1 wt% to 5 wt% tungsten trioxide;
4% to 20% by weight of silicon dioxide; and
Which contains 75% to 90% by weight of titanium dioxide,
A method for manufacturing a honeycomb structure for a selective catalytic reduction catalyst.
삭제delete
KR1020190097605A 2019-08-09 2019-08-09 High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same KR102265558B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190097605A KR102265558B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190097605A KR102265558B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210018978A KR20210018978A (en) 2021-02-19
KR102265558B1 true KR102265558B1 (en) 2021-06-30

Family

ID=74687210

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190097605A KR102265558B1 (en) 2019-08-09 2019-08-09 High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102265558B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016129885A (en) * 2015-01-09 2016-07-21 日揮触媒化成株式会社 Exhaust gas treating honeycomb catalyst and method for producing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8545796B2 (en) * 2009-07-31 2013-10-01 Cristal Usa Inc. Silica-stabilized ultrafine anatase titania, vanadia catalysts, and methods of production thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016129885A (en) * 2015-01-09 2016-07-21 日揮触媒化成株式会社 Exhaust gas treating honeycomb catalyst and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210018978A (en) 2021-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU602270B2 (en) Catalyst for the selective reduction of nitrogen oxides with amnonia
KR100781726B1 (en) Method for manufacturing de-nox scr coating catalyst using porous ceramic substrate
JP6971985B6 (en) Selective Catalytic Reduction (SCR) Catalysts Containing Composite Oxides Containing V and Sb, Methods of Their Production, and Methods of Use for Nitrogen Oxide Removal
CN111036192B (en) Coating type wear-resistant vanadium denitration catalyst and preparation method and application thereof
CN106824168B (en) Catalyst for exhaust gas treatment and method for producing same
JPH02290250A (en) Catalyst for selectively reducing nitrogen oxide with ammonia
JP5947939B2 (en) Titanium-containing powder, exhaust gas treatment catalyst, and method for producing titanium-containing powder
CN105771960B (en) Exhaust gas treatment honeycomb catalyst and method for producing same
JP3308979B2 (en) Method for producing denitration catalyst containing inorganic fibers
KR20090080268A (en) Fabrication Method of Zeolite Honeycomb type Catalyst for Reducing Nitrogen Oxide
KR101362606B1 (en) NOx REMOVAL CATALYST FOR HIGH-TEMPERATURE FLUE GAS, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND NOx REMOVAL METHOD FOR HIGH-TEMPERATURE FLUE GAS
US10898881B2 (en) Catalyst for metal mercury oxidation reactions and nitrogen oxide reduction reactions, and exhaust gas purification method
KR102265558B1 (en) High strength honeycomb structures for selective catalystic reduction catalyst and method of manufacturing the same
WO2013099253A1 (en) Titanium-containing granular powder and method for production thereof, and exhaust gas treatment catalyst using same and method for production thereof
CN111167436B (en) Coated monolithic catalyst and preparation method and application thereof
US9566565B2 (en) Catalyst material and process for the production thereof
KR101187758B1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING DE-NOx SCR CATALYST USING CALCIUM SULFATE HEMIHYDRATE
CN103372425B (en) Production process of SCR (selective catalytic reduction) catalyst with pyrophyllite as carrier
JP5156173B2 (en) Method for producing catalyst for removing nitrogen oxides
KR102195343B1 (en) Method of Preparing Catalyst for Removing Nitrogen Oxides Using Waste FCC Catalysts
JP3496964B2 (en) Catalyst for ammonia reduction of nitrogen oxides in exhaust gas and method for producing the same
CN103372426B (en) Pyrophillite is the honeycomb SCR catalyst of carrier
JP7183081B2 (en) Denitrification catalyst and method for producing the same
JPH11342333A (en) Shared of nox removal catalyst and its production
TWI670112B (en) Catalyst and method for removing nox from combustion exhaust

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)