KR102383409B1 - 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법 및 이에 의해 제조된 고활성 연소촉매 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법은
탄화수소, 수소 및 일산화탄소의 연소를 위한 연소촉매의 제조방법으로, 망간 질산염 및 구리 질산염으로 이루어진 금속 전구체를 증류수에 용해시켜서 금속 전구체 용액을 제조하는 금속 전구체 용액 제조단계; 상기 제조된 금속 전구체 용액 및 감마 알루미나 비드를 80 내지 100℃의 가열온도를 갖는 로터리 킬른 형태의 반응기에서 혼합하는 혼합단계; 상기 반응기 내에서 혼합된 혼합물을 90±5℃로 가열하여, 수분을 증발시킴으로써 금속 전구체 물질이 감마 알루미나 비드 표면에 함침되도록 하는 함침단계; 상기 함침이 완료된 감마 알루미나 비드를 100℃의 건조오븐 내에 투입하고 8 내지 12시간 동안 건조하여 감마 알루미나 비드의 내부에 잔존하는 수분을 제거하는 수분제거단계; 및 상기 수분 제거단계를 통해 수분이 완전히 제거된 감마 알루미나 비드를 건조 오븐 내에서 5℃/min의 승온속도로 800 내지 1000℃까지 승온한 후, 1 내지 3시간 동안 유지하여 고활성의 연소촉매가 제조되도록 하는 단계;에 의해 고확성 연소촉매를 제조한 후, 상기 제조된 고활성 연소촉매를 전기히터 방식의 촉매반응기를 이용하여 3 L/min의 메탄가스와 40 ~ 50 L/min의 공기를 투입하고 촉매반응기를 500℃ 이상 및 800~900℃을 가열하여 NOx 및 CO 발생량을 측정하였을 때, 500 oC 이상에서 메탄가스의 완전 산화반응이 진행되고, 800℃ 부근에서 NOx 및 CO 발생량이 2 ppm 이하로 불완전 연소반응이 발생하지 않음을 확인하는 것을 특징으로 한다.
탄화수소, 수소 및 일산화탄소의 연소를 위한 연소촉매의 제조방법으로, 망간 질산염 및 구리 질산염으로 이루어진 금속 전구체를 증류수에 용해시켜서 금속 전구체 용액을 제조하는 금속 전구체 용액 제조단계; 상기 제조된 금속 전구체 용액 및 감마 알루미나 비드를 80 내지 100℃의 가열온도를 갖는 로터리 킬른 형태의 반응기에서 혼합하는 혼합단계; 상기 반응기 내에서 혼합된 혼합물을 90±5℃로 가열하여, 수분을 증발시킴으로써 금속 전구체 물질이 감마 알루미나 비드 표면에 함침되도록 하는 함침단계; 상기 함침이 완료된 감마 알루미나 비드를 100℃의 건조오븐 내에 투입하고 8 내지 12시간 동안 건조하여 감마 알루미나 비드의 내부에 잔존하는 수분을 제거하는 수분제거단계; 및 상기 수분 제거단계를 통해 수분이 완전히 제거된 감마 알루미나 비드를 건조 오븐 내에서 5℃/min의 승온속도로 800 내지 1000℃까지 승온한 후, 1 내지 3시간 동안 유지하여 고활성의 연소촉매가 제조되도록 하는 단계;에 의해 고확성 연소촉매를 제조한 후, 상기 제조된 고활성 연소촉매를 전기히터 방식의 촉매반응기를 이용하여 3 L/min의 메탄가스와 40 ~ 50 L/min의 공기를 투입하고 촉매반응기를 500℃ 이상 및 800~900℃을 가열하여 NOx 및 CO 발생량을 측정하였을 때, 500 oC 이상에서 메탄가스의 완전 산화반응이 진행되고, 800℃ 부근에서 NOx 및 CO 발생량이 2 ppm 이하로 불완전 연소반응이 발생하지 않음을 확인하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연소촉매 분야에 관련한 것이다.
더 상세하게는 비교적 저온의 연소온도인 500℃ 부근에서부터 활성이 시작될 수 있도록 저온에서 연소반응이 활발한 구리 전구체와 연소반응이 안정적인 망간 전구체를 적용한 점, 함침법을 이용하여 전이금속 성분을 구형태로 성형된 알루미나 표면에 고르게 코팅(함침) 시킬 수 있어서 별도의 성형과정이 필요 없이 열처리 후 바로 사용할 수 있도록 한 점에 특징을 갖는, 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법 및 이에 의해 제조된 고활성 연소촉매에 관한 것이다.
일반적인 촉매 제조방법인 공침법은 촉매를 합성하기 위해서 침전제로 탄산나트륨이나 수산화나트륨 같이 염기성 물질을 사용한다. 그리고 전구체는 금속 질산염 같은 산성 물질을 사용한다. 이 두 물질의 산/중화반응에서 생성되는 염을 사용하여 촉매로 이용하게 된다.
이 과정에서 pH 조절이 촉매의 물성과 성능을 결정짓는 중요한 요소중 하나이다. 그러나, pH 조절 속도를 맞는 것은 비교적 어려운 공정이며 까다로운 공정이다.
이러한 공정으로 인해 동일한 품질의 촉매를 대량, 반복적으로 제조하는 것은 어려운 동정이다. 또한, 여과 및 수세공정에서 수산화나트륨 등을 침전제로 이용한 공침법의 경우, 침전된 슬러리 속에 남아 있는 불순물(소듐 질산염)들을 제거하여야 하는데, 이것은 다량의 증류수로 용해시켜야만 제거된다. 이 불순물은 촉매의 물성과 성능을 저하시키는 원인으로 작용하므로 이 제거공정(여과 및 수세공정)을 엄격히 실시해야 한다. 이때 사용되는 증류수 양이 합성 때 사용되는 증류수 보다 3 내지 4배 사용된다. 그리고 건조 및 소성 공정을 통해 파우더 형태의 촉 매를 제조하게 되고 이를 반응기에 적용하기 위해서는 다시 펠릿이나 비드로 성형하는 공정을 거쳐야 한다. 이 러한 복잡한 공정 때문에, 균일한 품질의 촉매 생산이 어려우며 공정비용 또한 증가하게 된다.
한편, 산화촉매는 고부하 연소기, 연료전지 및 VOC 제거 공정 등 탄화수소를 안정적으로 연소하여 제거하는 공정에 필요한 촉매로, 이러한 산화촉매는 고온이나 화염에 노출되는 경우가 많기 때문에, 고온에서의 촉매 활성 유지가 우선되어야 하고 이러한 조건을 만족시키기 위해서는 고온 안정성이 유지되어야 한다.
기존의 산화촉매는 귀금속(Pt, Pd, Ru 등)을 담지한 촉매나 허니콤 형태로 많이 제조되었는데, 귀금속 촉매의 산화 반응은 약 250℃ 범위 내외이며, 500℃ 이상의 고온에서는 성능 저하가 일어난다. 그 원인으로 감마알루미 나(γ-Alumina)를 사용하는 귀금속 촉매에서는 감마알루미나 지지체(담체)가 500℃ 이상의 고온에서 급격한 상변화를 일으켜, 촉매의 소결현상이 발생되기 때문이다. 또 다른 원인으로 400℃ 부근에서 발생하는 부다반응 (Boudouard reaction)으로 인한 이산화탄소 및 탄화수소에 대한 탄소침적(coking) 현상으로 인해 촉매의 비활성이 유발되기 때문이다.
그래서 산화반응은 500℃ 이상의 고온에서 진행을 해야 부다반응의 영향이 없이 정상적으로 산화반응을 진행시킬 수 있다. 이러한 이유로 500℃ 이상의 온도에서 산화반응을 안정적으로 진행할 수 있는 촉매가 요구된다.
특히, 종래에 산화촉매인 귀금속 촉매는 고온에서의 안정성 확보가 어려우며, 제조단가가 고가인 문제점이 있었다.
한편, 비표면적이 큰 감마알루미나를 사용하는 촉매는 고온에서의 안정성이 확보되지 못하여 비활성화가 빠르게 진행된다.
허니콤 형태의 경우 허니콤의 제조비용과 고가의 귀금속을 사용해야 할 뿐만 아니라, 고온에서의 안정성이 유지되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 주목적은 비교적 저온의 연소온도인 500℃ 부근에서부터 활성이 시작될 수 있도록 저온에서 연소반응이 활발한 구리 전구체와 연소반응이 안정적인 망간 전구체를 적용한 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 함침법을 이용하여 전이금속 성분을 구형태로 성형된 알루미나 표면에 고르게 코팅(함침) 시킬 수 있어서 별도의 성형과정이 필요 없이 열처리 후 바로 사용할 수 있도록 한 고활성 연소촉매 제조방법을 제공함에 있다.
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본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 탄화수소, 수소 및 일산화탄소의 연소를 위한 연소촉매의 제조방법으로, 망간 질산염 및 구리 질산염으로 이루어진 금속 전구체를 증류수에 용해시켜서 금속 전구체 용액을 제조하는 금속 전구체 용액 제조단계; 상기 제조된 금속 전구체 용액 및 감마 알루미나 비드를 80 내지 100℃의 가열온도를 갖는 로터리 킬른 형태의 반응기에서 혼합하는 혼합단계; 상기 반응기 내에서 혼합된 혼합물을 90±5℃로 가열하여, 수분을 증발시킴으로써 금속 전구체 물질이 감마 알루미나 비드 표면에 함침되도록 하는 함침단계; 상기 함침이 완료된 감마 알루미나 비드를 100℃의 건조오븐 내에 투입하고 8 내지 12시간 동안 건조하여 감마 알루미나 비드의 내부에 잔존하는 수분을 제거하는 수분제거단계; 및 상기 수분 제거단계를 통해 수분이 완전히 제거된 감마 알루미나 비드를 건조 오븐 내에서 5℃/min의 승온속도로 800 내지 1000℃까지 승온한 후, 1 내지 3시간 동안 유지하여 고활성의 연소촉매가 제조되도록 하는 단계;에 의해 고확성 연소촉매를 제조한 후, 상기 제조된 고활성 연소촉매를 전기히터 방식의 촉매반응기를 이용하여 3 L/min의 메탄가스와 40 ~ 50 L/min의 공기를 투입하고 촉매반응기를 500℃ 이상 및 800~900℃을 가열하여 NOx 및 CO 발생량을 측정하였을 때, 500 oC 이상에서 메탄가스의 완전 산화반응이 진행되고, 800℃ 부근에서 NOx 및 CO 발생량이 2 ppm 이하로 불완전 연소반응이 발생하지 않음을 확인하는 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법이 제공된다.
바람직하게, 상기 증류수와 감마 알루미나 비드의 부피비는 105 ~ 110 : 100로 될 수 있다.
바람직하게, 상기 증류수와 감마 알루미나 비드의 부피비는 105 ~ 110 : 100로 될 수 있다.
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바람직하게, 상기 증류수와 금속 전구체의 혼합비는 증류수 100 중량부에 대하여 금속전구체는 1 내지 15 중량부로 될 수 있다.
바람직하게, 상기 감마 알루미나 비드는 비표면적은 250 ~ 300 m2/g, 밀도는 0.75 g/ml, 비드 크기는 직경 5 ~ 7 mm 로 될 수 있다.
바람직하게, 상기 고활성 연소촉매의 비표면적은 82.9m2/g-cat., 기공부피는 0.39cm3/g-cat., 기공크기는 14.6nm로 될 수 있다.
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바람직하게, 탄화수소는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄을 포함한 LNG, LPG 성분과 휘발성유기화합물(VOC)를 포함한 산화반응이 가능한 탄화수소(Hydro Carbon)로 될 수 있다.
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상기 과제의 해결 수단에 따르면, 고온 연소촉매는 고의 귀금속을 사용하지 않으며, 상대적으로 저렴한 전이 금속을 이용하여 제조할 수 있으며, 함침법으로 제조한 고활성 연소촉매는 대량생산이 가능하고, 500 oC 내외의 온도에서도 연소반응을 진행시킬 수 있어, 비교적 낮은 온도에서도 안정적인 활성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 2는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 사진,
도 3는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 X-선 회절분석(XRD) 그래프,
도 4a는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 메탄가스 연소실험 사진으로서, 연소촉매의 활성화 사진이고, 도 4b는 연소반응온도 및 CO/NOx 배출량의 표시부 사진이다.
도 2는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 사진,
도 3는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 X-선 회절분석(XRD) 그래프,
도 4a는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 메탄가스 연소실험 사진으로서, 연소촉매의 활성화 사진이고, 도 4b는 연소반응온도 및 CO/NOx 배출량의 표시부 사진이다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법을 설명하기 위한 흐름도, 도 2는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 사진, 도 3는 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 X-선 회절분석(XRD) 그래프, 도 4은 본 발명에서 제조된 고활성 연소촉매의 메탄가스 연소실험 사진이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법은 도 1에서와 같이, 망간 질산염 및 구리 질산염으로 이루어진 금속 전구체를 증류수에 용해시켜서 금속 전구체 용액을 제조하는 금속 전구체 용액 제조단계(S100); 상기 제조된 금속 전구체 용액 및 감마 알루미나 비드를 80 내지 100℃의 가열온도를 갖는 반응기에서 혼합하는 혼합단계(S200); 상기 반응기 내에서 혼합된 혼합물을 90±5℃로 가열하여, 수분을 증발시킴으로써 금속 전구체 물질이 감마 알루미나 비드 표면에 함침되도록 하는 함침단계(S300); 상기 함침이 완료된 감마 알루미나를 100℃의 건조오븐 내에 투입하고 8 내지 12시간 동안 건조하여 감마 알루미나의 내부에 잔존하는 수분을 제거하는 수분제거단계(S400); 및 상기 수분 제거단계를 통해 수분이 완전히 제거된 감마 알루미나를 건조 오븐 내에서 5℃/min의 승온속도로 800 내지 1000℃까지 승온한 후, 1 내지 3시간 동안 유지하여 고활성의 연소촉매가 제조되도록 하는 단계(S400);를 포함할 수 있다.
상기 금속 전구체 용액을 제조하는 단계(S100)는 증류수 100 중량부에 대하여 금속전구체 1 내지 15 중량부가 혼합되어 이루어질 수 있다. 이와는 달리 망간 질산염과 구리 질산염들의 수용액을 제조하고 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다.
전자의 경우, 교반기가 구비된 혼합장치에 증류수와 금속 전구체를 투입한 후, 100 내지 400rpm의 속도범위 중 선택된 특정 교반속도를 일정하게 유지한 채 30 ~ 60분 동안 교반하여 혼합할 수 있다.
상기 교반속도의 범위는 교반기 내에 증류수와 금속 전구체의 총량이 많을 수도 있고 반대로 적을 수도 있으므로 투입량이 많은 경우에는 위 규정 범위내에서 교반속도를 상대적으로 빠르게 하고, 반대로 투입량이 적은 경우에는 위 규정 범위내에서 교반속도를 상대적으로 느리게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 금속 전구체의 일 성분으로 적용되는 망간 질산염은 안정적인 연소반응이 가능하고, 또한 금속 전구체의 다른 일 성분으로 적용되는 구리 질산염은 비교적 저온 연소 온도인 500 oC 부근에서부터 활성이 시작되므로 저온에서의 연소반응이 활발하다는 특징을 갖는다.
상기 혼합단계(S200)는 상기 망간 질산염과 구리 질산염으로 이루어진 금속 전구체 용액에 감마 알루미나(γ-Alumina)를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계로서, 여기서 상기 증류수와 감마 알루미나 비드의 부피비는 105 ~ 110 : 100으로, 감마 알루미나 비드의 부피에 비해 증류수의 부피를 5 ~ 10% 정도 많게 하여 혼합해야만 혼합 효율을 높일 수 있고, 보다 바람직하게는 110 : 100의 비율로 혼합하는 것이 최상의 혼합효율을 얻을 수 있다.
상기 설정된 부피비는 금속 전구체 용액과 감마 알루미나 비드를 혼합하였을 때, 감마 알루미나 비드가 금속 전구체 용액 내에 모두 침수된 상태가 되어야만 감마 알루미나 비드 전체를 금속 전구체 물질을 코팅(함침)시킬 수 있도록 하기 위한 범위이다. 즉, 감마 알루미나 비드가 금속 전구체로부터 일부가 노출된 상태라면 노출된 감마 알루미나 비드에는 금속 전구체가 코팅되지 않거나 양호한 코팅이 이루어지지 않게 되는 것이다.
상기 혼합단계는 교반수단에 의해 이루어질 수 있는데, 로터리 킬른이나 리본 믹서기가 사용될 수 있다.
상기 함침단계(S300)는 상기 금속 전구체 용액과 감마 알루미나 비드가 혼합된 혼합물을 가열하여 수분을 증발시킴에 따라 금속 전구체 물질이 감마 알루미나 비드의 표면에 함침(코팅)되도록 하는 단계로서, 혼합물이 상기 로터리 킬른 형태의 용기에 수용된 상태에서 90±5℃의 온도로 가열하여 증류수를 증발시키는 과정을 통해서 감마 알루미나 비드의 표면에 상기 금속 전구체 물질이 고착되도록 한다. 상기에서 가열시간은 특정하지 않으며, 증류수가 모두 증발될 때까지 가열하면 된다.
여기서, 상기 감마 알루미나 비드는 알루미나에 비해 비표면적이 높기 때문에 금속 전구체의 고착효율이 양호하다. 상기 감마 알루미나 비드의 비표면적은 250 ~ 300 m2/g이고, 밀도는 0.75 g/ml이며, 비크(직경)은 5 ~ 7 mm인 것이 적용될 수 있다.
상기 수분제거단계(S400)는 감마 알루미나 비드의 내부에 잔존하는 수분을 제거하는 단계로서, 표면에 금속 전구체가 고착된 감마 알루미나 비드를 상기에 언급된 바와 같이, 100℃의 건조오븐 내에 투입하고 8 내지 12시간 동안 가열함으로써 잔존 수분을 제거하게 된다. 여기서 건조시간은 10시간이 가장 바람직하다.
상기 고활성 연소촉매의 제조를 위한 최종단계(S500)는 감마 알루미나 비드를 건조 오븐 내에서 5℃/min의 승온속도로 800 내지 1000℃까지 승온한 후, 1 내지 3시간 동안 유지함으로써 스피넬 구조와 헥사 구조를 갖는 고활성 연소촉매가 최종적으로 만들어지게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법과, 이 제조방법을 통해 제조된 고활성 연소촉매의 물성실험과 연소실험에 대하여 설명한다.
[물성실험]
상기 제조한 고활성 연소촉매의 구조 및 비표면적, 기공 부피, 기공 크기 등의 물성 분석을 실시하였다. 촉매의 구조를 분석하기 위해서 X-선 회절 분석기 (XRD)를 이용하였다. 그 결과, 고온에서도 안정성을 보여주는 결정형 알루미나인 헥사구조의 알루미나가 관찰되었으며, 또한 일반적인 알루미나 구조도 관찰되었다. 그리고 MnO와 CuO는 지지체와 결합이 이루어져 SMSI(Strong Metal Support Interaction)구조이므로 피크로는 관찰되지 않았다.
여기서, SMSI(Strong Metal-Support Interaction)는 강한 금속-지지체 상호 작용을 의미한다. 즉, 지지체는 활성 물질과 상호 작용할 수 있고, 높은 환원 온도에서 환원 가능한 산화제와 금속과의 상호 작용은 일반적으로 강한 금속-지지체 상호 작용을 형성하게 된다.
[연소실험]
상기 제조한 고활성 연소촉매를 이용하여, 전기히터 방식의 촉매반응기를 제작한 후 메탄가스의 연소실험을 진행하였다. 메탄가스의 양은 약 3 L/min이며, 투입되는 공기의 양은 40 ~ 50 L/min이다. 그 결과 500 oC 이상에서 메탄가스의 완전 산화반응이 진행되었으며, 800 ~ 900 oC에서는 메탄가스의 완전 연소반응이 완료됨을 알 수 있었다. 800 oC 부근에서 NOx 및 CO 발생량이 모두 2 ppm 이하로 불완전 연소반응이 거의 일어나지 않음을 알 수 있었다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (8)
- 탄화수소, 수소 및 일산화탄소의 연소를 위한 연소촉매의 제조방법으로,
망간 질산염 및 구리 질산염으로 이루어진 금속 전구체를 증류수에 용해시켜서 금속 전구체 용액을 제조하는 금속 전구체 용액 제조단계;
상기 제조된 금속 전구체 용액 및 감마 알루미나 비드를 80 내지 100℃의 가열온도를 갖는 로터리 킬른 형태의 반응기에서 혼합하는 혼합단계;
상기 반응기 내에서 혼합된 혼합물을 90±5℃로 가열하여, 수분을 증발시킴으로써 금속 전구체 물질이 감마 알루미나 비드 표면에 함침되도록 하는 함침단계;
상기 함침이 완료된 감마 알루미나 비드를 100℃의 건조오븐 내에 투입하고 8 내지 12시간 동안 건조하여 감마 알루미나 비드의 내부에 잔존하는 수분을 제거하는 수분제거단계; 및
상기 수분 제거단계를 통해 수분이 완전히 제거된 감마 알루미나 비드를 건조 오븐 내에서 5℃/min의 승온속도로 800 내지 1000℃까지 승온한 후, 1 내지 3시간 동안 유지하여 고활성의 연소촉매가 제조되도록 하는 단계;에 의해 고확성 연소촉매를 제조한 후,
상기 제조된 고활성 연소촉매를 전기히터 방식의 촉매반응기를 이용하여 3 L/min의 메탄가스와 40 ~ 50 L/min의 공기를 투입하고 촉매반응기를 500℃ 이상 및 800~900℃을 가열하여 NOx 및 CO 발생량을 측정하였을 때, 500 oC 이상에서 메탄가스의 완전 산화반응이 진행되고, 800℃ 부근에서 NOx 및 CO 발생량이 2 ppm 이하로 불완전 연소반응이 발생하지 않음을 확인하는 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 증류수와 감마 알루미나 비드의 부피비는 105 ~ 110 : 100인 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 증류수와 금속 전구체의 혼합비는 증류수 100 중량부에 대하여 금속전구체는 1 내지 15 중량부인 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 감마 알루미나 비드는 비표면적은 250 ~ 300 m2/g, 밀도는 0.75 g/ml, 비드 크기는 직경 5 ~ 7 mm 인 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 고활성 연소촉매의 비표면적은 82.9m2/g-cat., 기공부피는 0.39cm3/g-cat., 기공크기는 14.6nm인 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
탄화수소는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄을 포함한 LNG, LPG 성분과 휘발성유기화합물(VOC)를 포함한 산화반응이 가능한 탄화수소(Hydro Carbon)인 것을 특징으로 하는 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법.
- 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210107016A KR102383409B1 (ko) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법 및 이에 의해 제조된 고활성 연소촉매 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210107016A KR102383409B1 (ko) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법 및 이에 의해 제조된 고활성 연소촉매 |
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|---|---|
| KR102383409B1 true KR102383409B1 (ko) | 2022-04-08 |
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| KR1020210107016A KR102383409B1 (ko) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 함침법을 이용한 고활성 연소촉매 제조방법 및 이에 의해 제조된 고활성 연소촉매 |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR100281444B1 (ko) | 1998-05-29 | 2001-02-01 | 박호군 | 열안정성및산화반응활성이우수한연소촉매 |
| KR100337024B1 (ko) | 1999-07-02 | 2002-05-17 | 손재익 | 계면활성제를 이용한 고온 촉매연소용 고표면적 알루미나 촉매의 제조방법 |
| KR102155594B1 (ko) * | 2019-05-23 | 2020-09-14 | 에코팩쳐(주) | 과잉수 함침법을 이용한 고온용 산화반응 촉매의 제조방법 |
-
2021
- 2021-08-13 KR KR1020210107016A patent/KR102383409B1/ko active IP Right Grant
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| KR100281444B1 (ko) | 1998-05-29 | 2001-02-01 | 박호군 | 열안정성및산화반응활성이우수한연소촉매 |
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| KR102155594B1 (ko) * | 2019-05-23 | 2020-09-14 | 에코팩쳐(주) | 과잉수 함침법을 이용한 고온용 산화반응 촉매의 제조방법 |
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