KR102558190B1 - Method for regenerating waste plate type SCR catalyst - Google Patents

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KR102558190B1
KR102558190B1 KR1020230010258A KR20230010258A KR102558190B1 KR 102558190 B1 KR102558190 B1 KR 102558190B1 KR 1020230010258 A KR1020230010258 A KR 1020230010258A KR 20230010258 A KR20230010258 A KR 20230010258A KR 102558190 B1 KR102558190 B1 KR 102558190B1
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오철석
김만철
박종인
백종진
박삼식
하호정
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한국남부발전 주식회사
주식회사 나노
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Abstract

본 발명은 c) 폐 평판형 선택적 촉매 환원반응(SCR) 촉매를 암모늄계 화합물 함유 수용액으로 세척하는 2차 세척 단계를 포함하는, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst, comprising c) a second washing step of washing the waste plate-type selective catalytic reduction (SCR) catalyst with an aqueous solution containing an ammonium-based compound.

Description

폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법 {Method for regenerating waste plate type SCR catalyst}Method for regenerating waste plate type SCR catalyst}

본 발명은 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for regenerating a waste plate type SCR catalyst.

질소산화물은 주로 NO와 NO2를 뜻하며 NOx라고 표기한다. NO는 무색무취의 기체로서 대기 중에서 쉽게 황갈색의 NO2로 전환된다. 또한 산성비의 원인이 되기도 하며, O3, HCHO, PAN(peroxyacetyl nitrate) 등의 각종 산화제를 생성하여 2차 오염을 유발시키고, 광화학 스모그를 유발한다. N2O는 대표적인 온실가스 중의 하나인 CO2와 CH4 다음으로 많이 배출되는 성분이며, 지구온난화 효과는 CO2 분자의 310배나 더 높다.Nitrogen oxides mainly mean NO and NO 2 and are expressed as NOx. NO is a colorless, odorless gas that is readily converted to yellow-brown NO 2 in the air. It also causes acid rain, and generates various oxidants such as O 3 , HCHO, and PAN (peroxyacetyl nitrate) to cause secondary pollution and photochemical smog. N 2 O is the most emitted component after CO 2 and CH 4 , which are representative greenhouse gases, and its global warming effect is 310 times higher than that of CO 2 molecules.

이에 따라 질소산화물을 제거하기 위한 다양한 기술이 개발되어 왔다. 그 중 고정원에서 배출되는 질소산화물을 90% 이상 제거할 수 있는 기술은 현재로서는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction, SCR) 촉매 기술이 유일하다.Accordingly, various techniques for removing nitrogen oxides have been developed. Among them, selective catalytic reduction (SCR) catalyst technology is currently the only technology that can remove more than 90% of nitrogen oxides emitted from stationary sources.

상기 SCR 촉매로서 이산화티타늄(TiO2)을 담지체로 사용하여 오산화바나듐(V2O5) 및 산화텅스텐(WO3)등의 금속을 담지시킨 촉매가 널리 사용되고 있다. 상기 바나듐, 텅스텐은 고가의 금속들이므로, 환경오염 문제를 해결함과 동시에 경제적인 측면을 고려해 이미 사용된 SCR 촉매를 재생하여 다시 사용해야 한다.As the SCR catalyst, a catalyst in which metals such as vanadium pentoxide (V 2 O 5 ) and tungsten oxide (WO 3 ) are supported by using titanium dioxide (TiO 2 ) as a support is widely used. Since vanadium and tungsten are expensive metals, it is necessary to regenerate and reuse an already used SCR catalyst in consideration of economic aspects while solving environmental pollution problems.

상기 SCR 촉매를 재생하여 다시 사용하기 위해서는 촉매체에 침적된 비산회(fly ash), 비소와 같은 중금속, 알칼리 금속, 알칼리토금속, 더스트(dust) 등을 포함하는 비활성 물질을 제거하고 다시 촉매 활성을 부여하는 공정이 필요하다.In order to regenerate and reuse the SCR catalyst, a process of removing inactive materials including fly ash, heavy metals such as arsenic, alkali metals, alkaline earth metals, and dust deposited on the catalyst body and imparting catalytic activity again is required.

특허문헌 1(대한민국 등록특허공보 제10-0668936호)에서는 암모늄메타바나데이트 용액, 암모늄 파라텅스테이트 및 황산용액을 포함하는 혼합액을 폐촉매에 유동시키고 기포를 발생시킴으로써, 비산회 및 알칼리 금속등을 세정 및 용출시키고 동시에 촉매활성을 보충하는 SCR 촉매 재생 방법을 개시하고 있다.Patent Document 1 (Korean Registered Patent Publication No. 10-0668936) discloses an SCR catalyst regeneration method for cleaning and eluting fly ash and alkali metals by flowing a mixed solution containing ammonium metavanadate solution, ammonium paratungstate, and sulfuric acid solution into a waste catalyst and generating bubbles, and at the same time supplementing catalytic activity.

그러나 특허문헌 1에 따르면, 비활성 물질들을 제거하기도 전에 혼합액에 의해 활성성분이 상기 비활성 물질을 코팅해 버리는 문제가 발생할 수 있으며, 또한 상기 비활성 물질과 상기 혼합액이 부반응을 일으켜 염을 생성시킬 수 있다. 더욱이, 고비용의 바나듐 및 텅스텐을 포함하는 혼합액으로 비활성 물질을 제거하므로 비경제적이라는 문제점도 있다.However, according to Patent Document 1, a problem may occur that the active ingredient coats the inactive material by the mixed solution even before the inactive materials are removed, and a side reaction between the inactive material and the mixed liquid may cause salt to be generated. Moreover, there is also a problem that it is uneconomical because the inactive material is removed with a mixture containing expensive vanadium and tungsten.

대한민국 등록특허공보 제10-0668936호 (2007.01.08)Republic of Korea Patent Registration No. 10-0668936 (2007.01.08)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 플러깅(plugging), 마스킹(masking), 블로킹(blocking) 등의 물리적 피독과 비소, 알카리금속, 알카리토금속, 인, 황화합물 성분 등에 의한 화학적 피독으로 인하여 촉매활성이 저하된 폐 촉매의 활성을 신촉매의 90% 이상으로 회복할 수 있는 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst that can recover the activity of a waste catalyst whose catalytic activity has decreased due to physical poisoning such as plugging, masking, blocking, etc., and chemical poisoning by arsenic, alkali metal, alkaline earth metal, phosphorus, sulfur compound component, etc. to 90% or more of that of the new catalyst.

다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, the above purpose is exemplary, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 c) 폐 평판형 선택적 촉매 환원반응(SCR) 촉매를 암모늄계 화합물 함유 수용액으로 세척하는 2차 세척 단계를 포함하는, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object relates to a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst, including c) a secondary washing step of washing the waste plate-type selective catalytic reduction (SCR) catalyst with an aqueous solution containing an ammonium-based compound.

상기 일 양태에 있어, 상기 암모늄계 화합물은 암모늄 카보네이트계 화합물, 암모늄 바이카보네이트계 화합물 및 암모늄 카바메이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the above aspect, the ammonium-based compound may be at least one selected from the group consisting of an ammonium carbonate-based compound, an ammonium bicarbonate-based compound, and an ammonium carbamate-based compound.

상기 일 양태에 있어, 상기 암모늄 카보네이트계 화합물은 암모늄 카보네이트, 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트 및 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the above aspect, the ammonium carbonate-based compound is ammonium carbonate, ethylammonium ethyl carbonate, isopropylammonium isopropylcarbonate, n-butylammonium n-butylcarbonate, isobutylammonium isobutylcarbonate, t-butylammonium t-butylcarbonate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbonate, 2-methoxyethylammonium 2-methoxyethylcarbonate, octadecylammonium octadecylcarbonate, dibutylammonium dibutylcarbonate, dioctadecylammonium di It may be at least one selected from the group consisting of octadecyl carbonate, methyldecyl ammonium, methyldecyl carbonate, and triethylenediaminium isopropyl carbonate.

상기 일 양태에 있어, 상기 암모늄 바이카보네이트계 화합물은 암모늄 바이카보네이트, 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타 데실암모늄 바이카보네이트 및 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In the above aspect, the ammonium bicarbonate-based compound may be at least one selected from the group consisting of ammonium bicarbonate, isopropylammonium bicarbonate, t-butylammonium bicarbonate, 2-ethylhexylammonium bicarbonate, 2-methoxyethylammonium bicarbonate, dioctadecylammonium bicarbonate, and triethylenediaminium bicarbonate.

상기 일 양태에 있어, 상기 암모늄 카바메이트계 화합물은 암모늄 카바메이트, 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 디부틸 암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트 및 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In one aspect, the ammonium carbamate-based compound is ammonium carbamate, ethylammonium ethyl carbamate, isopropylammonium isopropyl carbamate, n-butylammonium n-butyl carbamate, isobutylammonium isobutyl carbamate, t-butylammonium t-butyl carbamate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbamate, octadecylammonium octadecylcarbamate, 2-methoxyethylammonium 2-methoxyethyl It may be at least one selected from the group consisting of carbamate, dibutyl ammonium dibutyl carbamate, dioctadecylammonium dioctadecylcarbamate, methyldecylammonium methyldecylcarbamate, and triethylenediaminium isopropyl bicarbamate.

상기 일 양태에 있어, 상기 암모늄계 화합물 함유 수용액의 농도는 0.01 내지 1 M일 수 있다.In the above aspect, the concentration of the aqueous solution containing the ammonium-based compound may be 0.01 to 1 M.

상기 일 양태에 있어, 상기 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은, 상기 2차 세척 단계 전, a) 폐 SCR 촉매를 세정 용액에 담지하고 공기를 주입하여 버블링 하는 물리적 세정 단계를 더 포함할 수 있다.In the above aspect, the method for regenerating the waste plate-type SCR catalyst may further include, before the second washing step, a) a physical cleaning step of supporting the waste SCR catalyst in a cleaning solution and injecting and bubbling air into the waste SCR catalyst.

상기 일 양태에 있어, 상기 세정 용액은 탈이온수, 정제수 또는 공업용수일 수 있다.In the above aspect, the cleaning solution may be deionized water, purified water, or industrial water.

상기 일 양태에 있어, 상기 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은, 상기 2차 세척 단계 전 및 세정 단계 후, b) 세정된 폐 평판형 SCR 촉매를 순수(pure water)로 세척하는 1차 세척 단계를 더 포함할 수 있다.In the above aspect, the method for regenerating the waste plate-type SCR catalyst may further include b) a first washing step of washing the cleaned waste plate-type SCR catalyst with pure water before and after the second washing step.

상기 일 양태에 있어, 상기 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은, 상기 2차 세척 단계 후, d) 2차 세척된 폐 평판형 SCR 촉매를 건조하는 건조 단계; 및 e) 건조된 폐 평판형 SCR 촉매에 활성 성분을 코팅하는 활성 회복 단계;를 더 포함할 수 있다.In the above aspect, the regeneration method of the waste plate-type SCR catalyst may include, after the second washing step, d) drying the second-washed waste plate-type SCR catalyst; and e) an activity recovery step of coating an active component on the dried waste flat plate-type SCR catalyst.

본 발명에 따른 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은 폐 평판형 SCR 촉매를 암모늄계 화합물 함유 수용액으로 세척함으로써 신촉매 대비 상대활성도(KR/K0) 0.94 이상, SO2 전환율 1% 미만의 특성을 가지도록 촉매를 재생할 수 있다는 장점이 있다.The method for regenerating the waste plate-type SCR catalyst according to the present invention has the advantage of being able to regenerate the catalyst so that it has a relative activity ( KR /K 0 ) of 0.94 or more and an SO 2 conversion rate of less than 1% compared to the new catalyst by washing the waste plate-type SCR catalyst with an aqueous solution containing an ammonium compound.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 재생 전 폐 촉매(사용촉매) 샘플(하동 7호기, 1호기)의 실사진이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 재생 전 폐 촉매 샘플(하동 7호기,1호기)의 X선회절분석(XRD) 결과이다.
도 4는 성능평가를 위해 폐 촉매 샘플(하동 7호기, 1호기)을 마이크로 반응기에 고정한 모습을 나타낸 실사진이다.
도 5는 사용 전 신촉매와, 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 비표면적 분석 결과(1호기)이다.
도 6은 사용 전 신촉매와, 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 비표면적 분석 결과(7호기)이다.
도 7은 사용 전 신촉매와, 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 공극 부피 분석 결과(1호기)이다.
도 8은 사용 전 신촉매와, 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 공극 부피 분석 결과(7호기)이다.
도 9는 사용 전 신촉매와, 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 공극 크기 분석 결과(1호기)이다.
도 10은 사용 전 신촉매와, 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 공극 크기 분석 결과(7호기)이다.
도 11은 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 세정 전후 피독물질(Na2O, K2O, P2O5, As2O3, MgO) 함량 분석 결과(1호기)이다.
도 12는 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 세정 전후 피독물질(Na2O, K2O, P2O5, As2O3, MgO) 함량 분석 결과(7호기)이다.
도 13은 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 세정 전후 피독물질(SO3, CaO, SiO2, Al2O3) 함량 분석 결과(1호기)이다.
도 14는 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 세정 전후 피독물질(SO3, CaO, SiO2, Al2O3) 함량 분석 결과(7호기)이다.
도 15는 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 세정 전후 촉매물질(V2O5, WO3, MoO3) 함량 분석 결과(1호기)이다.
도 16은 사용된 폐 촉매 및 세정된 폐 촉매의 세정 전후 촉매물질(V2O5, WO3, MoO3) 함량 분석 결과(7호기)이다.
도 17은 7호기에서 인출한 폐 촉매와 이를 재생한 재생촉매 및 신촉매의 NOx 제거효율 및 활성도를 나타낸 자료이다.
도 18은 7호기에서 인출한 폐 촉매와 이를 재생한 재생촉매 및 신촉매의 SOx 전환율을 나타낸 자료이다.
도 19는 1호기에서 인출한 폐 촉매와 이를 재생한 재생촉매 및 신촉매의 NOx 제거효율 및 활성도를 나타낸 자료이다.
도 20은 1호기에서 인출한 폐 촉매와 이를 재생한 재생촉매 및 신촉매의 SOx 전환율을 나타낸 자료이다.
1 is a flowchart illustrating a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst according to an embodiment of the present invention.
2 is a real picture of a sample of waste catalyst (used catalyst) before regeneration (Hadong Units 7 and 1) according to an example of the present invention.
3 is an X-ray diffraction analysis (XRD) result of waste catalyst samples (Hadong Units 7 and 1) before regeneration according to an example of the present invention.
4 is a real picture showing a state in which waste catalyst samples (Hadong Units 7 and 1) are fixed to a micro-reactor for performance evaluation.
5 is a result of analysis of the specific surface area (unit 1) of the new catalyst before use, the used catalyst, and the cleaned waste catalyst.
6 is a result of analysis of the specific surface area of the new catalyst before use, the spent catalyst used, and the cleaned waste catalyst (Unit 7).
7 shows the results of pore volume analysis (Unit 1) of the new catalyst before use, the used catalyst, and the cleaned waste catalyst.
8 shows the results of pore volume analysis (Unit 7) of the new catalyst before use, the used catalyst, and the cleaned waste catalyst.
9 shows the results of pore size analysis (Unit 1) of the new catalyst before use, the used catalyst, and the cleaned waste catalyst.
10 shows the results of pore size analysis (Unit 7) of the new catalyst before use, the used catalyst, and the cleaned waste catalyst.
11 is a result of analyzing the content of poisonous substances (Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5 , As 2 O 3 , MgO) before and after cleaning of the spent catalyst and the cleaned waste catalyst (Unit 1).
FIG. 12 shows the results of analyzing the content of poisonous substances (Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5 , As 2 O 3 , MgO) before and after cleaning of the spent catalyst and the cleaned waste catalyst (Unit 7).
13 is a result of analyzing the content of poisonous substances (SO 3 , CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 ) of used and cleaned waste catalysts before and after cleaning (Unit 1).
14 shows the results of analyzing the content of poisonous substances (SO 3 , CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 ) in the spent catalyst and the cleaned waste catalyst before and after cleaning (Unit 7).
15 is a result of analyzing the content of catalyst materials (V 2 O 5 , WO 3 , MoO 3 ) before and after cleaning of the spent catalyst and the cleaned waste catalyst (Unit 1).
FIG. 16 shows the analysis results (Unit 7) of catalyst material (V 2 O 5 , WO 3 , MoO 3 ) content of used and cleaned waste catalysts before and after cleaning.
17 is data showing the NOx removal efficiency and activity of the waste catalyst taken out from Unit 7, the regenerated catalyst and the new catalyst.
18 is data showing the SO x conversion rates of the spent catalyst withdrawn from Unit 7, the regenerated catalyst obtained by regenerating the same, and the new catalyst.
19 is data showing the NOx removal efficiency and activity of the waste catalyst taken out from Unit 1, the regenerated catalyst and the new catalyst.
20 is data showing the SO x conversion rates of the waste catalyst withdrawn from Unit 1, the regenerated catalyst obtained by regenerating the same, and the new catalyst.

이하 본 발명에 따른 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst according to the present invention will be described in detail. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the drawings presented below, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, unless there is another definition in the technical terms and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings. Descriptions of known functions and configurations that may unnecessarily obscure will be omitted.

본 발명의 일 양태는 c) 폐 평판형 선택적 촉매 환원반응(SCR) 촉매를 암모늄계 화합물 함유 수용액으로 세척하는 2차 세척 단계를 포함하는, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a method for regenerating a waste plate-type selective catalytic reduction (SCR) catalyst, comprising a second washing step of washing the waste plate-type selective catalytic reduction (SCR) catalyst with an aqueous solution containing an ammonium-based compound.

이처럼, 본 발명에 따른 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은 폐 평판형 SCR 촉매를 암모늄계 화합물 함유 수용액으로 세척함으로써 신촉매 대비 상대활성도(KR/K0) 0.94 이상, SOx 전환율 1% 미만의 특성을 가지도록 촉매를 재생할 수 있다는 장점이 있다. 이때, 상기 상대활성도(KR/K0)에서 KR은 재생된 폐 촉매의 활성도이며, K0는 신촉매의 활성도이다.As such, the method for regenerating the waste plate-type SCR catalyst according to the present invention has the advantage of regenerating the catalyst so that the waste plate-type SCR catalyst has a relative activity ( KR /K 0 ) of 0.94 or more and a SO x conversion rate of less than 1% compared to the new catalyst by washing the waste plate-type SCR catalyst with an aqueous solution containing an ammonium compound. At this time, in the relative activity ( KR /K 0 ), KR is the activity of the regenerated waste catalyst, and K 0 is the activity of the new catalyst.

일 예로, 상기 암모늄계 화합물은 암모늄 카보네이트계 화합물, 암모늄 바이카보네이트계 화합물 및 암모늄 카바메이트계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적인 일 예시로, 상기 암모늄 카보네이트계 화합물은 암모늄 카보네이트, 에틸암모늄 에틸카보네이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카보네이트, n-부틸암모늄 n-부틸카보네이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카보네이트, t-부틸암모늄 t-부틸카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카보네이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카보네이트, 디부틸암모늄 디부틸카보네이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카보네이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카보네이트 및 트리에틸렌디아미늄 이소프로필카보네이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 상기 암모늄 바이카보네이트계 화합물은 암모늄 바이카보네이트, 이소프로필암모늄 바이카보네이트, t-부틸암모늄 바이카보네이트, 2-에틸헥실암모늄 바이카보네이트, 2-메톡시에틸암모늄 바이카보네이트, 디옥타 데실암모늄 바이카보네이트 및 트리에틸렌디아미늄 바이카보네이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 상기 암모늄 카바메이트계 화합물은 암모늄 카바메이트, 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 디부틸 암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트 및 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트 등으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 바람직하게, 보다 우수한 재생 효율을 확보하기 위한 측면에서 상기 암모늄계 화합물은 암모늄 카보네이트계 화합물일 수 있다.For example, the ammonium-based compound may be at least one selected from the group consisting of an ammonium carbonate-based compound, an ammonium bicarbonate-based compound, and an ammonium carbamate-based compound. As a more specific example, the ammonium carbonate-based compound is ammonium carbonate, ethylammonium ethyl carbonate, isopropylammonium isopropylcarbonate, n-butylammonium n-butylcarbonate, isobutylammonium isobutylcarbonate, t-butylammonium t-butylcarbonate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbonate, 2-methoxyethylammonium 2-methoxyethylcarbonate, octadecylammonium octadecylcarbonate, dibutylammonium dibutylcarbonate, dioctadecylammonium dioxane It may be at least one selected from the group consisting of tadecyl carbonate, methyldecylammonium methyldecyl carbonate, and triethylenediaminium isopropyl carbonate, and the ammonium bicarbonate-based compound may be at least one selected from the group consisting of ammonium bicarbonate, isopropylammonium bicarbonate, t-butylammonium bicarbonate, 2-ethylhexylammonium bicarbonate, 2-methoxyethylammonium bicarbonate, dioctadecylammonium bicarbonate, and triethylenediaminium bicarbonate, and the ammonium Carbamate compounds include ammonium carbamate, ethylammonium ethyl carbamate, isopropylammonium isopropylcarbamate, n-butylammonium n-butylcarbamate, isobutylammonium isobutylcarbamate, t-butylammonium t-butylcarbamate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbamate, octadecylammonium octadecylcarbamate, 2-methoxyethylammonium 2-methoxyethylcarbamate, dibutyl ammonium dibutyl carbamate It may be at least one selected from the group consisting of barmate, dioctadecylammonium dioctadecylcarbamate, methyldecylammonium methyldecylcarbamate, and triethylenediaminium isopropyl bicarbamate. Preferably, in terms of securing better regeneration efficiency, the ammonium-based compound may be an ammonium carbonate-based compound.

또한, 상기 암모늄계 화합물 함유 수용액의 농도는 0.01 내지 1 M일 수 있으며, 보다 좋게는 0.05 내지 0.8 M, 더욱 좋게는 0.1 내지 0.5 M일 수 있다. 이와 같은 범위에서 재생 효율이 보다 우수할 수 있다.In addition, the concentration of the ammonium-based compound-containing aqueous solution may be 0.01 to 1 M, more preferably 0.05 to 0.8 M, and more preferably 0.1 to 0.5 M. Regeneration efficiency may be more excellent in this range.

한편, 본 발명의 일 예에 따른 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은 2차 세척 단계 전 세정 단계, 1차 세척 단계가 더 수행될 수 있으며, 2차 세척 단계 후에는 건조 단계 및 활성 단계가 더 수행될 수 있다.Meanwhile, in the method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst according to an embodiment of the present invention, a cleaning step and a first washing step may be further performed before the second washing step, and a drying step and an activation step may be further performed after the second washing step.

구체적인 일 예로, 상기 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법은, 상기 2차 세척 단계 전, a) 폐 SCR 촉매를 세정 용액에 담지하고 공기를 주입하여 버블링 하는 물리적 세정 단계를 더 포함할 수 있다.As a specific example, the method for regenerating the waste plate-type SCR catalyst may further include, before the second washing step, a) a physical cleaning step of supporting the waste SCR catalyst in a cleaning solution and injecting and bubbling air into the waste SCR catalyst.

본 단계는 폐 촉매에 침적된 비산회, 더스트, 중금속, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속, 황화합물 등과 같은 비활성 물질을 제거하기 위한 물리적 세정 단계로, 상기 세정 용액에 폐 SCR 촉매를 담지한 후 공기 버블링을 수행하여 물리적으로 세정할 수 있다. 이때 상기 세정 용액은 탈이온수, 정제수 또는 공업용수일 수 있으며, 세정 용액의 온도는 20 내지 40℃일 수 있다. 세정 시간은 특별히 한정되지 않으며, 세정 용액의 pH와 전기전도도를 측정하여 그 그래프의 기울기가 변화하지 않는 상태까지 세정을 수행할 수 있다.This step is a physical cleaning step for removing inactive substances such as fly ash, dust, heavy metals, alkali metals and alkaline earth metals, and sulfur compounds deposited on the waste catalyst. After supporting the waste SCR catalyst in the cleaning solution, it can be physically cleaned by air bubbling. In this case, the cleaning solution may be deionized water, purified water, or industrial water, and the temperature of the cleaning solution may be 20 to 40°C. The cleaning time is not particularly limited, and the cleaning may be performed until the slope of the graph does not change by measuring the pH and electrical conductivity of the cleaning solution.

다음으로, 상기 2차 세척 단계 전 및 세정 단계 후, b) 세정된 폐 평판형 SCR 촉매를 순수(pure water)로 세척하는 1차 세척 단계를 더 수행할 수 있다. 1차 세척 단계는 폐 촉매에 남아 있는 비활성 물질을 제거하기 위한 단계로, 탈이온수 또는 정제수 등의 순수를 사용하여 세척할 수 있다.Next, before the second washing step and after the washing step, b) a first washing step of washing the cleaned waste plate type SCR catalyst with pure water may be further performed. The first washing step is a step for removing inactive substances remaining in the waste catalyst, and can be washed using pure water such as deionized water or purified water.

다음으로, 전술한 2차 세척 단계가 수행될 수 있으며, 2차 세척 단계 후, d) 2차 세척된 폐 평판형 SCR 촉매를 건조하는 건조 단계; 및 e) 건조된 폐 평판형 SCR 촉매에 활성 성분을 코팅하는 활성 회복 단계;를 더 수행할 수 있다.Next, the above-described second washing step may be performed. After the second washing step, d) a drying step of drying the secondly washed waste plate-type SCR catalyst; and e) an activity recovery step of coating an active component on the dried waste plate-type SCR catalyst.

상기 건조 단계는 당업계에서 통상적으로 사용되는 방법 및 조건을 통해 수행될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 상온에서 10 내지 60분 동안 건조시킬 수 있다.The drying step may be performed through methods and conditions commonly used in the art, and specifically, for example, drying may be performed at room temperature for 10 to 60 minutes.

이후, 건조된 폐 평판형 SCR 촉매에 활성 성분을 코팅하여 촉매 활성 성분을 보충함으로써 촉매 효율이 향상되도록 할 수 있다. 상기 활성 성분은 활성용액을 사용하여 코팅될 수 있으며, 상기 활성용액은 SCR 촉매의 조성 및 원하는 촉매 농도를 고려하여 VOS(Vanadyl Oxalate Solution), CeS(Cerium Nitrate Solution), SiS(Silicon binder Solution) 및 탈이온수 등을 혼합하여 제조한 RVMS(Regeneration Vandium-oxide Mixing Solution)일 수 있다.Thereafter, an active component may be coated on the dried waste plate-type SCR catalyst to supplement the catalytically active component, thereby improving catalytic efficiency. The active component may be coated using an active solution, and the active solution may be a regeneration vandium-oxide mixing solution (RVMS) prepared by mixing VOS (Vanadyl Oxalate Solution), CeS (Cerium Nitrate Solution), SiS (Silicon binder Solution), and deionized water in consideration of the composition and desired catalyst concentration of the SCR catalyst.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst according to the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Also, unless defined otherwise, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used in the description herein is merely to effectively describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. In addition, the unit of additives not specifically described in the specification may be % by weight.

1) 폐 촉매의 물성 분석:1) Physical property analysis of waste catalyst:

가. 재생기술 개발용 촉매 시료 입수go. Acquisition of catalyst samples for development of regeneration technology

고효율 평판형 촉매의 재생기술 개발을 위하여 하동화력발전본부 1호기 및 7호기에서 사용 후 폐기하는 폐 평판형 SCR 촉매(도 2)를 입수하여 물리 화학적 특성 및 촉매 성능분석을 수행하였다.In order to develop a regeneration technology for high-efficiency plate-type catalysts, waste plate-type SCR catalysts (Fig. 2) discarded after use in Hadong Thermal Power Plant Units 1 and 7 were procured, and physicochemical properties and catalyst performance were analyzed.

폐 촉매는 모두 ㈜나노에서 제작하여 2018년에 설치사용한 촉매로 7호기 폐 촉매는 2020년 3월, 1호기 폐 촉매는 2020년 11월에 각각 인출하였다. 7호기 폐 촉매는 15개 이상의 폐기모듈에서 각 10 시트씩 인출하였으며 고효율 평판형 재생기술 개발 기초시험용으로 주로 사용하였다. 1호기 폐 촉매는 1개 모듈에서 2 소박스(약 150 시트)를 인출하였으며, 개발된 재생기술을 검증하는 용도로 사용하였다.All of the waste catalysts were manufactured by Nano Co., Ltd. and installed and used in 2018, and the waste catalyst for Unit 7 was withdrawn in March 2020 and the waste catalyst for Unit 1 was withdrawn in November 2020. The waste catalyst of Unit 7 was taken out by 10 sheets each from more than 15 waste modules, and was mainly used for basic tests for the development of high-efficiency flat-plate regeneration technology. For Unit 1 waste catalyst, 2 small boxes (about 150 sheets) were taken out from one module and used to verify the developed regeneration technology.

각 호기별 신촉매에 대한 자료는 촉매 공급 시 제공된 품질자료를 참고하였으며, 촉매의 NOx 제거효율, SOx 전환율 및 NH3 슬립은 공인시험평가 결과 자료를 참고하였다.For the data on the new catalyst for each unit, the quality data provided at the time of catalyst supply were referred to, and the NOx removal efficiency, SO x conversion rate, and NH 3 slip of the catalyst were referred to the official test evaluation result data.

나. 폐 촉매 물성 분석me. Waste Catalyst Physical Property Analysis

고효율 평판형 촉매가 SCR 탈질시스템에 설치되어 운전되는 동안 운전환경에 의한 촉매의 열화와 피독물질 등에 의한 물리·화학적인 변화를 확인하기 위해 촉매 표면특성 분석과 화학적조성 분석을 수행하였다. 표면특성 분석은 BET 실험을 통한 촉매의 비표면적과 공극 부피, 평균 공극 크기의 변화를 측정하고, X-선형광분석법으로 촉매의 조성변화를 측정하였다. 이와 함께, 폐 촉매의 NOx 제거효율을 측정하여 촉매의 비활성화 정도를 검토하였다.While the high-efficiency plate-type catalyst was installed and operated in the SCR denitration system, the catalyst surface characteristics and chemical composition were analyzed to confirm the deterioration of the catalyst due to the operating environment and the physical and chemical changes caused by poisonous substances. For surface characterization, changes in the specific surface area, pore volume, and average pore size of the catalyst were measured through BET experiments, and changes in the composition of the catalyst were measured by X-ray fluorescence analysis. In addition, the degree of deactivation of the catalyst was examined by measuring the NOx removal efficiency of the waste catalyst.

a. 표면특성 분석: 촉매의 표면특성은 비표면적과 기공분포 특성을 분석할 수 있는 표면특성분석기(Tristar Ⅱ 3020 Micromeritics, USA)을 이용하여 분석하였다.a. Surface Characterization Analysis: The surface characteristics of the catalyst were analyzed using a surface characterization analyzer (Tristar II 3020 Micromeritics, USA) capable of analyzing the specific surface area and pore distribution characteristics.

상세하게, 폐 촉매 시트에서 상부의 엣지 하드닝(Edge hardening) 부분을 제외한 부분을 절단하여 금속지지체로부터 분리한 촉매물질을 유발로 분쇄하여 80~300 ㎛ 크기의 분말로 체가름하여 제작한 시료 0.5 g을 셀에 투입하고 장착하였다. 분석기에 장착하고 300℃로 승온하여 약 3시간 유지하며 흡착되어 있는 가스를 탈착시키는 디개싱(de-gassing) 과정을 거쳤다. 분석조건은 흡·탈착 지점 각 17개를 질소의 흡·탈착 방식으로 측정하였다. 폐 촉매의 표면특성 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다. In detail, 0.5 g of the sample prepared by cutting the waste catalyst sheet except for the upper edge hardening portion, pulverizing the catalyst material separated from the metal support with a mortar, and sieving into powder having a size of 80 to 300 μm was inserted into the cell and mounted. Mounted on the analyzer, the temperature was raised to 300 ° C., maintained for about 3 hours, and a de-gassing process was performed to desorb the adsorbed gas. As for the analysis conditions, 17 adsorption/desorption points were measured by nitrogen adsorption/desorption method. The surface characterization results of the spent catalyst are shown in Table 1 below.

호기exhalation 촉매종류Catalyst type 비표면적
(㎡/g)
specific surface area
(㎡/g)
공극 부피
(㎤/g)
void volume
(cm3/g)
공극 크기
(㎚)
pore size
(nm)
1호기Unit 1 신촉매new catalyst 71.571.5 0.260.26 12.7312.73 폐 촉매waste catalyst 57.857.8 0.230.23 13.7113.71 7호기Unit 7 신촉매new catalyst 70.0470.04 0.260.26 13.6713.67 폐 촉매waste catalyst 52.5852.58 0.230.23 16.0616.06

상기 표 1을 참조하면, 모든 호기에서 인출한 폐 촉매에서 신촉매 대비 공통적으로 비표면적과 공극 부피의 감소, 평균 공극 크기의 증가가 관찰되었다. 비표면적과 공극 부피의 감소는 촉매가 사용되는 동안 300℃ 이상의 높은 온도에 노출됨에 따라 촉매 담체인 TiO2의 입자 중 상대적으로 크기가 작은 입자의 입성장과 비산회나 피독물질이 촉매의 세공을 막아 생긴 결과로 보여지며, 평균 공극 크기의 증가는 세공 중 미세기공의 막힘에 의한 것이라는 보고와 일치하는 것으로 판단된다.Referring to Table 1, a decrease in specific surface area and pore volume, and an increase in average pore size were commonly observed in the waste catalyst taken out from all units compared to the new catalyst. The decrease in the specific surface area and pore volume is the result of the particle growth of relatively small particles of the catalyst carrier TiO 2 and the blocking of the pores of the catalyst by fly ash or poisonous substances as the catalyst is exposed to a high temperature of 300 ° C or higher during use.

b. 화학성분 및 상분석: 폐 촉매의 성능저하와 화학성분에 의한 피독의 연관성을 조사하기 위한 폐 촉매의 화학성분은 X선형광분석기(Axios PANanlytical, Nederland)를 이용하여 분석하였다.b. Chemical composition and phase analysis: The chemical composition of the waste catalyst was analyzed using an X-ray fluorescence spectrometer (Axios PANanlytical, Nederland) to investigate the correlation between the degradation of the waste catalyst and poisoning by the chemical composition.

㈜나노가 다년간 촉매재생 사업을 수행하면서 오일이나 바이오매스를 연료로 사용하는 사이트에 비해 석탄을 연료로 사용하는 사이트는 배기가스 중의 비산회가 보일러에서 알칼리금속 또는 인 등의 피독성분을 안정화시켜 촉매상에서는 이온화 된 알칼리나 인에 의한 촉매 비활성화가 상대적으로 적게 나타나는 것을 경험하였다. 촉매담체 물질인 TiO2의 결정상을 확인하기 위하여 X-선회절분석기(X’Pert PRO PANalytical, Netherlands)를 결정상을 분석한 결과, 도 3과 같이 1, 7호기 폐 촉매 모두 신촉매와 동일하게 아나타제(Anatase)상을 유지하고 있음을 알 수 있었다.While Nano Co., Ltd. has been carrying out the catalyst regeneration business for many years, compared to sites using oil or biomass as fuel, sites using coal as fuel have experienced that fly ash in exhaust gas stabilizes toxic components such as alkali metals or phosphorus in the boiler, and that catalyst deactivation by ionized alkali or phosphorus on the catalyst is relatively small. As a result of analyzing the crystal phase with an X'Pert PRO PANalytical, Netherlands, in order to confirm the crystal phase of the catalyst carrier material TiO 2 , as shown in FIG. 3, it was found that the waste catalysts of Units 1 and 7 maintained the same anatase phase as the new catalyst.

화학성분 분석을 위한 시료는 금속지지체(mesh)로부터 촉매물질을 분리시킨 후 유발로 분쇄하여 80 ㎛ 이하 분말로 체가름 한 뒤, 알루미늄컵에 분말을 담고 15ton의 압력에서 40초간 압축하여 펠렛 시편을 제조하였다. X선형광분석법을 이용하여 촉매의 화학적 성분분석은 실시한 후 미량으로 검출되는 피독물질인 알칼리금속 및 인, 비소 성분은 외부기관에 의뢰하여 유도결합플라즈마원자방출분광법(ICP) 분석을 진행하였다. 표 2에 신촉매와 폐 촉매의 화학성분 분석 결과를 나타내었다. For the sample for chemical composition analysis, the catalyst material was separated from the metal support (mesh), pulverized in a mortar, and sieved into powders of 80 μm or less, and then the powder was placed in an aluminum cup and compressed at a pressure of 15 ton for 40 seconds to prepare a pellet specimen. After analyzing the chemical components of the catalyst using X-ray fluorescence spectrometry, alkali metals, phosphorus, and arsenic, which are poisonous substances detected in trace amounts, were analyzed by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP) by requesting an external institution. Table 2 shows the chemical composition analysis results of the new catalyst and the spent catalyst.

구분division 성분
(중량%)
ingredient
(weight%)
신촉매new catalyst 폐 촉매waste catalyst
7호기Unit 7 4호기Unit 4 1호기Unit 1 7호기Unit 7 4호기Unit 4 1호기Unit 1 담체carrier TiO2 TiO 2 81.4081.40 81.6981.69 81.5581.55 77.0977.09 78.8278.82 78.0578.05 촉매물질Catalyst V2O5 V 2 O 5 1.831.83 2.652.65 2.562.56 1.701.70 2.162.16 2.132.13 WO3 WO 3 3.043.04 0.780.78 0.930.93 2.802.80 0.610.61 0.790.79 MoO3 MoO 3 1.981.98 2.292.29 2.382.38 1.781.78 1.831.83 2.032.03 주요
피독물질
main
poisonous substance
Na2ONa 2 O 0.120.12 0.130.13 0.130.13 0.300.30 0.250.25 0.310.31
K2O K2O 0.040.04 0.040.04 0.050.05 0.080.08 0.050.05 0.130.13 P2O5 P 2 O 5 0.080.08 0.080.08 0.060.06 0.110.11 0.180.18 0.230.23 As2O3 As 2 O 3 -- 0.020.02 -- 0.280.28 0.110.11 0.140.14 SO3 SO 3 0.780.78 0.770.77 0.890.89 1.651.65 2.352.35 2.582.58 CaOCaO 1.621.62 1.631.63 1.581.58 2.602.60 2.182.18 2.232.23 MgOMgO 0.240.24 0.230.23 0.230.23 0.620.62 0.540.54 0.490.49 기타etc SiO2 SiO 2 6.496.49 7.307.30 7.217.21 7.547.54 7.817.81 7.787.78 Al2O3 Al 2 O 3 2.022.02 2.012.01 2.102.10 2.822.82 2.492.49 2.462.46 Fe2O3 Fe 2 O 3 0.250.25 0.260.26 0.220.22 0.530.53 0.510.51 0.490.49 ClCl 0.110.11 0.120.12 0.110.11 0.100.10 0.110.11 0.160.16

상기 표 2를 참조하면, 신촉매의 주요성분인 TiO2와 V2O5, WO3, MoO3 함량은 폐 촉매에서 신촉매에 비해 감소한 경향을 나타내었으며, 주요 피독성분으로 분류되는 Na2O, K2O와 같은 알칼리금속산화물과 CaO, MgO와 같은 알칼리토금속산화물 그리고 인산화물(P2O5)과 산화비소(As2O3)과 SO3 성분은 상대적으로 증가하였다. 상대적으로 증가폭이 큰 성분으로는 SO3와 Na2O 성분으로 확인되었다. 폐 촉매에서 담체물질인 TiO2와 촉매물질인 V2O5, WO3, MoO3 함량이 감소한 것은 이러한 물질의 절대적 양이 변화한 것이 아니라 피독물질의 증가로 인한 상대적 함량이 감소한 결과이다.Referring to Table 2, the contents of TiO 2 , V 2 O 5 , WO 3 , and MoO 3 , which are the main components of the new catalyst, tended to decrease in the waste catalyst compared to the new catalyst, and alkali metal oxides such as Na 2 O and K 2 O, alkaline earth metal oxides such as CaO and MgO, phosphorus oxide (P 2 O 5 ), arsenic oxide (As 2 O 3 ), and SO 3 components, which are classified as major toxic components. has increased relatively. Components with a relatively large increase were identified as SO 3 and Na 2 O components. The decrease in the contents of carrier material TiO 2 and catalytic material V 2 O 5 , WO 3 , and MoO 3 in the spent catalyst is not a change in the absolute amount of these materials, but a result of a decrease in the relative content due to an increase in poisoning materials.

c. 폐 촉매 성능 평가c. Waste Catalyst Performance Evaluation

1호기, 7호기 폐 촉매의 성능을 평가하기 위해서 압축공기로 폐 촉매 시트의 표면을 청소한 후 촉매 시트의 중간 절곡이 없는 부분에서 샘플을 취외하였다. 성능시험은 고효율 평판형 촉매 성능평가시험방법의 Test-Ⅰ조건으로 평가를 진행하였다. 일반적으로 SOx 전환율은 주촉매인 V2O5 함량과 표면분산 상태에 좌우되기 때문에 폐 촉매의 경우, 신촉매의 SOx 전환율보다 낮아지는 것으로 알려져 있어 폐 촉매 상태에서는 NOx 제거효율만 측정하였다. 성능평가에 사용한 마이크로 반응기(Micro reactor)는 전기가열방식의 전기로 내부에 STS 316 재질의 반응기 튜브가 장착되어 있으며, 정확한 분석을 위해 촉매 전후단의 온도차를 ±1℃로 조절할 수 있도록 3부분으로 나뉜 개별 가열영역으로 제작된 전기로를 사용하고 있다. 시험평가 절차는 촉매성능 시험을 목적으로 하는 VGB Guideline에 제시된 절차를 준용하였으며 제시된 시험조건(면속도 및 배기가스 조성)에 맞추어 촉매의 절곡 부위를 피해 평판 부분을 절단기로 절단 가공하였다. 반응기에 촉매를 고정하기 위하여 별도의 평판형 촉매 성능평가용 치구를 이용하였으며 촉매의 가공 시편과 장입 모습을 도 4에 나타내었다.In order to evaluate the performance of the waste catalysts of Units 1 and 7, samples were taken from a portion of the catalyst sheet without bending in the middle after cleaning the surface of the catalyst sheet with compressed air. The performance test was evaluated under the Test-I condition of the high-efficiency plate-type catalyst performance evaluation test method. In general, since the SO x conversion rate depends on the V 2 O 5 content of the main catalyst and the surface dispersion state, the waste catalyst is known to be lower than the SO x conversion rate of the new catalyst, so only the NOx removal efficiency was measured in the waste catalyst state. The micro reactor used in the performance evaluation is equipped with a reactor tube made of STS 316 inside an electric heating type electric furnace, and an electric furnace made of individual heating zones divided into three parts so that the temperature difference between the front and rear ends of the catalyst can be adjusted to ± 1 ° C for accurate analysis. The test evaluation procedure applied the procedure presented in the VGB Guideline for the purpose of testing catalyst performance, and the flat plate portion was cut and processed with a cutter to avoid the bent portion of the catalyst according to the test conditions (face velocity and exhaust gas composition) presented. In order to fix the catalyst in the reactor, a separate plate-type catalyst performance evaluation jig was used, and the processed specimen and loading state of the catalyst are shown in FIG. 4.

촉매샘플의 가공 및 반응기 장입을 마친 반응기를 전기로에 장착하고, 온도를 분석 온도에 맞게 설정하고 MFC(Mass flow controller)로 분석에 필요한 모사가스를 주입하여 주입구(Inlet) 배기가스의 농도를 맞춘 후, H2O와 NH3를 주입하여 2시간이 지난 시점에서 촉매 전단과 출구의 NOx 농도를 읽어 탈질효율을 측정하였다. 측정된 폐 촉매의 NOx 제거효율로부터 촉매 활성도 산출은 아래의 계산식 1을 이용하여 계산하였으며, 신촉매의 활성도 대비 상대 활성도는 계산식 2를 적용하여 계산하였다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.After processing the catalyst sample and loading the reactor, the reactor was installed in an electric furnace, the temperature was set to the analysis temperature, and the concentration of exhaust gas at the inlet was adjusted by injecting the simulated gas required for analysis with the MFC (Mass flow controller). Then, H 2 O and NH 3 were injected, and the NOx concentration at the front and outlet of the catalyst was read after 2 hours, and the NOx concentration was measured. The catalyst activity was calculated from the NOx removal efficiency of the measured waste catalyst using Equation 1 below, and the relative activity compared to the activity of the new catalyst was calculated using Equation 2. The results are shown in Table 3 below.

(계산식 1) 촉매활성도(Activity, K) = -(면속도)×ln(1-η) (Calculation 1) Catalytic activity (Activity, K) = -(Face velocity)×ln(1-η)

계산식 1에서, η은 NOx 제거율[(NOx입구 농도-NOx출구 농도)/NOx입구 농도]이다.In Equation 1, η is the NOx removal rate [(NOx inlet concentration-NOx outlet concentration)/NOx inlet concentration].

(계산식 2) 상대활성도 = Kt/K0 (Calculation 2) Relative activity = K t /K 0

계산식 2에서, Kt는 사용시간(t) 이후의 폐 촉매 활성도이며, K0는 신촉매의 활성도이다.In Equation 2, K t is the activity of the waste catalyst after the usage time (t), and K 0 is the activity of the new catalyst.

호기exhalation 촉매 종류catalyst type NOx 제거효율NOx removal efficiency 촉매활성도Catalytic activity 상대활성도relative activity 1호기Unit 1 신촉매new catalyst 71.471.4 63.863.8 0.710.71 폐 촉매waste catalyst 58.758.7 45.145.1 7호기Unit 7 신촉매new catalyst 67.267.2 56.956.9 0.830.83 폐 촉매waste catalyst 60.560.5 47.447.4

2) 폐 촉매 재생:2) Regeneration of spent catalyst:

가. 재생 장치: 실험실 스케일의 재생장치는 ㈜나노의 ART(Advanced Regeneration Tech.) 공정에서 사용하는 에어 버블링(Air Bubbling) 세정과 초음파 세정이 가능하도록 설계되었다. 초음파의 주파수는 40 KHz이며 출력을 3단계로 조정하도록 설계하였으며, 기존 ART 공정과 동일하게 버블링용 에어 투입량 조절이 가능하도록 설계하였다. 또한, 세정용액의 온도에 따른 세정기능을 확인할 수 있도록 세정용액 가열기능을 추가하였다. 재생장치는 재생처리조와 활성용액 보관탱크로 분리하여 폐 촉매의 세정이 완료된 후 활성용액 보관탱크에 저장되어 있는 활성용액을 재생처리조로 공급시켜 리코팅(Re-coating) 공정을 수행할 수 있도록 하였다. 재생처리조의 크기는 평판형 촉매 시트 10개를 동시에 재생할 수 있는 크기로 제작하였으며, 내부는 금속 메쉬 형태로 구성하여 세정 후 물빠짐이 용이하고 촉매 시트의 간격을 조절할 수 있도록 하였다. 약산과 약염기를 이용한 세정실험과 활성용액의 산도를 고려하여 재질은 SUS 304로 제작하였다. go. Regeneration device: The laboratory-scale regeneration device is designed to enable air bubbling cleaning and ultrasonic cleaning used in Nano's ART (Advanced Regeneration Tech.) process. The frequency of ultrasonic waves is 40 KHz, and the output is designed to be adjusted in 3 steps, and the amount of air input for bubbling can be adjusted in the same way as the existing ART process. In addition, a cleaning solution heating function was added to check the cleaning function according to the temperature of the cleaning solution. The regeneration device is separated into a regeneration treatment tank and an active solution storage tank, and after cleaning of the waste catalyst is completed, the active solution stored in the active solution storage tank is supplied to the regeneration treatment tank so that a re-coating process can be performed. The size of the regeneration treatment tank was manufactured to a size capable of simultaneously regenerating 10 flat catalyst sheets, and the inside was configured in the form of a metal mesh so that water could be easily drained after cleaning and the interval between the catalyst sheets could be adjusted. The material was made of SUS 304 in consideration of the acidity of the active solution and the cleaning experiment using weak acid and weak base.

나. 세정 조건에 따른 세정효율me. Cleaning efficiency according to cleaning conditions

고효율 평판형 촉매의 재생을 위한 세정단계는 ①압축공기 또는 진공청소기를 이용하여 촉매 시트 사이와 시트 표면의 입자상물질을 제거하는 물리적 세정단계와 ②일반용수, 탈이온수(온수 or 냉수), 약산, 약염기 용액에 폐 촉매를 침전시켜 피독물질을 제거하는 습식세정 단계로 구분하였다. 본 연구에서는 압축공기로 촉매 시트에 묻은 먼지를 제거한 촉매 시트를 사용하여 실험을 진행하였다. 먼저 에어 버블링 방식과 초음파 방식 2종의 세정방식에 대한 실험을 진행하여 고효율 평판형 폐 촉매에 적합한 방식을 선정한 후 세정용액의 달리한 실험을 진행하였다. The cleaning step for regeneration of the high-efficiency plate-type catalyst is divided into ① a physical cleaning step of removing particulate matter between catalyst sheets and on the surface of the catalyst using compressed air or a vacuum cleaner, and ② a wet cleaning step of removing poisonous substances by precipitating waste catalyst in general water, deionized water (hot water or cold water), weak acid, or weak base solution. In this study, an experiment was conducted using a catalyst sheet in which dust adhered to the catalyst sheet was removed with compressed air. First, an experiment was conducted on two types of cleaning methods, an air bubbling method and an ultrasonic method, to select a method suitable for a high-efficiency plate-type waste catalyst, and then experiments with different cleaning solutions were conducted.

문헌조사를 통하여 많은 연구들이 폐 촉매의 세정 전과 후의 무게 및 여과된 재생용액에 침출된 성분분석 등 다양한 변수를 사용하였으나 결과적으로는 촉매의 재생효율은 초기 촉매의 상태와 폐 촉매의 피독상태에 가장 큰 영향을 받는 것으로 확인되었다. 따라서, 본 세정효율 연구에서는 고효율 평판형 촉매에 적합한 세정기술을 확보하는 것이 목표임으로 세정단계에서는 세정 전후 촉매의 비표면적 회복 수준과 피독물질 제거 수준을 기준으로 판단하였다.Through a literature review, many studies have used various variables such as the weight of waste catalyst before and after cleaning and the analysis of components leached into the filtered regeneration solution. As a result, it was confirmed that the catalyst regeneration efficiency is most affected by the state of the initial catalyst and the poisoning state of the waste catalyst. Therefore, in this cleaning efficiency study, since the goal was to secure a cleaning technology suitable for high-efficiency plate-type catalysts, the cleaning stage was judged based on the recovery level of the specific surface area of the catalyst before and after cleaning and the removal level of poisonous substances.

a. 세정방법에 따른 세정효율 실험a. Cleaning efficiency test according to cleaning method

초음파 방법과 에어 버블링 2가지 방법을 사용한 세정효율 비교는 변수를 최소화하기 위하여 일반용수 대신 25℃의 탈이온수를 사용하여 실험을 진행하였다. 세정시간은 앞서 언급한 바와 같이 세정용액의 pH와 전기전도도의 기울기가 변화하지 않는 상태까지의 시간으로 설정하였다. 세정을 마친 촉매는 탈이온수로 2회 세척한 후 상온에서 30분 건조 후 샘플을 재단하여 80℃ 건조기에서 10시간 건조한 후 비표면적과 주요 피독 성분의 분석을 진행하였다.The comparison of cleaning efficiency using the ultrasonic method and the air bubbling method was conducted using deionized water at 25 ° C instead of general water to minimize variables. As mentioned above, the cleaning time was set as the time until the pH and the electrical conductivity gradient of the cleaning solution did not change. The cleaned catalyst was washed twice with deionized water, dried at room temperature for 30 minutes, cut samples, dried in a dryer at 80 ° C for 10 hours, and analyzed for specific surface area and major poisoning components.

초음파 세정의 경우, 세정 초기 pH 감소 및 전기전도도 증가는 급격히 증가하였으나, 시간이 경과함에 따라 기울기의 폭이 줄어들어 오히려 에어 버블링 방법보다 세정시간이 평균 5분 이상 지체되었다. 탈이온수의 온도를 35℃로 올릴 경우, 세정시간이 에어 버블링 방법과 유사하게 나타나는 것으로 보아 초음파로 인하여 용출된 이온이 촉매 표면에서 외부로 충분히 확산되지 못하여 발생한 결과로 판단된다.In the case of ultrasonic cleaning, the initial pH decrease and the increase in electrical conductivity increased rapidly, but the width of the slope decreased over time, so the cleaning time was delayed by more than 5 minutes on average compared to the air bubbling method. When the temperature of the deionized water is raised to 35°C, the cleaning time is similar to that of the air bubbling method, which is considered to be a result of the ions eluted by ultrasonic waves not being sufficiently diffused from the catalyst surface to the outside.

에어 버블링 세정은 초음파 방식에 비해 세정 초기 pH 감소 및 전기전도도 증가율은 다소 늦었지만 세정용액의 활발한 혼합으로 촉매 표면의 이온이 쉽게 확산할 수 있도록 하여 세정시간이 단축되는 결과를 얻었다. 초음파 방식으로 세정한 촉매의 비표면적은 평균 59.6 ㎡/g를, 에어 버블링 방식으로 세정한 촉매의 비표면적은 평균 60.3 ㎡/g 의미 있는 차이는 발생하지 않았다.Compared to the ultrasonic method, the air bubbling cleaning showed a slightly lower rate of initial pH decrease and electrical conductivity increase, but active mixing of the cleaning solution made it easier for ions to diffuse on the catalyst surface, resulting in a shorter cleaning time. The average specific surface area of the catalyst cleaned by ultrasonic method was 59.6 m 2 /g, and the average specific surface area of catalyst cleaned by air bubbling method was 60.3 m 2 /g. No significant difference occurred.

세정방식에 따른 주요 피독 물질의 제거효율을 살펴본 결과, 알카리 성분과 SO3의 제거효율은 두 세정 방식이 거의 동일하였으나 알칼리토 성분과 인산화물 그리고, 알루미나와 실리카 성분의 제거율은 초음파 방식이 약 10% 더 많이 제거하는 것으로 나타났다.As a result of examining the removal efficiency of major poisoning substances according to the cleaning method, the removal efficiency of alkali components and SO 3 was almost the same in the two cleaning methods, but the removal rate of alkaline earth components, phosphorus oxide, and alumina and silica components was found to be about 10% greater by the ultrasonic method.

세정 방식을 달리하여 세정 후 탈이온수로 세척, 건조한 샘플 2점을 1.9 중량% 바나듐옥살레이트 활성용액에 20분간 담지시킨 활성회복 공정을 거친 후 재생촉매의 NOx 제거효율을 측정한 결과 초음파 세정은 63.2%, 에어 버블링 세정은 63.3%로 세정방식에 따른 활성은 차이를 확인하지 못하였다.After cleaning with different cleaning methods, the NOx removal efficiency of the regenerated catalyst was measured after an activation recovery process in which two samples were washed with deionized water and immersed in 1.9 wt% vanadium oxalate active solution for 20 minutes.

초음파 방식의 세정은 알칼리토성분과 인산화물의 제거효율이 높아 인에 의한 비활성화가 심한 중유나 바이오매스를 연료로 사용하는 사이트에 사용된 촉매의 재생에는 효과적일 것으로 판단되지만 석탄화력발전소 폐 촉매의 재생에서는 에어 버블링 방식과 유사한 성능을 나타내었으며 오히려 세정시간 측면에서는 에어 버블링 방식이 유리한 것으로 나타났다. 또한, 초음파 세정 시 세정시간을 줄이기 위하여 출력을 높일 경우, 금속지지체에 담지된 촉매가 일부 이탈되는 문제가 발생하여 향후 초음파방식으로 평판형 촉매를 세정할 경우에는 금속지지체로부터 촉매물질이 이탈되지 않는 조건을 찾는 과정을 거쳐야 할 것으로 보인다.Ultrasonic cleaning is considered to be effective for regeneration of catalysts used in sites using heavy oil or biomass as fuel, which are highly inactivated by phosphorus due to high removal efficiency of alkaline earth components and phosphorus oxide. In addition, when the output is increased to reduce the cleaning time during ultrasonic cleaning, a problem occurs in which the catalyst supported on the metal support is partially separated, so when cleaning the flat catalyst by ultrasonic method in the future, the catalyst material is not released from the metal support.

본 연구에서는 기존 ㈜나노의 에어 버블링 세정방법이 초음파 대비 유사한 세정효율을 나타냄에 따라 ART 공정을 변경하지 않고 사용할 수 있는 에어 버블링방법을 채택하여 이후 실험을 진행하였다.In this study, as the existing air bubbling cleaning method of Nano Co., Ltd. showed similar cleaning efficiency compared to ultrasonic waves, an air bubbling method that can be used without changing the ART process was adopted and subsequent experiments were conducted.

b. 세정용액에 따른 세정효율 실험b. Cleaning efficiency test according to cleaning solution

세정용액에 따른 실험은 탈이온수의 온도를 25℃와 45℃로 달리한 조건과 약산성의 황산 수용액(0.1M, 0.2M)과 질산 수용액(0.1M, 0.2M) 조건, 약염기성의 모노에탄올아민 수용액(MEA, 0.1M, 0.2M)과 수산화나트륨(0.1M, 0.2M) 수용액 조건, 및 일반공업용수를 대상물질로 사용하였으며 세정방식은 에어 버블링 방식을 사용하였다. 세정용액에 따른 세정효율은 세정방법 실험과 동일한 항목을 분석하여 세정용액에 대한 유의성을 확인하였다. 표 4에 세정용액에 따른 세정효율을 비교하였다.In the experiments with the cleaning solution, the temperature of the deionized water was changed to 25℃ and 45℃, the condition of weakly acidic aqueous solution of sulfuric acid (0.1M, 0.2M) and aqueous nitric acid (0.1M, 0.2M), the condition of weakly basic aqueous solution of monoethanolamine (MEA, 0.1M, 0.2M) and aqueous solution of sodium hydroxide (0.1M, 0.2M), and general industrial water were used as the target materials, and the cleaning method was air. A bubbling method was used. The cleaning efficiency according to the cleaning solution was analyzed for the same items as the cleaning method test, and the significance of the cleaning solution was confirmed. Table 4 compares the cleaning efficiency according to the cleaning solution.

세정용액cleaning solution 세정시간cleaning time 비표면적
회복율
specific surface area
recovery rate
피독물질
제거효율
poisonous substance
removal efficiency
비고note
탈이온수deionized water 25℃25℃ 기준standard 45℃45℃ V 용출문제, 작업성 낮음V dissolution problem, low workability 약산성weakly acidic 0.1M 황산0.1M sulfuric acid V 용출문제, SO3 농도 증가V elution problem, increase in SO 3 concentration 0.2M 황산0.2M sulfuric acid 0.1M 질산0.1M nitric acid V 용출문제, 탈이온수와 변별력 없음V Dissolution problem, no discrimination from deionized water 0.2M 질산0.2M nitric acid 약염기성Weak base 0.1M MEA0.1M MEA 침전물 생성, 세정효과 낮음Sediment formation, low cleaning effect 0.2M MEA0.2M MEA 0.1M NaOH0.1 M NaOH xx 세정효율 우수, Na2O 성분 증가Excellent cleaning efficiency, increased Na 2 O component 0.2M NaOH0.2 M NaOH xx 공업용수industrial water 25℃25℃ 세정 시간 늦음late cleaning

탈이온수의 실험에서, 탈이온수 온도가 45℃인 세정용액이 2배 이상 짧은 시간에 세정이 완료되는 것을 확인하였다. 하지만 온도가 높을수록 주촉매물질인 바나듐의 용출이 높아지는 문제가 발생하였으며, 높은 세정온도로 인한 작업성 문제가 발생하였다. 공정 적용 시 세정용액의 온도는 30℃를 넘지 않는 조건에서는 가급적 높을수록 좋다는 결론을 얻을 수 있었다. In an experiment with deionized water, it was confirmed that the cleaning solution in which the deionized water temperature was 45° C. completed cleaning in a time less than twice as short. However, the higher the temperature, the higher the elution of vanadium, the main catalyst material, and the workability problem due to the high cleaning temperature. When applying the process, it was concluded that the higher the temperature of the cleaning solution is, the better it is under the condition that it does not exceed 30 ℃.

약산성 실험에서도 재생시간이 단축되는 것을 확인하였으며, 탈이온수에 비해 주촉매물질이 많이 빠져나가는 문제가 발생하였다. 또한, 탈이온수 세척 후에도 기공에 남아있는 SO4 2- 이온이 완전히 제거되지 않아 세정 후 성분분석 시 SO3 농도가 높아지는 것을 알 수 있었다.It was also confirmed that the regeneration time was shortened in the weak acid test, and there was a problem that a lot of the main catalyst material escaped compared to deionized water. In addition, even after washing with deionized water, SO 4 2- ions remaining in the pores were not completely removed, so it was found that the concentration of SO 3 increased during the component analysis after washing.

약염기성 실험의 경우, 세정공정 후 세정용액에 흰색의 염이 생성되어 침전되는 것을 확인하였다. 특히, 수산화나트륨의 경우 세정 후 탈이온수 세척 공정을 거치더라도 세공에 Na+ 이온이 잔류하는 문제가 생겨 재생용액으로는 적합하지 않은 것으로 판단되었다.In the case of the weak base test, it was confirmed that a white salt was generated and precipitated in the washing solution after the washing process. In particular, in the case of sodium hydroxide, it was determined that it was not suitable as a regeneration solution because Na + ions remained in the pores even after washing with deionized water.

공업용수는 탈이온수에 비해 피독물질의 용출속도가 다소 느린 문제가 있으며 최종 세정 후에도 pH 감소폭과 전기전도도의 증가폭이 적은 것으로 나타났다. 하지만 세정 후 비표면적은 탈이온수를 사용하여 세정한 샘플과 2% 수준 이내의 값을 나타내었다. 많은 양의 세정용액을 탈이온수로 적용하는 것에 대한 경제적인 측면을 고려한다면 공업용수로도 세정효율을 높일 수 있는 방법이 필요할 것으로 판단된다.Compared to deionized water, industrial water has a slightly slower elution rate of poisonous substances, and the pH decrease and electrical conductivity increase are small even after final cleaning. However, the specific surface area after washing was within 2% of the sample washed with deionized water. Considering the economic aspect of applying a large amount of cleaning solution as deionized water, it is judged that a method to increase cleaning efficiency with industrial water is needed.

ART 재생공정은 세정공정과 세척공정 그리고 건조공정과 활성회복공정이 연속적으로 진행되도록 설계되어 있어 공업용수를 사용함에 따른 세정시간이 늦어지는 문제는 병목공정으로 작용될 수가 있어 본 연구에서 세정효율을 높일 수 있는 방법을 검토하였다. ART 공정의 세정공정은 1차 세정과 2차 세정이 단계적으로 진행되는 점을 Lab. scale 재생장치에 적용하여 2~3회 세정을 진행한 공업용수에 폐 촉매를 넣고 pH와 전기전도도가 안정화되는데 걸리는 시간을 측정한 결과 0.2 M의 황산용액과 유사하게 세정시간이 줄어드는 것을 확인하였다. 이는 앞서 실시한 세정에서 촉매상의 피독물질인 SO4 2- 이온이 용출되어 묽은 황산용액과 유사하게 pH가 감소됨에 따라 세정시간이 줄어든 것으로 판단된다. 이와 함께, 공업용수 사용 시 세정용액의 온도를 30℃ 높여 세정실험을 진행한 결과 25℃ 탈이온수와 유사한 세정시간을 나타냄을 확인하였다. 공업용수 사용 시 반드시 공업용수의 성분을 분석하여 용수 중의 알칼리성분과 알칼리토성분 등 촉매 활성에 영향을 주는 성분의 농도를 반드시 확인하여야 한다.The ART regeneration process is designed so that the cleaning process, washing process, drying process, and active recovery process proceed continuously, so the problem of the delay in cleaning time due to the use of industrial water can act as a bottleneck process. In this study, a method to increase the cleaning efficiency was reviewed. In the cleaning process of the ART process, Lab. After applying the scale regenerator to the industrial water washed 2-3 times, the waste catalyst was put in and the time required for pH and electrical conductivity to stabilize was measured. As a result, it was confirmed that the cleaning time was reduced similarly to 0.2 M sulfuric acid solution. This is considered to be due to the reduction of the cleaning time as the pH of the catalyst was reduced similarly to that of a dilute sulfuric acid solution due to the elution of SO 4 2- ions, which are poisonous substances on the catalyst, in the previous cleaning. In addition, when using industrial water, a cleaning experiment was conducted by raising the temperature of the cleaning solution by 30 ℃, and it was confirmed that the cleaning time was similar to that of 25 ℃ deionized water. When using industrial water, the components of industrial water must be analyzed to confirm the concentration of components that affect catalytic activity, such as alkali and alkaline earth components in the water.

다. 활성 회복 공정all. active recovery process

고효율 평판형 촉매 폐 촉매의 재생공정에서 활성 회복 공정은 최종 촉매의 성능을 좌우하는 중요한 공정이다. 본 실험의 활성회복 공정에서 사용한 활성용액은 ㈜나노의 ART 공정에서 사용하는 활성원액인 RVMS(Regeneration Vandium-oxide Mixing Solution) 용액을 사용하였다. RVMS는 VOS(Vanadyl Oxalate Solution)과 CeS(Cerium Nitrate Solution) 그리고 SiS(Silicon binder Solution)을 혼합하여 제조한 RVMS에 탈이온수 혼합하여 원하는 촉매물질의 농도를 갖는 활성용액인 RVDS(Regeneration Vanadium diluted Soluton) 형태로 제조하여 사용한다. 필요 시 조촉매인 AMT(Ammonium Meta-Tungstate)나 MoO3 전구체를 사용하여 조촉매 성분을 보충하기도 한다. 고효율 평판형 폐 촉매의 세정공정 수행 결과, 조촉매인 WO3와 MoO3 성분의 용출은 매우 적어 본 연구에서는 AMT와 MoO3 전구체의 담지공정은 제외하였다.In the regeneration process of high-efficiency plate-type catalyst waste catalyst, the activity recovery process is an important process that determines the performance of the final catalyst. As the active solution used in the active recovery process of this experiment, RVMS (Regeneration Vandium-oxide Mixing Solution) solution, which is an active stock solution used in the ART process of Nano Co., Ltd., was used. RVMS is prepared by mixing deionized water with RVMS prepared by mixing VOS (Vanadyl Oxalate Solution), CeS (Cerium Nitrate Solution), and SiS (Silicon Binder Solution) in the form of RVDS (Regeneration Vanadium Diluted Soluton), which is an active solution having a desired catalyst material concentration. If necessary, a cocatalyst component may be supplemented by using AMT (Ammonium Meta-Tungstate) or a MoO 3 precursor. As a result of the cleaning process of the high-efficiency plate-type waste catalyst, the elution of WO 3 and MoO 3 components, which are cocatalysts, was very low, and the supporting process of AMT and MoO 3 precursors was excluded in this study.

세정공정과 세척공정 그리고 건조공정을 거친 촉매 시트에 신촉매의 V2O5 함량의 110% 수준의 담지를 목표로 RVDS를 제조하여 20분간 담지 후 인출하여 자연건조 후 X선형광분석법을 이용하여 촉매물질의 담지량을 확인하였다. 원하는 농도의 촉매물질이 담지된 촉매샘플은 폐 촉매와 동일한 방법으로 마이크로 반응기를 이용하여 NOx 제거효율과 SOx 전환율을 측정하였다. SOx 전환율은 반응기 입구의 SO2와 출구의 SO3를 농도를 측정하여 계산식 3을 통하여 확인한다.A RVDS was prepared with the goal of supporting 110% of the V 2 O 5 content of the new catalyst on a catalyst sheet that had undergone cleaning, washing, and drying processes, and after being supported for 20 minutes, it was drawn out, dried naturally, and X-ray fluorescence analysis was used to confirm the supported amount of the catalyst material. The NOx removal efficiency and SOx conversion rate of the catalyst sample loaded with the catalyst material at the desired concentration were measured using a microreactor in the same way as the waste catalyst. The SO x conversion rate is confirmed through Equation 3 by measuring the concentrations of SO 2 at the inlet and SO 3 at the outlet of the reactor.

(계산식 3) SOx 전환율(%) = (SO3출구측 농도/SO2입구측 농도)×100(Calculation 3) SO x conversion rate (%) = (SO 3 outlet concentration / SO 2 inlet concentration) × 100

반응기 입구의 SO2 농도는 연속적 SO2 가스분석기를 사용하여 측정하고, SO3농도는 반응기 출구에서 배기가스를 등속 흡입하여 SO3 포집병에서 흡착한 SO3를 증류수로 용해시켜 이온크로마토그래피를 이용하여 SO4 2- 이온의 농도를 측정한 후 환산하였다.The SO 2 concentration at the inlet of the reactor was measured using a continuous SO 2 gas analyzer, and the SO 3 concentration was converted after the concentration of SO 4 2- ions was measured using ion chromatography by dissolving the SO 3 adsorbed in the SO 3 collection bottle in distilled water by inhaling the exhaust gas at constant speed at the outlet of the reactor.

라. 고효율 평판형 촉매 재생 실험결과la. High-efficiency plate type catalyst regeneration test result

고효율 평판형 촉매의 재생기술을 확보하기 위하여 세정방법과 세정용액별 세정효율 연구를 통하여 고효율 평판형 촉매 재생에 적합한 경제적인 재생방법을 다음과 같이 설계하였다.In order to secure regeneration technology for high-efficiency plate-type catalysts, an economical regeneration method suitable for regeneration of high-efficiency plate-type catalysts was designed as follows through research on cleaning methods and cleaning efficiencies for each cleaning solution.

①세정용액은 25℃ 이상의 공업용수를 사용하고 에어 버블링 세정방식으로 폐 촉매를 2단계에 거쳐 세정한다. ②세정을 마친 촉매는 탈이온수로 2회 세척한 후 에어 블로잉(Air blowing) 방식을 표면의 수분을 제거한다. ③수분이 제거된 촉매는 활성용액 RVDS에 침지시켜 20분간 담지 후 자연건조 한다. ④건조를 마친 재생촉매는 마이크로 반응기 평가장치를 이용하여 NOx 제거효율과 SOx 전환율을 측정하여 재생 성공여부를 판단한다.① The cleaning solution uses industrial water of 25℃ or higher and cleans the waste catalyst in two steps by air bubbling cleaning method. ② The cleaned catalyst is washed twice with deionized water, and then moisture is removed from the surface by air blowing. ③ The catalyst from which moisture has been removed is immersed in the active solution RVDS for 20 minutes and dried naturally. ④The regeneration catalyst after drying is measured for NOx removal efficiency and SOx conversion rate using a micro-reactor evaluation device to determine whether or not regeneration is successful.

a. 표면특성 분석a. Surface Characteristics Analysis

1호기, 7호기에서 인출한 폐 촉매를 위의 ①세정공정을 적용하여 세정한 후 세정 전과 세정 후의 비표면적의 변화(도 5 및 6), 공극 부피의 변화(도 7 및 8), 공극 크기의 변화(도 9 및 10)에 나타내었다. 신촉매 대비 70% 수준으로 감소한 비표면적이 세정 후 85% 이상 회복되었다. 이와 함께 미미하지만 공극 부피 증가와 평균 공극 크기의 감소도 확인되었다.After cleaning the waste catalyst taken out from Units 1 and 7 by applying the above ① cleaning process, the change in specific surface area before and after cleaning (FIGS. 5 and 6), change in pore volume (FIGS. 7 and 8), and change in pore size (FIGS. 9 and 10) are shown. The specific surface area, which was reduced to 70% compared to the new catalyst, was recovered by more than 85% after cleaning. In addition, a slight increase in pore volume and a decrease in average pore size were also confirmed.

b. 주요 피독성분 변화b. Changes in major toxic substances

X선형광분석법과 ICP법으로 세정공정 전후 촉매에 포함된 주요 피독성분의 변화를 측정하였다. 피독성분 중 1% 이하의 함량을 나타내는 Na2O, K2O, P2O5, As2O3, MgO의 변화(도 11 및 12)와 상대적으로 함량이 높은 SO3, CaO, SiO2, Al2O3 성분의 변화(도 13 및 14)를 그래프로 나타내었다. 세정공정을 통하여 알칼리금속 성분인 Na2O, K2O 성분과 이온으로 용출이 쉬운 SO3 성분이 대폭 감소하였음을 알 수 있었으며, 그 외 P2O5, As2O3, CaO, MgO, SiO2, Al2O3 등은 큰 변화가 없었다.Changes in major toxic components included in the catalyst before and after the cleaning process were measured by X-ray fluorescence spectrometry and ICP method. Changes in Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5 , As 2 O 3 , and MgO (FIGS. 11 and 12), which show a content of 1% or less among toxic components, and changes in SO 3 , CaO, SiO 2 , and Al 2 O 3 components with relatively high contents (FIGS. 13 and 14) are shown graphically. Through the cleaning process, it was found that alkali metal components, Na 2 O, K 2 O, and SO 3 components, which are easily eluted as ions, were significantly reduced, and other P 2 O 5 , As 2 O 3 , CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3 and the like were not significantly changed.

c. 촉매활성 물질의 변화c. Changes in catalytically active substances

세정단계에서 주요 피독성분 외 주촉매 물질인 V2O5와 조촉매 물질인 WO3, MoO3의 함량 변화를 도 15 및 16에 나타내었다. 분석 결과, 세정공정에서 조촉매인 WO3, MoO3의 용출은 미미하였으나 주촉매 물질인 V2O5은 일부 용출되어 빠져나갔음이 확인되어 활성회복 단계에서 용출된 양을 고려하여 활성용액의 촉매물질 조성을 조정하였다.15 and 16 show changes in the content of V 2 O 5 as a main catalyst material and WO 3 and MoO 3 as co-catalyst materials in addition to the main toxic components in the cleaning step. As a result of the analysis, it was confirmed that the elution of the cocatalysts WO 3 and MoO 3 was insignificant in the cleaning process, but some of the main catalyst material V 2 O 5 was eluted and escaped.

d. 재생 전후 촉매 성능 변화d. Catalyst performance change before and after regeneration

7호기에서 인출한 폐 촉매를 이용, 상기 ①~④의 공정을 거친 재생촉매 샘플의 NOx 제거효율은 하동화력발전본부 탈질촉매 성능평가 방법 중 가혹조건인 Test-Ⅰ조건에 따라 측정하였으며, SOx 전환율은 하동화력발전본부 탈질촉매 성능평가 방법 중 실적용처 조건인 Test-Ⅱ조건에 따라 측정하였다. NOx 제거효율과 SOx 전환율의 성능평가 방법을 달리 적용한 이유는 해당 평가방법이 각 항목의 가혹 조건으로 각 성능별 확인에 변별력을 높이기 위해서이다. 이때, 재생촉매의 상대활성도(KR/K0) 기준을 0.94 이상으로 설정한 것은 하동화력발전소의 신촉매 보증값을 만족하는 수준이 0.94 이기 때문이다.The NOx removal efficiency of the regenerated catalyst samples that went through the above steps ① to ④ using the waste catalyst taken out from Unit 7 was measured according to Test-I condition, which is a severe condition among the denitrification catalyst performance evaluation methods of the Hadong Thermal Power Plant Headquarters, and the SO x conversion rate was measured according to the Test-II condition, which is an actual application condition among the denitration catalyst performance evaluation methods of the Hadong Thermal Power Plant Headquarters. The reason for applying different performance evaluation methods for NOx removal efficiency and SOx conversion rate is that the evaluation method enhances the discrimination power in the confirmation of each performance under harsh conditions for each item. At this time, the reason why the relative activity ( KR /K 0 ) standard of the regenerated catalyst is set to 0.94 or higher is that the level that satisfies the guarantee value of the new catalyst of Hadong Thermal Power Plant is 0.94.

신촉매와 폐 촉매 그리고 재생촉매로 구분하여 NOx 제거효율, 활성도 및 SOx 전환율을 측정한 결과를 도 17 및 18에 각각 나타내었다. The results of measuring NOx removal efficiency, activity, and SOx conversion rate by dividing into new catalyst, waste catalyst, and regenerated catalyst are shown in FIGS. 17 and 18, respectively.

신촉매와 동일한 수준으로 재생촉매의 V2O5 함량을 유지한 경우(재생촉매-A)와 V2O5 함량을 신촉매 대비 0.15 중량% 증가하여 담지한 경우 (재생촉매-B) 신촉매 대비 재생촉매의 상대활성도(KR/K0)는 0.94 보다 낮은 활성도를 나타내었으며, 상대활성도를 0.94 이상으로 올리기 위해 V2O5 함량을 신촉매 대비 0.3 중량% 증가하여 담지한 경우(재생촉매-C) SOx 전환율이 목표로 하는 1.0% 이상을 초과하는 문제가 발생하였다. 신촉매 대비 상대적으로 비표면적이 감소한 재생촉매에 동일한 양의 촉매물질을 담지할 경우 신촉매 상태보다 줄어든 산점으로 표면반응인 탈질반응의 효율이 낮아지는 것으로 판단된다. 부족한 산점을 보강하기 위해 주촉매인 V2O5 함량을 증가시키면 탈질효율은 증가하지만 촉매 전체의 V2O5 함량에 의해 좌우되는 SOx 전환율이 함께 상승하는 문제가 발생하였다.When the V 2 O 5 content of the regenerated catalyst was maintained at the same level as the new catalyst (Regenerated Catalyst-A) and when the V 2 O 5 content was increased by 0.15% by weight compared to the new catalyst (Regenerated Catalyst-B), the relative activity ( KR /K 0 ) of the regenerated catalyst compared to the new catalyst was lower than 0.94, and the V 2 O 5 content was increased to increase the relative activity to 0.94 or higher. When supported by increasing 0.3% by weight compared to each sheet (regenerated catalyst-C), a problem occurred in which the SO x conversion rate exceeded the target of 1.0% or more. When the same amount of catalyst material is supported on a regenerated catalyst with a relatively reduced specific surface area compared to the new catalyst, it is judged that the efficiency of the denitrification reaction, which is a surface reaction, is lowered due to fewer acid sites than in the new catalyst state. When the content of V 2 O 5 , which is the main catalyst, is increased to compensate for insufficient acid sites, the denitration efficiency increases, but the SO x conversion rate, which is influenced by the V 2 O 5 content of the entire catalyst, also increases.

이러한 트레이드-오프(Trade-off) 현상을 해결하기 위하여 추가적인 연구를 수행하였다. 줄어든 비표면적에 의한 활성저하 문제를 해결하는 방법으로 세정 후 세척 공정에서 표면을 활성화시키는 방법을 적용하였다. 촉매의 세공과 표면을 보다 활성화시킬 목적으로 ② 공정 시 세정을 마친 촉매를 탈이온수로 2회 세척하는 대신 탈이온수로 1회 세척 후 0.5 M의 암모늄 카바메이트(AC, ammonium carbamate) 수용액으로 2차 세척하는 공정으로 변경하였다(재생촉매-D). 변경된 공정으로 폐 촉매를 재생한 재생촉매의 성능을 평가한 결과, 신촉매 대비 V2O5 함량을 0.1 중량% 수준으로 증가시킨 재생촉매에서 신촉매 대비 상대활성도 0.94 이상, SOx 전환율 1% 미만의 결과를 확보하였다. Additional research was conducted to solve this trade-off phenomenon. As a way to solve the problem of activity deterioration due to the reduced specific surface area, a method of activating the surface in the cleaning process after cleaning was applied. For the purpose of further activating the pores and surface of the catalyst, in step ②, the cleaned catalyst was washed once with deionized water instead of twice with deionized water and then washed a second time with a 0.5 M aqueous solution of ammonium carbamate (AC). It was changed to a process (regenerated catalyst-D). As a result of evaluating the performance of the regenerated catalyst in which the waste catalyst was regenerated by the modified process, the regenerated catalyst in which the V 2 O 5 content was increased to 0.1% by weight compared to the new catalyst showed a relative activity of 0.94 or more and a SO x conversion rate of less than 1% compared to the new catalyst. Results were obtained.

또한, 1호기에서 인출한 폐 촉매를 이용, 상기 ①~④의 공정을 거친 재생촉매 샘플의 성능을 재생촉매의 성능평가 방법(Test-Ⅰ조건)에 따라 측정하였다. 신촉매와 폐 촉매 그리고 재생촉매로 구분하여 NOx 제거효율, 활성도 및 SOx 전환율을 측정한 결과를 도 19 및 20에 각각 나타내었다.In addition, using the waste catalyst taken out from Unit 1, the performance of the regenerated catalyst sample that went through the steps ① to ④ was measured according to the performance evaluation method of the regenerated catalyst (Test-I condition). The results of measuring NOx removal efficiency, activity, and SOx conversion rate by dividing into new catalyst, waste catalyst, and regenerated catalyst are shown in FIGS. 19 and 20, respectively.

7호기와 동일하게, 신촉매와 동일한 수준으로 재생촉매의 V2O5 함량을 유지한 경우(재생촉매-A)와 V2O5 함량을 신촉매 대비 0.15 중량% 증가하여 담지한 경우 (재생촉매-B) 신촉매 대비 재생촉매의 상대활성도(KR/K0)는 0.94 보다 낮은 활성도를 나타내었으며, 상대활성도를 0.94 이상으로 올리기 위해 V2O5 함량을 신촉매 대비 0.3 중량% 증가하여 담지한 경우(재생촉매-C) SOx 전환율이 목표로 하는 1.0% 이상을 초과하는 문제가 발생하였다. As in Unit 7, when the V 2 O 5 content of the regenerated catalyst was maintained at the same level as the new catalyst (Regenerated Catalyst-A) and when the V 2 O 5 content was increased by 0.15% by weight compared to the new catalyst (Regenerated Catalyst-B), the relative activity ( KR /K 0 ) of the regenerated catalyst compared to the new catalyst showed lower activity than 0.94, and V 2 to raise the relative activity to 0.94 or higher When the O 5 content was increased by 0.3% by weight compared to the new catalyst (regenerated catalyst-C), a problem occurred in which the SO x conversion rate exceeded the target of 1.0% or more.

② 공정 시 세정을 마친 촉매를 탈이온수로 2회 세척하는 대신 탈이온수로 1회 세척 후 0.5 M의 암모늄 카바메이트(AC, ammonium carbamate) 수용액으로 2차 세척한 경우(재생촉매-D), 신촉매 대비 V2O5 함량을 0.1 중량% 수준으로 증가시킨 재생촉매에서 신촉매 대비 상대활성도 0.94 이상, SOx 전환율 1% 미만의 결과를 확보하였다.② In the process, when the cleaned catalyst was washed once with deionized water instead of twice with deionized water and then washed a second time with a 0.5 M aqueous solution of ammonium carbamate (AC) (Regenerated Catalyst-D), the regenerated catalyst in which the V 2 O 5 content was increased to 0.1% by weight compared to the new catalyst resulted in a relative activity of 0.94 or more and a SO x conversion rate of less than 1% compared to the new catalyst.

평가항목
평가샘플
evaluation items
evaluation sample
Test-ⅠTest-Ⅰ Test-ⅡTest-Ⅱ
NOx 제거효율NOx removal efficiency 촉매활성도Catalytic activity 상대활성도relative activity SOx 전환율SO x conversion rate 1호기Unit 1 신촉매new catalyst 71.471.4 63.8363.83 -- 0.880.88 재생촉매-ARegeneration Catalyst-A 68.668.6 59.0759.07 0.920.92 0.980.98 재생촉매-BRegeneration Catalyst-B 69.169.1 59.8959.89 0.930.93 1.031.03 재생촉매-CRegenerative Catalyst-C 73.473.4 67.5367.53 1.051.05 1.131.13 재생촉매-D (실시예 1)Regeneration Catalyst-D (Example 1) 70.870.8 62.7862.78 0.980.98 0.670.67 7호기Unit 7 신촉매new catalyst 67.267.2 56.8556.85 -- 0.710.71 재생촉매-ARegeneration Catalyst-A 63.963.9 51.9651.96 0.910.91 0.840.84 재생촉매-BRegeneration Catalyst-B 64.764.7 53.1053.10 0.930.93 0.930.93 재생촉매-CRegenerative Catalyst-C 66.966.9 56.3856.38 0.990.99 1.051.05 재생촉매-D (실시예 2)Regeneration Catalyst-D (Example 2) 66.166.1 55.1655.16 0.970.97 0.690.69

아울러, 2차 세척 공정에 사용하는 AC 수용액의 몰비를 최적화하기 위하여 AC 수용액의 몰비를 0.1 내지 1.0 M까지 변경하여 성능의 변화를 확인한 결과 0.3 M까지는 활성이 증가하였으나, 0.3 M 이상의 농도에서는 0.3 M과 동일한 활성을 나타내어 AC 수용액의 최적 몰비는 0.3 M임을 확인하였다.In addition, in order to optimize the molar ratio of the AC aqueous solution used in the secondary washing process, the molar ratio of the AC aqueous solution was changed from 0.1 to 1.0 M to confirm the change in performance.

e. 재생촉매 시작품 제작 및 공인시험평가e. Prototype production of regenerative catalyst and official test evaluation

하동화력발전본부에 사용 후 폐기 처분되는 폐 촉매를 사용하여 확립한 고효율 평판형 재생기술을 적용하여 고효율 평판형 재생촉매 시작품 10 시트를 제조하였다. 시작품은 공인시험기관인 한국생산기술연구원에서 고효율 평판형 신촉매와 동일한 성능시험조건을 적용하여 Test-Ⅰ(가혹조건) 및 Test-Ⅱ(실적용처 조건) 평가를 수행하여 표 6과 같이 탈질효율과 SOx 전환율이 하동화력발전본부의 신촉매 보증값을 만족하는 결과를 확인하였다. 하기 표 7은 Test-Ⅰ및 Test-Ⅱ의 성능 시험 방법을 나타낸 것이다.10 sheets of prototype high-efficiency flat-type regenerated catalysts were manufactured by applying the high-efficiency plate-type regeneration technology established by using waste catalysts disposed of after use at the Hadong Thermal Power Plant Headquarters. The trial product was evaluated by Test-I (severe conditions) and Test-II (practical application conditions) by applying the same performance test conditions as the high-efficiency plate-type new catalyst at the Korea Institute of Industrial Technology, an authorized testing institute. Table 7 below shows the performance test methods of Test-I and Test-II.

시험항목
시험조건
Test Items
Exam conditions
탈질효율
(%)
denitrification efficiency
(%)
활성도
(m/h)
activity
(m/h)
SOx 전환율
(%)
SO x conversion rate
(%)
NH3 슬립
(ppm)
NH 3 slip
(ppm)
비 고note
Test-ⅠTest-Ⅰ 69.869.8 61.0661.06 -- -- 보증치 만족Satisfaction of guarantee 신촉매 보증값New Catalyst Guarantee Value ≥ 69.0≥ 69.0 ≥ 59.80≥ 59.80 -- -- 보증치 만족Satisfaction of guarantee Test-ⅡTest-Ⅱ 93.493.4 -- 0.700.70 1.941.94 보증치 만족Satisfaction of guarantee 신촉매 보증값New Catalyst Guarantee Value ≥ 93.3≥ 93.3 -- ≤ 1.0≤ 1.0 ≤ 2.0≤ 2.0 보증치 만족Satisfaction of guarantee

호기exhalation 성능시험방법Performance test method 1~6호기Units 1 to 6 Test-Ⅰ 보증값
1. NOx 제거효율 ≥ 69.0%
2. SOx 전환율 ≤ 2.1%
Test-Ⅰ guaranteed value
1. NOx removal efficiency ≥ 69.0%
2. SO x conversion rate ≤ 2.1%
Test-Ⅱ 보증값
1. NOx 제거효율 ≥ 93.3%
2. SOx 전환율 ≤ 1.0%
3. NH3 슬립 ≤ 2.0 ppm
Test-II guaranteed value
1. NOx removal efficiency ≥ 93.3%
2. SO x conversion rate ≤ 1.0%
3. NH 3 slip ≤ 2.0 ppm
테스트 조건
1. 온도(℃) : 350
(NOx 제거효율검사 시)
2. 온도(℃) : 380
(SO2/SO3 전환율 검사 시)
3. AV(m/hr) : 51
(NOx 제거효율검사 시)
4. AV(m/hr) : 6
(SO2/SO3 전환율 검사 시)
5. NH3/NOx 몰비 : 1.2
test requirements
1. Temperature (℃): 350
(For NOx removal efficiency test)
2. Temperature (℃): 380
(When examining the SO 2 /SO 3 conversion rate)
3. AV(m/hr) : 51
(For NOx removal efficiency test)
4. AV(m/hr) : 6
(When examining the SO 2 /SO 3 conversion rate)
5. NH 3 /NOx molar ratio: 1.2
테스트 조건
1. 온도(℃) : 359
(NOx 제거효율검사 시 및 SO2/SO3 전환율 검사 시)
2. AV(m/hr) : 5.2
(NOx 제거효율검사 시)
3. AV(m/hr) : 13
(SO2/SO3 전환율 검사 시)
4. NH3/NOx 몰비 : 0.941
test requirements
1. Temperature (℃): 359
(When NOx removal efficiency test and SO 2 /SO 3 conversion rate test)
2. AV(m/hr) : 5.2
(For NOx removal efficiency test)
3. AV(m/hr) : 13
(When examining the SO 2 /SO 3 conversion rate)
4. NH 3 /NOx molar ratio: 0.941
테스트 가스 조성
1. NO(ppm,O2 6%) : 200
2. NH3(ppm,O2 6%) : 240
3. SO2(ppm,O2 6%) : 500
4. CO2(vol %) : 12
5. O2(vol %,dry) : 3
6. H2O(vol %) : 12
7. N2(vol %) : balance
test gas composition
1. NO (ppm, O 2 6%) : 200
2. NH 3 (ppm, O 2 6%) : 240
3. SO 2 (ppm, O 2 6%) : 500
4. CO2 (vol%): 12
5. O 2 (vol %, dry) : 3
6. H 2 O (vol %) : 12
7.N 2 (vol%): balance
테스트 가스 조성
1. NO(ppm,O2 6%) : 220
2. NH3(ppm,O2 6%) : 207
3. SO2(ppm,O2 6%) : 740
4. CO2(vol %) : 15.57
5. O2(vol %,dry) : 3.68
6. H2O(vol %) : 8.41
7. N2(vol %) : balance
test gas composition
1. NO (ppm, O 2 6%) : 220
2. NH 3 (ppm, O 2 6%) : 207
3. SO 2 (ppm, O 2 6%) : 740
4. CO2 (vol%): 15.57
5. O 2 (vol %,dry) : 3.68
6. H 2 O (vol %) : 8.41
7.N 2 (vol%): balance
7~8호기Units 7~8 Test-Ⅰ 보증값
1. NOx 제거효율 ≥ 65.0%
2. SOx 전환율 ≤ 2.0%
Test-Ⅰ guaranteed value
1. NOx removal efficiency ≥ 65.0%
2. SO x conversion rate ≤ 2.0%
Test-Ⅱ 보증값
1. NOx 제거효율 ≥ 90.0%
2. SOx 전환율 ≤ 1.0%
3. NH3 슬립 ≤ 2.0 ppm
Test-II guaranteed value
1. NOx removal efficiency ≥ 90.0%
2. SO x conversion rate ≤ 1.0%
3. NH 3 slip ≤ 2.0 ppm
1~6호기 조건과 동일Same as Units 1 to 6 conditions 테스트 조건
1. 온도(℃) : 359
(NOx 제거효율검사 시 및SO2/SO3 전환율 검사 시)
2. AV(m/hr) : 7.3
(NOx 제거효율검사 시)
3. AV(m/hr) : 7.3
(SO2/SO3 전환율 검사 시)
4. NH3/NOx 몰비 : 0.914
test requirements
1. Temperature (℃): 359
(In case of NOx removal efficiency test and SO 2 /SO 3 conversion rate test)
2. AV(m/hr) : 7.3
(For NOx removal efficiency test)
3. AV(m/hr) : 7.3
(When examining the SO 2 /SO 3 conversion rate)
4. NH 3 /NOx molar ratio: 0.914
테스트 가스 조성
1. NO(ppm,O2 6%) : 150
2. NH3(ppm,O2 6%) : 137
3. SO2(ppm,O2 6%) : 837
4. CO2(vol %) : 14.84
5. O2(vol %,dry) : 2.54
6. H2O(vol %) : 8.48
7. N2(vol %) : balance
test gas composition
1. NO (ppm, O 2 6%) : 150
2. NH 3 (ppm, O 2 6%) : 137
3. SO 2 (ppm, O 2 6%) : 837
4. CO2 (vol%): 14.84
5. O 2 (vol %,dry) : 2.54
6. H 2 O (vol %) : 8.48
7.N 2 (vol%): balance

이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described through specific details and limited examples as described above, this is only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. Those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention.

Claims (10)

a) 폐 SCR 촉매를 세정 용액에 담지하고 공기를 주입하여 버블링 하는 물리적 세정 단계;
b) 세정된 폐 평판형 SCR 촉매를 순수(pure water)로 세척하는 1차 세척 단계;
c) 폐 평판형 선택적 촉매 환원반응(SCR) 촉매를 암모늄계 화합물 함유 수용액으로 세척하는 2차 세척 단계;
d) 2차 세척된 폐 평판형 SCR 촉매를 건조하는 건조 단계; 및
e) 건조된 폐 평판형 SCR 촉매에 활성 성분을 코팅하는 활성 회복 단계;를 포함하며,
상기 암모늄계 화합물은 암모늄 카바메이트계 화합물인, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법.
a) a physical cleaning step of supporting the waste SCR catalyst in a cleaning solution and injecting and bubbling air into the cleaning solution;
b) a first washing step of washing the cleaned waste plate type SCR catalyst with pure water;
c) a second washing step of washing the waste plate-type selective catalytic reduction (SCR) catalyst with an aqueous solution containing an ammonium-based compound;
d) a drying step of drying the secondly washed waste plate type SCR catalyst; and
e) an active recovery step of coating an active component on the dried waste plate-type SCR catalyst;
The ammonium-based compound is an ammonium carbamate-based compound, a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 암모늄 카바메이트계 화합물은 암모늄 카바메이트, 에틸암모늄 에틸카바메이트, 이소프로필암모늄 이소프로필카바메이트, n-부틸암모늄 n-부틸카바메이트, 이소부틸암모늄 이소부틸카바메이트, t-부틸암모늄 t-부틸카바메이트, 2-에틸헥실암모늄 2-에틸헥실카바메이트, 옥타데실암모늄 옥타데실카바메이트, 2-메톡시에틸암모늄 2-메톡시에틸카바메이트, 디부틸 암모늄 디부틸카바메이트, 디옥타데실암모늄 디옥타데실카바메이트, 메틸데실암모늄 메틸데실카바메이트 및 트리에틸렌디아미늄 이소프로필바이카바메이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법.
According to claim 1,
The ammonium carbamate compounds include ammonium carbamate, ethylammonium ethyl carbamate, isopropylammonium isopropylcarbamate, n-butylammonium n-butylcarbamate, isobutylammonium isobutylcarbamate, t-butylammonium t-butylcarbamate, 2-ethylhexylammonium 2-ethylhexylcarbamate, octadecylammonium octadecylcarbamate, 2-methoxyethylammonium 2-methoxyethylcarbamate, dibutyl A method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst comprising at least one selected from the group consisting of ammonium dibutyl carbamate, dioctadecylammonium dioctadecylcarbamate, methyldecylammonium methyldecylcarbamate, and triethylenediaminium isopropyl bicarbamate.
제 1항에 있어서,
상기 암모늄계 화합물 함유 수용액의 농도는 0.01 내지 1.0 M인, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법.
According to claim 1,
The concentration of the aqueous solution containing the ammonium-based compound is 0.01 to 1.0 M, a method for regenerating a waste plate-type SCR catalyst.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 세정 용액은 탈이온수, 정제수 또는 공업용수인, 폐 평판형 SCR 촉매의 재생 방법.
According to claim 1,
The cleaning solution is deionized water, purified water or industrial water.
삭제delete 삭제delete
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