KR20050023688A - Hybrid catalyst for removing NOx and method for removing NOx using the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: To provide a NOx removing hybrid catalyst of which unit price is inexpensive, and which has excellent denitrification performance even under an exhaust gas containing sulfur dioxide, and a method for removing NOx using the NOx removing hybrid catalyst. CONSTITUTION: A hybrid catalyst for removing NOx is characterized in that the hybrid catalyst is prepared by mixing a commercial catalyst with natural manganese sulfur oxides obtained by pre-treating natural manganese ore with sulfur dioxide gas or pre-treating the natural manganese ore with a sulfuric acid solution, wherein the commercial catalyst is a vanadium-based catalyst, wherein an optimum activation temperature range of the hybrid catalyst is from 300 to 350 deg.C, wherein a mixing mass ratio of the natural manganese sulfur oxides to the vanadium-based commercial catalyst is 7:3 to 1:9, wherein the hybrid catalyst is a two-stage catalyst in which a natural manganese sulfur oxide catalyst layer and a vanadium-based commercial catalyst layer individually exist, and wherein a weight ratio of the natural manganese sulfur oxides to the vanadium-based commercial catalyst is 8:2 to 1:9. In a method for removing nitrogen oxides(NOx) in exhaust gas by a selective catalyst reduction method, a method for removing NOx comprises the process of reacting ammonia that is a reducing agent with the nitrogen oxides(NOx) using a hybrid catalyst prepared by mixing a commercial catalyst with natural manganese sulfur oxides obtained by pre-treating natural manganese ore with sulfur dioxide gas or pre-treating the natural manganese ore with a sulfuric acid solution.

Description

질소산화물 제거용 복합 촉매 및 이를 이용한 질소산화물의 제거방법{Hybrid catalyst for removing NOx and method for removing NOx using the same}Hybrid catalyst for removing NOx and method for removing NOx using same {Hybrid catalyst for removing NOx and method for removing NOx using the same}

본 발명은 질소산화물 제거용 복합 촉매에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이산화황을 포함하는 배기가스에도 사용가능한 질소산화물 제거용 복합 촉매 및 이를 이용한 질소산화물의 제거방법에 관한 것이다. The present invention relates to a composite catalyst for removing nitrogen oxides, and more particularly, to a composite catalyst for removing nitrogen oxides that can be used for exhaust gas containing sulfur dioxide and a method for removing nitrogen oxides using the same.

발전소, 화학공장 등 화석연료를 사용하는 산업설비에서는 필연적으로 질소산화물(NOx)을 생성하며, 이는 질소와 산소가 결합하여 생성되는 물질의 통칭으로서 대기중의 수증기와 결합하여 산성비를 유발하며, 스모그를 발생시킬 뿐만 아니라, 지구 온난화를 유발하는 원인물질로 알려져 있다. 따라서, 우리나라를 비롯한 각국에서는 각종 법률을 통하여 산업시설 등에서 일정 수준 이상의 질소산화물이 배출되는 것을 엄격히 금지하고 있으며, 이에 따라, 연소시스템에서 배출되는 배기가스로부터 질소산화물을 제거하는 방안이 연구되어 왔다.       Industrial facilities that use fossil fuels, such as power plants and chemical plants, inevitably produce nitrogen oxides (NOx). These are commonly known as substances formed by the combination of nitrogen and oxygen, which combine with water vapor in the atmosphere to cause acid rain. Not only does it generate water, but it is known to cause global warming. Therefore, countries including Korea are strictly prohibited from releasing more than a certain level of nitrogen oxides from industrial facilities through various laws, and accordingly, methods for removing nitrogen oxides from exhaust gases emitted from combustion systems have been studied.

질소산화물을 제거하기 위해서는 저산소 연소, 배기가스 순환 등 연소조건을 개선하는 것이 필요하지만 이러한 방법만으로는 질소산화물을 완전히 제거할 수 없기 때문에 배출가스를 후처리함으로써 질소산화물을 제거하는 공정이 제안되었다. 이러한, 후처리 기술 중 가장 대표적인 것이 선택적 촉매 환원법(SCR : Selective Catalytic Reduction)인데, 이는 환원제로서 암모니아를 사용하고, 촉매를 이용함으로써 일산화질소 및 이산화질소를 질소와 수증기로 전환하는 방법이다. 촉매의 담체로 티타니아(titania), 알루미나(alumina), 실리카(silica), 지르코니아(zirconia) 등을 사용하고, 활성금속으로 바나듐, 몰리브덴, 니켈, 텅스텐, 철, 구리 등의 산화물(oxide)을 사용하는 것이 일반적인데, 촉매의 종류에 따라 사용되는 최적 온도범위가 다르며, 질소산화물과 암모니아의 공급비 또한 차이가 있다. 상기 선택적 촉매 환원법에 사용되는 대표적인 촉매로는 V2O5/TiO 2 형태를 들 수 있지만, 상기 바나듐계 촉매는 가격이 매우 비싸다는 단점이 있기 때문에 이를 대체하기 위해 천연망간광석을 이용하는 방법이 제안되었다.In order to remove nitrogen oxides, it is necessary to improve combustion conditions such as low oxygen combustion and exhaust gas circulation, but since these methods alone cannot completely remove nitrogen oxides, a process of removing nitrogen oxides by post-treatment of exhaust gases has been proposed. The most representative of such post-treatment techniques is Selective Catalytic Reduction (SCR), which uses ammonia as the reducing agent and converts nitrogen monoxide and nitrogen dioxide into nitrogen and steam by using a catalyst. Titania, alumina, silica, zirconia, etc. are used as the carrier of the catalyst, and oxides such as vanadium, molybdenum, nickel, tungsten, iron, and copper are used as active metals. In general, the optimum temperature range is different depending on the type of catalyst, the supply ratio of nitrogen oxide and ammonia is also different. Representative catalysts used in the selective catalytic reduction method may be V 2 O 5 / TiO 2 form, but the vanadium-based catalyst has a disadvantage that the price is very expensive, a method using natural manganese ore to replace this proposed It became.

대한민국 등록특허 제275301호에는 암모니아를 환원제로 하고, β-MnO2인 피롤루사이트를 주결정 구조로 하는 천연망간광석을 촉매로 사용하여 150∼250℃에서 반응시켜 질소산화물을 제거하는 방법을 개시하고 있으나, 천연망간광석의 경우, 약 240℃ 정도에서 하기 반응식 1에 나타난 반응에 의해 암모니아를 산화시키는 특성을 가지고 있기 때문에 암모니아가 질소산화물 제거 반응에 참여하는 것 이외에 자체적으로 산화되는 양이 많으며, 이로 인해 암모니아의 소비량이 많아져서 비경제적이라는 단점이 있다.Korean Patent No. 275301 discloses a method of removing nitrogen oxides by reacting at 150-250 ° C. using natural manganese ore having ammonia as a reducing agent and β-MnO 2 pyrrolusite as a main crystal as a catalyst. However, in the case of natural manganese ore, since ammonia is oxidized by the reaction shown in Scheme 1 at about 240 ° C., ammonia is oxidized by itself in addition to participating in the nitrogen oxide removal reaction. As a result, the consumption of ammonia increases, which is disadvantageous.

4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O

이에 따라 암모니아 소비를 줄이기 위하여 암모니아/질소산화물의 몰 비를 1.0 이하로 낮출 경우에는 천연망간광석 촉매의 표면에 질소산화물이 미반응 탈착하여 이산화질소의 생성이 증가하여 황색 증기(yellow fume)가 발생한다는 문제점이 있다. 또한, 배기가스 중에 이산화황(SO2)이 존재하는 때에는 즉시 MnSO4로 전환되게 되는데, 도 4에는 이러한 MnSO4의 온도에 따른 이산화질소의 전환율을 나타내었다. 도 4에 나타난 바와 같이 상기 MnSO4는 150∼250℃의 온도범위에서는 탈질성능이 매우 떨어지기 때문에, 촉매로 사용할 수 없으며, 이러한 이유로 인해 배기가스 중에 이산화황이 없는 경우에만 사용해야 한다는 제한이 있게 된다.Accordingly, when the molar ratio of ammonia / nitrogen oxide is lowered to 1.0 or less in order to reduce ammonia consumption, nitrogen oxide is unreacted and desorbed on the surface of the natural manganese ore catalyst, leading to increased production of nitrogen dioxide, resulting in yellow fume. There is a problem. In addition, when sulfur dioxide (SO 2 ) is present in the exhaust gas, it is immediately converted to MnSO 4 , and FIG. 4 shows the conversion of nitrogen dioxide according to the temperature of MnSO 4 . As shown in FIG. 4, since the denitrification performance is very low in the temperature range of 150 ° C. to 250 ° C., the MnSO 4 may not be used as a catalyst, and for this reason, the MnSO 4 may be used only when there is no sulfur dioxide in the exhaust gas.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 첫 번째 기술적 과제는 단가가 저렴하며 이산화황이 포함된 배기가스 하에서도 우수한 탈질성능을 가지는 질소산화물 제거용 복합 촉매를 제공하는 것이다.Accordingly, the first technical problem to be achieved by the present invention is to provide a composite catalyst for removing nitrogen oxides, which is inexpensive and has excellent denitrification performance even under exhaust gas containing sulfur dioxide.

본 발명이 이루고자 하는 두 번째 기술적 과제는 상기 복합 촉매를 이용하여 질소산화물을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.The second technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for removing nitrogen oxide using the complex catalyst.

본 발명은 상기 첫 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,The present invention to achieve the first technical problem,

천연망간광석을 이산화황 기체로 사전처리하거나, 황산용액으로 사전 처리함으로써 얻어진 천연 망간 황산화물 및 상용촉매를 혼합한 질소산화물 제거용 복합촉매를 제공한다.The present invention provides a composite catalyst for removing nitrogen oxides in which a natural manganese sulfur oxide obtained by pretreating natural manganese ore with sulfur dioxide gas or a sulfuric acid solution and a commercial catalyst are mixed.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 상용촉매는 바나듐계 촉매인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the commercial catalyst is preferably a vanadium-based catalyst.

또한, 상기 복합촉매의 최적 활성 영역은 300∼350℃인 것이 바람직하다.In addition, the optimum active region of the composite catalyst is preferably 300 to 350 ℃.

또한, 상기 천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용 촉매의 혼합 질량비는 7:3∼1:9인 것이 바람직하다.In addition, the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based commercial catalyst is preferably 7: 3 to 1: 9.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 복합촉매는 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층이 별개로 존재하는 2단 촉매일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the composite catalyst may be a two-stage catalyst in which the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer are present separately.

상기 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층의 질량비는 8:2∼1:9인 것이 바람직하다.The mass ratio of the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer is preferably 8: 2 to 1: 9.

본 발명은 상기 두 번째 기술적 과제를 달성하기 위하여,The present invention to achieve the second technical problem,

배기가스 내의 질소산화물을 선택적 촉매환원법으로 제거하는 방법에 있어서, 천연망간광석을 이산화황 기체로 사전처리하거나, 황산용액으로 사전처리함으로써 얻어진 천연 망간 황산화물 및 상용촉매를 혼합한 복합촉매를 사용하여, 환원제인 암모니아와 질소산화물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법을 제공한다.In the method for removing nitrogen oxide in the exhaust gas by selective catalytic reduction method, using a complex catalyst obtained by pretreatment of natural manganese ore with sulfur dioxide gas or a mixture of natural manganese sulfur oxide and a commercial catalyst obtained by pretreatment with sulfuric acid solution, It provides a method for removing nitrogen oxides, characterized in that for reacting ammonia and nitrogen oxides as a reducing agent.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 상용촉매는 바나듐계 촉매인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the commercial catalyst is preferably a vanadium-based catalyst.

또한, 상기 복합촉매의 최적 활성 영역은 300∼350℃인 것이 바람직하다.In addition, the optimum active region of the composite catalyst is preferably 300 to 350 ℃.

또한, 상기 천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용 촉매의 혼합 질량비는 7:3∼1:9인 것이 바람직하다.In addition, the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based commercial catalyst is preferably 7: 3 to 1: 9.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 복합촉매는 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층이 별개로 존재하는 2단 촉매일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the composite catalyst may be a two-stage catalyst in which the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer are present separately.

상기 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층의 질량비는 8:2∼1:9인 것이 바람직하다.The mass ratio of the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer is preferably 8: 2 to 1: 9.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 복합촉매는 천연 망간 황산화물 촉매를 일반적인 상용촉매와 혼합하여 사용하거나, 상용촉매층의 전단부에 배치하는 것을 특징으로 한다.The composite catalyst according to the present invention is characterized by using a natural manganese sulfur oxide catalyst mixed with a common commercial catalyst, or arranged in the front end of the commercial catalyst layer.

일반적으로 천연망간광석은 주된 성분이 망간산화물의 형태이나, FexOy, CaO, MgO 등의 금속산화물이 미량으로 포함되어 있는 복합금속산화물이다. 통상적으로 천연망간광석은 MnO2의 결정구조에 따라 광석의 성질이 다른 α-MnO2(Psilomelane group), β-MnO2(Pyrolusite) 등으로 구분되는데, β-MnO 2의 탈질율이 우수하기 때문에 본 발명에서는 피롤루사이이트를 주결정 구조로 하는 천연망간광석을 이용하는 것이 바람직하다. 하기 표 1 및 2에는 ICP를 통해 분석한 천연망간광석의 화학성분과 평균 물리적 특성을 나타내었다.In general, natural manganese ore is a complex metal oxide whose main component is in the form of manganese oxide, but a small amount of metal oxides such as Fe x O y , CaO, MgO. Typically NMO is divided as such is the nature of the ore other α-MnO 2 (Psilomelane group) , β-MnO 2 (Pyrolusite) in accordance with the crystal structure of MnO 2, this because of its excellent in the β-MnO 2 denitration In the present invention, it is preferable to use natural manganese ore having pyrrolusite as the main crystal structure. Tables 1 and 2 show chemical compositions and average physical properties of natural manganese ores analyzed by ICP.

원소element MgMg CaCa AlAl MnMn FeFe O밸런스O balance 중량%weight% 0.0390.039 0.0470.047 1.8811.881 51.9451.94 4.0334.033 42.00942.009

밀도(g/cm3)Density (g / cm 3 ) 4.1224.122 표면적(m2/g)Surface area (m 2 / g) 6.2316.231 공극부피(cm3/g)Void volume (cm 3 / g) 0.2530.253 평균입자크기(㎛)Average particle size (㎛) 100이하100 or less

이미 언급한 바와 같이 천연망간광석은 그 자체로서 탈질 능력이 우수하기 때문에 150∼250℃의 저온에서 선택적 환원반응에 직접 사용할 수 있지만, 이산화황에 의해 순식간에 피독되어 상기 온도 범위에서는 활성을 잃게 된다. 그러나, MnSO4 형태의 천연 망간 황산화물은 300∼350℃의 온도범위에서는 우수한 탈질 활성을 보이는데, 상기 온도범위는 바나듐계 상용촉매의 사용온도 범위가 유사하며, 이산화황이 존재하는 경우라도 피독현상 없이 일정한 탈질 성능을 보인다는 장점이 있다. 따라서, 상기 천연망간 황산화물을 바나듐계 상용촉매와 혼합하여 사용하는 경우에는 동일한 농도 및 동일 양의 질소산화물을 처리하는데 필요한 바나듐계 상용촉매의 사용량을 대폭 감소시킬 수 있기 때문에 경제적일 뿐만 아니라, 전체 촉매량 중 이산화황에 의한 영향이 없는 촉매가 차지하는 비율이 그만큼 많아지게 되므로 이산화황에 의한 피독 염려가 감소하게 된다.As mentioned above, natural manganese ore can be used directly in the selective reduction reaction at a low temperature of 150 ~ 250 ℃ because of its excellent denitrification capacity, but is rapidly poisoned by sulfur dioxide and loses activity in the above temperature range. However, natural manganese sulfur oxides of the MnSO 4 form shows excellent denitrification activity in the temperature range of 300 ~ 350 ℃, the temperature range is similar to the operating temperature range of the vanadium-based commercial catalyst, even without the presence of sulfur dioxide It has the advantage of showing constant denitrification performance. Therefore, when the natural manganese sulfur oxide is used in combination with a vanadium-based commercial catalyst, it is economical because it can drastically reduce the amount of the vanadium-based commercial catalyst required for treating the same concentration and the same amount of nitrogen oxide. Since the proportion of the catalyst which is not affected by sulfur dioxide in the amount of the catalyst is increased by that much, the poisoning concern by sulfur dioxide is reduced.

한편, 본 발명의 또 다른 실시태양으로서 천연망간 황산화물이 담지된 촉매층을 상용촉매층의 전단부에 배치하여 사용하는 때에는 질소산화물이 바나듐계 상용촉매와 접촉하기 이전에 사전 필터링되기 때문에 후단의 상용촉매에 걸리는 부하가 감소하며, 이에 의해 질소산화물의 제거효율이 향상되는 효과가 발생한다.       On the other hand, as another embodiment of the present invention, when the catalyst layer loaded with natural manganese sulfur oxide is used at the front end of the commercial catalyst layer, since the nitrogen oxide is pre-filtered before contacting the vanadium-based commercial catalyst, the latter commercial catalyst The load on the load is reduced, and thus the effect of improving the removal efficiency of the nitrogen oxides is generated.

도 4에는 본 발명에서 사용되는 천연 망간 황산화물 촉매의 반응 온도에 따른 탈질 전환율을 나타내었다. 도 4에서 알 수 있는 바와 천연 망간 황산화물은 300∼350℃에서 65%의 탈질 전환율을 가지고 있으며, 이러한 탈질 온도 영역은 바나듐계 촉매와 비슷하다. 본 발명에서 사용되는 상용촉매로는 선택적 촉매 환원법에 사용되는 귀금속촉매, 금속산화물 또는 제올라이트 등 특별히 제한되지는 않지만, 바나듐계 촉매가 최적 활성온도 영역이 일치한다는 점에서 바람직하다.      Figure 4 shows the denitrification conversion according to the reaction temperature of the natural manganese sulfur oxide catalyst used in the present invention. As can be seen in Figure 4 and natural manganese sulfur oxide has a denitrification conversion of 65% at 300 ~ 350 ℃, this denitrification temperature range is similar to the vanadium-based catalyst. The commercial catalyst used in the present invention is not particularly limited, such as a noble metal catalyst, a metal oxide or a zeolite used in the selective catalytic reduction method, but a vanadium-based catalyst is preferable in that the optimum active temperature range is consistent.

상기 천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용 촉매의 혼합 질량비는 7:3∼1:9인 것이 바람직한데, 천연 망간 황산화물이 7:3의 비율을 초과하는 때에는 탈질 성능이 충분하지 않고, 1:9 미만인 때에는 천연 망간 황산화물 혼합의 효과가 미약하기 때문에 바람직하지 않다.      The mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based commercial catalyst is preferably 7: 3 to 1: 9. When the natural manganese sulfur oxide exceeds the ratio of 7: 3, denitrification performance is not sufficient, and 1: 9. If less, it is not preferable because the effect of natural manganese sulfur oxide mixing is weak.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 복합촉매는 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층이 별개로 존재하는 2단 촉매일 수 있는데, 이 경우에는 천연 망간 황산화물에 의해 사전 필터링이 이루어지기 때문에, 바나듐계 상용 촉매층에 걸리는 부하가 줄어들게 되며, 전체적으로 탈질 효율이 증가하게 된다는 장점이 있다. 이처럼 2단 촉매층을 사용하는 경우에 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층의 질량비는 8:2∼1:9인 것이 바람직한데, 천연 망간 황산화물층이 8:2를 초과하는 때에는 탈질 성능이 충분하지 않기 때문에 바람직하지 않다.      According to another embodiment of the present invention, the composite catalyst may be a two-stage catalyst in which the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer are separately present, in which case the preliminary filtering is performed by the natural manganese sulfur oxide. In addition, the load on the vanadium-based commercial catalyst layer is reduced, and the denitrification efficiency as a whole is increased. As such, when the two-stage catalyst layer is used, the mass ratio of the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer is preferably 8: 2 to 1: 9. When the natural manganese sulfur oxide layer exceeds 8: 2, the denitrification performance is poor. It is not preferable because it is not enough.

본 발명에 따른 천연 망간 황산화물을 제조하는 방법은 다음과 같다. 첫 번째 방법은 천연 망간 광석을 롤형 분쇄기와 볼밀을 이용해 분쇄한 후 원하는 크기로 체거름한 다음, 이를 탈질 반응 전에 석영 반응기에 넣은 후 질소와 2000 ppm SO2 혼합 가스를 탈질 반응 시와 유사한 조건으로 60분간 흘려주면 상기 천연 망간 광석이 이산화황과 반응하여 천연 망간 황산화물이 생성된다. 두 번째 방법은 천연 망간 광석의 분쇄물을 황산 0.5M 2M 용액에 넣어 황산화물 형태로 만드는 방법으로서, 상기 황산화물을 다시 꺼내어 한 시간 동안 건조한 다음 무기 바인더인 벤토나이트를 이용하여 제조할 수 있다.The method for producing natural manganese sulfur oxide according to the present invention is as follows. The first method is to grind the natural manganese ore using a roll mill and ball mill, sift it to the desired size, place it in a quartz reactor before denitrification, and then mix nitrogen and 2000 ppm SO 2 gas under similar conditions as denitrification. After 60 minutes of flowing, the natural manganese ore reacts with sulfur dioxide to produce natural manganese sulfur oxides. The second method is a method of preparing a sulfur oxide by pulverizing a natural manganese ore in a sulfuric acid 0.5M 2M solution, which may be prepared by using the bentonite as an inorganic binder after drying the sulfur oxide again.

본 발명에 따른 질소산화물의 제거방법은 상기 복합촉매를 고정층 반응기에 사용하거나 하니컴 구조물형태로 사용하여, 환원제인 암모니아와 질소산화물을 반응시키는 것을 특징으로 한다.       The method for removing nitrogen oxides according to the present invention is characterized in that the complex catalyst is used in a fixed bed reactor or in the form of a honeycomb structure to react ammonia, which is a reducing agent, with nitrogen oxides.

도 1에 본 발명에 따라 제조된 복합촉매를 고정층에 넣은 탈질 반응 시스템의 개략도를 나타내었다. 탈질 반응을 위한 혼합기체는 산화질소, 암모니아, 산소 , 이산화황 및 질소를 혼합한 기체이며 각 기체는 MFC(Mass Flow Controller)를 통하여 적당한 유량으로 조절되어 고정층 반응기로 주입이 된다. 그리고 반응기에 들어가기 전에 기체예열기를 거치게 하였으며 실린지 펌프도 연결하여 수증기가 혼합기체에 필요한 경우 주입할 수 있도록 예열기 부분에 연결하였다. 고정층은 고온에서 견딜 수 있는 석영 반응기를 사용하였으며, 고정층 내부에는 고온에서도 탈질제가 누락되지 않으면서 반응 기체가 통과할 수 있도록 석영솜을 지지체로 받쳐주고 그 위에 탈질제를 올려놓았다. 탈질제 주위에 온도를 조절할 수 있는 가열기를 설치하여 탈질 반응에 적합한 온도가 되도록 조절하였다. 반응이 완료된 기체는 콜드 트랩(cold trap)을 거쳐 수분이 완전히 제거된 후 화학 형광성을 이용한 분석기를 이용하여 기체 내의 NO를 검출하였다. 1 shows a schematic diagram of a denitrification reaction system having a composite catalyst prepared according to the present invention in a fixed bed. The mixed gas for the denitrification reaction is a mixture of nitrogen oxides, ammonia, oxygen, sulfur dioxide and nitrogen, and each gas is controlled at an appropriate flow rate through an MFC (Mass Flow Controller) to be injected into a fixed bed reactor. Before entering the reactor, a gas preheater was passed and a syringe pump was also connected to the preheater so that steam could be injected into the mixed gas when necessary. The fixed bed was a quartz reactor capable of withstanding high temperatures, and the quartz bed was supported by a support and a denitrifier was placed thereon so that the reaction gas could pass through the fixed bed without missing the denitrifier even at a high temperature. A temperature-controlled heater was installed around the denitrifier to adjust the temperature to the denitrification reaction. After the reaction was completed, the water was completely removed through a cold trap, and NO in the gas was detected using an analyzer using chemical fluorescence.

도 2에는 본 발명에 따른 복합촉매를 사용한 고정층 반응 시스템 중 반응기 부분을 나타내었다. 질소산화물을 포함하는 혼합 가스는 하단 부분으로 유입되며, 우선 천연 망간 황산화물 촉매를 먼저 거친 후에 바나듐계 촉매층을 거치도록 설계되어 있다. 상기 지지체로는 석영솜, 석영 비드(quartz beads), 내열성 스틸 망 등을 사용할 수 있다.Figure 2 shows the reactor portion of a fixed bed reaction system using a complex catalyst according to the present invention. The mixed gas containing nitrogen oxide is introduced into the lower portion, and is designed to pass through the vanadium-based catalyst layer first after passing through the natural manganese sulfur oxide catalyst. As the support, quartz wool, quartz beads, heat resistant steel mesh, or the like can be used.

한편, 본 발명에 따른 복합촉매를 배기가스용 하니컴 구조물에 사용할 경우에 그 제조방법은 이하와 같다. 상기 천연 망간 황산화물의 미세분말을 물(증류수)에 20∼50중량%를 혼합한 후 교반을 수행하면서 혼합용액을 제조한다. 다음으로, 메톡시메틸셀룰로이즈(MC), 폴리비닐알코올(PVA), 카르복시메틸셀룰로이즈(CMC), 폴리에틸렌글라이콜(PEG), 실리카졸 및 알루미나졸로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 바인더를 상기 혼합용액에 첨가한 후, 상기 혼합용액에 통상 시판되는 하니컴 구조물을 침지시키고 건조한 다음 전기로에서 소성하여 천연 망간 광석 황산화물이 도포된 허니컴 구조물을 제조한다. 도 3에는 전단부에는 천연 망간 황산화물 촉매층만을 도포하고 후단부에는 통상의 바나듐계 촉매층을 도포한 허니컴 구조물을 나타내었다. On the other hand, in the case of using the composite catalyst according to the present invention in the honeycomb structure for exhaust gas is the manufacturing method as follows. 20-50% by weight of the fine powder of the natural manganese sulfur oxide is mixed with water (distilled water), followed by stirring to prepare a mixed solution. Next, one or more binders selected from the group consisting of methoxymethyl cellulose (MC), polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), polyethylene glycol (PEG), silica sol and alumina sol After adding to the mixed solution, the honeycomb structure commercially available in the mixed solution is immersed, dried, and then fired in an electric furnace to prepare a honeycomb structure coated with natural manganese ore sulfur oxide. 3 shows a honeycomb structure in which only the natural manganese sulfur oxide catalyst layer is applied to the front end and the conventional vanadium catalyst layer is applied to the rear end.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하나, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.      Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1      Example 1

1-(1) 천연 망간 황산화물의 제조Preparation of 1- (1) Natural Manganese Sulfur Oxide

천연 망간 광석을 롤형 분쇄기와 볼밀을 이용해 분쇄한 후 체거름을 하여 평균 입자 크기 10㎛의 미세 분말을 얻었다. 이 분말에 벤토나이트 바인더를 5wt% 첨가하고 수분을 미량 첨가하여 반죽을 만든 다음 이를 사출기를 이용하여 사출하였다. 원기둥형태로 사출된 탈질제를 450℃에서 4시간 동안 소성한 다음 300-500㎛의 크기로 분쇄하여 2.4 g을 석영 반응기에 넣은 후 질소와 2000 ppm SO2 혼합 가스를 MFC(Mass Flow Controller)를 통하여 1000 ml/min의 유량으로 1 시간 동안 흘려주어 천연 망간 광석 황산화물을 제조하였다.Natural manganese ore was pulverized using a roll mill and a ball mill, followed by sieving to obtain fine powder having an average particle size of 10 μm. 5 wt% of bentonite binder was added to the powder, and a small amount of moisture was added to form a dough, which was then injected using an injection machine. The denitrifier injected in the form of a cylinder was calcined at 450 ° C. for 4 hours and then pulverized to a size of 300-500 μm to put 2.4 g in a quartz reactor, and a mixture of nitrogen and 2000 ppm SO 2 was mixed with MFC (Mass Flow Controller). Natural manganese ore sulfur oxide was prepared by flowing for 1 hour at a flow rate of 1000 ml / min through.

1-(2) 고정층 반응기를 이용한 탈질 시스템의 제조Fabrication of denitrification system using 1- (2) fixed bed reactor

고정층 반응기의 재료로는 고온에서 견딜 수 있는 석영 반응기를 사용하였으며, 상기에서 제조된 천연 망간 광석 황산화물과 바나듐 옥사이드 상용촉매를 7:3의 질량비로 혼합한 다음 반응기 중간 부분에 석영솜을 지지한 후 그 위에 투입하였다. 탈질 반응을 위한 혼합기체는 NO 400 ppm, NH3 400 ppm, 산소 4%, 이산화황 200 ppm, 나머지는 질소를 사용하였으며, 각 기체는 MFC(Mass Flow Controller)를 통하여 1000 ml/min의 유량으로 조절되어 고정층 반응기의 상단 부분을 통해 주입시켰다. 탈질제 주위에 가열기를 설치하여 온도를 350℃로 조절하였으며, 반응이 완료된 기체는 콜드 트랩(cold trap)을 거쳐 수분이 제거된 후 화학 형광성을 이용한 분석기를 이용하여 기체 내의 NO를 검출하였다.As a material of the fixed bed reactor, a quartz reactor capable of withstanding high temperatures was used, and the natural manganese ore sulfur oxide and vanadium oxide commercial catalyst prepared above were mixed at a mass ratio of 7: 3, and then the quartz cotton was supported in the middle of the reactor. Then put on it. The mixed gas for denitrification was NO 400 ppm, NH 3 400 ppm, oxygen 4%, sulfur dioxide 200 ppm, and the rest was nitrogen. Each gas was controlled at a flow rate of 1000 ml / min through MFC (Mass Flow Controller). And injected through the upper portion of the fixed bed reactor. A heater was installed around the denitrifier to adjust the temperature to 350 ° C., and the reaction gas was removed from the water through a cold trap to detect NO in the gas using an analyzer using chemical fluorescence.

실시예 2       Example 2

2-(1) 천연 망간 황산화물의 제조Preparation of 2- (1) Natural Manganese Sulfur Oxide

천연 망간 광석을 롤형 분쇄기와 볼밀을 이용해 분쇄한 후 체거름을 하여 평균 입자 크기 10㎛의 미세 분말을 얻었다. 상기 미세분말을 2M 황산 수용액에 넣어 4시간 동안 황화반응을 시킨 후, 이를 110℃ 건조로에 넣어 1시간 동안 건조하여, 천연 망간 황산화물을 얻었다. Natural manganese ore was pulverized using a roll mill and a ball mill, followed by sieving to obtain fine powder having an average particle size of 10 μm. The fine powder was placed in a 2M sulfuric acid aqueous solution for sulfidation for 4 hours, and then put in a 110 ° C. drying furnace for 1 hour to obtain a natural manganese sulfur oxide.

2-(2) 고정층 반응기를 이용한 탈질 시스템의 제조Fabrication of denitrification system using 2- (2) fixed bed reactor

상기 실시예 1-(2)와 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.       A denitrification system was prepared in the same manner as in Example 1- (2).

실시예 3       Example 3

천연 망간 황산화물과 바나듐 옥사이드 상용촉매의 혼합질량비를 5:5로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.       A denitrification system was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium oxide commercial catalyst was 5: 5.

실시예 4       Example 4

천연 망간 황산화물과 바나듐 옥사이드 상용촉매의 혼합질량비를 1:9로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.       A denitrification system was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium oxide commercial catalyst was 1: 9.

실시예 5       Example 5

천연 망간 황산화물을 석영솜 지지체 상에 올려놓은 후, 그 상부에 다시 석영솜 지지체를 설치하고 상기 지지체 상에 바나듐 옥사이드 상용촉매를 올려놓음으로써 질량비 8:2의 2단 촉매층으로 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.       After the natural manganese sulfur oxide was put on the quartz wool support, the quartz wool support was again installed on the upper surface, and the vanadium oxide commercial catalyst was placed on the support to prepare a two-stage catalyst layer having a mass ratio of 8: 2. Prepared a denitrification system in the same manner as in Example 1.

실시예 6       Example 6

천연 망간 황산화물 층과 바나듐 옥사이드 층의 질량비를 7:3으로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.       A denitrification system was prepared in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio of the natural manganese sulfur oxide layer and the vanadium oxide layer was 7: 3.

실시예 7       Example 7

천연 망간 황산화물 층과 바나듐 옥사이드 층의 질량비를 5:5로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.       A denitrification system was prepared in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio of the natural manganese sulfate layer and the vanadium oxide layer was 5: 5.

실시예 8       Example 8

천연 망간 황산화물 층과 바나듐 옥사이드 층의 질량비를 4:6으로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.A denitrification system was prepared in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio of the natural manganese sulfate layer and the vanadium oxide layer was 4: 6.

실시예 9       Example 9

천연망간 황산화물을 분쇄기를 이용하여 평균입자크기를 10㎛이하로 만든 후 증류수 1000g에 약 30 wt%를 혼합한 다음, 메톡시메틸셀룰로이즈(MC)를 30g첨가하였다. 코디어라이트 재질의 하니컴 구조물을 약 3시간동안 상기 용액속에 넣은 후 실온에서 건조한 다음, 100℃에서 5시간 동안 건조시킨 후, 400℃의 전기로에서 6시간 동안 소성하여 허니컴 구조물을 제조하였다. 다음으로, 콘 타입의 5cm의 하니컴 반응기에 상기에서 제조한 하니컴 구조물을 삽입 충전시켜 실험을 수행하였다.The natural manganese sulfur oxide was made to a particle size of less than 10㎛ using a grinder and then mixed with about 30 wt% in 1000g of distilled water, and then 30g of methoxymethyl cellulose (MC) was added. A honeycomb structure made of cordierite was placed in the solution for about 3 hours, dried at room temperature, dried at 100 ° C. for 5 hours, and then fired in an electric furnace at 400 ° C. for 6 hours to prepare a honeycomb structure. Next, an experiment was performed by inserting and filling the honeycomb structure prepared above into a 5 cm honeycomb reactor of the cone type.

비교예 1Comparative Example 1

천연 망간 황산화물과 바나듐 옥사이드 상용촉매의 혼합질량비를 9:1로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다. A denitrification system was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixed mass ratio of natural manganese sulfur oxide and vanadium oxide commercial catalyst was set to 9: 1.

비교예 2Comparative Example 2

천연 망간 황산화물과 바나듐 옥사이드 상용촉매의 혼합질량비를 8:2로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다. A denitrification system was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the mixed mass ratio of natural manganese sulfur oxide and vanadium oxide commercial catalyst was set to 8: 2.

비교예 3Comparative Example 3

천연 망간 황산화물 층과 바나듐 옥사이드 층의 질량비 9:1로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 탈질 시스템을 제조하였다.A denitrification system was manufactured in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio of natural manganese sulfur oxide layer and vanadium oxide layer was 9: 1.

시험예 1Test Example 1

천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용촉매를 혼합 배열한 혼합촉매의 탈질성능 비교Comparison of Denitrification Performance of Mixed Catalyst with Natural Manganese Sulfur Oxide and Vanadium Commercial Catalyst

NO 400 ppm, NH3 400 ppm, SO2 200 ppm, O2 4%, 나머지는 질소로 구성된 혼합가스를 기존의 바나듐 촉매(V2O5/TiO2+WO3+MoO3 )를 이용하여 탈질반응을 진행한 경우와 본 발명의 실시예 1 및 9 에 따라 제조된 혼합촉매를 사용하여 탈질반응을 진행시킨 경우를 비교하여 그 결과를 도 5 및 6에 나타내었다. 기존의 바나듐 촉매의 경우 NO 평형 농도는 14 ppm이고 혼합촉매의 경우는 실시예 1 은 26 ppm을, 실시예 9 는 37 ppm을 유지하고 있음을 알 수 있다. 이는 2005년 이후의 일반 발전설비에 대한 NOx 배출 기준(액체 연료 발전시설 70ppm이하, 고체 연료 시설 80ppm이하)에도 허용되는 범위이다. 혼합촉매의 경우에는 바나듐 사용량이 상당히 줄었음에도 불구하고 우수한 탈질 성능이 계속 유지된다는 것을 알 수 있다.400 ppm NO, 400 ppm NH 3 , 200 ppm SO 2, 4% O 2 , and the rest of the mixture was denitrified using a conventional vanadium catalyst (V 2 O 5 / TiO 2 + WO 3 + MoO 3 ) 5 and 6 show a result of comparing the case where the denitrification reaction was performed using the mixed catalyst prepared according to Examples 1 and 9 of the present invention. In the conventional vanadium catalyst, the NO equilibrium concentration was 14 ppm, and in the case of the mixed catalyst, Example 1 maintained 26 ppm and Example 9 maintained 37 ppm. This is also an acceptable range for NOx emissions standards for general power plants since 2005 (less than 70 ppm for liquid fuel plants and less than 80 ppm for solid fuel plants). In the case of the mixed catalyst, it can be seen that excellent denitrification performance is maintained even though the amount of vanadium used is significantly reduced.

시험예 2     Test Example 2

천연 망간 황산화물 제조방법에 따른 탈질 성능의 비교Comparison of Denitrification Performance by Natural Manganese Sulfur Oxide Manufacturing Method

실시예 1-(1)에서 이산화황 기체를 사용하여 제조된 천연 망간 황산화물과 실시예 2-(1)에서 황산을 이용하여 제조된 천연 망간 황산화물을 이용하여 탈질 시스템을 구성한 후, NO와 NH3의 농도비를 1:1로 하고 SO2 200ppm, 산소 3%, 나머지는 질소를 혼합한 혼합가스를 100ml/min으로 공급하며 350 , 1기압하에서 탈질 성능을 측정하고 도 7에 나타내었다. 도 7에서 보듯이, 5000ppm의 고농도의 산화질소가 유입되었음에도 불구하고 천연 망간 황산화물의 탈질 성능은 우수하였으며, 초기 제거 속도는 실시예 1-(1)에서 제조된 천연 망간 황산화물의 경우가 우수하였지만 정상 상태에서는 양자의 탈질 성능이 비슷하다는 것을 알 수 있다.After denitrification system was constructed using natural manganese sulfur oxide prepared using sulfur dioxide gas in Example 1- (1) and natural manganese sulfur oxide prepared using sulfuric acid in Example 2- (1), NO and NH The concentration ratio of 3 is 1: 1 and 200 ppm of SO 2 , 3% of oxygen, and the rest are supplied with a mixed gas containing nitrogen at 100 ml / min, and the denitrification performance is measured at 350 and 1 atm, and is shown in FIG. 7. As shown in FIG. 7, the denitrification performance of natural manganese sulfur oxide was excellent despite the introduction of high concentration of nitrogen oxide of 5000 ppm, and the initial removal rate was excellent in the case of natural manganese sulfur oxide prepared in Example 1- (1). However, it can be seen that the denitrification performance of both is similar at steady state.

시험예 3      Test Example 3

천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용촉매의 혼합비에 따른 탈질성능 비교Comparison of Denitrification Performance by Mixing Ratio of Natural Manganese Sulfur Oxide and Vanadium-based Commercial Catalysts

실시예 1, 3, 4 및 비교예 1 2에 따른 탈질 시스템에 대해, NO 400 ppm, NH3 400 ppm, 산소 4%, 이산화황 200 ppm, 나머지는 질소를 사용한 혼합기체를 사용하여 탈질성능을 테스트하였으며, 각 기체는 MFC(Mass Flow Controller)를 통하여 1000 ml/min의 유량으로 조절되어 고정층 반응기의 상단 부분을 통해 주입시켰다. 탈질제 주위에 가열기를 설치하여 온도를 350℃로 조절하였으며, 반응이 완료된 기체는 콜드 트랩(cold trap)을 거쳐 수분이 제거된 후 화학 형광성을 이용한 분석기를 이용하여 기체 내의 NO를 검출하고 그 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타난 결과로부터 천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용촉매의 혼합질량비가 7:3을 초과하는 경우에는 탈질 후의 NO의 농도가 150ppm이상으로서 부적합함을 알 수 있다.For the denitrification system according to Examples 1, 3, 4 and Comparative Example 1 2, the denitrification performance was tested using a mixed gas using NO 400 ppm, NH 3 400 ppm, oxygen 4%, sulfur dioxide 200 ppm and the rest using nitrogen. Each gas was controlled at a flow rate of 1000 ml / min through a mass flow controller (MFC) and injected through the upper portion of the fixed bed reactor. A heater was installed around the denitrifier to adjust the temperature to 350 ° C. After the reaction was completed, the gas was removed through a cold trap to detect NO in the gas using an analyzer using chemical fluorescence. Is shown in FIG. 8. From the results shown in FIG. 8, when the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based commercial catalyst exceeds 7: 3, it can be seen that the concentration of NO after denitrification is not more than 150 ppm.

시험예 4      Test Example 4

실시예 5∼8 및 비교예 3에 따른 탈질시스템에 대해, 상기 시험예 3과 동일한 조건에서 탈질성능을 테스트 하고 그 결과를 도 9에 나타내었다. 그 결과로부터 상기 천연 망간 황산화물과 바나듐계 촉매를 직접 혼합하여 사용하는 경우보다 2단 반응을 거치도록 하는 경우가 더 우수한 탈질 성능을 보인다는 것을 알 수 있다.      For the denitrification system according to Examples 5 to 8 and Comparative Example 3, the denitrification performance was tested under the same conditions as in Test Example 3, and the results are shown in FIG. 9. As a result, it can be seen that the case of undergoing the two-stage reaction is more excellent denitrification performance than when the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based catalyst are directly mixed.

본 발명에 따른 복합촉매는 자동차 배기용은 물론, 발전소용으로 사용할 수도 있다. 특히, 최적활성 온도 범위가 300℃ 이상이기 때문에, 탈황반응을 거친 배기 가스의 경우에는 다시 온도를 승온해야 할 필요성이 있는데, 발전소에 사용하는 경우에는 탈황반응을 거치기 전의 배기가스와 열교환에 의해 온도를 조절할 수 있기 때문에 유리하다는 장점이 있다. The composite catalyst according to the present invention can be used not only for automobile exhaust but also for power plants. In particular, since the optimum active temperature range is 300 ° C or higher, it is necessary to raise the temperature again in the case of the exhaust gas which has undergone desulfurization reaction. It is advantageous because it can be adjusted.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 복합촉매는 제조단가가 매우 저렴하여 경제적이며, 기존의 바나듐계 상용촉매의 사용량을 절감하면서도 여전히 우수한 탈질 성능을 보인다. 또한, 본 발명에 따른 질소 산화물 제거방법에 따르면, 천연 망간 황산화물에는 이산화황에 의한 피독현상이 없기 때문에 복합촉매 전체로서, 이산화황에 의한 피독의 염려가 줄어든다. As described above, the composite catalyst prepared according to the present invention is very inexpensive due to the low production cost, and still exhibits excellent denitrification performance while reducing the amount of conventional vanadium-based commercial catalysts. In addition, according to the nitrogen oxide removal method according to the present invention, since there is no poisoning phenomenon due to sulfur dioxide in the natural manganese sulfur oxide, as a whole of the composite catalyst, there is less concern about poisoning by sulfur dioxide.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 복합촉매를 고정층에 넣은 탈질 반응 시스템의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a denitrification reaction system having a composite catalyst prepared according to the present invention in a fixed bed.

도 2는 본 발명에 따른 탈질 시스템에 사용하는 고정층 반응기의 확대도이다.2 is an enlarged view of a fixed bed reactor used in the denitrification system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 탈질 시스템에 사용하는 허니컴 구조물의 개략도이다.3 is a schematic diagram of a honeycomb structure for use in the denitrification system according to the present invention.

도 4는 본 발명에 사용되는 천연 망간 황산화물의 온도에 따른 NOx 제거율을 나타낸다.Figure 4 shows the NOx removal rate according to the temperature of the natural manganese sulfur oxide used in the present invention.

도 5는 기존의 바나듐계 촉매와 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 복합촉매의 탈질성능을 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the denitrification performance of the conventional vanadium-based catalyst and the composite catalyst prepared according to Example 1 of the present invention.

도 6은 기존의 바나듐계 촉매와 본 발명의 실시예 9에 따라 제조된 복합촉매의 탈질성능을 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing the denitrification performance of the conventional vanadium catalyst and the composite catalyst prepared according to Example 9 of the present invention.

도 7은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 탈질 시스템의 탈질성능을 나타내는 그래프이다. 7 is a graph showing the denitrification performance of the denitrification systems according to Example 1 and Example 2. FIG.

도 8은 실시예 1, 3, 4 및 비교예 1∼2에 따른 탈질 시스템의 탈질성능을 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the denitrification performance of the denitrification systems according to Examples 1, 3, and 4 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.

도 9은 실시예 5∼8 및 비교예 3에 따른 탈질 시스템의 탈질성능을 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the denitrification performance of the denitrification systems according to Examples 5 to 8 and Comparative Example 3. FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 상용촉매 2: 지지체1: Commercial catalyst 2: Support

3: 천연 망간 황산화물 촉매 4: 혼합가스3: natural manganese sulfur oxide catalyst 4: mixed gas

Claims (12)

천연망간광석을 이산화황 기체로 사전처리하거나, 황산용액으로 사전처리함으로써 얻어진 천연 망간 황산화물 및 상용촉매를 혼합한 질소산화물 제거용 복합촉매. A composite catalyst for removing nitrogen oxides comprising a mixture of natural manganese sulfur oxide and a commercial catalyst obtained by pretreatment of natural manganese ore with sulfur dioxide gas or by pretreatment with sulfuric acid solution. 제 1항에 있어서, 상기 상용촉매는 바나듐계 촉매인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 복합촉매.       The complex catalyst for removing nitrogen oxides of claim 1, wherein the commercial catalyst is a vanadium-based catalyst. 제 1항에 있어서, 상기 복합촉매의 최적 활성 영역은 300∼350℃ 인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 복합촉매.       The composite catalyst for removing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the optimum active region of the composite catalyst is 300 to 350 ° C. 제 1항에 있어서, 상기 천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용 촉매의 혼합질량비가 7:3∼1:9인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 복합촉매.       The composite catalyst for removing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based commercial catalyst is 7: 3 to 1: 9. 제 1항에 있어서, 상기 복합촉매는 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층이 별개로 존재하는 2단 촉매인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 복합촉매.       The composite catalyst for removing nitrogen oxides of claim 1, wherein the composite catalyst is a two-stage catalyst in which a natural manganese sulfur oxide catalyst layer and a vanadium-based commercial catalyst layer are present separately. 제 5항에 있어서, 상기 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층의 질량비가 8:2∼1:9인 것을 특징으로 하는 질소산화물 제거용 복합촉매.       The composite catalyst for removing nitrogen oxides according to claim 5, wherein the mass ratio of the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer is 8: 2 to 1: 9. 배기가스 내의 질소산화물을 선택적 촉매환원법으로 제거하는 방법에 있어서, 천연망간광석을 이산화황 기체로 사전처리하거나, 황산용액으로 사전처리함으로써 얻어진 천연 망간 황산화물 및 상용촉매를 혼합한 복합촉매를 사용하여, 환원제인 암모니아와 질소산화물을 반응시키는 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법.        In the method for removing nitrogen oxide in the exhaust gas by selective catalytic reduction method, using a complex catalyst obtained by pretreatment of natural manganese ore with sulfur dioxide gas or a mixture of natural manganese sulfur oxide and a commercial catalyst obtained by pretreatment with sulfuric acid solution, A method for removing nitrogen oxides, comprising reacting ammonia, which is a reducing agent, with nitrogen oxides. 제 7항에 있어서, 상기 상용촉매는 바나듐계 촉매인 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법.       8. The method of claim 7, wherein the commercial catalyst is a vanadium-based catalyst. 제 7항에 있어서, 상기 반응온도는 300∼350℃인 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법.       8. The method for removing nitrogen oxides according to claim 7, wherein the reaction temperature is 300 to 350 deg. 제 7항에 있어서, 상기 천연 망간 황산화물과 바나듐계 상용 촉매의 혼합 질량비가 7:3∼1:9인 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법.       8. The method for removing nitrogen oxides according to claim 7, wherein the mixed mass ratio of the natural manganese sulfur oxide and the vanadium-based commercial catalyst is 7: 3 to 1: 9. 제 7항에 있어서, 상기 복합촉매는 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층이 별개로 존재하는 2단 촉매인 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법.       The method of claim 7, wherein the complex catalyst is a two-stage catalyst in which a natural manganese sulfur oxide catalyst layer and a vanadium-based commercial catalyst layer are present separately. 제 10항에 있어서, 상기 천연 망간 황산화물 촉매층과 바나듐계 상용 촉매층의 질량비가 8:2∼1:9인 것을 특징으로 하는 질소산화물의 제거방법.The method for removing nitrogen oxides according to claim 10, wherein the mass ratio of the natural manganese sulfur oxide catalyst layer and the vanadium-based commercial catalyst layer is 8: 2 to 1: 9.
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CN105289630A (en) * 2015-11-06 2016-02-03 北京石油化工学院 Method for preparing catalyst capable of performing simultaneous desulfurization and denitrification on flue gas
KR20190105284A (en) * 2018-03-05 2019-09-17 재단법인 전라남도 환경산업진흥원 NOx removal system by complex catalyst system

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