KR20080001515U - An aftertreatment apparatus with an absorbing module for sulfuric acid to inhibit exhaust thereof - Google Patents
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Abstract
본 고안에 의한 황산 흡착 모듈은 오픈형 내화물 캐리어에 황산 흡착조성물이 코팅된 황산 흡착 모듈로 배기가스 후처리장치에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 DOC 또는 CSF 후단에 배치되어 황산 흡착을 조장하여 백색 연무의 황산 미스트 외부 방출을 억제할 수 있는 것이다. 더욱 바람직하게는 DOC 및 CSF가 연속하여 일렬로 배치되는 후처리장치에 있어서, CSF 후단에 적용되어 황산무 방출을 억제하여 유해한 산무를 흡착하여 환경 정화에 기여할 수 있다.The sulfuric acid adsorption module according to the present invention is a sulfuric acid adsorption module coated with a sulfuric acid adsorption composition on an open refractory carrier, and can be applied to an exhaust gas aftertreatment device. Sulfuric acid mist can suppress external emission. More preferably, in a post-treatment apparatus in which DOC and CSF are arranged in a row in series, it is applied to the rear end of the CSF to suppress the release of sulfuric acid mist, thereby adsorbing harmful acid mist and contributing to environmental purification.
황산, 흡착, 디젤, 엔진 Sulfuric acid, adsorption, diesel, engine
Description
도 1은 본 고안에 의한 황산 흡착 모듈 사시도 및 확대 단면도이며,1 is a perspective view and an enlarged cross-sectional view of the sulfuric acid adsorption module according to the present invention,
도 2는 CSF 필터의 사시도 및 확대 단면도이고,2 is a perspective view and an enlarged cross-sectional view of a CSF filter,
도 3은 CSF 및 황산 흡착 모듈이 이격되어 장착된 실시 단면도를 도시한 것이다.Figure 3 shows a cross-sectional view of the CSF and sulfuric acid adsorption module mounted spaced apart.
*도면 부호의 간단한 설명** Short description of drawing symbols *
10 : 황산 흡착 모듈 12', 12" : 관통셀 10: sulfuric
13 : 셀벽 9a : 흡착 유입측 9b : 흡착 유출측 13
30 : 흡착조성코팅층 110 : CSF 필터 112', 112" : CSF 관통셀 30: adsorption composition coating layer 110:
113 : CSF 셀벽 19a : CSF 유입측 19b : CSF 흡착 유출측 113:
115 : 플러깅 130 : 산화촉매층 115: plugging 130: oxidation catalyst layer
최근 디젤엔진 차량에는 환경 규제를 만족시키기 위하여 DOC (diesel oxidation catalyst)가 코팅된 산화촉매모듈 및 DPF를 촉매화한 Catalized Soot Filter (CSF)가 탑재되어, HC, CO 및 NOx 정화에 활용되고 있다.Recently, diesel engine vehicles are equipped with a catalytic oxidation catalyst module coated with a DOC (diesel oxidation catalyst) and a Catalized Soot Filter (CSF) catalyzed by DPF, and are used to purify HC, CO, and NOx.
디젤 엔진은 가솔린 엔진에 비해 열효율이 높고 연비가 뛰어나, 특히 유럽에서는 CO2의 배출 절감에 있어 기대가 되고 있다. 그러나 디젤엔진 차량에 특유의 흑연, 즉 입자상 물질(PM)과, 환원 정화가 필요한 NOx의 배출 절감이 과제로 되고 있다. 이러한 PM은 고체이며 종래와 같은 flow through 타입의 촉매에서는 충분히 제거할 수 없다. 따라서 PM을 제거하기 위해 디젤 퍼티큘레이트 필터(Diesel Particulate Filter :DPF)가 적용된다. DPF에서는 PM을 물리적으로 포집하기 때문에 높은 제거율을 얻을 수 있으나 DPF가 항상 PM을 위해 작동될 수는 없으며, 어느 점에서 DPF 상에 포집된 PM을 연소 제거해 줄 필요가 있다. PM을 연소 제거하기 위해서는 배기온도를 상승시킬 필요가 있으나, 이는 디젤차의 매력인 뛰어난 연비 특성을 악화하게 하는 요인으로 된다. 따라서 집적된 PM을 보다 낮은 온도에서 연소시키기 위해 DPF를 촉매화한 Catalized Soot Filter (CSF)가 장착되어, 디젤차량에서는 DOC (diesel oxidation catalyst)가 코팅된 산화촉매하우징 및 DPF를 촉매화한 Catalized Soot Filter (CSF)가 장착되어 운행되고 있다.Diesel engines have higher thermal efficiency and higher fuel economy than gasoline engines, and are expected to reduce CO2 emissions, especially in Europe. However, emission reduction of graphite, that is, particulate matter (PM) peculiar to diesel engine vehicles and NOx requiring reduction and purification has become a problem. Such PM is a solid and cannot be sufficiently removed in a conventional flow through catalyst. Therefore, Diesel Particulate Filter (DPF) is applied to remove PM. In the DPF, high removal rate can be obtained because the PM is physically collected, but the DPF cannot always be operated for the PM, and at some point, the PM trapped on the DPF needs to be burned out. It is necessary to raise the exhaust temperature in order to burn off PM, but this causes a deterioration in the excellent fuel efficiency characteristics that are attractive to diesel cars. Thus, the Catalized Soot Filter (CSF), which catalyzes the DPF to burn the integrated PM at a lower temperature, is equipped with an oxidation catalyst housing coated with a diesel oxidation catalyst (DOC) and a Catalized Soot that catalyzes the DPF in diesel vehicles. It operates with a filter (CSF).
본 출원인은 DOC 및 CSF가 일렬 장착된 디젤엔진 차량에서 백색연무가 발생 되는 심각한 문제점을 인식하고 이를 조사한 결과 상기 연무는 황산 가스에 원인이 있는 것을 확인하였다. 즉, 배기가스 온도가 300℃ 이상의 고온이 되면 배출가스중의 이산화황 (SO2)이 산소와 반응하여 황산을 생성하는 산화반응을 일으키며 이는 특히 인체에 유해하다. Applicant has recognized a serious problem that white mist is generated in diesel engine vehicles equipped with DOC and CSF in a row and found that the mist is caused by sulfuric acid gas. In other words, when the exhaust gas temperature is higher than 300 ° C., sulfur dioxide (SO 2) in the exhaust gas reacts with oxygen to cause an oxidation reaction to generate sulfuric acid, which is particularly harmful to the human body.
본 고안은 고온에서 생성되는 황산을 제거하기 위하여, DOC 및 CSF가 장착된 배기가스 후처리기술에서, 황산 흡착제를 내화물 캐리어에 코팅한 H2SO4 형성 억제모듈을 장착하여, 백색 연무로 가시화되는 황산 형성을 억제하는 장치에 관한 것이다.The present invention is equipped with an H2SO4 formation suppression module coated with a sulfuric acid adsorbent on a refractory carrier in an exhaust gas aftertreatment technology equipped with DOC and CSF to remove sulfuric acid produced at high temperature, thereby forming sulfuric acid visualized by white mist. It relates to a device for suppressing.
따라서, 본 고안의 목적은 황산미스트 외부 방출을 억제하는 장치를 제공하는 것이다. 아울러, 본 고안은 백색 연무 형성을 억제하여 인체 유해 오염원 생성을 방지하는 장치에 관한 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a device for suppressing the external release of sulfuric acid mist. In addition, the present invention relates to a device for preventing the formation of white fumes by preventing the formation of white fumes.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 황산 흡착조성물이 내화물 캐리어상에 코팅되는 황산 흡착 모듈이 DOC 및/또는 CSF 후단에 연속되어 장착되는 황산 발생 억제를 위한 후처리장치에 의해 구현된다.In order to achieve the above object, the present invention is implemented by a post-treatment apparatus for inhibiting sulfuric acid generation, in which the sulfuric acid adsorption composition is coated on a refractory carrier with a sulfuric acid adsorption module continuously mounted at the rear end of DOC and / or CSF.
본 고안에 의한 황산 흡착 모듈은 내화물 캐리어 상에 황산 흡착조성물이 코팅된 형태이며, 본 고안에 의한 황산 흡착조성물은 공지의 황산 흡착조성물, 예를 들면, 활성탄 또는 활성 코크스 또는 활성 망간 또는 아나타제형 이산화티타늄, 또는 알카리금속 및 알카리토금속의 산화물, 탄산염, 초산염, 수산화물 중 하나 또는 그 이상의 혼합물이 내화물 캐리어 상에 분산되어 코팅된 것이다.The sulfuric acid adsorption module according to the present invention is a form in which a sulfuric acid adsorption composition is coated on a refractory carrier, and the sulfuric acid adsorption composition according to the present invention is a known sulfuric acid adsorption composition, for example, activated carbon or activated coke or activated manganese or anatase type dioxide. One or more mixtures of titanium, or oxides, carbonates, acetates, hydroxides of alkali and alkaline metals are dispersed and coated on the refractory carrier.
본 고안에 따른 바람직한 캐리어는 코오디어라이트(cordierite), 알파-알루미나(α-alumina), 뮤라이트(mullite)와 같은 세라믹계통 물질로 구성되며, 오픈형 하니콤 구조(monolithic honeycomb structure) 형태이다. Preferred carriers according to the present invention are composed of ceramic-based materials such as cordierite, alpha-alumina, and mullite, and are in the form of an open honeycomb structure.
한편, 상기 황산 흡착 모듈 전단에 설치되는 CSF(Catalyzed soot Filter)는 디젤엔진에서 배출되는 미립자를 필터에 포집한 후, 이를 태워서 재생하고 다시 미립자 물질을 포집하여 계속 사용하는 기술로서 매연을 80% 이상 저감할 수 있는 DPF(Diesel particulate filter)에 산화촉매를 코팅한 것이며, 필터의 형성재료로서는 금속, 합금 또는 세라믹이 될 수 있으며, 세라믹으로 이루어진 필터의 대표적인 예로서 코디어라이트계의 하니콤 필터가 채용된다. 바람직하게는 내열성, 기계적 강도 및 포집효율이 높고, 화학적으로 안정되어 있고, 압력손실이 적은 등의 장점을 가진 다공질 탄화규소 소결체가 필터 형성재료가 사용될 수 있으며, 여기서 '압력손실'이란, 필터 유입측의 압력치로부터 유출측의 압력치를 뺀 것을 말하며, 배기가스가 필터를 통과할 때 저항을 받는 것이, 압력손실을 가져오는 최대의 요인 이다.On the other hand, CSF (Catalyzed soot filter) installed in the front of the sulfuric acid adsorption module is a technology that collects particulates discharged from the diesel engine in the filter, burns them, regenerates them, and collects particulate materials again and continues to use soot over 80%. An oxide catalyst is coated on a reducible diesel particulate filter (DPF), and the material for forming the filter may be a metal, an alloy, or a ceramic. A typical example of a ceramic filter is a cordierite-based honeycomb filter. Are employed. Preferably, the porous silicon carbide sintered body having the advantages of high heat resistance, mechanical strength and collection efficiency, chemical stability, and low pressure loss may be used as the filter forming material. The pressure value on the side is subtracted from the pressure value on the outflow side, and the resistance to the exhaust gas passing through the filter is the biggest factor that causes the pressure loss.
상기 CSF의 코디어라이트계 하니콤 필터는 자신의 축선 방향을 따라서 뻗어있는 다수의 셀을 가지고 있다. 배기가스가 필터를 통과할 때, 그 셀벽에 의해 미립자가 트랩(침적)되며, 그 결과 배기가스의 가스성분으로부터 미립자가 제거된다. 그러나, 허니콤 필터는 사용시간의 증가에 따라 PM 증착으로 인한 압력손실이 증가한다. 따라서 CSF의 경우, 증착된 PM을 정기적으로 제거하여야 할 필요가 있고, 압력손실이 증가할 경우, 버너 또는 전열기로 증착 PM을 연소시킴으로 PM을 제거할 때, 바람직하지 않은 황산미스트의 발생을 방지하기 위하여 본 고안에 의한 황산 흡착 모듈을 CSF 에 이격하거나 또는 연속하여 장착할 수 있다. The cordierite-based honeycomb filter of the CSF has a plurality of cells extending along its axial direction. When the exhaust gas passes through the filter, the particulates are trapped by the cell walls, and as a result, the particulates are removed from the gas component of the exhaust gas. However, in the honeycomb filter, the pressure loss due to PM deposition increases as the use time increases. Therefore, in the case of CSF, it is necessary to remove the deposited PM regularly, and when the pressure loss increases, to prevent the occurrence of undesirable sulfate mist when removing the PM by burning the deposited PM with a burner or a heater. The sulfuric acid adsorption module according to the present invention may be spaced apart or continuously mounted to the CSF.
본 고안에 의한 황산 흡착 오픈형 필터 (모듈)의 구조를 도 1을 참조하여 설명하면, 도 1은 원기둥 형상의 코디어라이트계 황산 흡착 모듈(10)의 사시도 및 부분 확대단면도를 도시한 것이다. 상기 흡착 모듈 구조체는, 단면이 대략 정방형상을 이루는 복수의 관통셀(12', 12")이 축선방향을 따라서 규칙적으로 형성되어 있으며, 각 관통셀(12', 12")은 얇은 셀벽(13)에 의해 서로 칸막이되어 있다. 상기 오픈형 흡착 모듈의 관통셀 모두는 유입단면(9a) 및 유출단면(9b)에 있어서 개구된다. 또한, 셀(12', 12")들 내부의 셀벽(13)의 표면 또는 세공 표면에는 황산 흡착조성물(30)이 코팅되어 있다. 셀벽(13)의 두께는 0.3mm전후로 설정되며, 상기 셀벽에는 활성탄 또는 활성 코크스 또는 활성 망간 또는 아나타제형 이산화티타늄, 또는 알카리금속 및 알카리토금속의 산화물, 탄산염, 초산염, 수산화물 중 하나 또는 그 이상의 혼합물이 코팅되어, 전단에서 유입되는 황산 미스트 (또는 '산무'라 함)를 흡착할 수 있다.The structure of the sulfuric acid adsorption open type filter (module) according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, which shows a perspective view and a partially enlarged cross-sectional view of a cylindrical cordierite-based sulfuric
한편, CSF 하니콤 필터(110)의 구조는 도 2에 도시되며, 역시 단면이 대략 정방형상을 이루는 복수의 관통셀(112', 112")이 축선방향을 따라서 규칙적으로 형성되어 있으며, 각 관통셀(112', 112")은 얇은 셀벽(113)에 의해 서로 칸막이되어 있다. 다수개의 셀중에, 약 반수는 유입단면(19a)에 있어서 개구되고, 나머지 셀은 유출단면(19b)에 있어서 개구된다. 유입단면(19a)에 개구된 셀(112')들 내부의 셀벽(113)의 표면 또는 세공 표면에는 백금족 원소나 그외 금속원소 및 그 산화물 등으로 이루어진 산화촉매(130)가 담지되어 있다. 각 관통셀(112', 112")의 개구부는, 어느 한쪽의 단면(19a, 19b)측에 있어서, 플러깅(115)에 의해 밀봉되어 있다. 따라서 CSF 필터 구조체 단면전체는 바둑판모양을 나타낸다. 셀의 밀도는 200개/inch2 전후로 설정되고, 유입단면(19a)에서 개구된 셀(112') 내부로 진입된 배기가스는 셀벽을 통과하면서 미립자는 걸러지고(트랩, 침적) 나머지 가스 성분만 셀벽 기공(세공)을 통해 유출단면(19b)에서 개구된 셀(112")을 통하여 외부로 배출된다. 이때, 가스 성분은 셀벽(113)에 코팅된 산화촉매에 의해 산화반응이 촉진되어 무해한 성분으로 전환되어 유출단면(19b) 방향으로 외부 방출된다. CSF 재생의 경우 상기한 바와 같이 발생된 미스트는 유출단면(19b) 방향으로 외부 방출되어 본 고안에 의한 황산 흡착 모듈 유입방향(9a)으로 진입된다.Meanwhile, the structure of the
도 3은 상기 CSF(110) 및 본 고안에 의한 모듈(10)을 이격하여 장착한 실시예의 단면도를 도시한 것이다. 이에 의거하여, CSF 재생시에 발생되는 백색 황산 미스트는 CSF 후단에 장착된 황산 흡착조성물이 코팅된 모듈에 유입되어 흡착되어, 백색 황산미스트 외부 방출을 방지할 수 있다.3 is a cross-sectional view of an embodiment in which the CSF 110 and the
본 고안에 의한 황산 흡착 모듈은 오픈형 내화물 캐리어에 황산 흡착조성물이 코팅된 황산 흡착 모듈로 배기가스 후처리장치에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 DOC 또는 CSF 후단에 배치되어 황산 흡착을 조장하여 백색 연무의 황산 미스트 외부 방출을 억제할 수 있는 것이다. 더욱 바람직하게는 DOC 및 CSF가 연속하여 일렬로 배치되는 후처리장치에 있어서, CSF 후단에 적용되어 황산무 방출을 억제하여 유해한 산무를 흡착하여 환경 정화에 기여할 수 있다.The sulfuric acid adsorption module according to the present invention is a sulfuric acid adsorption module coated with a sulfuric acid adsorption composition on an open refractory carrier, and can be applied to an exhaust gas aftertreatment device. Sulfuric acid mist can suppress external emission. More preferably, in a post-treatment apparatus in which DOC and CSF are arranged in a row in series, it is applied to the rear end of the CSF to suppress the release of sulfuric acid mist, thereby adsorbing harmful acid mist and contributing to environmental purification.
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