KR20090040080A - Zeolite-catalysts for the decomposition of nitrous oxide and nitrogen oxide and preparing method thereof - Google Patents

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Abstract

A zeolite catalyst for decomposing nitrous oxide and nitrogen oxides and a manufacturing method thereof are provided to offer high activity in a decomposition of N2o and to offer hydrothermal stability. A zeolite catalyst for decomposing nitrous oxide and/or nitrogen oxides is formulated zeolite together with transition metals selected from Fe, Co, and Cu. The zeolite has pore size of 4~10Å and a molar ration of silica/alumina of 10~300. The zeolite in a state transition metals and phosphorous are not formulated is one or more selected from the zeolite of a ZSM-5 type, a BEA type, a USY type and an MOR type.

Description

아산화질소 및 질소산화물 분해용 제올라이트 촉매 및 이의 제조방법{Zeolite―catalysts for the Decomposition of nitrous oxide and nitrogen oxide and Preparing Method Thereof}Zeolite catalyst for decomposition of nitrous oxide and nitrogen oxides and a method for preparing the same

본 발명은 아산화질소(N2O) 및 질소산화물(NOx) 분해용 제올라이트 촉매 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게 설명하면, 제올라이트 촉매의 수열안정성을 향상시키기 위하여 아산화질소(이하, N2O로 명한다.) 및 질소산화물(이하,NOx로 명한다.)에 대한 분해특성이 우수한 분자체에 인과 전이금속 전구체를 수식하여 안정화 시킨 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 수열조건 하에서 비활성화되기 쉬운 -Si-OH-Al- 골격을 갖는 분자체에 적절한 양의 전이금속 및 인을 사용하여 수식함으로써 고온 다습한 분위기 하에서도 NOx 및 N2O 분해활성을 안정적으로 장시간 유지하도록 하였다.The present invention relates to a zeolite catalyst for decomposition of nitrous oxide (N 2 O) and nitrogen oxides (NOx) and a method for preparing the same. More specifically, the present invention relates to nitrous oxide (hereinafter referred to as N) to improve hydrothermal stability of zeolite catalyst. 2 O.) and nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) are characterized by stabilizing by modifying the phosphorus and transition metal precursor in a molecular sieve excellent in decomposition properties. That is, the present invention is easy to deactivate -Si-OH-Al- high temperature under a high humidity atmosphere of NOx and N 2 O decomposition activity by the formula using an appropriate amount of a transition metal and of a molecular sieve having a framework under hydrothermal conditions It was to maintain a long time stably.

따라서, 본 발명은 공장, 발전소, 자동차, 소각장 등의 발생원들로부터 배출되는 지구온난화 지수가 높은 N2O 및 대기환경오염원인 NOx를 촉매를 이용하여 단독 또는 동시에 제거하는데 있어, 저렴하면서도 내구성이 높은 촉매를 제공하는데 있 다.Therefore, the present invention is inexpensive and durable in removing N 2 O, which has a high global warming index, and NOx, which is an air pollution source, by using catalysts, which are emitted from sources such as factories, power plants, automobiles, and incinerators. To provide a catalyst.

아산화질소(N2O)는 지구온난화지수(Global Warming Potential, GWP)가 310, 온난화 가스 중 기여도가 6%에 이르는 대표적인 지구 온실 가스 중에 하나이다. N2O는 대기 중의 공기를 이용하는 고온의 연소장치 또는 질산 제조공장, 나일론의 원료인 아디프산(adipic acid)과 카프로락탐(caprolactam) 제조 공장에서 많이 배출되는데, 대부분 NOx 성분과 함께 배출되는 경우가 보통이다. 지난 수년 동안 지구 온실가스를 줄이고자하는 기술적 접근이 진행되어 왔고, 오늘날에는 제올라이트 촉매를 이용하여 아산화질소, 질소산화물을 분해시켜서 제거하는 기술을 주로 이용해오고 있었다.Nitrous oxide (N 2 O) is one of the representative global greenhouse gases with a Global Warming Potential (GWP) of 310 and 6% of the global warming gases. N 2 O is emitted from high-temperature combustion devices or nitric acid manufacturing plants that use air in the air, and adipic acid and caprolactam manufacturing plants, which are raw materials of nylon, and are mostly emitted with NOx components. Is common. In the last few years, a technological approach to reducing global greenhouse gases has been underway, and today, the use of zeolite catalysts to decompose and remove nitrous oxide and nitrogen oxides has been mainly used.

여기서, 제올라이트는 크게 그 구조에 의해서 구분이 되는데, 제올라이트는 일반적으로 규소알루미늄 산화물(Al2O3 SiO2, 알루미나 실리카)을 총칭하는 말로써, 알루미나(Al2O3)와 실리카(SiO2)가 서로 어떤 비율로 섞여 있느냐에 따라 그 물성과 사용 용도가 틀려진다. 제올라이트는 알루미나와 실리카의 비율 및 그 구조에 따라 IUPAC의 명명법에 따라 MFI형, BEA형, USY형, MOR형, FER형, MEL형, MAZ형, FAU형, OFF형, HEU형 제올라이트 등으로 나뉜다. 특히, MFI형(펜타실 유형) 제올라이트 중에서 ZSM-5형, ZSM-22형 제올라이트 등이 대표적인 예이다.Here, zeolites are largely classified by their structure. Zeolites generally refer to silicon aluminum oxide (Al 2 O 3 SiO 2 , alumina silica), and alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ). Depending on the proportions of the mixtures with each other, their properties and uses are different. Zeolite is divided into MFI type, BEA type, USY type, MOR type, FER type, MEL type, MAZ type, FAU type, OFF type, HEU type zeolite according to IUPAC nomenclature according to the ratio of alumina and silica and its structure. . In particular, among the MFI (pentacil type) zeolites, ZSM-5, ZSM-22, and the like are typical examples.

N2O를 처리하는 가장 원칙적 접근법은 촉매를 사용하여 N2와 O2로 직접 분해하는 것이나, 배출가스에서 함유되어 있는 산소와 수증기로 인해 촉매효율이 떨어지는 문제점을 갖고 있다(USP 5,171,553). 이와 같이 분해효율이 떨어지는 것을 극복하기 위하여 탄화수소 또는 암모니아를 환원제로 사용하는 선택적 촉매 환원법 (Selective Catalytic Reduction, SCR)이 제안되고 있다. 탄화수소 또는 암모니아를 환원제로 사용하여 철이나 구리를 비롯한 몇몇 전이 금속을 수식한 제올라이트와 반응시킴으로서 N2O 성분을 효과적으로 제거할 수 있는 기술들이 제안되고 있다 (EP-A 제0914866, USP4,571,329). The most principle approach to treating N 2 O is to decompose it directly into N 2 and O 2 using a catalyst, but has a problem of poor catalytic efficiency due to oxygen and water vapor contained in the off-gas (USP 5,171,553). In order to overcome such degradation efficiency, a selective catalytic reduction (SCR) using hydrocarbon or ammonia as a reducing agent has been proposed. Techniques have been proposed to effectively remove N 2 O components by reacting some transition metals, including iron or copper, with hydrocarbons or ammonia as reducing agents (EP-A 0914866, USP4,571,329).

상기에 언급한 바와 같이 N2O는 단독 또는 NOx 성분과 함께 배출되는 경우가 있다. 특히, N2O가 NOx 성분과 함께 배출되는 경우에는 N2O와 NOx를 개별적으로 처리하는 것보다는 하나의 촉매에서 동시에 제거하는 것이 보다 경제적이다. N2O 분해촉매는 크게 Pt, Pd, Ru 등의 귀금속계 촉매와 제올라이트, 금속산화물 등과 같은 산화물계 촉매로 구분할 수 있으며, 그 특성을 달리하고 있다. USP 5,171,553에서는 코발트, 로듐, 이리듐, 루테늄, 백금 중에서 선택된 금속을 포함한 제올라이트 촉매를 제안하고 있다. 알려진 바와 같이 귀금속이 담지 촉매는 비교적 낮은 온도에서도 우수한 분해활성을 나타내나 N2O와 NOx의 동시제거 시 환원제 존재하에서의 촉매의 소결(sintering) 및 황화합물에 피독(poisoning) 저항성이 낮다는 내구성 측면과 가격이 비싸다는 경제적 측면에서 불리한 점으로 작용하고 있다.As mentioned above, N 2 O may be discharged alone or together with the NO x component. In particular, when N 2 O is discharged together with the NO x component, it is more economical to remove N 2 O and NO x simultaneously from one catalyst than to treat them separately. N 2 O decomposition catalysts can be broadly classified into noble metal catalysts such as Pt, Pd, Ru, and oxide catalysts such as zeolites and metal oxides, and have different characteristics. USP 5,171,553 proposes a zeolite catalyst comprising a metal selected from cobalt, rhodium, iridium, ruthenium and platinum. As is known, the supported catalysts exhibit excellent decomposition activity even at relatively low temperatures, but at the same time, they have low durability against sintering and low poisoning of sulfur compounds in the presence of a reducing agent in the simultaneous removal of N 2 O and NOx. It is disadvantageous in terms of economical price.

한편, WO 00/48715, WO 2003/105998 등에서는 N2O와 NOx의 동시제거를 위하여 귀금속 촉매 대신 철이 함유된 BEA 또는 MFI 제올라이트 촉매를 제안하고 있다.Meanwhile, WO 00/48715 and WO 2003/105998 propose a BEA or MFI zeolite catalyst containing iron instead of a noble metal catalyst for simultaneous removal of N 2 O and NO x.

N2O는 직접분해를 하기 때문에 환원제가 필요없으나, NOx의 경우는 환원제를 사용하여야만 제거가 가능하다. 따라서, 이들 특허에서는 환원제로 암모니아를 투입함으로서 N2O와 NOx의 동시제거가 가능함을 보고하고 있다. 그러나, N2O와 NOx의 동시제거 시 배출가스 자체에 함유된 수분 또는 환원제 사용으로 인한 다량의 고온 수분이 발생되며 촉매의 비활성화 원인이 되고 있다. 특히, N2O와 NOx 제거에 많이 사용되는 제올라이트 계열의 분자체는 소결에 의한 비활성화 및 황화합물에 대한 저항성은 높으나 수분에 대한 저항성이 낮은 단점을 갖고 있기 때문에 이에 대한 해결책이 요구되고 있는 실정이다. Appl. Cat. A, 184, 249-256(1999)에서는 N2O 직접분해를 위하여 철(Fe)이 담지된 ZSM-5 촉매를 적용하였으며, 480oC의 온도에서 80%의 N2O분해 분해효율을 얻었으나, 수분에 의하여 열화되는 단점을 갖고 있다. WO 99/049954, JP 05103953 및 07213864에서는 철이 수식된 제올라이트 촉매를 N2O 분해 촉매로 활용함에 있어 메탄, 프로판, LPG 등을 환원제로 사용할 경우 400oC 이하의 낮은 온도에서도 물, 산소, 이산화황 등의 존재하에 100%의 높은 초기 N2O 분해 특성을 나타냄을 보고하고 있다. 그러나 장시간 사 용할 경우 분해활성이 감소하며, 특히 360oC, 2%의 수분존재 시 활성이 급격히 감소함을 보고하고 있으며, 미반응 탄화수소 및 일산화탄소 배출에 대한 고려가 되어 있지 않은 것으로 판단된다. 이를 해결하기 위하여 JP 09000884에서는 철이 수식된 제올라이트와 백금 및 팔라듐 귀금속 담지 촉매를 물리적으로 혼합하여 적용함으로써, 450oC에서 60% N2O 분해 특성을 얻었으며, 혼합하지 않은 촉매보다 높은 분해활성을 얻었다.N 2 O does not require a reducing agent because it directly decomposes, but NOx can be removed only by using a reducing agent. Therefore, these patents report that simultaneous removal of N 2 O and NO x is possible by adding ammonia as a reducing agent. However, the simultaneous removal of N 2 O and NOx generates a large amount of high temperature moisture due to the use of moisture contained in the exhaust gas itself or a reducing agent and causes deactivation of the catalyst. In particular, zeolite-based molecular sieves which are frequently used to remove N 2 O and NO x have high disadvantages of inactivation by sintering and resistance to sulfur compounds but low resistance to moisture. Appl. Cat. A, 184, 249-256 (1999) In order to directly decompose N 2 O iron (Fe) have been applied to the supported catalyst ZSM-5, 480 o scored N 2 O decomposition destruction efficiency of 80% at a temperature of C However, it has a disadvantage in that it is degraded by moisture. WO 99/049954, JP 05103953 and 07,213,864 in the iron formula I as the use of a zeolite catalyst to N 2 O catalytic decomposition of methane, propane, LPG, etc. When used as a reducing agent 400 o a low temperature in the water, oxygen, sulfur dioxide, such as C or less It is reported to exhibit high initial N 2 O degradation properties in the presence of 100%. However, when used for a long time, the degradation activity decreases, especially when the presence of water at 360 ° C, 2% is reported to be drastically reduced, it is not considered that the emission of unreacted hydrocarbons and carbon monoxide. In order to solve this problem, in JP 09000884, iron-modified zeolite and platinum and palladium precious metal supported catalysts were physically mixed to obtain 60% N 2 O decomposition at 450 o C. Got it.

이상에서 언급된 바와 같이, 철이 수식된 제올라이트 촉매는 초기 분해활성은 좋으나, 질산공장 등과 같이 폐가스에 고온의 수분하에서 N2O, NOx 가스를 처리하기에는 수열안정성이 부족하여, 그 처리효율이 떨어지는 바, 이에 수열안정성이 확보된 제올라이트 촉매의 요구가 증가되고 있었다.As mentioned above, the iron-modified zeolite catalyst has good initial decomposition activity, but lacks hydrothermal stability to treat N 2 O, NOx gas in waste gas at high temperature, such as a nitric acid plant, and the treatment efficiency is low. As a result, there is an increasing demand for zeolite catalysts having hydrothermal stability.

본 발명자들은 상기와 같은 요구에 대하여 예의 연구한 결과, 기존의 N2O 및 NOx 분해용 제올라이트 촉매인 암모늄 제올라이트 촉매(NH4-ZSM-5, NH4-BEA) 또는 전이금속이 수식된 제올라이트 촉매 등에 인(P, Phosphorus)을 수식시킴으로써, N2O 및 NOx 분해, 제거 시 고온, 다습한 조건하에서도 기존의 제올라이트 촉매보다 높 은 N2O 및 NOx 분해율을 유지함을 발견하였다. 즉, 본 발명은 고온, 다습한 조건하에서도 N2O를 분해함에 있어 높은 활성을 나타내는 것은 물론이고, 촉매 성능의 감소 없이 장시간 적용할 수 있는 수열안정성이 확보된 N2O 및 NOx 분해용 제올라이트 촉매 및 그 제조방법에 그 목적이 있으며, 나아가 N2O 및 NOx 분해제거방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present inventors have diligently studied the above requirements, and as a result, an ammonium zeolite catalyst (NH 4 -ZSM-5, NH 4 -BEA), which is a conventional zeolite catalyst for N 2 O and NOx decomposition, or a zeolite catalyst modified with a transition metal by the formula (P, phosphorus) or the like, when N 2 O and NOx decomposition, removal high temperatures, under high humidity conditions is also higher than the conventional zeolite catalyst it has been found to maintain the NOx and N 2 O decomposition. That is, the present invention shows high activity in decomposing N 2 O even under high temperature and high humidity conditions, as well as zeolite for decomposing N 2 O and NO x which ensures hydrothermal stability that can be applied for a long time without reducing catalyst performance. Its purpose is to provide a catalyst and a method for its preparation, and furthermore, to provide a method for decomposing and removing N 2 O and NO x.

본 발명인 아산화질소(N2O), 질소산화물(NOx) 또는 아산화질소와 질소산화물의 동시 분해용 제올라이트 촉매는 Fe, Co 및 Cu 중에서 선택된 1 종 이상의 전이금속과 인(P)이 함께 수식된 제올라이트인 것을 특징으로 한다.The zeolite catalyst for the simultaneous decomposition of nitrous oxide (N 2 O), nitrogen oxides (NOx) or nitrous oxide and nitrogen oxides of the present invention is a zeolite modified with at least one transition metal and phosphorus (P) selected from Fe, Co and Cu It is characterized by that.

또한, 본 발명은 상기 제올라이트 촉매를 이용하여 농도가 각각 100 ~ 10,000 ppm 인 아산화질소, 질소산화물 또는 이들의 혼합물이 100 ~ 10,000 ppm 농도로 포함된 가스로부터 아산화질소, 질소산화물 또는 아산화질소, 질소산화물의 동시 분해제거방법에 그 특징이 있다.In addition, the present invention is a nitrous oxide, nitrogen oxide or nitrous oxide, nitrogen oxide from the gas containing nitrous oxide, nitrogen oxide or a mixture thereof in a concentration of 100 ~ 10,000 ppm of 100 to 10,000 ppm each using the zeolite catalyst Its characteristics are its simultaneous decomposition and removal method.

본 발명의 인이 수식된 제올라이트 촉매를 오염가스 상에 포함되어 있는 아산화질소 및 질소산화물의 분해 제거에 이용할 경우, 기존의 제올라이트 촉매보다 수열안정성이 확보되어, 가혹한 공정의 환경하에서도 활성을 장시간 유지할 수 있게 되어 효과적으로 오염가스 상에 포함되어 있는 아산화질소 및 질소산화물를 분해 제거시킬 수 있게 되는 효과가 기대된다.When the phosphorus-modified zeolite catalyst of the present invention is used for the decomposition and removal of nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the contaminated gas, hydrothermal stability is ensured more than that of the conventional zeolite catalyst, and the activity is maintained for a long time even in the harsh process environment. It is expected to be able to effectively decompose and remove nitrous oxide and nitrogen oxide contained in the contaminated gas.

본 발명인 아산화질소(N2O), 질소산화물(NOx) 또는 아산화질소와 질소산화물의 동시 분해용 제올라이트 촉매는 Fe, Co 및 Cu 중에서 선택된 1 종 이상의 전이금속과 인(P)이 함께 수식된 제올라이트인 것을 특징으로 한다.The zeolite catalyst for the simultaneous decomposition of nitrous oxide (N 2 O), nitrogen oxides (NOx) or nitrous oxide and nitrogen oxides of the present invention is a zeolite modified with at least one transition metal and phosphorus (P) selected from Fe, Co and Cu It is characterized by that.

상기 제올라이트는 규소(SiO2)/알루미나(Al2O3)의 몰비가 10 ~ 300 이고, 기공크기가 2 ~ 12Å(바람직하게는 4 ~ 10Å)인 것을 특징으로 하는 제올라이트를 사용하는 것이 바람직하다.The zeolite may be a zeolite having a molar ratio of silicon (SiO 2 ) / alumina (Al 2 O 3 ) of 10 to 300 and a pore size of 2 to 12 kPa (preferably 4 to 10 kPa). .

여기서, 상기 규소/알루미나의 몰비가 10 미만이면 촉매 성능의 장기적 내구성 문제가 발생하며, 300을 초과하면 초기 활성 부족의 문제가 발생한다. 또한, 상기 기공크기가 2Å 미만이면, 기공 내부를 촉매 분해에 사용하기 어려운 문제가 발생하며, 12Å을 초과하면, 구조적 안정성 문제가 발생한다.In this case, when the molar ratio of silicon / alumina is less than 10, a long-term durability problem of the catalyst performance occurs, and when it exceeds 300, a problem of initial activity shortage occurs. In addition, if the pore size is less than 2 mm 3, the pore size may be difficult to be used for catalytic decomposition. If the pore size is more than 12 mm 3, structural stability may occur.

상기 전이금속과 인이 수식되기 전의 제올라이트는 ZSM-5형, BEA형, USY형, MOR형을 비롯하여 실리콤(Si) 및 알루미늄(Al)로 구성된 제올라이트라면 모두 적용가능하며, 이들 제올라이트는 H+, NH4 + 또는 그 밖의 양이온이 치환된 형태의 것을 사용할 수 있으며, 이를 통하여 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있다.The zeolite before the transition metal and phosphorus is modified can be used as long as it is a zeolite composed of silicon (Si) and aluminum (Al), including ZSM-5 type, BEA type, USY type, MOR type, and these zeolites are H + , NH 4 + or other substituted cation may be used, through which the object of the present invention can be sufficiently achieved.

여기서, ZSM-5형, BEA형, USY형 및 MOR형 각각은 제올라이트의 H+, NH4 +와 같은 양이온으로 치환된 ZSM-5, BEA, USY 및 MOR을 의미하며, 그 표현방법을 ZSM-5로 구체적인 예를 들면, 일반적으로 HZSM-5, NH4-ZSM-5, 그 밖의 치환된 양이온-ZSM-5으로 표현한다. 이하에서 양이온이 치환된 ZSM-5, 양이온이 치환된 BEA, 양이온이 치환된 USY 및 양이온이 치환된 MOR을 이들의 상위개념적인 표현으로 ZSM-5형, BEA형, USY형 및 MOR형으로 정의한다.Here, ZSM-5 type, BEA type, USY type and MOR type each refer to ZSM-5, BEA, USY and MOR substituted with cations such as H + and NH 4 + of zeolite, and the expression method is ZSM- Specific examples of 5 are generally represented by HZSM-5, NH 4 -ZSM-5, and other substituted cations-ZSM-5. Hereinafter, ZSM-5 substituted with a cation, BEA substituted with a cation, USY substituted with a cation, and MOR substituted with a cation are defined as ZSM-5, BEA, USY, and MOR types by their higher conceptual expressions. do.

상기 인(P, Phophorus)은 상기 수식된 제올라이트의 전체 중량에 대하여 0.03 ~ 15 중량%가 되도록 수식하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 인의 수식된 중량%가 0.03 중량% 미만이면 촉매 내구성에 향상에 필요한 수열안정성이 감소하는 문제가 발생하며, 15 중량%를 초과하면 분해 활성이 떨어지는 문제가 발생한다.The phosphorus (P, Phophorus) is preferably modified to be 0.03 to 15% by weight relative to the total weight of the modified zeolite. Herein, when the modified weight% of phosphorus is less than 0.03 wt%, the hydrothermal stability necessary for improving catalyst durability may be reduced, and when it exceeds 15 wt%, there is a problem in that decomposition activity is deteriorated.

또한, 상기 전이금속은 상기 수식된 제올라이트의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 45 중량%가 되도록 수식하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 전이금속의 수식된 중량%가 0.01 중량%를 초과하거나, 45 중량%를 초과하면 촉매 분해 활성이 감소하는 문제가 발생한다.In addition, the transition metal is preferably modified to be 0.01 to 45% by weight relative to the total weight of the modified zeolite. Here, when the modified weight percent of the transition metal exceeds 0.01 wt% or exceeds 45 wt%, there is a problem in that catalytic decomposition activity decreases.

상기 인을 제올라이트에 수식시키기 위한 인의 전구체로는 H3PO4, (NH4)2HPO4 및 NH4H2PO4 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 인이 전이금속 전구체와 함께 수식된 후에는 제올라이트 촉매 내에서 금속인산염(metal phosphate) 형태로 존재하게 된다.It is preferable to use any one selected from H 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 and NH 4 H 2 PO 4 as a precursor of phosphorus to modify the phosphor in zeolite, and the phosphorus is combined with a transition metal precursor. After modification, it is present in the form of metal phosphate in the zeolite catalyst.

본 발명은 상기 제올라이트 촉매를 이용하여 질산공장 등에서 일반적으로 배출되는 아산화질소, 질소산화물 또는 이들의 혼합물 농도는 각각 100 ~ 10,000 ppm를 포함하는 가스이며, 본 발명인 제올라이트 촉매를 이용하여 이들 가스를 동시 분해제거방법에 그 특징이 있다. 그러나, 본 발명이 상기 아산화질소, 질소산화물 또는 이들의 혼합물 농도의 수치한정범위에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the concentration of nitrous oxide, nitrogen oxide, or a mixture thereof, which is generally discharged from a nitric acid plant using the zeolite catalyst is 100 to 10,000 ppm, respectively, and these gases are simultaneously decomposed using the zeolite catalyst of the present invention. The removal method has its features. However, the present invention is not limited to the numerical limit of the concentration of nitrous oxide, nitrogen oxide or a mixture thereof.

상기 분해제거방법은 가스에 포함된 NH3 및 탄화수소 중에서 선택된 1 종 이상을 환원제로서 사용하거나, 또는 상기 가스와는 별도로 환원제로서 NH3 탄화수소 중에서 선택된 1 종 이상을 투입시켜 사용하는 것이 바람직하다.The decomposition removal method is NH 3 contained in the gas And at least one selected from hydrocarbons as a reducing agent, or NH 3 as a reducing agent separately from the gas. And It is preferable to add one or more selected from hydrocarbons.

상기 가스의 온도가 420 ℃ ~ 650 ℃(더욱 바람직하게는 450 ℃ ~ 630 ℃)에서 가스의 아산화질소(N2O) 및 질소산화물(NOx) 분해제거 시에 본 발명을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 가스의 온도가 420 ℃ 미만 시에는 N2O 전환율이 낮은 문제가 있고, 그리고 650 ℃ 초과 시에는 기존의 제올라이트 촉매와 비교하여 기술적 특징이 없게 된다.It is preferable to use the present invention in the decomposition of nitrous oxide (N 2 O) and nitrogen oxides (NOx) of the gas at a temperature of the gas at 420 ° C to 650 ° C (more preferably, 450 ° C to 630 ° C). In this case, when the temperature of the gas is less than 420 ° C., there is a problem in that the N 2 O conversion rate is low.

본 발명의 분해제거방법은 상기 아산화질소 또는 질소산화물 분해 시 직접분해 또는 선택적 환원분해를 하는 것을 특징으로 하는 것이다.Decomposition and removal method of the present invention is characterized in that the direct decomposition or selective reduction decomposition when the decomposition of the nitrous oxide or nitrogen oxides.

이하에서 본 발명의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in more detail. However, the scope of the present invention is not limited by the following example.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1  One

P-P- ZSMZSM -5 촉매 제조-5 Catalyst Preparation

200mL 증류수에 85% 인산(H3PO4) 4.12g을 섞은 후 교반한 후, 여기에 ZSM-5형 (평균 기공크기 5.5± 0.2Å) 제올라이트 25g을 첨가하고 6시간 동안 상온에서 강렬하게 교반, 혼합하였다. 그리고 이를 60oC 에서 교반 건조 후 650oC에서 6시간 동안 소성시켜서 P-ZSM-5를 제조하였다. 4.12 g of 85% phosphoric acid (H 3 PO 4 ) was mixed with 200 mL of distilled water, followed by stirring. Then, 25 g of ZSM-5 (average pore size 5.5 ± 0.2 mm) zeolite was added thereto, and vigorously stirred at room temperature for 6 hours. Mixed. And it was stirred at 60 ° C. and then dried at 650 ° C for 6 hours to prepare P-ZSM-5.

실시예 2Example 2

Fe/P-ZSM-5 촉매 제조Fe / P-ZSM-5 Catalyst Preparation

실시예 1에서 얻어진 P-ZSM-5를 밀링(miling)하여 분쇄한 후, 120ml 증류수에 Fe(NO3)39H2O 5.29g을 녹인 용액에 20g을 넣고 6시간 동안 교반하였다. 이후 60oC에서 교반 건조 후 650oC에서 6시간 동안 소성하여 Fe/P-ZSM-5를 제조하였다.After milling and milling P-ZSM-5 obtained in Example 1, 20 g was added to a solution in which 5.29 g of Fe (NO 3 ) 3 9H 2 O was dissolved in 120 ml of distilled water, followed by stirring for 6 hours. After stirring and drying at 60 ° C. and then calcined at 650 ° C for 6 hours to produce Fe / P-ZSM-5.

실시예Example 3 3

[[ FePFeP ]-]- ZSMZSM -5 촉매 제조-5 Catalyst Preparation

200mL 증류수에 85% 인산 4.12g, Fe(NO3)39H2O 3.6g을 섞은 후 교반하였다. 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 ZSM-5 25g을 넣은 후 6시간 동안 상온에서 강 렬하게 교반하였다. 이후 60oC에서 교반 건조 후 650oC에서 6시간 동안 소성하여 [FeP]-ZSM-5를 제조하였다. 4.12 g of 85% phosphoric acid and 3.6 g of Fe (NO 3 ) 3 9H 2 O were mixed with 200 mL of distilled water, followed by stirring. 25 g of the same ZSM-5 as used in Example 1 was added thereto, followed by vigorous stirring at room temperature for 6 hours. After stirring and drying at 60 ° C. and then calcined at 650 ° C for 6 hours to prepare [FeP] -ZSM-5.

실시예 4Example 4

P-P- BEABEA 촉매 제조 Catalyst manufacturing

200mL 증류수에 85% 인산 4.88g을 섞은 후 교반한 후, 여기에 BEA형 제올라이트 (평균 기공크기 6.9± 0.2Å) 25g을 넣은 후 6시간 동안 상온에서 강렬하게 교반한다. 이후 60oC에서 교반 건조 후 650oC에서 6시간 동안 소성하여 P-BEA를 제조하였다. After mixing 4.88 g of 85% phosphoric acid in 200 mL distilled water and stirring, 25 g of BEA zeolite (average pore size 6.9 ± 0.2 mm) was added thereto, followed by vigorous stirring at room temperature for 6 hours. After stirring and drying at 60 ° C. and then calcined at 650 ° C for 6 hours to prepare a P-BEA.

실시예Example 5 5

FeFe /P-/ P- BEABEA 촉매 제조 Catalyst manufacturing

실시예 4에서 얻어진 P-BEA를 밀링(miling) 하여 분쇄한 후, 120ml 증류수에 Fe(NO3)3·9H2O 5.22g을 녹인 용액에 20g을 넣고 6시간 동안 교반하였다. 이후 60oC에서 교반 건조 후 650oC에서 6시간 동안 소성하여 Fe/P-BEA를 제조하였다.After milling and milling the P-BEA obtained in Example 4, 20 g was added to a solution in which 5.22 g of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O was dissolved in 120 ml of distilled water, followed by stirring for 6 hours. After stirring and drying at 60 ° C. and then calcined at 650 ° C for 6 hours to produce Fe / P-BEA.

실시예 6Example 6

[FeP]-BEA 촉매 제조[FeP] -BEA Catalyst Preparation

200mL 증류수에 85% 인산 4.88g과 Fe(NO3)3·9H2O 7.1g을 섞은 후 교반하였다. 실시예 4에서 사용된 것과 동일한 BEA형 제올라이트 25g을 넣은 후 6시간 동안 상온에서 강렬하게 교반한다. 이후 60oC에서 교반 건조 후 650 oC에서 6시간 동안 소성하여 [FeP]-BEA를 제조한다. 4.88 g of 85% phosphoric acid and 7.1 g of Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O were mixed with 200 mL of distilled water, followed by stirring. 25 g of the same BEA zeolite as used in Example 4 was added thereto, followed by vigorous stirring at room temperature for 6 hours. After stirring and drying at 60 ° C. and then calcined at 650 ° C for 6 hours to produce [FeP] -BEA.

비교예Comparative example 1 내지 5 1 to 5

FeFe -- ZSMZSM -5 촉매 제조-5 Catalyst Preparation

200 mL 증류수에 계산되어진 Fe(NO3)3·9H2O를 녹인 후, 용액에 50g의 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 ZSM-5형 제올라이트 또는 BEA형 제올라이트를 6시간 동안 분산 교반하였다. 이후 약 60℃에서 수분이 모두 증발할 때까지 추가 교반 후 소성(650oC, 6시간 동안)하거나, 20℃에서 24시간 교반, 필터링(filtering) 및 세척 후 소성로에서 650oC에서 6시간 동안 고체 반응시켜서 촉매를 제조하였다. 아래의 표 1에 촉매 제조 조건 및 담지 방법을 설명하였다. A were dissolved Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O in the calculated 200 mL of distilled water, a solution of the same ZSM-5 type zeolite or BEA-type zeolite as used in Example 1, 50g of the dispersion was stirred for 6 hours. Then calcined (650 ° C. for 6 hours) after further stirring until all the moisture has evaporated at about 60 ° C., or 6 hours at 650 ° C. in a kiln after stirring, filtering and washing at 20 ° C. for 24 hours. The catalyst was prepared by solid reaction. Table 1 below describes catalyst preparation conditions and supporting methods.

비교예Comparative example 6 6

FeFe -- DeAlDeAl ZSMZSM -5 촉매 제조-5 Catalyst Preparation

상기 비교예 1의 NH4-ZSM-5형 제올라이트를 수열 처리하여 탈 알루미늄된 제올라이트 촉매(이하, “Fe-DeAl-ZSM-5 촉매”로 명한다.)를 제조하였다. 이를 위해 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 ZSM-5형 제올라이트를 500oC 반응기의 수증기 분위기에서 24시간 처리 후 완전 건조하였다. 얻어진 Fe-DeAl-ZSM-5를 계산된 Fe(NO3)3·9H2O과 함께 볼밀(ball mill)을 사용하여 균일하게 섞은 후, 소성로에서 600oC에서 6시간 동안 고체 반응시켜서 촉매를 제조하였다. 아래의 표 1에 촉매 제조 조건을 설명하였다. The NH 4 -ZSM-5 type zeolite of Comparative Example 1 was subjected to hydrothermal treatment to prepare a dealuminated zeolite catalyst (hereinafter referred to as "Fe-DeAl-ZSM-5 catalyst"). To this end, the same ZSM-5 zeolite as used in Example 1 was completely dried after treatment for 24 hours in a steam atmosphere of a 500 ° C. reactor. The obtained Fe-DeAl-ZSM-5 was uniformly mixed with a calculated Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O using a ball mill, and then subjected to a solid reaction at 600 ° C. for 6 hours in a calcination furnace to obtain a catalyst. Prepared. Table 1 below describes the catalyst preparation conditions.

비교예에서 기술된 촉매의 제조 조건Preparation conditions of the catalyst described in the comparative example 촉매catalyst 제올라이트Zeolite FeFe (( NONO 33 )) 33 99 HH 22 OO 첨가량 (g)  Amount (g) 담지 방법Support method 종류Kinds 첨가량(g)Addition amount (g) 비교예1Comparative Example 1 ZSM-5 ZSM-5 2525 5.175.17 건조/소성Drying / firing 비교예2Comparative Example 2 ZSM-5 ZSM-5 2525 7.757.75 건조/소성Drying / firing 비교예3Comparative Example 3 ZSM-5 ZSM-5 2525 10.3310.33 건조/소성Drying / firing 비교예4Comparative Example 4 ZSM-5 ZSM-5 2525 7.757.75 이온교환/소성Ion Exchange / Firing 비교예5Comparative Example 5 NH4-BEANH 4 -BEA 2525 7.757.75 이온교환/소성Ion Exchange / Firing 비교예6Comparative Example 6 Fe-DeAl-ZSM-5 Fe-DeAl-ZSM-5 2525 7.237.23

[실험예]Experimental Example

본 발명의 효과를 확인하기 위해 아래와 같은 조건에서 N2O 분해실험을 수행하였다. 상기 실시예 및 비교예의 촉매 2g을 stainless steel 반응기에 넣고, 외부 히터를 사용하여 300 ~ 600oC 까지 반응온도를 조절하였다. 이때 반응기로 유입되는 반응물과 희석 기체의 총 유속은 333.5 ml/min이었고, GHSV(gas hourly space velocity)=10,000/h를 유지하였다. 반응물은 NOx 분석기(EUROTRON)과 가스 크로마토그래피(Gas Chromatography,HP-5890)를 사용하여 분석하였다.In order to confirm the effect of the present invention, N 2 O decomposition experiments were performed under the following conditions. 2g of the catalyst of Examples and Comparative Examples were put in a stainless steel reactor, and the reaction temperature was adjusted to 300 to 600 ° C. using an external heater. In this case, the total flow rate of the reactant and the diluent gas flowing into the reactor was 333.5 ml / min, and gas hourly space velocity (GHSV) was maintained at 10,000 / h. The reaction was analyzed using a NOx analyzer (EUROTRON) and gas chromatography (Gas Chromatography, HP-5890).

실험예Experimental Example 1 One

[[ FePFeP ]-]- ZSMZSM -5 촉매와 F--5 catalyst and F- DeAlDeAl -- ZSMZSM -5 촉매의 -5 of catalyst NN 22 OO 분해활성 실험 Degradation Activity Experiment

실시예 3의 [FeP]-ZSM-5 촉매와 비교예 6의 F-DeAl-ZSM-5 촉매를 사용하여 약 300시간 동안 하기 표 2에 나타낸 반응조건에서 N2O 분해실험을 수행하였으며, 결과를 도 1에 나타내었다. 실시예 3의 촉매는 300시간 후에도 95% 이상의 N2O 분해활성을 나타내었으나, 비교예 6의 촉매는 시간에 따라 N2O 분해활성이 떨어졌다. [FeP] -ZSM-5 catalyst of Example 3 and F-DeAl-ZSM-5 of Comparative Example 6 N 2 O decomposition experiments were carried out under the reaction conditions shown in Table 2 using the catalyst for about 300 hours, and the results are shown in FIG. 1. The catalyst of Example 3 showed 95% or more of N 2 O decomposition activity even after 300 hours, but the catalyst of Comparative Example 6 was inferior in N 2 O decomposition activity with time.

실험예Experimental Example 2 2

Fe/P-BEA 및 [FeP]-BEA 촉매의 NN of Fe / P-BEA and [FeP] -BEA catalysts 22 O 분해활성O Degradation Activity

실시예 5와 6의 Fe/P-BEA, [FeP]-BEA 촉매와 비교예 5의 Fe-BEA 촉매를 사용하여 하기 표 2의 반응조건에서 반응온도에 따른 N2O 분해활성을 비교하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 특히, 본 발명의 실시예 5의 촉매는 550oC에서 100%에 이르는 N2O 분해활성을 나타내었고, 거의 모든 반응온도에서 비교예 5 촉매보다 우수한 분해 특성을 나타내었다. 또한, 실시예 6의 [FeP]-BEA 촉매는 비교예 5의 촉매보다 약 550oC 이상부터는 더 높은 N2O분해 활성을 나타내었다. Using the Fe / P-BEA, [FeP] -BEA catalyst of Examples 5 and 6 and the Fe-BEA catalyst of Comparative Example 5 was compared N 2 O decomposition activity according to the reaction temperature in the reaction conditions of Table 2, The results are shown in FIG. In particular, the catalyst of Example 5 of the present invention exhibited N 2 O decomposition activity at 550 ° C. up to 100%, and exhibited better decomposition characteristics than that of Comparative Example 5 catalyst at almost all reaction temperatures. In addition, the [FeP] -BEA catalyst of Example 6 showed higher N 2 O decomposition activity from about 550 ° C. or more than the catalyst of Comparative Example 5.

실험예Experimental Example 3 3

FeFe /P-/ P- ZSMZSM -5 촉매와 With -5 catalyst FeFe -- ZSMZSM -5 촉매의 활성비교Activity Comparison of -5 Catalyst

실시예 2의 Fe/P-ZSM-5 촉매와 비교예 2, 3의 Fe-ZSM-5 촉매를 하기 표 2에 나타낸 반응조건에서 N2O 분해활성을 실험하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었으며, 이를 통하여 실시예 2의 Fe/P-ZSM-5 촉매는 500oC 이상에서 100%에 이르는 N2O 분해활성을 나타내었으며, 모든 반응온도에서 비교예 2, 3의 촉매보다 우수한 분해 특성을 나타내었다.The Fe / P-ZSM-5 catalyst of Example 2 and the Fe-ZSM-5 catalysts of Comparative Examples 2 and 3 were tested for N 2 O decomposition activity under the reaction conditions shown in Table 2 below, and the results are shown in FIG. 3. Through this, the Fe / P-ZSM-5 catalyst of Example 2 exhibited N 2 O decomposition activity up to 100% at 500 o C or more, and excellent decomposition properties than the catalysts of Comparative Examples 2 and 3 at all reaction temperatures. Indicated.

실험예 4 Experimental Example 4

[FeP]-ZSM-5 촉매와 F-ZSM-5 촉매의 NN of [FeP] -ZSM-5 Catalyst and F-ZSM-5 Catalyst 22 O 분해활성 실험O Degradation Activity Test

실시예 3의 [FeP]-ZSM-5 촉매와 비교예 1, 4의 Fe-ZSM-5 촉매를 사용하여 하기 표 2에 나타낸 반응조건에서 N2O 분해활성을 그 결과를 도 4에 나타내었으며, 이를 통하여 [FeP]-ZSM-5 촉매는 500oC 이상에서 100%에 이르는 N2O 분해활성을 나타내었고, 모든 반응온도에서 비교예 1 ,4의 촉매보다 우수한 분해 특성을 나타내었다. Using the [FeP] -ZSM-5 catalyst of Example 3 and the Fe-ZSM-5 catalyst of Comparative Examples 1 and 4, the results of N 2 O decomposition activity in the reaction conditions shown in Table 2 are shown in FIG. Through this, the [FeP] -ZSM-5 catalyst exhibited N 2 O decomposition activity up to 100% at 500 ° C. or higher, and showed better decomposition characteristics than the catalysts of Comparative Examples 1 and 4 at all reaction temperatures.

실험예 5Experimental Example 5

Fe/P-ZSM-5 촉매, [FeP]-ZSM-5 촉매의 NFe / P-ZSM-5 catalyst, N of [FeP] -ZSM-5 catalyst 22 O 및 NOx 분해활성O and NOx Degradation Activity

실시예 2와 3의 Fe/P-ZSM-5, [FeP]-ZSM-5 촉매를 사용하여 하기 표 2에 나타낸 반응조건에서 환원제로서 암모니아(NH3)가 존재하는 경우의 N2O 및 NOx의 분해실험을 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 암모니아 환원제가 존재하는 경우 450oC 반응온도에서부터 100%의 N2O 분해 특성을 나타내었다. 또한, 반응온도 400oC에서 NH3 농도 변화에 따른 N2O 와 NOx의 동시 분해 특성을 도 6에 나타내었다. 본 발명의 [FeP]-ZSM-5 촉매는 N2O 존재 분위기에서 거의 100%에 이르는 NOx 분해 특성을 나타내었다. N 2 O and NO x when ammonia (NH 3 ) is present as a reducing agent under the reaction conditions shown in Table 2 using the Fe / P-ZSM-5 and [FeP] -ZSM-5 catalysts of Examples 2 and 3. The decomposition experiment was performed, and the results are shown in FIG. 5. In the presence of an ammonia reducing agent, 100% N 2 O decomposition was exhibited from the reaction temperature of 450 o C. In addition, NH 3 at a reaction temperature of 400 o C Simultaneous decomposition of N 2 O and NO x according to the concentration change is shown in FIG. 6. The [FeP] -ZSM-5 catalyst of the present invention exhibited almost 100% NOx decomposition characteristics in the presence of N 2 O.

실험예 6Experimental Example 6

NHNH 33 환원제 투입 시의 N N when reducing agent is added 22 O 분해활성O Degradation Activity

실시예 3의 [FeP]-ZSM-5 촉매 및 비교예 6의 F-DeAl-ZSM-5 촉매를 이용하여 하기 표 2의 반응조건에서 NH3가 존재하나, NOx 가 포함되지 않은 경우의 N2O 분해반응 실험결과를 도 7에 나타내었다. 350oC 이상의 반응 온도에서 모두 100%에 이르는 N2O 분해 활성을 나타내었고, 본 발명인 실시예 3의 촉매가 보다 낮은 온도에서 우수한 N2O 분해특성을 나타내었다.N 2 when NH 3 is present under the reaction conditions of Table 2 using the [FeP] -ZSM-5 catalyst of Example 3 and the F-DeAl-ZSM-5 catalyst of Comparative Example 6, but NOx is not included. The results of the O decomposition reaction are shown in FIG. 7. At the reaction temperature of 350 ° C. or higher, all showed up to 100% N 2 O decomposition activity, and the catalyst of Example 3 of the present invention showed excellent N 2 O decomposition characteristics at lower temperature.

실험예 7Experimental Example 7

수증기 처리 후, NHAfter steam treatment, NH 33 환원제 투입 시의 N N when reducing agent is added 22 O 분해활성실험O Degradation Activity Test

본 발명의 촉매가 보다 우수한 수열안정성 특성을 나타내어, 수분이 존재하는 오랜 시간의 N2O분해 과정에서도 우수한 활성을 유지함을 확인하기 위해 상기 실시예 3의 [FeP]-ZSM-5 촉매와 비교예 2의 Fe-ZSM-5촉매를 760oC, 100% 수증기 분위기에서 24시간 처리 후, 하기 표 2의 반응조건에서 실험을 수행하였고, 결과를 도 8에 나타내었다. 본 발명인 실시예 3의 촉매는 수열처리과정 후에도 높은 N2O분해 활성을 나타내었다. In order to confirm that the catalyst of the present invention exhibits more excellent hydrothermal stability characteristics and maintains excellent activity even in a long time N 2 O decomposition process in which water is present, it is compared with the [FeP] -ZSM-5 catalyst of Example 3 The Fe-ZSM-5 catalyst of 2 was treated at 760 ° C. in a 100% steam atmosphere for 24 hours, and then experiments were performed under the reaction conditions shown in Table 2 below, and the results are shown in FIG. 8. The catalyst of Example 3 of the present invention showed high N 2 O decomposition activity even after hydrothermal treatment.

실험예에In the experiment 따른 촉매활성실험의 반응조건 Reaction conditions of different catalytic activity tests 구 분division 투입된 가스에 포함된 실험대상가스 농도 Test gas concentration included in injected gas 환원제 NH3 Reductant NH 3 H2O 투입유속 (ml/hr)H 2 O input flow rate (ml / hr) N2O N 2 O NOxNOx 농도 (ppm)Concentration (ppm) 투입유속 (ml/min)Input flow rate (ml / min) 농도 (ppm)Concentration (ppm) 투입유속 (ml/min)Input flow rate (ml / min) 농도 (ppm)Concentration (ppm) 투입유속 (ml/min)Input flow rate (ml / min) 실험예 1Experimental Example 1 1,5001,500 0.50.5 -- -- -- -- 0.50.5 실험예 2Experimental Example 2 1,5001,500 0.50.5 -- -- -- -- 0.50.5 실험예 3Experimental Example 3 1,5001,500 0.50.5 1,0001,000 0.3340.334 1,0001,000 0.3340.334 0.50.5 실험예 4Experimental Example 4 1,5001,500 0.50.5 1,0001,000 0.3340.334 1,0001,000 0.3340.334 0.50.5 실험예 5Experimental Example 5 1,5001,500 0.50.5 -- -- 1,0001,000 0.3340.334 0.50.5 실험예 6Experimental Example 6 1,5001,500 0.50.5 1,0001,000 0.3340.334 1,0001,000 0.3340.334 0.50.5 실험예 7Experimental Example 7 1,5001,500 0.50.5 -- -- -- -- 0.50.5

위와 같은 실험예를 통해서, 본 발명인 P-ZSM-5, P-BEA, [FeP]-ZSM-5, [FeP]-BEA, Fe/P-ZSM-5 및 Fe/P-BEA 촉매가 기존의 Fe-ZSM-5, Fe-BEA, 및 F-DeAl-ZSM-5 등의 촉매보다 수열안정성이 향상되어 촉매의 장기안정성이 확보되었음을 확인할 수 있었다.Through the above experimental example, P-ZSM-5, P-BEA, [FeP] -ZSM-5, [FeP] -BEA, Fe / P-ZSM-5 and Fe / P-BEA catalysts of the present invention The hydrothermal stability was improved over the catalysts such as Fe-ZSM-5, Fe-BEA, and F-DeAl-ZSM-5 to confirm that the long-term stability of the catalyst was secured.

도 1은 실험예 1에 따른 실시예 3 및 비교예 6의 촉매의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이타이다..1 is a data comparing the results of the N 2 O decomposition activity of the catalyst of Example 3 and Comparative Example 6 according to Experimental Example 1.

도 2는 실험예 2에 따른 실시예 5,6 및 비교예 5의 촉매의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이타이다.Figure 2 is a data comparing the results of the N 2 O decomposition activity of the catalyst of Examples 5,6 and Comparative Example 5 according to Experimental Example 2.

도 3은 실험예 3에 따른 실시예 2 및 비교예 2, 3의 촉매의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이타이다.Figure 3 is a data comparing the results for the N 2 O decomposition activity test of the catalyst of Example 2 and Comparative Examples 2, 3 according to Experimental Example 3.

도 4는 실험예 4에 따른 실시예 3 및 비교예 1, 4의 촉매의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이타이다.Figure 4 is a data comparing the results of the N 2 O decomposition activity test of the catalyst of Example 3 and Comparative Examples 1, 4 according to Experimental Example 4.

도 5는 실험예 5에 따른 실시예 3 및 비교예 6의 촉매의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이터이다.5 is data comparing the results of the N 2 O decomposition activity test of the catalyst of Example 3 and Comparative Example 6 according to Experimental Example 5.

도 6은 실험예 5에 따른 실시예 3의 촉매의 N2O 및 NOx 분해활성실험에 대한 결과 데이터이다.Figure 6 is the result data for the N 2 O and NOx decomposition activity test of the catalyst of Example 3 according to Experimental Example 5.

도 7은 실험예 6에 따른 실시예 3 및 비교예 6의 촉매의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이타이다.7 is a data comparing the results of the N 2 O decomposition activity of the catalyst of Example 3 and Comparative Example 6 according to Experimental Example 6.

도 8은 실험예 7에 따른 실시예 3의 촉매 및 비교예 2, 6의 N2O 분해활성실험에 대한 결과를 비교한 데이터이다.8 is data comparing the results of the catalyst of Example 3 according to Experimental Example 7 and the N 2 O decomposition activity test of Comparative Examples 2 and 6.

Claims (9)

Fe, Co 및 Cu 중에서 선택된 1 종 이상의 전이금속과 인(P)이 함께 수식된 제올라이트인 것을 특징으로 하는 아산화질소(N2O), 질소산화물(NOx) 또는 아산화질소와 질소산화물의 동시 분해용 제올라이트 촉매.Simultaneous decomposition of nitrous oxide (N 2 O), nitrogen oxides (NOx) or nitrous oxide and nitrogen oxides, characterized in that the zeolite modified together with at least one transition metal and phosphorus (P) selected from Fe, Co and Cu. Zeolite catalyst. 제 1 항에 있어서, 상기 제올라이트는 실리카(SiO2)/알루미나(Al2O3)의 몰비가 10 ~ 300이고, 기공크기가 4 ~ 10Å인 것을 특징으로 하는 제올라이트 촉매.The zeolite catalyst of claim 1, wherein the zeolite has a molar ratio of silica (SiO 2 ) / alumina (Al 2 O 3 ) of 10 to 300 and a pore size of 4 to 10 GPa. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속과 인이 수식되기 전의 제올라이트는 ZSM-5형, BEA형, USY형 및 MOR형 중에서 선택된 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 제올라이트 촉매.The zeolite catalyst according to claim 1, wherein the zeolite before the transition metal and phosphorus is modified is ZSM-5, BEA, USY and MOR. 제 1 항에 있어서, 상기 인은 상기 수식된 제올라이트의 전체 중량에 대하여 0.03 ~ 15 중량%가 되도록 수식된 것을 특징으로 하는 제올라이트 촉매.The zeolite catalyst according to claim 1, wherein the phosphor is modified to be 0.03 to 15 wt% based on the total weight of the modified zeolite. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속은 상기 수식된 제올라이트의 전체 중량에 대하여 0.01 ~ 45 중량%가 되도록 수식된 것을 특징으로 하는 제올라이트 촉매.The zeolite catalyst of claim 1, wherein the transition metal is modified to be 0.01 to 45 wt% based on the total weight of the modified zeolite. 제 1 항에 있어서, 상기 인을 제올라이트에 수식시키기 위한 인의 전구체로는 H3PO4, (NH4)2HPO4 및 NH4H2PO4 중에서 선택된 어느 하나가 사용되며, 상기 인이 전이금속 전구체와 함께 수식되어, 제올라이트 촉매내에서 금속인산염(metal phosphate) 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 제올라이트 촉매.The phosphorus precursor for modifying the phosphorus zeolite is any one selected from H 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 and NH 4 H 2 PO 4 , wherein the phosphorus is a transition metal Zeolite catalyst, characterized in that it is modified with a precursor, present in the form of metal phosphate in the zeolite catalyst. 제 1 항 내지 제 6 항 중에서 선택된 어느 한 항의 제올라이트 촉매를 이용하여 아산화질소, 질소산화물 또는 이들의 혼합물이 100 ~ 10,000 ppm 농도로 포함된 가스(gas)로부터 아산화질소(N2O), 질소산화물(NOx) 또는 아산화질소와 질소산화물의 동시 분해제거방법.Nitrous oxide (N 2 O), nitrogen oxides from a gas containing nitrous oxide, nitrogen oxide or a mixture thereof in a concentration of 100 to 10,000 ppm by using the zeolite catalyst of any one of claims 1 to 6 (NOx) or simultaneous decomposition and removal of nitrous oxide and nitrogen oxides. 제 7 항에 있어서, 상기 분해제거방법은 직접분해 또는 선택적 환원분해인 것을 특징으로 하는 분해제거방법.8. The decomposition removal method according to claim 7, wherein the decomposition removal method is direct decomposition or selective reduction decomposition. 제 8 항에 있어서, 상기 선택적 환원분해는 NH3 및 탄화수소 중에서 선택된 1 종 이상을 환원제로서 사용하는 것을 특징으로 하는 분해제거방법.The method of claim 8, wherein the selective reduction is NH 3 And at least one selected from hydrocarbons as a reducing agent.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012049611A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-19 Basf Se P/s-tm-comprising zeolites for decomposition of n2o
US8568677B2 (en) 2010-10-12 2013-10-29 Basf Se P/S-TM-comprising zeolites for decomposition of N2O
KR101401421B1 (en) * 2012-03-06 2014-07-01 한국에너지기술연구원 The Method of the Simultaneous Removal of NOx and N2O by the Multi Stage Reactions in Fluidized Bed Combustor
JP2015014414A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 コリア インスティテュート オブ エナジー リサーチKorea Institute Of Energy Research Method for simultaneously reducing nitric oxide and nitrous oxide due to multistep reaction in fluidized-bed combustion furnace
WO2020098103A1 (en) * 2018-11-14 2020-05-22 福州大学 Preparation method and application of mesoporous fecu-zsm-5 molecular sieve

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06277522A (en) * 1993-03-30 1994-10-04 Nippon Oil Co Ltd Nitrogen oxide removing catalyst and nitrogen oxide removing method using same
KR100519461B1 (en) * 2003-07-10 2005-10-06 고등기술연구원연구조합 Natural zeolite-supported catalyst, method of manufacturing the same, and method of removal of n2o using the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012049611A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-19 Basf Se P/s-tm-comprising zeolites for decomposition of n2o
US8568677B2 (en) 2010-10-12 2013-10-29 Basf Se P/S-TM-comprising zeolites for decomposition of N2O
KR101401421B1 (en) * 2012-03-06 2014-07-01 한국에너지기술연구원 The Method of the Simultaneous Removal of NOx and N2O by the Multi Stage Reactions in Fluidized Bed Combustor
JP2015014414A (en) * 2013-07-04 2015-01-22 コリア インスティテュート オブ エナジー リサーチKorea Institute Of Energy Research Method for simultaneously reducing nitric oxide and nitrous oxide due to multistep reaction in fluidized-bed combustion furnace
WO2020098103A1 (en) * 2018-11-14 2020-05-22 福州大学 Preparation method and application of mesoporous fecu-zsm-5 molecular sieve

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