KR20100125065A - The combustion method of waste catalyst and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폐 촉매로부터 유가금속을 회수하기 위하여 담지체인 카본 또는 알루미나 등의 세라믹 지지체에 묻어 있는 유분 등의 연소 가능한 물질들을 제거 하는 방법에 관한 것으로, 특히 우수한 효율 과 화염이 없는 안전한 방법으로 폐 촉매를 연소시키는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for removing combustible substances such as oil from a ceramic support such as carbon or alumina to recover valuable metals from waste catalysts. It relates to a method of burning.
일반적으로 화학공정에서 배출되는 폐 촉매는 공정 중에 사용된 반응물들이 묻어 있으며 이들은 대부분 유기물들이고 이들 유기물들은 백금족 귀금속의 회수에 방해물질로 작용한다. 이러한 유기물들은 한국특허등록 10-0661533호에 기재된 바와 같이 유기 용제 등으로 세정한 다음, 연소시켜 제거하게 된다. 그러나, 유기용제 등으로 세정하는 공정이 복잡하고 비용이 많이들며 연소시에 추가의 열원이 공급되어지는 등의 불합리한 측면이 있어 그다지 좋지 못하였다. In general, spent catalysts from chemical processes contain the reactants used in the process, most of which are organics, and these organics interfere with the recovery of platinum group precious metals. These organics are washed with an organic solvent or the like as described in Korean Patent Registration No. 10-0661533, and then burned and removed. However, the process of cleaning with an organic solvent or the like was complicated and expensive, and there was an unreasonable aspect such that an additional heat source was supplied during combustion, which was not very good.
따라서, 본 발명의 목적은 폐 촉매의 재생을 위한 연소방법에 있어서, 용제로의 세정등의 불필요한 공정을 제거하고 안전하면서 추가 열원의 공급이 없으며, 필요에 의해서 열 회수장치 등을 통하여 열 에너지를 회수 할 수 있어 연소효율을 증대시키는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to remove unnecessary processes such as washing with a solvent in a combustion method for regeneration of a waste catalyst, and to provide safety and no additional heat source. It is possible to recover and to provide a method of increasing the combustion efficiency.
본 발명의 다른 목적은 폐 촉매의 연소를 위한 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an apparatus for the combustion of spent catalyst.
상기 본 발명의 목적은 폐 촉매에 초기열원을 공급하여 착화시키고 수분이 10 중량%이하로 함유된 공기 또는 산소를 공급하여 무염 연소시키는 것을 특징으로 하는 폐 촉매의 연소방법 및 그 장치에 의해 달성된다. An object of the present invention is achieved by the combustion method and apparatus for the waste catalyst, characterized in that the waste catalyst is supplied by the initial heat source to ignite and supply the air or oxygen containing less than 10% by weight of water to the flame-free combustion. .
본 발명의 폐 촉매의 연소방법에 의해 종래의 일반적인 연소방법에 비해 30% 정도의 연소효율을 증대시킬수 있으며, 화염없이 연소시킬 수 있어 안전한 방법을 제공하여주고, 연소를 위해 추가적인 열원의 공급없이 연소시키므로써 에너지 비용을 절감 할 수 있고, 열 회수장치를 통하여 연소열의 일부를 회수할 수 있다. The combustion method of the waste catalyst of the present invention can increase the combustion efficiency of about 30% compared to the conventional combustion method, and can be burned without a flame, providing a safe method, and combustion without supplying an additional heat source for combustion. By doing so, it is possible to reduce energy costs and recover a part of the heat of combustion through the heat recovery device.
본 발명에서는 폐 촉매에 함유된 유기물을 제거하기 위해 무염 열분해기술을 사용하여 이 유기물들의 30%가량은 열분해 시키고 나머지 70%가량은 연소시의 열원 에 의해 증발시키고 후단시설에서 액상의 유기물로 회수하여 연료등으로 사용하거나 연소기를 통해서 완전히 연소시킨 후 그 열은 회수하여 기존의 습식공정에 필요한 열원으로 사용한다. In the present invention, to remove the organic matter contained in the waste catalyst by using a salt-free pyrolysis technology, about 30% of the organic matter is pyrolyzed and the remaining 70% is evaporated by the heat source during combustion and recovered as a liquid organic matter in the post-stage facility. After being used as a fuel, or completely burned through a combustor, the heat is recovered and used as a heat source for a conventional wet process.
유기물의 열분해와 증발이 끝나면 다시 촉매의 온도를 상승시켜 2차 열분해를 통하여 폐 촉매를 산화상태이든 환원상태이든 완전하게 100% 상변화 시킨다. After pyrolysis and evaporation of organics, the temperature of the catalyst is increased again to change the waste catalyst 100% completely in the oxidation state or the reduction state through secondary pyrolysis.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저 전기히터(20) 등으로 초기열원을 공급하여 착화시키고 수분이 10중량%이하로 함유된 공기 또는 산소(10)를 공급한다. 공기나 산소의 공급량으로 열분해 구역(31)의 온도를 조절할 수 있다. First, an initial heat source is supplied to the electric heater 20 or the like to be ignited, and air or
열분해 구역(31)에서는 300~1200℃의 온도에서 유기물들이 열분해 된다.In the
유기 화합물 + O2 + H2O --->CO2 + H2 Organic Compound + O 2 + H 2 O ---> CO 2 + H 2
본 발명의 핵심은 수분이 공급됨으로써 촉매금속성분이 산화되면서 수소가스가 발생하고 이로 인해 열분해 효율이 30%이상 증가한다는 것이다. The key point of the present invention is that hydrogen gas is generated as the catalytic metal component is oxidized by supplying water, thereby increasing the pyrolysis efficiency by 30% or more.
건조 구역(32)에서는 열분해 구역(31)에서 발생한 열량으로 인해 유기물 또는 수분을 증발시켜 준다.The
습윤 구역(33)은 건조 구역(32)에서 증발한 수분 또는 유분이 통과하는 곳으 로 항상 젖은 상태를 유지시켜서 백금족등의 유가금속 미립자 또는 분진들의 비산 을 방지 해 준다. 필요하면 물을 지속적으로 뿌려주어 절대로 먼지가 비산하지 않도록 해야 한다. The
알루미나 폐 촉매에서는 위의 열분해 존이 점차 위로 상승하게 되고 카본 폐 촉매에서는 고정된 열분해 존에 폐 촉매를 지속적으로 공급해 주게 된다. In the alumina waste catalyst, the above pyrolysis zone is gradually raised upward, and in the carbon waste catalyst, the waste catalyst is continuously supplied to the fixed pyrolysis zone.
일차 열분해가 완료되면 이차 열분해를 시키는데, 이때는 PtO + H2 -->Pt +H2O의 형태로 산화되어 있는 백금족 귀금속을 완전한 금속상태로 환원시켜 주어야 한다. 또는 그 반대로 Pt + O2 --> PtO 의 상태로 산화시켜 준다. 이때 중요한 것은 완전하게 상 변화시키는 것이다. When the first pyrolysis is completed, the second pyrolysis is performed. In this case, the platinum group noble metal oxidized in the form of PtO + H 2- > Pt + H 2 O should be reduced to the complete metal state. Or vice versa, Pt + O 2 -> oxidation gives the state of PtO. The important thing is to completely change the phase.
실시예 1-6 및 비교예 1-4 : 카본의 연소테스트 Example 1-6 and Comparative Example 1-4: combustion test of carbon
실험방법 ;Experimental method;
20리터 크기의 연소반응기에 수분을 완전히 제거한 건조 상태의 카본을 10Kg씩을 적재하고 수분이 제거된 건조한 공기를 5리터/분으로 공급하면서 투입되는 수분의 량을 변화시키면서 카본의 연소 시간을 체크하는 방법으로 시행하였다. 수분은 정량펌프를 사용하여 공급하였다. 그 결과를 하기 표 1에 게시하였다. How to check the combustion time of carbon while changing the amount of water added while loading 10 kg of dry carbon which has been completely dehydrated in a 20 liter sized combustion reactor and supplying 5 liters / minute of dry air without moisture. It was performed by. Moisture was supplied using a metering pump. The results are published in Table 1 below.
표 1TABLE 1
상기 표 1의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 수분이 전혀 없는 비교예 1보다 10중량% 이하의 수분이 함유되는 실시예 1 내지 6의 경우 연소시간이 단축되면서 연소효율이 향상되었다. 수분 함량이 증가할수록 연소시간은 짧아지나 연소 잔량이 점차 늘어나고 수분이 10중량%가 넘으면(비교예 2-4) 연소 잔량이 급격히 상승하여 역시 비효율적이었다. 따라서, 적절한 수분의 함량은 0.1 내지 9중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1중량%이다. As can be seen from the results of Table 1, in Examples 1 to 6 containing 10% by weight or less of moisture than Comparative Example 1 without any moisture, combustion efficiency was improved while the combustion time was shortened. As the moisture content increased, the combustion time was shortened, but the combustion residual gradually increased and when the moisture exceeded 10% by weight (Comparative Example 2-4), the combustion residual amount increased rapidly, which was also inefficient. Thus, a suitable moisture content is 0.1 to 9% by weight, more preferably 0.1 to 1% by weight.
상기 실시예의 결과로부터 석탄 또는 석유등을 연료로 사용하는 자동차등의 내연기관 또는 열분해를 목적으로 하는 연소장치에서 스팀/물 등의 형태로 수분을 공급함으로서 연소효율을 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. It can be seen from the results of the above embodiment that the combustion efficiency can be increased by supplying water in the form of steam / water in an internal combustion engine such as a car using coal or petroleum as fuel or a combustion apparatus for pyrolysis. .
도 1은 본 발명의 연소장치의 개략도1 is a schematic view of a combustion apparatus of the present invention
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
10: 수분 및 공기 혼합공급장치 10: Water and Air Mixing Supply
20: 열원공급장치 20: heat source supply device
30: 연소반응기 30: combustion reactor
31 : 열분해 구역 31: pyrolysis zone
32 : 건조 구역 32: drying zone
33 : 습윤 구역 33: wet zone
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