KR20120126509A - 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120126509A
KR20120126509A KR1020110044360A KR20110044360A KR20120126509A KR 20120126509 A KR20120126509 A KR 20120126509A KR 1020110044360 A KR1020110044360 A KR 1020110044360A KR 20110044360 A KR20110044360 A KR 20110044360A KR 20120126509 A KR20120126509 A KR 20120126509A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
sacrificial anode
catalyst
catalytic
module casing
Prior art date
Application number
KR1020110044360A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101879204B1 (ko
Inventor
이정빈
김동화
김기형
허광범
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020110044360A priority Critical patent/KR101879204B1/ko
Publication of KR20120126509A publication Critical patent/KR20120126509A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101879204B1 publication Critical patent/KR101879204B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases

Abstract

암모니아 환원제를 이용하여 배기가스 중의 질소산화물을 제거하는데 사용되는 선택적 촉매환원공정의 촉매는 이산화 티타늄 담체에 바나듐(V) 및 텅스텐(W) 활성물질을 담지한 촉매로서, 판, 벌집 및 물결 모양으로 모듈화하여 촉매반응기에 장착된다. 이들 모듈의 케이싱은 모두 금속(스테인리스 스틸 등)으로서 배기가스 중의 수분 및 황산물질 등에 의해 부식되어 철(Fe) 양이온(전자)을 발생시키고, 이 철 양이온은 촉매표면에 침투하여 배기가스 중에 있는 이산화황의 산화반응에 대한 촉매역할을 함으로써 삼산화황의 생성을 촉진시킨다. 특히, 수명이 다한 촉매를 황산 등과 같은 재생액으로 재생하여 촉매반응기에 장착하는 경우, 케이싱의 부식은 더욱 촉진되어 이산화황의 산화반응은 더욱 진행되고 다량의 삼산화황을 생성시킨다. 이와 같이 생성된 삼산화황은 반응기 후단에서 환원제로 주입된 미반응된 암모니아와 반응하여 암모니아 황산염을 생성시키고, 이들 염은 촉매반응기 후단에 퇴적되어 촉매반응기 및 절연기 차압증가, 촉매성능 저하 및 가시매연 등과 같이 발전설비에 많은 문제점을 유발시킨다.
본 발명은 신 촉매 또는 재생촉매를 케이싱 모듈화하여 촉매반응기에 장착할 때, 케이싱 금속재질보다 저 전위 금속(알루미늄, 마그네슘, 아연 등)을 부식 방지용으로 사용하여 전선을 통해 케이싱에 연결함으로써, 부식 방지용 양극에서 발생하는 전자에 의해 케이싱 표면을 음분극시켜서 음극방식을 하는 것을 특징으로 하며, 이러한 희생양극법을 이용하여 선택적 촉매환원 공정의 이산화황 산화반응을 저감할 수 있다.

Description

선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법{Apparatus and method for treating exhaust gas in order to minimize amount of sulfur dioxide oxidized to sulfur trioxide using sacrificial anode system in selective catalytic reduction process}
본 발명은 배기가스 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 특히 배기가스 중 질소 산화물을 제거하기 위한 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
현재 가장 널리 이용되고 있는 질소 산화물(NOx) 제거기술은 배기가스에 포함되어 있는 NOx를 환원제인 암모니아(NH3)와 촉매상에서 반응시켜 무해한 질소와 물로 전환하는 선택적 촉매 환원(SCR: Selective Catalyst Reduction) 공정이다. 선택적 촉매 환원공정은 안정적인 기술 및 높은 탈질율로 인하여 상업적으로 널리 이용되고 있으며, 미합중국 등록특허 제4164546호, 제4106286호, 제4572110호 및 대한민국 등록특허 제314758호, 제295370호, 제523511호에 기재되어 있다. 이러한 기술의 핵심은 촉매로서, 오산화이바나듐계 촉매가 높은 활성을 갖는 가장 효과적인 촉매로 알려져 있다.
오산화이바나듐계 촉매들은 담체의 종류에 따라 특성이 달라지는데, 일반적으로 이산화티타늄(TiO2)에 담지(loading)된 오산화이바나듐계 촉매가 NOx 제거반응에 가장 높은 활성과 내구성을 갖는다. 오산화이바나듐계 촉매들은 판(Plate), 벌집(Honeycomb) 및 물결(Corrugate) 모양으로 모듈(module)화 하여 촉매반응기에 장착되는데, 이들 모듈의 케이싱은 모두 메탈(스테인레스 등) 재질로 만들어져 있다.
그러나 배기가스에는 수분 및 이산화황(SO2)이 공존하며, 이들이 케이싱을 부식시켜 철(Fe) 이온을 용출하게 된다. 용출된 철 이온은 촉매표면에 침투하면서 산소와 반응하여 Fe2O3 형태로 고착되고, 이는 하기의 반응식 1과 같이 배기가스 중에 있는 SO2의 산화를 더욱 촉진시켜 다량의 삼산화황(SO3)을 생성시킨다.
[반응식 1]
Fe2O3 + SO2 → SO3 + 2FeO
또한, Fe 이온은 오산화이바나듐계 촉매를 피독(被毒, 촉매의 활성화 부위(activation sites)를 감소시켜 활동가능 면적을 급격히 줄어들게 하여 전체 성능을 떨어뜨리는 것을 의미한다)시켜 촉매의 활성을 저하시키는 문제점이 있다.
이와 같이 생성된 삼산화황은 반응기 후단에서 환원제로 주입된 미반응된 암모니아와 반응하여 하기 반응식 2 및 반응식 3과 같이 암모니아 황산염(NH4HSO4, (NH4)2SO4)을 생성시키고, 이들 염은 촉매반응기 후단에 퇴적되어 촉매의 수명저하 촉진, 차압증가 및 절연기의 부식 등을 유발하는 문제점이 있다.
[반응식 2]
SO3 + NH3 + H2O → NH4HSO4
[반응식 3]
SO3 + 2NH3 + H2O → (NH4)2SO4
종래에는 촉매 제조 시에 활성물질인 바나듐 및 텅스텐의 함량을 조절함으로써 이산화황의 산화반응을 억제하는 방법, 또는 피독물질로 인해 수명이 급격히 줄어든 촉매를 황산과 같은 용액으로 세정한 후 다시 재생하여 사용하는 방법이 제안되고 있다(대한민국 공개특허 제2001-78309호, 제2001-72628호, 제2004-42667호, 대한민국 등록특허 제668936호, 일본 등록특허 제2994769호, 일본 공개특허 제1998-235209호, 제2000-37634호, 제1998-66875호, 제1998-156193호 참조).
이와 같이, 종래기술 중에서는 신 촉매를 제조할 때 활성물질을 조절하거나, 이미 수명이 저하된 촉매의 활성 회복 기술만 존재하고, 운전 중인 촉매의 케이싱(casing) 부식으로 인한 이산화황의 산화반응 촉진을 방지하기 위한 기술은 존재하지 않는다.
일반적으로 선택적 촉매 환원공정에서 이산화황의 산화반응으로 인한 삼산화황의 발생은 가장 큰 문제점으로 인식되어 왔고, 이는 촉매 제조 시에 포함되는 활성물질인 바나듐으로 인해 발생된다고 알려져 있다.
그러나 배기가스 중에는 질소산화물 및 황산화물 이외에 수분이 포함되어 있다. 이러한 수분으로 인하여 철을 주성분으로 하는 촉매 모듈 케이싱의 내부 표면에 전위차가 발생하면서 부식전지(galvanic cell)가 형성되어 Fe 이온이 용출되고, 용출된 Fe 이온은 촉매 표면에 침투하여 산소와 반응하여 산화철(Fe2O3) 형태로 고착되며, 이는 배기가스 중에 있는 이산화황의 산화를 더욱 촉진시켜 다량의 삼산화황을 생성시킨다.
본 발명은 상기 이유로 발생되는 촉매 모듈 케이싱의 부식을 희생 양극법을 이용하여 방지함으로써, 철(Fe) 이온의 용출을 억제하고 이로 인한 이산화황의 산화반응을 감소시키고자 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 촉매 모듈 케이싱을 포함하는 촉매 반응기; 인접하는 촉매 모듈 케이싱 사이의 공간에 설치되는 희생 양극; 및 촉매 모듈 케이싱 및 희생 양극을 전기적으로 연결하는 리드 도선을 포함하는 배기가스 처리장치를 제공한다.
본 발명에서 촉매는 배기가스 중 질소 산화물 제거를 위한 선택적 촉매 환원 공정에 사용되는 촉매인 것이 바람직하다.
본 발명에서 촉매 모듈 케이싱은 철, 예를 들어 스테인리스 스틸로 이루어지고, 희생 양극은 촉매 모듈 케이싱보다 저전위의 금속, 예를 들어 고순도 아연양극, 합금아연양극, 합금알루미늄양극 및 합금마그네슘양극 중에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 배기가스 처리장치는 희생 양극을 수용하는 홀더; 및 홀더를 지지하는 지지대를 추가로 포함할 수 있으며, 홀더는 상부가 개방된 상자 형태로 구성될 수 있다.
또한, 촉매 모듈 케이싱을 포함하는 촉매 반응기의 인접하는 촉매 모듈 케이싱 사이 공간에 희생 양극을 설치하는 단계; 촉매 모듈 케이싱 및 희생 양극을 리드 도선으로 전기적으로 연결하는 단계; 및 배기가스를 촉매 반응기에 통과시켜 처리하는 단계를 포함하는 배기가스 처리방법을 제공한다.
본 발명은 배기가스 중 질소 산화물 제거를 위한 선택적 촉매 환원 공정에 있어서, 희생 양극에 의해 촉매 모듈 케이싱의 부식을 억제함으로써, 즉 희생 양극에서 발생하는 전자에 의해 촉매 모듈 케이싱의 표면을 음분극시켜 음극방식함으로써, 철 이온이 산화철 형태로 촉매 표면에 고착되는 것을 억제하며, 이에 따라 산화철에 의해 촉진되는 이산화황의 산화반응을 최소화시키고, 촉매의 수명 및 질소 산화물 저감효율을 최대화시킬 수 있다.
현재 발전소에 설치된 약 60기의 배연 탈질 설비에서 삼산화황 유출에 의한 암모니아 염 생성으로 절연기(A/H: Air Pre-heater) 차압증가 문제가 발생하는데, 이를 해결하기 위한 기술은 현재 일부 발전소에서 발전기를 정지시키고 스팀으로 수세하는 수준에 그치고 있어서, 이에 대한 근원적 해결기술이 요구된다. 또한, 탈질 촉매의 산화철에 의한 고착으로 수명이 저하됨에 따라 촉매를 자주 교체하는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명의 의해 삼산화황 유출을 최대한으로 줄이면, A/H 운전정지 횟수 및 부품 정비비(약 2억원/호기, 년)의 약 50%를 감소시킬 수 있고, A/H 최적 운영에 따라 보일러 효율이 약 0.5% 향상될 수 있으며, 촉매 교체주기도 약 1년 연장되고 이에 따라 운영비(약 7억/호기, 년)를 크게 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치 중 희생 양극이 설치된 촉매 반응기의 내부 구성을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 희생 양극 부분의 상세도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 배기가스 처리장치 중 희생 양극이 설치된 촉매 반응기의 내부 구성을 도시한 것으로, 촉매 반응기(10)는 적어도 하나 이상의 촉매 모듈 케이싱(20, 22)을 구비한다.
촉매 모듈 케이싱(20, 22)은 촉매를 포함하는데, 본 발명에서 사용되는 촉매는 바람직하게는 암모니아 환원제를 이용하여 배기가스 중의 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매환원공정의 촉매이다. 이 촉매는 바람직하게는 이산화 티타늄 담체(support)에 바나듐(V) 및 텅스텐(W) 활성물질을 담지한 촉매로서, 판, 벌집 및 물결 등의 형태로 모듈화하여 촉매 반응기(10)에 장착된다.
촉매 모듈 케이싱(20, 22)은 바람직하게는 금속, 예를 들어 스테인리스 스틸과 같은 철 소재로 이루어질 수 있다.
촉매 반응기(10)의 벽(12)과 촉매 모듈 케이싱(20, 22) 사이, 그리고 인접하는 촉매 모듈 케이싱(20, 22) 사이에는 배플(baffle) 판(30, 32)이 설치될 수 있다.
인접하는 두 촉매 모듈 케이싱(20, 22) 사이의 공간, 즉 배플 판(32) 하부의 빈 공간에는 희생 양극(70)을 포함하는 홀더(50)가 설치되고, 이 홀더(50)는 지지대(60)에 의해 지지된다.
도 2는 도 1에서 희생 양극 부분의 상세도로서, 리드 도선(40)은 도면에 도시된 바와 같이 T자 형태로 구성될 수 있고, 이중 수평 도선은 인접하는 두 촉매 모듈 케이싱(20, 22)과 연결되며, 수직 도선은 희생 양극(70)과 연결된다. 리드 도선(40)은 절연물질로 피복된다.
홀더(50)는 바람직하게는 플라스틱 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 상부가 개방된 상자 형태로 구성됨으로써, 희생양극(70)의 분리를 원활하게 할 수 있다.
지지대(60)는 홀더(50)를 지지하는 역할을 하고, 예를 들어 금속, 플라스틱 등으로 이루어질 수 있다. 도면에는 지지대(60)가 H 빔 형태로 구성되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 구조를 가질 수 있다.
희생양극(70)은 고순도 아연양극(Zn 80% 이상), 합금아연양극(Zn-Al계 합금), 합금알루미늄양극(Al-Zn-In계 합금, Al-Zn-In-Si계 합금, Al-Zn-In-Mg-Ca계 합금), 합금마그네슘(Mg-Al-Zn-Mn계 합금) 등으로 이루어질 수 있다.
희생양극(70)은 철(자연표면전위 -0.65V)보다 표면전위가 낮아서 이온화 경향이 강한 물질이기 때문에, 이온화 경향이 강한 희생양극에서 전자가 나와서 리드 도선(40)을 통해 촉매 모듈 케이싱(20, 22)으로 전달되어 음분극이 이루어지는 과정을 통해서 음극방식이 이루어진다.
음극 방식(cathodic protection)은 전해질 중에서 부식이 일어나는 물체를 음극화하여 부식을 방지하는 전기화학적 부식방지법으로서, 방식 대상 금속체를 음극이 되도록 전류를 통함으로써 부식을 방지하는 것이다.
일반적으로 수분과 철이 접촉하게 되면, 수분이 회로가 되어 작은 부식전지(galvanic cell)가 형성된다. 따라서 전위가 낮은 쪽에서 이온화에 의해 발생하는 전자는 빠른 속도로 전위가 높은 쪽으로 이동하게 된다. 아래의 반응식 4 내지 6에서와 같이, 철은 산화반응(금속에서 금속이온이 떨어져 나가는 이온화 반응)을 하게 되어 전자를 잃게 되고, 금속이온은 수중의 OH와 반응하여 Fe(OH)3을 형성하게 된다. 결국 철은 전자를 잃는 양극반응으로 그 표면에서 부식이 발생하게 된다.
[반응식 4]
양극반응: 2Fe → 2Fe2 + + 4e-
[반응식 5]
음극반응: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
[반응식 6]
음양극반응: 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2 + + 4OH- → 2Fe(OH)2
2Fe(OH)2 + H2O + ½O2 → 2Fe(OH)3
촉매 모듈 케이싱은 철 소재로 이루어지므로, 배기가스 중의 수분 및 황산물질 등에 의해 부식되어 철(Fe) 양이온(전자)을 발생시키고, 이 철 양이온은 촉매표면에 침투하여 배기가스 중에 있는 이산화황의 산화반응에 대한 촉매역할을 함으로써 삼산화황의 생성을 촉진시킨다. 특히, 수명이 다한 촉매를 황산 등과 같은 재생액으로 재생하여 촉매반응기에 장착하는 경우, 케이싱의 부식은 더욱 촉진되어 이산화황의 산화반응은 더욱 진행되고 다량의 삼산화황을 생성시킨다. 이와 같이 생성된 삼산화황은 반응기 후단에서 환원제로 주입된 미반응된 암모니아와 반응하여 암모니아 황산염을 생성시키고, 이들 염은 촉매반응기 후단에 퇴적되어 촉매반응기 및 절연기 차압증가, 촉매성능 저하 및 가시매연 등과 같이 발전설비에 많은 문제점을 유발시킨다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 신 촉매 또는 재생촉매를 케이싱 모듈화하여 촉매반응기에 장착할 때, 케이싱 금속재질(스테인리스 스틸 등) 보다 저 전위 금속(알루미늄, 마그네슘, 아연 등)을 부식 방지용으로 사용하여 전선을 통해 케이싱에 연결함으로써, 부식 방지용 양극에서 발생하는 전자에 의해 케이싱 표면을 음분극시켜서 음극방식을 하는 것을 특징으로 하며, 이러한 희생양극법을 이용하여 선택적 촉매환원 공정의 이산화황 산화반응을 저감할 수 있다.
상기와 같은 부식을 방지하기 위해서 본 발명에서 제시하는 희생양극 방식은 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 희생 양극(70)으로서 촉매 모듈 케이싱(20, 22)의 금속보다 저전위 금속을 사용하고, 외부가 절연물질로 피복된 리드도선(40)을 통해 촉매 모듈 케이싱(20, 22)에 연결하여 케이싱(20, 22) 표면을 음분극시켜 전위차를 없애는 과정을 통해 부식을 방지하게 되고 이로 인하여 Fe 이온의 용출이 억제된다.
희생양극을 이용하여 음극방식하는 방법에 대하여 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 희생양극법은 먼저 희생양극(70) 금속을 준비하고, 리드도선(40)의 한쪽 끝을 희생양극(70)과 연결하고 다른 두 쪽을 촉매 모듈 케이싱(20, 22)과 연결한 후, 촉매 모듈 케이싱(20)과 케이싱(22) 사이, 즉 배플 판(32) 아래 빈 공간에 설치하되, 희생양극(70)의 분리가 원활하도록 상부가 개방된 상자 형태의 플라스틱 홀더(50)로 희생양극(70)을 둘러싸서 설치하고, 지지대(60)로 홀더(50)를 지지 고정한다.
[실시예]
선택적 촉매 환원 공정의 촉매 반응기에 스테인리스 스틸로 이루어진 복수의 촉매 모듈 케이싱을 설치하고, 촉매 모듈 케이싱 사이에 희생양극으로서 고 순도 아연양극(Zn 80% 이상)을 설치하되, 상부가 개방된 상자 형태의 플라스틱 홀더 안에 희생양극을 설치하고 지지대로 홀더를 지지 고정하였으며, 리드도선의 한쪽 끝을 희생양극에 다른 쪽 끝은 촉매 모듈 케이싱과 연결하였다.
상기 촉매 반응기 이용하여 중유 발전소의 배기가스를 처리하였다. 배기가스는 산소 3.0%, 수분 11%, 질소산화물 300 ppm, 이산화황 1,400 ppm 등을 포함하였다. 처리속도는 반응기 당 약 1,000 N㎥/h, 암모니아/질소산화물 몰비 1.0, 반응온도 350℃에서 약 20,000시간 동안 운영하였다.
[비교예]
실시예와 동일하되, 희생양극을 설치하지 않은 일반 상용 촉매 반응기를 이용하였다.
[시험예]
1. 질소산화물 제거율 측정
실시예 및 비교예에 대하여 질소산화물 제거율을 측정하였으며, 이때 질소산화물의 농도는 비분산 적외선법을 적용한 계측기를 이용하여 측정하였다.
표 1은 시간에 따른 질소산화물 제거율(%)을 비교한 것으로, 5,000시간, 15,000시간 및 20,000시간을 기준으로, 희생양극을 설치한 실시예의 경우 시간이 경과하여도 질소산화물 제거율이 높게 유지되었으나, 희생양극을 설치하지 않은 비교예의 경우 시간이 지남에 따라 질소산화물 제거율이 점차 감소함을 확인할 수 있었다.
희생양극
설치여부		 질소산화물 제거율(%)
0hr 5,000hr 15,000hr 20,000hr
비교예 없음 92.0 92.0 88.0 86.0
실시예 설치 92.0 92.0 91.0 90.0
2. 이산화황 산화율 측정
실시예 및 비교예에 대하여 이산화황 산화율을 측정하였으며, 이때 이산화황 산화율은 CCD(Controlled Condensation Method) 방법을 이용하여 촉매에 의해 산화된 SO3을 촉매 반응온도 350℃를 유지한 상태로 약 1시간 동안 H2SO4로 응축 포집하여 이온크로마토그래피로 측정하였다.
표 2는 SO2 산화율(%)을 비교한 것으로, 5,000시간, 10,000시간 및 15,000시간을 기준으로, 희생양극을 설치하지 않은 비교예의 경우 시간이 지남에 따라 질소산화물 제거율이 점차 증가하였으나, 희생양극을 설치한 실시예의 경우 시간이 경과하여도 SO2 산화율이 0.3% 이하로 낮게 유지되었으며, 실시예의 SO2 산화율은 비교예와 대비하여 약 50% 이상 크게 줄었다.
희생양극
설치여부		 SO2 산화율(%)
0hr 5,000hr 10,000hr 15,000hr
비교예 없음 0.1 0.2 0.4 0.6
실시예 설치 0.1 0.2 0.3 0.3
10: 촉매 반응기
12: 반응기 벽
20, 22: 촉매 모듈 케이싱
30, 32: 배플 판
40: 리드 도선
50: 홀더
60: 지지대
70: 희생 양극

Claims (14)

  1. 촉매 모듈 케이싱을 포함하는 촉매 반응기;
    인접하는 촉매 모듈 케이싱 사이의 공간에 설치되는 희생 양극; 및
    촉매 모듈 케이싱 및 희생 양극을 전기적으로 연결하는 리드 도선을 포함하는 배기가스 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    촉매는 배기가스 중 질소 산화물 제거를 위한 선택적 촉매 환원 공정에 사용되는 촉매인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    촉매 모듈 케이싱은 철을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    희생 양극은 촉매 모듈 케이싱보다 저전위의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    희생 양극은 고순도 아연양극, 합금아연양극, 합금알루미늄양극 및 합금마그네슘양극 중에서 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    희생 양극을 수용하는 홀더; 및
    홀더를 지지하는 지지대를 추가로 포함하는 배기가스 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    홀더는 상부가 개방된 상자 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리장치.
  8. 촉매 모듈 케이싱을 포함하는 촉매 반응기의 인접하는 촉매 모듈 케이싱 사이 공간에 희생 양극을 설치하는 단계;
    촉매 모듈 케이싱 및 희생 양극을 리드 도선으로 전기적으로 연결하는 단계; 및
    배기가스를 촉매 반응기에 통과시켜 처리하는 단계를 포함하는 배기가스 처리방법.
  9. 제8항에 있어서,
    촉매는 배기가스 중 질소 산화물 제거를 위한 선택적 촉매 환원 공정에 사용되는 촉매인 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  10. 제9항에 있어서,
    촉매 모듈 케이싱은 철을 포함하고, 희생 양극은 철보다 저전위의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  11. 제10항에 있어서,
    희생 양극에서 발생하는 전자에 의해 촉매 모듈 케이싱의 표면을 음분극시켜 음극방식하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  12. 제11항에 있어서,
    희생 양극에 의해 촉매 모듈 케이싱의 부식을 억제함으로써, 철 이온이 산화철 형태로 촉매 표면에 고착되는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  13. 제12항에 있어서,
    산화철의 고착을 억제함으로써, 산화철에 의해 촉진되는 배기가스 중 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
  14. 제12항에 있어서,
    산화철의 고착을 억제함으로써, 촉매의 수명 및 질소 산화물 저감효율을 최대화시키는 것을 특징으로 하는 배기가스 처리방법.
KR1020110044360A 2011-05-12 2011-05-12 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법 KR101879204B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110044360A KR101879204B1 (ko) 2011-05-12 2011-05-12 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110044360A KR101879204B1 (ko) 2011-05-12 2011-05-12 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120126509A true KR20120126509A (ko) 2012-11-21
KR101879204B1 KR101879204B1 (ko) 2018-07-17

Family

ID=47511823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110044360A KR101879204B1 (ko) 2011-05-12 2011-05-12 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101879204B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160028264A (ko) 2014-09-03 2016-03-11 현대중공업 주식회사 Scr 반응기의 부식을 방지할 수 있는 배기계
KR20160032865A (ko) 2014-09-17 2016-03-25 현대중공업 주식회사 Scr 반응기의 부식을 방지할 수 있는 배기계

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960033555A (ko) * 1995-03-21 1996-10-22 부조 밀제빅 테슬라 코일 또는 다른 고전압/고주파 발생장치의 고주파 방전을 이용한 배기 가스 중의 이산화황(SO₂) 및 산화질소(NO_x) 동시 제거 장치
KR20020058675A (ko) * 2000-12-30 2002-07-12 이계안 촉매 컨버터
JP2009154048A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Alumite Shokubai Kenkyusho:Kk 触媒反応器およびそれを用いた触媒反応装置
WO2010043083A1 (zh) * 2008-10-17 2010-04-22 Peng Sigan 烟气海水法同时脱硫脱硝方法及装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06218287A (ja) * 1991-11-26 1994-08-09 Usui Internatl Ind Co Ltd 排気ガス浄化装置
JPH05248232A (ja) * 1992-03-09 1993-09-24 Mitsubishi Automob Eng Co Ltd 排気ガス浄化用触媒コンバータ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960033555A (ko) * 1995-03-21 1996-10-22 부조 밀제빅 테슬라 코일 또는 다른 고전압/고주파 발생장치의 고주파 방전을 이용한 배기 가스 중의 이산화황(SO₂) 및 산화질소(NO_x) 동시 제거 장치
KR20020058675A (ko) * 2000-12-30 2002-07-12 이계안 촉매 컨버터
JP2009154048A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Alumite Shokubai Kenkyusho:Kk 触媒反応器およびそれを用いた触媒反応装置
WO2010043083A1 (zh) * 2008-10-17 2010-04-22 Peng Sigan 烟气海水法同时脱硫脱硝方法及装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160028264A (ko) 2014-09-03 2016-03-11 현대중공업 주식회사 Scr 반응기의 부식을 방지할 수 있는 배기계
KR20160032865A (ko) 2014-09-17 2016-03-25 현대중공업 주식회사 Scr 반응기의 부식을 방지할 수 있는 배기계

Also Published As

Publication number Publication date
KR101879204B1 (ko) 2018-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102250321B1 (ko) 질소 산화물로부터 암모니아를 제조하는 전기화학 시스템 및 제조방법
KR102566436B1 (ko) 철-에틸렌디아민사아세트산을 이용한 질소화합물 포집용 전기분해장치
WO2013035743A1 (ja) 脱硝触媒のｓｏ2酸化率上昇低減方法
KR20160102474A (ko) 암모니아 분해 촉매
US9421525B2 (en) Exhaust gas treatment catalyst
KR101175136B1 (ko) 판형 배연탈질 폐촉매의 재생방법
KR20120126509A (ko) 선택적 촉매 환원공정에서 희생 양극법을 이용하여 이산화황의 산화반응을 최소화시키는 배기가스 처리장치 및 처리방법
KR20130031467A (ko) 전해 산화수를 이용한 배연 탈질 촉매의 재생방법
CN104857998B (zh) 一种用于As中毒脱硝催化剂的高效再生方法
KR20200090668A (ko) 질소 산화물로부터 암모니아를 제조하는 전기화학 시스템 및 제조방법
KR102179532B1 (ko) 질소산화물 제거용 전기분해장치, 및 질소산화물 제거방법
CN105664700B (zh) 一种含氮氧化物工业废气的处理方法及处理装置
JP2015104725A (ja) 使用済み脱硝触媒を利用したガス中の金属水銀を酸化処理する方法
KR20230039631A (ko) 암모니아의 질소전환용 비백금계 금속 산화물 촉매 및 이를 이용한 암모니아의 질소전환방법
CN109174097B (zh) 一种用于冶金烧结烟气脱硫脱硝的催化剂及其制备方法
CN109966917A (zh) 一种节电型烟气no电催化氧化系统及方法
EP3950094A1 (en) Exhaust gas purification system for reducing fine dust
CN114409028A (zh) 一种用于废水处理的三维粒子电极及其制备方法
KR101083308B1 (ko) 세정용액의 ｐＨ 조절에 의한 배연 탈질 폐촉매 재생방법 및 장치
JPH0468975B2 (ko)
JP2012187490A (ja) 亜硝酸性窒素の浄化方法
KR102315001B1 (ko) 질소산화물의 전기화학적 전환 시스템 및 이를 이용한 질소산화물의 전환방법
KR102247792B1 (ko) 미세먼지 저감을 위한 배기가스 정화 시스템
KR102025918B1 (ko) 미세먼지 저감을 위한 배기가스 정화 시스템
El‐Safty et al. Heterogeneous kinetic studies of the hydrogen peroxide decomposition with some transition metal‐heterocyclic complexes

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant