KR20130016128A - 촉매 필터 시스템 - Google Patents

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KR20130016128A
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만프레드 낙켄
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폴 코포레이션
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Abstract

다양한 목적의 촉매 기상 반응에 용이하게 적응될 수 있는 촉매 필터 시스템을 제공하기 위하여 제안된 촉매 필터 시스템에 있어서, 상기 시스템은 유체 입구 및 유체 출구를 갖는 여과 용기, 상기 여과 용기의 내부에 구비된 격벽 및 복수의 필터 캔들을 포함하며; 상기 격벽은 상기 내부를 원료 가스 챔버 및 청정 가스 챔버로 분할하고; 상기 격벽은 복수의 개구부를 포함하되, 상기 복수의 개구부는 상기 복수의 필터 캔들을 기밀되게 수용하도록 되어 있으며; 상기 유체 입구는 상기 원료 가스 챔버와, 상기 복수의 필터 캔들의 상류에서, 유체연결되도록 배열되어 있고; 상기 유체 출구는 상기 청정 가스 챔버와, 상기 복수의 필터 캔들의 하류에서, 유체연결되도록 배열되어 있으며; 그리고, 상기 필터 시스템은 제1 촉매 매질을 포함하되, 상기 제1 촉매 매질은 상기 청정 가스 챔버 내에, 상기 필터 캔들의 하류 및 상기 유체 출구의 상류의 위치에서, 수용되어 있다.

Description

촉매 필터 시스템 {Catalytic filter system}
본 발명은, 유체 입구 및 유체 출구를 갖는 여과 용기, 여과 용기의 내부에 구비된 격벽 및 복수의 필터 캔들(filter candle)을 포함하는 촉매 필터 시스템에 관한 것이다. 격벽은 용기의 내부를 원료 가스 챔버 및 청정 가스 챔버로 분할한다. 격벽은 복수의 개구부를 포함한다. 복수의 개구부는 복수의 필터 캔들을 기밀되게(sealingly) 수용하도록 되어 있다. 유체 입구는 원료 가스 챔버와 유체연결되어 있으며, 복수의 필터 캔들의 상류에 위치한다. 유체 출구는 청정 가스 챔버와 유체연결되어 있으며, 복수의 필터 캔들의 하류에 위치한다.
이러한 형태의 여과 시스템이 미국특허 US　6,863,868　B1 호에서 제안된 바 있는데, 여기에서 사용된 필터 캔들은 촉매 필터 캔들이어서 그러한 여과 시스템은 뜨거운 가스의 여과용으로 사용될 수 있다.
배연가스(flue gas) 정화를 위한 다른 구조의 필터 시스템이 EP　0　600　440 A2 호에 공지되어 있는데, 여기에서는 장벽 필터 모듈(barrier filter module)이 별도의 촉매 모듈과 함께 사용된다. 원료 가스(raw gas)는 먼저 장벽 필터 모듈을 통과한 다음, 촉매 모듈을 통과한다.
이 두 형태의 촉매 필터 시스템은 배연가스 처리에 유용한데, 그 이유는, 이들 시스템이 입자 분리 및 촉매 기상 반응을 하나의 유닛에서 동시에 제공하기 때문이다.
그러나, 그러한 복합적인 입자 분리/촉매 기상 반응 장치는 다음과 같은 문제점을 갖는다: 즉, 높은 촉매 전환율이 요구되고 나아가 높은 유입 농도에 대해서도 보증되어야 하는 경우에, 촉매 요소에서의 촉매 반응을 위한 원료 가스의 체류시간이 증가되도록, 원료 가스의 면속도(face velocity)가 낮아져야 한다는 것이다. 이 경우, 요구된 처리량을 충족하기 위해서는 필터 요소의 개수의 증가가 필요하게 되고, 그에 따라, 필터 시스템의 크기도 증가하게 된다.
원료 가스의 입자를 처리한다는 과제에 대처하기 위해서라면, 통상적으로, 필터 시스템의 크기가 그렇게 커질 필요는 없을 것이다.
본 발명의 목적은, 면속도가 여과 단계에 의하여 결정될 수 있는 촉매 필터 시스템을 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 촉매 필터 시스템은 촉매 기상 반응 단계의 다양한 목적에 용이하게 적응될 수 있다.
이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징을 갖는 촉매 필터 시스템에 의하여 달성된다.
본 발명의 촉매 필터 시스템은, 그 내부에 격벽을 구비하는 여과 용기를 갖는다. 이때, 격벽은 원료 가스 챔버를 청정 가스 챔버로부터 분리하는 역할을 함과 동시에 복수의 필터 캔들을 수용하는 부재로서의 역할을 한다.
통상적으로, 필터 캔들의 하류에 위치하는 상부 공간(head space)은 필터 캔들을 장착 및/또는 교체하는 동안 필터 캔들을 취급하는데 필요한 공간이다. 이러한 상부 공간은 필터 캔들로부터 분리되어 있는 제1 촉매 매질을 수용하는 데 사용될 수 있다.
그에 따라, 처리되는 배연 가스의 면속도는 필터 캔들의 여과 능력에 의하여 지배될 수 있게 되며, 필터 캔들의 개수 및 크기는 구체적인 여과 요구량에 맞추어 조절될 수 있다. 촉매 단계, 즉, 필터 캔들의 하류에 있는 제1 촉매 매질의 용량은, 배연 가스의 오염물질에 의하여 부과된 목표에 맞추어 용이하게 조절될 수 있다. 배연 가스의 오염물질은 촉매 기상 반응을 통하여 제거되거나 전환된다.
본 발명에 따른 촉매 시스템의 바람직한 구현예에 있어서, 필터 캔들은 촉매를 포함하며, 촉매 필터 캔들로서의 역할을 한다.
그에 따라, 촉매 기상 반응은 필터 캔들에서 미리 발생할 수 있으며, 필터 캔들의 하류에 있는 제1 촉매 매질은 청정 가스에 잔류하는 오염물질을 요구되는 수준으로 전환하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 촉매 필터 시스템에 사용되는 필터 캔들은, 바람직하게는, 필터 요소(filter element)의 상류에 위치하는 외부 필터 막(outer filter membrane)을 포함한다.
필터 막은, 바람직하게는, 정밀 여과(fine-filtering) 유형의 것으로 선택될 수 있다. 정밀 여과 유형의 막은 약 1　㎛ 미만, 또는, 약 0.5　㎛ 미만까지 이르는 작은 크기의 입자를 포집할 수 있다.
본 발명은 촉매 매질 및 필터 캔들의 배열을 동일 하우징 내에서 제공하며, 그럼에도 불구하고, 본 필터 시스템을 배연 가스 여과 등과 같은 수많은 여과 응용분야에 적응시킬 수 있는 유연성을 제공하며, 또한, 여과 단계 및 촉매 단계 둘 다가 동일 온도에서 유지될 수 있도록 허용하며, 촉매 필터 시스템의 효율을 향상시키기 위한 가열 장치가 필요가 없다.
더 높은 온도는 통상적으로 촉매 기상 반응의 반응속도를 가속하며, 종종 필요한 경우가 있다. 본 발명에 따르면, 기체 상태의 유체는, 촉매 필터 시스템에 상승된 온도로 진입한 경우, 그러한 온도를, 제1 촉매 매질과 접촉하게 된 때에도, 본질적으로 유지한다. 따라서, 많은 적용사례에 있어서, 만족스러운 반응속도를 확보하기 위한 가열 시스템은 요구되지 않는다.
본 발명에 따른 촉매 필터 시스템의 일부 구현예에 있어서, 본 필터 시스템은 제2 촉매 매질을, 제1 촉매 매질의 하류에 위치하도록, 추가적으로 포함할 수 있으며, 나아가, 추가 촉매 매질을, 제2 촉매 매질의 하류에 위치하도록, 추가적으로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 제1 및/또는 제2 촉매 매질은 필터 요소를 포함하며, 이때, 이 필터 요소는, 필터 캔들의 평균 기공 크기 보다 대략 같거나 큰 평균 기공 크기를 갖는다.
본 발명의 촉매 필터 시스템의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 역-송풍 장치(blow back device)가 청정 가스 챔버와 유체연결되도록 구비된다.
바람직하게는, 격벽은 여과 용기 내에서 수평으로 배향되며, 그에 따라, 격벽의 개구부에 수용된 필터 캔들은 격벽으로부터 원료 가스 챔버 내로 매달려 나와 있게 된다.
그러한 배열은 여과 능력의 변화를 가능하게 한다: 즉, 다른 개수의 필터 캔들을 삽입하거나 및/또는 다른 길이의 필터 캔들을 삽입함으로써, 필터 표면적의 조절이 가능해지고, 그에 따라, 시스템의 여과 능력을 다양한 적용분야에 따라 요구되는 구체적인 조건을 만족하도록 조절할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 촉매 필터 시스템은, 안전 퓨즈(safety fuse)의 형태로 구비되는 제1 또는 제2 촉매 매질을 포함한다. 안전 퓨즈 촉매 요소는 통상적으로 깊이 필터 구조(depth filter structure)를 가지며, 필터 캔들이 깨진 경우에 안전 대책 수단의 역할을 한다. 이때, 안전 퓨즈 촉매 요소(들)은 미-여과 원료 가스가 청정 가스 챔버 내로 흘러가는 통로를 차단한다. 바람직하게는, 필터 캔들 각각에 대하여 하나의 안전 퓨즈 촉매 요소가 제공된다.
청정 가스 챔버에 유체연결되는 역-송풍 장치는 바람직하게는, 청정 가스 챔버에, 제1 촉매 매질의 상류에서, 연결된다.
제1 촉매 매질이 필터 요소를 포함하거나 필터 요소의 형태로 존재하게 되는 경우에는, 역-송풍 장치가 청정 가스 챔버에, 제1 촉매 매질의 하류에서, 유체연결되도록, 역-송풍 장치를 배열시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 그러한 바람직한 촉매 필터 시스템의 역-송풍 장치를 작동시킴으로써, 제1 촉매 매질의 필터 요소뿐만 아니라 필터 캔들을 동시에 재생하는 것이 가능하게 된다.
역-송풍 가스를 역-송풍 장치를 통하여 필터 시스템 내로 공급하면, 필터 캔들의 상류에 위치하는 원료 가스 입구는 역-송풍 가스 출구로서 작동될 수 있다.
본 발명의 필터 시스템에 통상적으로 포함될 수 있는 용기는, 용기의 본체로부터, 격벽의 하류에 있는 위치에서, 탈착가능한 용기 부분을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 탈착가능한 용기 부분은, 제1 및/또는 제2 촉매 매질을 수용하도록 설계될 수 있다.
필터 시스템이 역-송풍 장치를 포함하는 경우, 바람직하게는, 역-송풍 장치는 용기의 본체 내에, 격벽 및 필터 캔들과 함께, 수용된다.
필터 캔들은, 그 상류쪽 측면에 여과 막을 구비하는 다공성 몸체를 가질 수 있다. 필터 캔들의 다공성 몸체는, 추가적으로, 촉매로 함침될 수 있다. 그리하면, 필터 캔들은 촉매 필터 캔들의 역할을 하게 된다.
비-촉매 필터 캔들 및 촉매 필터 캔들은, 바람직하게는, 중공 원통형의 형태를 가질 수 있다. 일부의 경우, 그러한 필터 캔들의 내부 공간은, 추가적으로, 촉매 재료로 부분적으로 또는 완전히 충진될 수 있다. 이때, 촉매 재료는, 예를 들면, 발포체(foam), 섬유(fibers) 또는 과립(granular particles)의 형태일 수 있으며, 과립 형태인 경우에는 고정상(fixed bed)의 형태로 제공될 수 있다.
제1, 제2 및 임의의 추가 촉매 매질에 사용되는 촉매 요소의 유형은, 촉매 고정상(fixed bed), 섬유 매트(fiber mat), 발포체(foamed structures), 튜브형 요소(tubular elements), 플레이트(plates) 및/또는 허니콤 구조체(honeycomb structures) 중에서 선택될 수 있다.
촉매 요소는, 유체 흐름 공간을 형성하는 내부를 갖는 촉매로 함침된 다공성 몸체를 포함할 수 있다. 상기 요소의 내부에 구비된 공간은, 추가적으로, 추가 촉매 재료를 수용할 수 있다. 따라서, 촉매로 함침된 다공성 몸체는, 발포체, 과립 또는 섬유 형태의 촉매로 함침된 재료로 부분적으로 또는 완전히 충진된 내부 공간을 가질 수 있다. 전형적인 예로서는, 튜브형 요소(tubular elements) 또는 카세트형 요소(cassette type elements)가 있다.
전반적으로 설명하면, 촉매 매질의 부분을 형성하는 촉매 요소는 매우 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들면, 튜브 형태, 카세트 형태, 플레이트 형태, 블록 형태 또는 섬유 매트 형태일 수 있다.
제1, 제2 및 임의의 추가 촉매 매질에 사용되는 촉매 요소의 통상적인 예는 다음과 같다:
- 촉매로 함침된 안전 퓨즈로서, 다공성 몸체를 구비한 안전 퓨즈. 이때, 상기 다공성 몸체는 소결된 세라믹 과립 및/또는 섬유 또는 발포체로 만들어지고, 바람직하게는 약 10 내지 약 500　㎛, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 200　㎛의 평균 기공 크기를 갖는다. 바람직하게는, 필터 캔들 당 하나의 안전 퓨즈가 구비된다.
- 촉매로 함침된 다공성 몸체로서, 세라믹 발포체(ceramic foam)로 만들어진 다공성 몸체. 이때, 상기 세라믹 발포체는 약 10 내지 약 60　ppi(pores per inch), 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 45　ppi의 소결된 과립이며, 상기 과립은 약 0.1 내지 약 100　㎛, 더욱 바람직하게는 약 0.3 내지 약 30　㎛의 평균 입자 크기를 갖는다.
- 촉매로 함침된 다공성 몸체로서, 세라믹 섬유(ceramic fibers)로 만들어진 다공성 몸체. 이때, 상기 세라믹 섬유는 약 1 내지 약 50　㎛, 더욱 바람직하게는 약 2 내지 약 10　㎛의 평균 섬유 직경을 갖는다. 바람직한 평균 섬유 길이는 약 1 내지 약 20　mm이다.
- 촉매 입자의 고정상(fixed bed). 이때, 상기 촉매 입자는 약 10　㎛ 내지 약 30　mm, 더욱 바람직하게는 약 100　㎛ 내지 약 10　mm의 평균 입자 크기를 갖는다.
본 발명의 촉매 필터 시스템의 적용분야는 다양한 유형의 고온 가스 여과 적용분야를 포괄한다. 고온 가스 여과에서는, 입자상 물질의 제거가 촉매 기상 반응과 복합될 수 있다.
또한, 본 발명의 촉매 필터 시스템은 다음과 같은 분야에서의 고온 가스 정화에 사용될 수 있다: 석탄 및 바이오매스 가스화 분야, 소결 플랜트(sinter plants) 및 코크 오븐 플랜트(coak oven plants)의 배기 가스 정화 분야, 파워 플랜트, 소각로, FCC(fluid catalytic cracking) 유닛 또는 화학공정에서의 정제 공정의 배기 가스 정화 분야, 시멘트 공업 분야, 등.
격벽에 수용되는 복수의 필터 캔들 제공에 특히 유용한 촉매 세라믹 필터 캔들은 WO　2006/037387　A1 및 EP 2 017 003 A1에 개시되어 있다.
본 발명의 이점은 이하에서, 첨부된 도면에 따른 구체적인 구현예 및 실시예를 통하여 더욱 상세하게 논의된다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 촉매 필터 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 제2 촉매 필터 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 제2 촉매 필터 시스템에서 사용된 촉매 매질을 상세히 보여준다.
도 4는 본 발명에 따른 제3 촉매 필터 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 5는 도 4의 제3 필터 시스템에서 사용된 다공성 촉매 몸체를 상세히 보여준다.
도 6은 제4 촉매 필터 시스템을 개략적으로 보여준다.
도 1에 도식적으로 도시된 본 발명의 촉매 필터 시스템(10)은 원통형 용기(12)를 포함하며, 원통형 용기(12)의 내부는 격벽(14)에 의하여 원료 가스 챔버(16) 및 청정 가스 챔버(18)로 분리된다.
원통형 용기의 치수의 통상적인 예를 들면, 직경은 약 1　m 내지 약 6　m 이상일 수 있고, 높이는 약 4　m 내지 약 24　m 이상일 수 있다.
유지보수 또는 수리를 위하여 용기(12)의 내부에 접근하기 위하여, 용기는 하부 고정 부분 및 상부 착탈 부분으로 분리가능할 수 있다. 그러나, 매우 큰 용기는 통상적으로, 사람이 용기 내로 들어갈 수 있도록, 청정 가스 챔버를 둘러싸는 용기 벽에 폐쇄가능한 개구부(미도시)를 구비할 것이다.
격벽(14)은 복수의 개구부(20)를 갖는다. 개구부(20)는 복수의 필터 캔들(22)을 수용한다. 필터 캔들(22)은 그 일 말단이 격벽(14) 내에 수용되며, 그에 따라, 그들의 몸체는 격벽으로부터 원료 가스 챔버(16) 내로 실질적으로 수직으로 매달려 있게 된다.
원료 가스 입구(24)는, 원료 가스 챔버(16)와 직접 연통될 수 있도록, 용기(12)에 연결된다. 청정 가스 챔버(18)는 청정 가스 출구(26)와 유체연결된다.
복수의 필터 캔들(22)의 하류, 즉, 청정 가스 챔버(18) 내 필터 캔들의 위에는, 역-송풍 장치(28)가 수용된다. 역-송풍 장치(28)는, 필터 캔들(22)을 간헐적으로 재생하기 위하여, 역방향 유체 흐름을 일으키는데 사용된다. 용기(12)의 바닥에는, 폐쇄가능한 출구(29)가 구비되어, 용기(12)로부터 입자상 물질을 간헐적으로 제거하는 것을 가능하게 한다.
더 하류에는, 즉, 역-송풍 장치(28)의 위에는, 제1 촉매 매질(30)이 청정 가스 챔버(18) 내에 구비되어, 청정 가스 유체 중의 기체 상태 오염물질을 제거하는데 사용된다.
필터 캔들(22)은 전통적인 비-촉매 또는 촉매 필터 캔들로부터 선택될 수 있다.
면속도는 필터 캔들(22)의 여과 능력에 의하여 결정되는 최대 가능 속도까지 증가 될 수 있다. 구체적인 적용사례에서의 청정 가스의 오염물질 부하에 따라서, 촉매 매질(30)의 용량이 조절되거나, 및/또는, 촉매 필터 캔들이 비-촉매 필터 캔들 대신에 사용될 수 있다. 따라서, 원하는 전환율이 모든 운전조건하에서 보장될 수 있다.
도 1의 촉매 매질(30)은 광범위한 촉매 매질로부터 선택될 수 있으며, 예를 들면, 촉매 매질은 안전 퓨즈, 세라믹 발포체로 된 다공성 몸체, 소결된 과립 및/또는 섬유상 입자로 된 다공성 몸체, 고정상 촉매, 등등을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 또 다른 촉매 필터 시스템(40)을 보여준다. 촉매 필터 시스템(40)은 원통형 용기(42)를 포함하며, 원통형 용기(42)의 내부는 격벽(44)에 의하여 원료 가스 챔버(46) 및 청정 가스 챔버(48)로 분리된다.
격벽(44)은 복수의 개구부(50)를 갖는다. 개구부(50)는 필터 캔들(52)을 기밀되게 수용하도록 개조되어 있다. 필터 캔들(52)은, 수평으로 배치된 격벽(44)으로부터 원료 가스 챔버(46) 내로, 매달려 있다. 원료 가스 입구(54)는 용기(42)의 하부에 구비되어 있으며, 원료 가스 챔버(46)와 유체연결되도록 배치되어 있다.
그 상부에서는, 용기(42)는 청정 가스 출구(56)를 구비한다. 청정 가스 출구(56)는 청정 가스 챔버(48)와 유체연결되어 있다.
격벽(44)의 하류쪽 측면에서, 즉, 용기(42)의 상부는 용기(42)의 본체로부터 분리가능하도록 설계되어 있으며, 이하에서는, 탈착가능한 용기 부분(58)이라고 지칭된다. 탈착가능한 용기 부분(58)은 통상적으로 앞에서 언급한 청정 가스 출구(56)를 수용하게 될 것이며, 제1 촉매 매질을 (적용가능하다면, 임의의 추가 촉매 매질을) 수용할 수 있는 공간을 제공할 것이다. 촉매 매질은, 본 발명에 따라, 필터 캔들의 하류에 배열될 것이다.
도 2에 도식적으로 도시된 본 발명의 구현예에 있어서, 제1 촉매 매질은 3개의 허니콤 촉매 요소(60, 61, 62)를 포함하며, 이들은, 용기(42)의 상부 탈착가능 부분(58)에 교환가능하게 고정된다.
비록 도 2에는 촉매 요소(60, 61, 62)가 서로 이격되어 있는 것으로 나타나 있지만, 다른 구현예에서는, 이들은 서로 직접 접촉하도록 배열될 수도 있다.
허니콤 촉매 요소의 각각은 복수의 개별 서브유닛으로 이루어질 수 있으며, 이들 서브유닛은, 예를 들면 공통 프레임 구조로, 조립될 수 있다.
필터 캔들(52)을 빠져 나와서 청정 가스 챔버(48)로 진입하는 청정 가스는 제1 촉매 매질의 허니콤 요소(60, 61, 62)를 통과한 다음에야, 청정 가스 출구(56)를 통하여 용기(42)를 빠져나가게 될 것이다.
허니콤 요소의 개수는 원료 가스의 오염도에 맞추어 조절될 수 있으며, 그에 따라, NOx의 원하는 전환율이, 유체 가스의 용기(42)를 통한 한 번의 통과로도, 달성될 수 있도록 할 수 있다.
촉매 요소(60, 61, 62)로서 사용될 수 있는 허니콤 구조의 통상적인 예를 도 3a 및 도 3b에 나타내었다. 도 3a와 도 3b의 비교로부터 명백히 알 수 있는 바는, 허니콤 구조가 반드시 6각형 구조의 채널을 가질 필요는 없고, 다른 단면 형상을 가질 수도 있다는 것이며, 예를 들어, 도 3b에 나타난 바와 같은 사각형 단면을 갖는 채널을 가질 수 있다.
청정 가스 챔버(48)에 진입하는 청정 가스는, 허니콤 요소(60', 61', 62', 60", 61", 62")에 있는 수 많은 채널(66, 68)을 통과하면서, 이들 허니콤 구조에 의하여 담지된 촉매와 긴밀하게 접촉하게 된다.
도 1에 나타낸 구현예와 관련하여 기술한 바와 같이, 역-송풍 장치(64)를, 필터 캔들(42)의 하류쪽 측면이면서 여전히 허니콤 요소(60, 61, 62)의 상류인 곳에, 구비하는 것이 유리하며, 그에 따라, 필터 캔들을 역방향 가스 흐름에 의하여 간헐적으로 재생할 수 있는 가능성을 제공할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 역-송풍 장치(64)는, 탈착가능한 용기 부분(58)이 아니라, 용기(42)의 본체에 위치한다. 용기(42)는, 그 바닥에, 폐쇄가능한 출구(65)를 포함하며, 폐쇄가능한 출구(65)는, 역-송풍 장치(64)가 작동하는 동안에 필터 캔들로부터 방출되는 입자상 물질을 간헐적으로 제거하는데 사용된다.
도 4에 도시된 본 발명의 또 다른 구현예의 촉매 필터 시스템(80)은, 용기(82)를 포함하며, 용기(82)는 수평으로 배향된 격벽(84)에 의하여 원료 가스 챔버(86) 및 청정 가스 챔버(88)로 분리된다. 용기(82)는 원통형 또는 사각형 형태일 수 있다.
격벽(84)은, 필터 캔들(92)을 밀봉하는 방식으로 수용하는 복수의 개구부(90)를 갖는다. 그에 따라, 필터 캔들은, 격벽 플레이트(84)로부터 매달려 나와서 원료 가스 챔버(86) 내로 연장한다. 원료 가스 입구(94)는 용기(82)의 하부에 구비되며, 원료 가스 챔버(86)와 직접 연통 된다.
용기(82)는 그 상부에 청정 가스 출구(96)를 포함하며, 청정 가스 출구(96)는 청정 가스 챔버(88)와 연통 된다.
도 2와 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 용기(82)는 서로 탈착될 수 있는 두 부분으로 나뉘어지며, 그 중 상부의 탈착가능한 부분(98)은 제1 촉매 요소를 수용하며 또한 청정 가스 출구(96)를 제1 촉매 요소(100)가 수용되는 위치의 하류에서 수용한다. 제1 촉매 요소(100)와 격벽(84) 사이의 위치에, 역-송풍 가스 장치(102)가 구비되며, 이는, 필터 캔들(92)을 통하여 원료 가스 챔버(86) 내로, 가스를 역-송풍하는 것을 가능하게 하며, 그에 따라, 필터 캔들의 간헐적 재생이 가능하게 된다.
역-송풍에 의하여 필터 캔들(92)로부터 제거되는 입자는 용기(82)의 최하단 부분(104)에 수집되며, 폐쇄가능한 출구(105)를 통하여 간헐적으로 제거된다.
원료 가스 입구(94)는 역-송풍 가스의 출구로서 작동될 수 있다.
제1 촉매 매질(100)은 복수의 촉매 요소(106)로 이루어지며, 복수의 촉매 요소(106)는 바람직하게는, 섬유, 과립 및/또는 발포체로 만들어진 중공 원통형 몸체를 가질 수 있고, 이러한 구조는 도 5에 더욱 상세하게 나타나 있다. 촉매 요소(106)가 안전 퓨즈로서 역할을 하는 경우에는, 섬유 및/또는 과립에 기초한 구조가 바람직하다. 촉매 요소(106)는 바람직하게는 원통 벽(108)에 수용되는데, 원통 벽(108)은 복수의 개구부(107)를 포함하고, 개구부(107)는 개별 촉매 요소(106)를 밀봉하는 방식으로 수용한다. 원통 벽(108)은 그 상단 부분(110)에서 폐쇄되고, 그 하단 부분에서 개방되며, 그 하단 부분은 청정 가스 챔버(88)와 직접 유체연결된다.
원통 벽(108)의 하단은 추가적으로, 상부 탈착가능한 용기 부분(98)의 벽에 밀봉 연결되며, 그에 따라, 필터 요소(92)로부터 빠져나와서 청정 가스 챔버(88)로 들어가는 청정 가스는, 원통 벽(108)에 수용되어 있는 개별 촉매 요소(106)를 통과한 다음에야, 청정 가스 출구(96)를 통하여 시스템(80)을 빠져나가게 될 것이다. 그에 따라, 원통 벽(108)은 청정 가스 챔버(88)를 여러 구획으로 분리하게 되는데, 그 중 하나는 촉매 매질(100) 및 촉매 요소(106)의 상류에 위치하고, 다른 하나는 촉매 요소(100)의 하류에 위치한다. 원통 벽(108)의 외경은 용기(82)의 상부 탈착가능 부분(98)의 내경 보다 다소 작은데, 이는, 촉매 요소(106)로부터 원통 벽(108)의 주변 체적 내로 들어가는 유체 흐름을 방해하지 않기 위함이다. 원통 벽(108)의 주변 체적은 청정 가스 출구(96)와 유체연결되어 있다.
용기(82)는 그 단면이 사각형일 수 있다. 이 경우, 제1 촉매 매질(100)의 촉매 요소(106)를 수용하는 벽(108)은 또한 통상적으로, 사각형 공간을 둘러쌀 수 있도록 설계될 것이다.
촉매 요소(106)는, 상단부 및 하단부에 평평한 다공성 벽을 갖는 카세트 형태 구조일 수 있다. 그 측면은, 일 구현예에서는, 청정 가스에 대하여 불투과성일 수 있으며, 반면에, 다른 구현예에서는, 그 측벽이 상단부 및 하단부의 벽과 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 일 측벽은 벽(108)의 개구부(107)와 정합되는 개구부를 포함할 것이다.
도 5는 벽(108)에 수용된 촉매 요소(106) 중의 하나를 자세히 보여준다. 촉매 요소(106)는 원통형 몸체(112)를 갖는데, 원통형 몸체(112)의 일 말단은 밀봉 바닥 플레이트(114)에 의하여 폐쇄되어 있다. 원통형 촉매 요소(106)의 밀봉 바닥 플레이트(114)는 유체-불투과성일 수 있거나 또는 원통 벽(112)과 동일한 재료로 만들어질 수 있으며 그에 따라 촉매 요소(106)로 들어가는 청정 가스에 여전히 함유되어 있는 오염물질의 촉매에 의한 전환에 추가로 기여할 수 있다.
원통형 몸체(112)의 반대쪽 말단은 개방되어 있고 벽(108)에 연결되어 있는데, 그에 따라, 벽(108)의 해당 개구부(107)는, 청정 가스가 촉매 요소(106)를 빠져나와서 청정 가스 출구(96)를 통하여 시스템을 떠나는 것을 가능하게 한다.
도 6에 나타낸 본 발명의 또 다른 구현예에 있어서, 촉매 필터 시스템(120)은 실질적으로 원통형인 용기(122)를 포함한다.
용기(122)는 격벽(124)에 의하여 원료 가스 챔버(126) 및 청정 가스 챔버(128)로 분리된다.
격벽(124)은 복수의 개구부(130)를 포함하며, 이들 개구부(130)는 필터 캔들(132)을 기밀되게 수용하도록 설계되어 있다. 필터 캔들(132)은 개구부(130)에 삽입되어 격벽(124)으로부터 원료 가스 챔버(126) 내로 매달려 있다.
용기(122)는 원료 가스 입구(134)를 더 포함하며, 원료 가스 입구(134)는 원료 가스 챔버(126)와 직접 유체연결되어 있다.
용기(122)는 그 상부 부분에서 청정 가스 출구(136)를 포함하며, 청정 가스 출구(136)는 청정 가스 챔버(128)와 유체연결되어 있다.
청정 가스 챔버는 제1 촉매 매질(138) 및 선택적으로 제2 촉매 매질(139)을 수용한다.
이번에도, 용기(122)는 유리하게도 탈착가능 부분과 본체 부분으로 분리되며, 상부의 탈착가능 부분(140)은 청정 가스 출구(136)를 포함하고 제1 촉매 매질(138) 및 선택적으로 제2 촉매 매질(139)을 수용한다.
제1 촉매 매질(138)은 고정상의 형태일 수 있다. 다른 대안으로서, 제1 촉매 매질(138)은 블록 형태의 세라믹 발포체 요소 또는 섬유 매트로 이루어질 수 있다.
제2 촉매 매질(139)은, 예를 들어, 촉매로 함침된 허니콤 구조를 가질 수 있다. 제2 촉매 매질(139)의 촉매는 제1 촉매 매질(138)의 촉매와 다를 수 있는데, 이 경우, 청정 가스로부터 다른 추가 오염물질을 제거하는 것이 가능해진다.
제1 촉매 매질(138) 및 제2 촉매 매질(139)을 통과한 후, 청정 가스는, 청정 가스 출구(136)를 통하여 시스템(120)을 빠져나간다.
또한, 용기(122)는 그 본체 부분에 역-송풍 장치(142)를 포함하며, 역-송풍 장치(142)는 앞에서 설명된 도 1, 2 및 4의 구현예의 역-송풍 장치와 같은 목적으로 사용된다. 입자상 물질은 용기(122)의 바닥으로부터, 폐쇄가능한 출구(143)를 통하여, 간헐적으로 제거될 수 있다.
용기(122)의 상부 탈착가능 부분(140)은 용기(122)의 본체 부분에, 반지름 방향으로 바깥쪽으로 연장하는 플랜지(144, 146)에 의하여 부착되며, 이들 플랜지는 탈착가능 부분(140)을 용기(122)의 본체 부분에 기밀되게 장착하는 것을 가능하게 한다.
앞에서 설명한 도면들의 모든 구현예에 있어서, 배연 가스(flue gas)는, 본질적으로 온도가 변하지 않은 채, 필터 요소를 통하여 원료 가스 챔버로부터 청정 가스 챔버 내로 흘러 간 다음, 제1 촉매 매질을 통과하게 된다.
이로 인하여, 촉매 매질의 온도는, 용기에 들어갈 때의 배연 가스의 온도와 대략 동일한 온도까지 가열되며, 그에 따라, 가열 장치를 구비할 필요가 없게 된다.
따라서, 촉매 매질의 높은 촉매 활성이 제공될 수 있다.
촉매 전환율을 추가적으로 증가시키기 위하여, 앞에서 설명된 임의의 구현예의 격벽에 수용되는 필터 캔들은, 촉매 필터 캔들, 즉, 그 필터 요소 구조 내에 부착된 촉매를 이미 포함하는 필터 캔들로서 제공될 수 있다.
이와 유사하게, 제1 촉매 매질은, 필요에 따라, 제2 또는 더 추가의 촉매 매질에 의하여 보완될 수 있다.
촉매 필터 시스템의 용기를 그 주축(main axis)이 수직으로 배향되도록 배치하는 것이 여러가지 측면에서 유리하기 때문에, 설명된 모든 구현예는 그러한 배향을 사용한다. 그러나 주목할 점은, 본 발명의 필터 시스템은, 용기의 주축이 수평으로 배향된 경우에도, 마찬가지로 작동된다는 것이다.
기준 실시예
본 기준 실시예에서는, 도 1에 나타낸 것과 같은 촉매 필터 시스템이 사용되었다. 여기서, 필터 캔들은 전통적인 "DeNOxCatFil" 촉매 필터 요소이었으며, 일반적으로 시장에서 입수가능한 "Pall Filtersystems GmbH"사 제품이었다. 그러나, 촉매 매질(30)은 생략되었다. 이들 필터 요소의 치수는 다음과 같다: 외경 60　mm, 길이 약 1515　mm. 필터 캔들의 조성은, 그 제조 공정으로 잘 알 수 있는 바, WO　2006/037387　A1의 실시예 1에 기술되어 있다. WO　2006/037387　A1은 인용에 의하여 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
이들 필터 요소는 통상적인 디녹스(DeNOx) 용도로 사용되고 있는데, 이 경우, NO 유입 농도는 약 300　ppmV이고, NO 전환율은 약 90% 일 것이 요구된다.
촉매 필터 요소에서의 면속도는 60　m/h 로 제한되어야 하는데, 그래야만, 요구되는 NO 전환율을 달성할 수 있다.
대략 1,500 개의 앞에서 규정된 촉매 필터 요소를 사용해야, 300 ℃의 통상적인 운전 조건 하에서, 약 90% 의 NO 함량의 전환율을 3년의 기간 동안 보증할 수 있을 것이다.
만약 촉매 필터 시스템의 용기의 직경이, 예를 들어 비용 문제로 인하여, 감소되어야 한다면, 촉매 필터 요소의 개수는 1,000 개까지 감소될 수 있다. 부피 유속이 일정하게 유지되면, 면속도는 90　m/h가 된다. 이러한 경우에는, 300 ℃의 온도에서, 겨우 약 80% 의 NO 전환율이 3년의 기간 동안 보증될 수 있다.
실시예 1
본 발명의 실시예 1에 따른 촉매 필터 시스템은, 기준 실시예에서 사용된 것과 동일한 "DeNOxCatFil" 촉매 필터 요소를 사용한다. 촉매 필터 요소의 개수는 용기 비용을 줄이기 위하여 1,000 개로 하였고, 면속도는 90　m/h로 설정되었다.
NO 전환율을 약 80%로부터 약 90%까지 증가시키고 이를 3년에 걸쳐서 보증하기 위하여, 치수(외경/내경 x 길이)가 60/44 x 1000 mm인 1,000 개의 튜브형 촉매 요소(106)가 제1 촉매 매질(100)로서, "DeNOxCatFil" 필터 캔들(92)의 하류에서, 추가적으로 사용되었다. 필터 캔들은, 도 4 및 5의 구현예에서 도식적으로 나타난 바와 같이, 설치될 수 있다.
그러한 다공성 촉매 요소(106)의 몸체의 제조를 위하여, 치수가 60/44 x 1000　mm인 중공 원통형 요소로서, 평균 직경이 약 550　㎛ 내지 약 750　㎛인 SiC 과립과 두께가 약 2 내지 약 3　㎛이고 길이가 약 1 내지 약 5　mm인 SiO2-Al2O3 계 섬유로 만들어진 중공 원통형 요소가 사용되었으며, 이때, 상기 과립 대 상기 섬유의 질량비는 약 40:1 내지 약 50:1 이었다.
이러한 과립과 섬유의 혼합물을 대기 조건 하에서 소결시키기 위하여, 상기 혼합물의 중량을 기준으로 하여 16.4 wt%의 소결조제(sintering aid)를 상기 혼합물에 첨가하였다. 사용된 소결조제는 점토(clay)이었다.
소결된 요소 몸체는 평균 기공 크기가 150 ± 20 ㎛이었고, 기공 체적은 42 ±5 vol% 이었다. 소결된 요소 몸체의 촉매 활성화는 초기 습윤도 기법(incipient wetness technique)에 의하여 수행되었고, 이때, TiO2-V2O5-WO3 의 조성을 갖는 SCR(selective catalytic reduction) 촉매가 사용되었다(WO　2006/037387 A1 참조). BET 표면적이 약 50 m2 인 TiO2 분말의 현탁을 사용하여 첫 단계에서 담지된 TiO2 의 wt%는, 요소 몸체의 소결된 질량을 기준으로 하여, 약 1.5이었다.
이어지는 통상적인 단계에서 담지된 V2O5 및 WO3 의 적절한 양은 각각 약 0.3 wt% 및 약 2 wt% 이었다.
원료 가스의 면속도 90　m/h 에 해당하는 부피 유속은, 제1 촉매 매질의 촉매 요소를 통과하는 때의 청정 가스의 면속도가 130　m/h 가 되도록 한다. 이렇게 되는 이유는, 촉매 요소의 표면적이 필터 캔들(92)의 표면적에 비하여 더 작기 때문이다.
NO 전환율은, 이들 촉매 요소를 제1 촉매 매질(100)로서 300　℃ 및 130　m/h의 면속도 하에서 사용함에 의하여, NH3/NO 비가 1이고 O2 함량이 3　vol%로 조절되는 경우, 약 60 %에 이르게 되었다.
촉매 필터 요소(92) 및 촉매 요소(106)의 복합 전환율은 약 90%에 이르게 되었으며, 3 년의 기간 동안 보증될 수 있게 되었다.
실시예 2
실시예 2는, 기준 실시예에서 설명된 것과 같은 촉매 필터 시스템의 사용에 기초한다. 기준 실시예에서는 촉매 필터 요소의 개수가 1,000개로 제한된 바 있으며 면속도는 90　m/h로 설정되었다.
NO 전환율을 90%로 증가시키고 이를 3년에 걸쳐서 보증하기 위하여, 30　ppi(pore per inch) 유형이고 치수가 40/10 x 500　mm인 튜브형 촉매 세라믹 발포체 요소 4,300 개가 제1 촉매 매질(100)로서, "DeNOxCatFil" 요소의 하류에, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 설치되었다. 그리하여, 청정 가스의 면속도는, 제1 촉매 매질(100)에 들어갈 때, 90　m/h가 되었다.
치수가 40/10 x 500 mm인 적절한 촉매 세라믹 발포체 요소를 제조하기 위하여, Al2O3 계 튜브형 세라믹 발포체 몸체(30 ppi)를 TiO2-V2O5-WO3 의 조성을 갖는 SCR 촉매로 촉매적으로 활성화시켰다. 이를 위하여 습식 함침 기법(wet impregnated technique)이 사용되었고, 이어서, 적외선으로 완전히 건조시켰다. 습식 함침 기법은, WO　2006/037387 A1의 실시예 1에서 설명된 두 단계 함침 공정과 유사하였으나, 다만, 파라핀 왁스 코팅 단계는 생략되었다. BET 표면적이 50 m2 인 TiO2 분말의 현탁을 사용하여 Al2O3 계 세라믹 발포체 몸체에 담지된 TiO2 의 양은, 세라믹 발포체 몸체의 중량을 기준으로 하여, 0.7　wt%이었다. 적외선으로 완전히 건조한 후에(이 단계는 앞에서 언급된 특허문헌의 실시예 1의 절차에는 없는 단계이다), 열처리 단계가 300 ℃에서 5 시간 동안 수행되었다. V2O5 및 WO3 의 담지량은 각각 0.7 및 1.2 wt%이었다.
NO 전환율은, 그러한 튜브형 촉매 세라믹 발포체 요소를 제1 촉매 매질(100)로서 300　℃ 및 90　m/h의 면속도 하에서 사용함에 의하여, NH3/NO 비가 1이고 O2 함량이 3　vol%로 제공되는 경우, 60 %에 이르게 되었다.
촉매 필터 요소 및 제1 촉매 매질의 복합 전환율은 약 90%에 이르게 되었으며, 3 년의 기간 동안 보증될 수 있다.
필터 캔들의 개수를 1,000개로 제한하고 추가적으로 4,300개의 촉매 요소를 사용함으로써, 필터 시스템의 용기의 크기 및 그에 상응하여 시스템의 비용이 감소될 수 있다. 필터 캔들의 사용 개수가 많을수록 용기의 직경이 커져야 하는데, 이는 필터 용기를 제공하는데 소요되는 비용을 극심하게 증가시킨다.
이와 달리, 추가적인 촉매 매질을 수용하는 청정 가스 챔버의 체적을 증가시키기 위하여 필터 용기의 높이를 증가시키는 경우에는, 그 비용의 증가가 상대적으로 낮다.
실시예 3
실시예 3은 타르 개질 공정(tar reforming process)에서의 본 발명의 촉매 필터 시스템의 사용을 예시한다. 도 4의 촉매 필터 시스템에서, 촉매 필터 캔들(92)이, 입자 분리 및 촉매에 의한 타르 개질을 복합적으로 수행하기 위하여, "DeNOxCatFil" 캔들 대신에, 사용되었다.
5　g/Nm3 의 나프탈렌을 타르 모사 화합물로서 함유하는 모사 바이오매스 가스화 가스를 3,100　Nm3/h 의 부피 유속으로 시스템에, 850 ℃ 및 대기압 하에서, 공급하였다.
본 실시예에서 사용된 모사 바이오매스 가스화 가스는 50　vol% N2, 12　vol% CO, 10　vol% H2, 11　vol% CO2, 5　vol% CH4 및 12　vol% H2O 를 함유하였다.
660 개의 Al2O3 계 그레인-소결된 타르 개질 촉매 필터 요소(치수: 60/40 x 1,500　mm)를 72　m/h의 면속도에서 100　ppmV H2S의 존재하에 사용함에 따라, 60%의 전환율이 달성되었다.
촉매 필터 요소를 제조함에 있어, US　2009/0019770　A1의 실시예 1의 개시사항을 따랐으나, 다음의 사항이 변경되었다:
SiC 입자가 같은 크기의 알루미나 입자로 대체되었다.
멀라이트(mullite) 막이 유사한 알루미나 막으로 대체되었다.
첫번째 함침 단계에서, MgO-Al2O3 담지량이 0.9 wt%로부터 0.8 wt%로 감소되었다.
두번째 함침 단계에서, 적절한 Ni 니트레이트 헥사하이드레이트 용액을 사용하여, MgO-Al2O3 의 담지 질량을 기준으로 하여 60 wt%의 Ni 옥사이드 담지량을 얻었다.
US　2009/0019770　A1은 인용에 의하여 그 전체가 본 명세서에 통합된다.
나프탈렌 전환율을, 850 ℃ 및 상기와 같은 조건 하에서, 60%로부터 약 90%로 증가시키기 위하여, 본 발명에 따라, 튜브형 촉매 세라믹 발포체 요소(45　ppi, 치수: 40/20 x 500　mm)의 형태의 촉매 매질을 제1 촉매 매질(100)로서, 타르 개질 촉매 필터 캔들(92)의 하류에서, 도 4 및 5에 나타난 바와 같이, 사용하였다.
그러한 촉매 세라믹 발포체 요소의 몸체를 제조하기 위하여, Al2O3 계 세라믹 발포체 몸체(45 ppi 유형)의 촉매 활성화를 수행하였다. 이를 위하여, 습식 함침 기법을 사용하였고, 이어서, 적외선으로 완전히 건조시켰다. 이러한 공정은 US　2009/0019770 A1의 실시예 1에서 설명된 공정과 유사하나, 다만, 두 단계의 파라핀 왁스 코팅 단계가 생략되었다. 두 개의 연속된 단계에서 담지된 MgO-Al2O3 및 NiO 담지량은, 세라믹 발포체의 질량을 기준으로 하여, 각각 6.2　wt% 및 3.7　wt%이었다.
1,200 개의 촉매 세라믹 발포체 요소를 사용함에 따라, 면속도는 170　m/h가 되었다. 850 ℃에서, 그레인-소결된 촉매 필터 캔들의 하류에 있는 이러한 촉매 매질에 대하여, 70%의 나프탈렌 전환율이 얻어졌다.
전부 합하면, 이러한 조건 하에서, 나프탈렌 전환율은 88%가 되며, 이러한 정도면, 바이오매스 가스화 공정에서의 합성가스 및 수소 수율이 더 높아지게 될 것이다.
본 발명에 의하여 달성되는 첫번째 시기의 전환율은, 앞에서 설명한 조건 하에서, 약 90% 정도로 높아지게 된다.
촉매담지 필터 캔들의 내부 공간을 추가적인 촉매 재료로 부분적으로 또는 완전히 채움으로써 추가적인 향상을 얻을 수 있다. 그에 따라, 훨씬 더 높은 전환율이 얻어질 수 있다.
이에 부가하여 또는 이를 대체하여, 촉매담지 필터 요소의 개수를 감소시킬 수 있으며, 그에 따라, 촉매담지 필터 시스템의 용기의 직경을 감소시킬 수 있게 된다. 높은 작동 온도로 인하여, 용기의 직경을 감소시켜 얻어지는 절감 효과는 매우 높아지게 된다.
또 다른 대안으로서, 튜브형 촉매담지 세라믹 발포체 요소의 개수를 감소시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 유체 입구 및 유체 출구를 갖는 여과 용기, 상기 여과 용기의 내부에 구비된 격벽 및 복수의 필터 캔들을 포함하는 촉매 필터 시스템으로서,
    상기 격벽은 상기 내부를 원료 가스 챔버 및 청정 가스 챔버로 분할하고;
    상기 격벽은 복수의 개구부를 포함하되, 상기 복수의 개구부는 상기 복수의 필터 캔들을 기밀되게(sealingly) 수용하도록 되어 있고;
    상기 유체 입구는 상기 원료 가스 챔버와, 상기 복수의 필터 캔들의 상류에서, 유체연결되도록 배열되어 있고;
    상기 유체 출구는 상기 청정 가스 챔버와, 상기 복수의 필터 캔들의 하류에서, 유체연결되도록 배열되어 있으며; 그리고
    상기 필터 시스템은 제1 촉매 매질을 포함하되, 상기 제1 촉매 매질은 상기 청정 가스 챔버 내에, 상기 필터 캔들의 하류 및 상기 유체 출구의 상류의 위치에서, 수용되어 있는;
    촉매 필터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 캔들이 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 필터 캔들이, 상기 필터 요소의 상류에 있는 외부 필터 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 촉매 매질의 하류 및 상기 청정 가스 출구의 상류에 위치하는 제2 촉매 매질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2 촉매 매질이, 상기 필터 캔들의 평균 기공 크기보다 같거나 큰 평균 기공 크기를 갖는 필터 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 필터 캔들이 상기 격벽으로부터 매달려 나와서 상기 격벽으로부터 상기 원료 가스 챔버 내로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및/또는 제2 촉매 매질이 안전 퓨즈(safety fuse)의 형태로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 청정 가스 챔버 내에 수용되어 있는 역-송풍 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 역-송풍 장치가, 상기 청정 가스 챔버 내에서, 상기 제1 촉매 매질의 상류에 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 탈착가능한 상부 하우징 부분을 포함하고, 상기 상부 하우징 부분은 상기 용기의 하부 본체 부분에, 상기 격벽의 하류에서, 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 탈착가능한 하우징 부분은 상기 제1 및/또는 제2 촉매 매질을 수용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 촉매 매질 및 선택적으로 제2 및 임의의 추가 촉매 매질이 촉매 고정상(fixed bed), 섬유 매트(fiber mat), 발포체 및/또는 허니콤 구조체의 형태를 갖는 촉매 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 필터 시스템.
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