KR20130026034A

KR20130026034A - 촉매의 재생 방법

Info

Publication number: KR20130026034A
Application number: KR1020110089376A
Authority: KR
Inventors: 신동우; 유상희; 박삼식
Original assignee: 주식회사 나노
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2013-03-13
Also published as: KR101271105B1; CN102974366A

Abstract

허니컴 촉매의 재생 방법에 있어서, 폐촉매를 순수 기포를 사용하여 1차 수세한다. 1차 수세된 폐촉매를 산성 용액 또는 염기성 용액의 기포를 사용하여 세척한다. 세척된 폐촉매를 30℃ 내지 90℃의 순수 기포를 사용하여 2차 수세한다. 2차 수세된 상기 폐촉매 상에 오산화바나듐(V₂O₅) 및 산화텅스텐(WO₃)을 포함하는 혼합 용액을 사용하여 활성 성분을 코팅한다. 세정 공정을 미세기포를 사용하여 반복적으로 수행함으로써 비활성 물질을 효과적으로 제거한 후, 활성 성분을 코팅함으로써 탈질 효율이 높고 황화합물 전환율이 낮은 재생 촉매를 제조할 수 있다.

Description

촉매의 재생 방법{METHODS OF RECYCLING A CATALYST}

본 발명은 촉매의 재생 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 탈질 촉매의 재생 방법에 관한 것이다.

자동차, 화력 발전소, 화학 플랜트 등에서 발생되는 배기 가스에 함유된 질소산화물(NOx)을 제거하거나 정화시키기 위한 탈질 촉매로서, 암모니아(NH₃)나 우레아(urea) 등의 환원제를 사용하여 질소산화물을 제거하는 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction : SCR) 촉매가 상용되고 있다. 상기 SCR 촉매로서 이산화티타늄(TiO₂)를 담지체로 사용하여 오산화바나듐(V₂O₅) 및 산화텅스텐(WO₃)등의 금속을 담지시킨 촉매가 널리 사용되다.

또한, 상기 SCR 촉매의 형태로서 허니컴(honeycomb) 형태, 플레이트(plate) 형태, 주름(corrugate) 형태 등을 들 수 있으며, 넓은 비표면적을 확보할 수 있는 허니컴 촉매가 상용되고 있다.

상기 SCR 촉매에 사용되는 바나듐, 텅스텐은 고가의 금속들이므로, 환경오염 문제를 해결함과 동시에 경제적인 측면을 고려하여 이미 사용된 SCR 촉매를 재생함으로써 다시 사용할 필요성이 대두된다. 상기 SCR 촉매를 재생하여 다시 사용하기 위해서는 촉매체에 침적된 비산회(fly ash), 비소와 같은 중금속, 알칼리 금속, 더스트(dust) 등을 포함하는 비활성 물질을 제거하고 다시 촉매 활성을 부여하는 공정이 필요하다.

특허문헌 1(대한민국 공개특허 제2006-0038184호)에서는 암모늄메타바나데이트 용액, 암모늄 파라텅스테이트 및 황산용액을 포함하는 혼합액을 폐촉매에 유동시키고 기포를 발생시킴으로써, 비산회 및 알칼리 금속등을 세정 및 용출시키고 동시에 촉매활성을 보충하는 SCR 촉매 재생 방법을 개시하고 있다.

그러나 특허문헌 1에 따르면, 비활성 물질들을 제거하기도 전에 혼합액에 의해 활성성분이 상기 비활성 물질을 코팅해 버리는 문제가 발생할 수 있으며, 또한 상기 비활성 물질과 상기 혼합액이 부반응을 일으켜 염을 생성시킬 수 있다. 더욱이, 고비용의 바나듐 및 텅스텐을 포함하는 혼합액으로 비활성 물질을 제거하므로 비경제적이라는 문제점도 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 공개특허 제2006-0038184호 (2006. 5. 3)

본 발명의 목적은 탈질 효율을 향상시킬 수 있으며 비용 효율적인 촉매 재생 방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 촉매의 재생 방법에 따르면, 폐촉매를 순수 기포를 사용하여 1차 수세한다. 1차 수세된 상기 폐촉매를 산성 용액 또는 염기성 용액의 기포를 사용하여 세척한다. 세척된 상기 폐촉매를 30℃ 내지 90℃의 순수 기포를 사용하여 2차 수세한다. 2차 수세된 상기 폐촉매 상에 오산화바나듐(V₂O₅) 및 산화텅스텐(WO₃)을 포함하는 혼합 용액을 사용하여 활성 성분을 코팅한다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 폐촉매는 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction, SCR)에 의한 허니컴형 탈질 촉매일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 순수 기포 및 산성 또는 염기성 용액의 기포는 다공질체를 통과한 압축 공기를 사용하여 형성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 다공질체는 규칙적으로 배열된 직경이 10 내지 20㎛ 인 홀들을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 기포들은 초음파를 이용하여 분산시킬 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 혼합 용액은 바나딜 옥살레이트(vanadyl oxalate) 용액 및 암모늄 메타텅스테이트(ammonium metatungstate, AMT) 수용액을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 총 중량에 대하여 오산화바나듐 0.5 내지 3 중량% 및 산화텅스텐 1 내지 6 중량%를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 산성 용액 및 염기성 용액으로서 각각 황산 용액 및 암모니아수를 사용하며, 상기 황산 용액 및 암모니아수의 농도는 각각 0.5 질량% 내지 1.5 질량% 일 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 2차 수세된 폐촉매에 대해 건조 공정을 더 수행할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 촉매 재생 방법에 따르면, 세정 공정을 통해 비활성 물질을 폐촉매로부터 제거한 후에, V₂O₅ 및 WO₃을 포함하는 혼합용액으로 촉매 활성을 보충할 수 있다. 따라서, 고비용의 촉매 금속 사용을 감소시킬 수 있어 경제적이며, 폐촉매에 잔류하는 비활성 물질 상에 상기 혼합 용액이 코팅되거나 부반응이 일어나 부산물이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 세정 공정은 다단계의 공정으로 반복 수행되므로 다양한 비활성 물질들을 효율적으로 제거할 수 있다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 촉매 재생 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 예시적인 실시예들에 따른 촉매 재생 장치를 나타내는 개략도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 촉매 재생 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 촉매 재생 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 상기 촉매 재생 방법은 세정 공정(S10) 및 활성 성분 코팅 공정(S20)을 포함한다. 세정 공정(S10)에 의해 폐촉매에 침적된 비산회, 더스트, 중금속, 알칼리 금속 혹은 알칼리 토금속, 황화합물 등과 같은 비활성 물질이 제거될 수 있다.

상기 폐촉매의 예로서 화력발전소, 자동차, 선박, 소각장, 화학플랜트 등에서 배연 탈질 작업을 수행한 SCR 허니컴 촉매를 들 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 세정 공정(S10)은 1차 수세(S11), 산성 용액 혹은 염기성 용액을 이용한 세척(S12) 및 2차 수세(S12) 단계를 포함할 수 있다.

1차 수세(S11) 단계에서는 상기 폐촉매를 순수를 이용해 세정한다. 1차 수세(S11)에 의해 상기 폐촉매에 침적된 비산회 혹은 더스트 등이 제거될 수 있다.

1차 수세(S11)가 종료된 상기 폐촉매를 산성 용액 또는 염기성 용액을 사용하여 세척한다(S12). 상기 세척 단계에 의해 촉매 활성 사이트를 감소시키는 Na, K 등의 알칼리 금속, Mg, Ca 등의 알칼리 토금속, 비소와 같은 중금속 및 SO₂ 또는 SO₃ 등의 황화합물 등을 포함하는 비활성 물질이 제거될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 산성 용액으로서 황산 수용액을 사용할 수 있으며, 상기 염기성 용액으로서 암모니아수를 사용할 수 있다. 상기 황산 수용액 및 암모니아수의 농도는 0.5 질량% 내지 1.5 질량% 범위의 값을 가질 수 있다. 상기 농도가 0.5 질량% 미만인 경우는 상기 비활성 물질의 세척 효과가 떨어지며, 1.5 질량%를 초과하는 경우는 폐촉매 내에 포함된 바나듐 혹은 텅스텐과 같은 활성 금속들까지 함께 제거될 수 있으므로 바람직하지 않다.

산성 혹은 염기성 용액을 사용하여 세척된 상기 폐촉매를 순수를 사용하여 2차 수세(S13)를 실시한다. 상기 2차 수세에 의해 상기 폐촉매에 잔류하는 상기 산성 혹은 염기성 용액과 잔여 비활성 물질등을 제거할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 2차 수세는 30℃ 내지 90℃의 온수를 사용하여 수행될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, S11 내지 S13의 각 단계는 순수의 미세기포 또는 산성 혹은 염기성 용액의 미세기포를 사용하여 수행될 수 있다.

도 2는 예시적인 실시예들에 따른 촉매 재생 장치를 나타내는 개략도이다.

도 2를 참조하면, 촉매 재생장치(10)는 폐촉매 수납부(20) 및 미세기포 발생부(40)를 포함한다. 폐촉매 수납부(20)에 재생 대상인 폐촉매(25)가 수용되며, 특히 탈질 작업을 수행한 SCR 허니컴 촉매가 수용될 수 있다. 상기 폐촉매는 세정 용액(30)에 침지되어 폐촉매 수납부(20) 내에 수용된다. 세정 용액(30)은 순수, 황산과 같은 산성 용액 혹은 암모니아수와 같은 염기성 용액을 포함할 수 있다.

폐촉매 수납부(20)는 세정 용액 공급라인(15) 및 세정 용액 배출라인(65)과 연통되어 세정 용액(30)의 지속적인 교체가 가능하도록 구성될 수 있다.

미세기포 발생부(40)는 폐촉매 수납부(20)와 연통되어 세정 용액(30)의 미세기포를 발생시킨다. 미세기포 발생부(40)는 다공질체를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 다공질체 내에는 직경이 약 10㎛ 내지 20㎛의 미세 홀이 규칙적으로 형성되어 있을 수 있다.

공기 주입부(60)를 통해 미세기포 발생부(40)로 압축공기를 주입하면, 상기 압축공기가 상기 다공질체를 통과하여 세정 용액(30)의 미세기포를 발생시킴으로써 폐촉매 세정의 효과를 향상시킬 수 있다. 특히, 직경이 약 10㎛ 내지 20㎛인 미세 홀을 통과함으로써 마이크로 크기의 기포를 발생시킬 수 있으며, 폐촉매의 미세한 세공들에 침적된 비활성 물질들을 효과적으로 제거할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 촉매 재생장치(10)는 미세기포 발생부(40)와 인접하여 배치되는 초음파 발생부를 더 포함할 수도 있다. 상기 다공질체에 의해 미세기포를 발생시킨 후, 상기 미세기포에 초음파 발생부를 통해 파동 혹은 에너지를 가함으로써 상기 미세기포가 상기 폐촉매 전체에 걸쳐 분산되도록 할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 세정 공정(S10)이 완료된 상기 폐촉매에 대해 건조 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 건조 공정은 40℃ 내지 90℃의 열풍을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 폐촉매에 잔류할 수 있는 NH₃, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 들은 물과 반응하여 염을 발생시킬 수 있으므로, 상기 건조 공정을 통해 상기 폐촉매 상의 물기를 완전히 제거하는 것이 바람직하다.

이어서, 세정된 상기 폐촉매에 활성 성분을 코팅(S20) 함으로써 재생 촉매를 제조한다.

예시적인 실시예들에 따르면, 세정 공정을 수행한 폐촉매를 오산화바나듐(V₂O₅)을 포함하는 제1 용액 및 산화텅스텐(WO₃)을 포함하는 제2 용액을 혼합한 코팅 용액에 디핑(dipping)시킴으로써 활성 성분을 코팅할 수 있다.

오산화바나듐을 보충하기 위한 코팅용액으로서 암모늄 바나데이트(ammomium metavanadate, AMV) 또는 소듐 메타바나데이트(sodium metavanadate) 용액을 사용할 수 있다. 그러나 AMV 용액은 상온에서 수용액을 형성하기가 곤란하며 소듐 메타바나데이트 용액은 소듐 이온(Na⁺)이 촉매 표면에 결합하거나 염을 생성하여 촉매 활성을 저하시킬 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 오산화바나듐을 보충하기 위한 상기 제1 용액으로서 오산화바나듐을 옥살산 용액에 녹인 바나딜 옥살레이트(vanadyl oxalate) 용액을 사용한다.

한편, 오산화바나듐을 상기 폐촉매에 보충함으로써 탈질효율을 증가시킬 수 있으나, 동시에 황화합물의 전환(예를 들어, SO₂ 의 SO₃으로의 전환)율도 높아질 수 있으므로 이를 방지하기 위해 산화텅스텐을 포함하는 상기 제2 용액을 동시에 사용할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 제2 용액으로서 암모늄 메타텅스테이트(ammonium metatungstate, AMT) 수용액, 암모늄 파라텅스테이트(ammonium paratungstate, APT)의 수용액 혹은 모노에탄올아민(MEA) 용액 등을 사용할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 및 제2 용액을 혼합한 코팅 용액 총중량 기준으로, 오산화바나듐의 함량은 0.5 내지 3 중량% 이며, 산화텅스텐의 함량은 1 내지 6 중량% 일 수 있다.

상기 오산화바나듐의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우 탈질효율이 떨어질 수 있으며, 3 중량%를 초과하는 경우 황화합물의 전환율이 높아질 수 있다. 또한, 상기 산화텅스텐의 함량이 1 중량% 미만인 경우 황화합물 전환율 상승을 억제하기가 곤란하며, 6 중량%를 초과하는 경우는 비경제적이다.

상기 코팅 용액의 pH는 촉매 강도의 약화를 방지하고 황화합물 전환율 상승을 억제하기 위해 적절히 조절될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 코팅 용액의 pH는 3 내지 6 범위로 조절될 수 있다.

상기 코팅 용액에 의해 활성 성분이 보충됨으로써 상기 폐촉매는 다시 사용 가능한 재생촉매로 형성될 수 있다. 한편, 상기 S20 단계까지 수행된 상기 재생촉매에 대해 건조 또는 소성 공정을 더 수행할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명을 구체적인 실시예 및 비교예를 통하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 하기 실시예들은 본 발명에 대해 구체적인 예를 들어 설명하기 위함이며, 이들에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

1) 세정 공정 효율 평가

실시예 1

탈질 공정을 거친 폐촉매를 수거하여 세정 공정을 수행하였다. 상기 폐촉매의 사용전 SO₃ 함량 및 비표면적은 각각 1.2 중량% 및 68.5m²/g 이었으며, 탈질 공정(재생 전) 후 SO₃ 함량 및 비표면적은 각각 6.8 중량% 및 23.7m²/g 으로 측정되었다.

상기 폐촉매에 대해 세정공정을 수행하였다. 구체적으로, 상기 기공크기 10㎛의 다공질체를 통과한 압축공기를 이용하여 미세기포로 형성된 순수에 초음파를 가하여 상기 폐촉매 상에 분산시키는 1차 수세를 90분간 실시하였다. 이후 0.5 중량% 농도의 암모니아수를 역시 상기와 동일하게 미세기포화한 후 초음파로 분산시켜 상기 폐촉매를 90분간 세척하였다.

실시예 2

암모니아수 대신 0.5 중량% 농도의 황산 용액을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 공정을 수행하였다.

실시예 3

실시예 2와 동일한 공정을 수행한 후에, 70℃의 온수 미세기포를 상기 다공질체를 통해 형성한 후 이를 초음파로 분산시켜 상기 폐촉매에 대해 2차 수세를 30분간 실시하였다.

비교예 1

실시예 1에서 사용한 동일한 폐촉매에 대해 순수 미세기포를 사용한 1차 수세만을 90분간 수행하였다.

비교예 2

암모니아수 미세기포로 폐촉매를 세척하는 대신, 암모니아수에 폐촉매를 디핑시킴으로써 세척하였다. 나머지 공정은 실시예 1과 동일하게 수행하였다.

비교예 3

황산용액 미세기포로 폐촉매를 세척하는 대신, 황산 용액에 폐촉매를 디핑시킴으로써 세척하였다. 나머지 공정은 실시예 2와 동일하게 수행하였다.

실시에 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따라 세정된 폐촉매에 대해 SO₃ 함량 및 비표면적을 다시 측정한 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1을 참조하면, 1차 수세 실시 후 암모니아수 또는 황산 용액 미세기포로 세척한 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 폐촉매의 SO₃ 함량이 재생전보다 약 1/2 으로 감소하였으며, 비표면적도 사용전 비표면적의 70% 가량 회복되었다. 특히, 온수 미세기포를 사용한 2차 수세를 더 실시한 실시예 3의 경우 SO₃ 함량이 재생전보다 약 1/3 로 감소되었으며, 사용전 비표면적의 90% 이상이 회복되었다.

그러나, 1차 수세만을 실시한 비교예 1의 경우 비표적이 재생전 보다 거의 증가하지 않았으며, 암모니아수 또는 황산 용액에 디핑시킨 비교에 2 및 비교예 3의 경우도 실시예 1 및 실시예 2의 경우와 비교하여 비표면적 증가 정도가 낮게 측정되었음을 알 수 있다.

2) 재생 촉매의 성능 평가

실험예 1 : 오산화바나듐 함량 변화에 따른 성능 평가

실시예 3의 방법에 의해 세정된 폐촉매들에 대해 바나딜 옥살레이트 용액 및 AMT 수용액을 혼합한 코팅 용액을 사용하여 재생 후 탈질 효율 및 황화합물 전환율(SO₂ → SO₃)을 측정하였다. 이 때, 상기 코팅 용액 내 산화텅스텐(WO₃) 함량은 1.5 중량%로 고정하고 오산화바나듐(V₂O₅) 함량을 변화시키면서 상기 탈질 효율 및 황화합물 전환율을 축정하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

[표 2]

실험예 2 : 산화텅스텐 변화에 따른 성능 평가

오산화바나듐 함량은 1.0 중량%로 고정시키고, 산화텅스텐 함량을 변화시키면서 실험예 1과 동일하게 탈질 효율 및 황화합물 전환율을 측정하였다. 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.

[표 3]

표 2를 참조하면, 오산화바나듐의 함량이 1.2 내지 1.5 중량% 인 경우, 탈질효율이 98% 이상으로 유지됨과 동시에, 황화합물 전환율이 1% 미만으로 억제되었음을 알 수 있으며, 표 3을 참조하면 산화텅스텐의 함량이 3.5 중량% 내지 5.0 중량% 범위에 있는 경우 탈질효율이 96% 이상으로 유지됨과 동시에 황화합물 전환율이 0.6% 미만으로 효과적으로 억제되었음을 알 수 있다.

3) 세정 후 촉매 조성 측정

1 중량%의 황산 용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 폐촉매를 세정하였다. 이 후 오산화바나듐 1.0 중량% 및 산화텅스텐 1.5 중량%를 포함하는 코팅 용액을 사용하여 세정된 상기 폐촉매 상에 활성 성분을 코팅한 후 촉매 조성을 비교하였다. 그 결과를 하기의 표 4에 나타내었다.

[표 4]

표 3을 참조하면, 세정 후 황화합물, 비소화합물, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 화합물과 같은 비활성 물질들의 조성이 감소한 반면 산화텅스텐, 이산화티타늄, 오산화바나듐과 같은 활성 성분의 함량이 증가한 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 세정 공정에 의해 폐촉매 상의 비활성 물질을 깨끗이 제거한 후, 활성 성분을 보충함으로써 재생 촉매를 제조할 수 있다. 특히, 상기 활성 성분 보충 시, 오산화바나듐과 산화텅스텐과의 함량을 적절히 조절함으로써, 황화물 전환율을 낮게 유지하면서 탈질 효율을 회복시킬 수 있다.

또한, 상기 세정 공정 수행 시, 1차 수세, 산성 혹은 염기성 용액 세척 및 3차 수세를 단계적으로 수행하고 다공질체로부터 형성된 미세기포를 초음파로 분산시킴으로써, 상기 폐촉매의 세공 내에 침적된 비활성 물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 자동차, 발전소, 화학 플랜트 등에서 발생하는 배기 가스 중의 질소 산화물을 제거하기 위한 선택적 환원 촉매를 효과적으로 재생할 수 있는 방법이 제공된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

i) 폐촉매를 순수(pure water) 기포를 사용하여 1차 수세하는 단계;
ii) 1차 수세된 상기 폐촉매를 산성 용액 또는 염기성 용액의 기포를 사용하여 세척하는 단계;
iii) 세척된 상기 폐촉매를 30℃ 내지 90℃의 순수 기포를 사용하여 2차 수세하는 단계; 및
iv) 2차 수세된 상기 폐촉매 상에 오산화바나듐(V₂O₅) 및 산화텅스텐(WO₃)을 포함하는 혼합 용액을 사용하여 활성 성분을 코팅하는 단계를 포함하는 촉매의 재생 방법.
제1항에 있어서, 상기 폐촉매는 선택적 촉매 환원법(selective catalytic reduction, SCR)에 의한 허니컴형 탈질 촉매인 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제1항에 있어서, 상기 순수 기포 및 산성 또는 염기성 용액의 기포는 다공질체를 통과한 압축 공기를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제3항에 있어서, 상기 다공질체는 규칙적으로 배열된 직경이 10 내지 20㎛ 인 홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제1항에 있어서, 상기 i) 내지 iii) 단계는 초음파를 이용하여 상기 기포를 분산시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제1항에 있어서, 상기 혼합 용액은 바나딜 옥살레이트(vanadyl oxalate) 용액 및 암모늄 메타텅스테이트(ammonium metatungstate, AMT) 수용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제6항에 있어서, 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 총 중량에 대하여 오산화바나듐 0.5 내지 3 중량% 및 산화텅스텐 1 내지 6 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제7항에 있어서, 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 총 중량에 대하여 오산화바나듐 1.2 내지 1.5 중량% 및 산화텅스텐 3.5 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제1항에 있어서, 상기 산성 용액 및 염기성 용액으로서 각각 황산 용액 및 암모니아수를 사용하며,
상기 황산 용액 및 암모니아수의 농도는 각각 0.5 질량% 내지 1.5 질량% 인 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.
제1항에 있어서, 상기 iii) 단계 이후에, 상기 2차 수세된 폐촉매를 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매의 재생 방법.