KR20230125025A - 염소 가스 분해용 촉매, 배출 가스 처리 장치 및 염소가스의 분해 방법 - Google Patents

염소 가스 분해용 촉매, 배출 가스 처리 장치 및 염소가스의 분해 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230125025A
KR20230125025A KR1020237025267A KR20237025267A KR20230125025A KR 20230125025 A KR20230125025 A KR 20230125025A KR 1020237025267 A KR1020237025267 A KR 1020237025267A KR 20237025267 A KR20237025267 A KR 20237025267A KR 20230125025 A KR20230125025 A KR 20230125025A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chlorine gas
catalyst
gas
decomposing
exhaust gas
Prior art date
Application number
KR1020237025267A
Other languages
English (en)
Inventor
이건찬
카즈키 이와가키
토시노리 모리야
히토시 아토베
Original Assignee
가부시끼가이샤 레조낙
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 가부시끼가이샤 레조낙 filed Critical 가부시끼가이샤 레조낙
Publication of KR20230125025A publication Critical patent/KR20230125025A/ko

Links

Classifications

    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/75—Cobalt
    • 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
    • B01D53/8659—Removing halogens or halogen compounds
    • 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
    • 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
    • B01D53/8659—Removing halogens or halogen compounds
    • B01D53/8662—Organic halogen compounds
    • 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
    • B01J21/02—Boron or aluminium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/04—Alumina
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/78—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with alkali- or alkaline earth metals
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
    • 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
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/85—Chromium, molybdenum or tungsten
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0201—Impregnation
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0219—Coating the coating containing organic compounds
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/0215—Coating
    • B01J37/0221—Coating of particles
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2252/00—Absorbents, i.e. solvents and liquid materials for gas absorption
    • B01D2252/10—Inorganic absorbents
    • B01D2252/103—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204—Alkaline earth metals
    • B01D2255/2047—Magnesium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2065—Cerium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/2073—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20753—Nickel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20784—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/30—Silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/202—Single element halogens
    • B01D2257/2025—Chlorine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
    • B01D2257/206—Organic halogen compounds
    • B01D2257/2066—Fluorine
    • 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
    • B01D53/68—Halogens or halogen compounds
    • B01D53/70—Organic halogen compounds
    • 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
    • B01D53/77—Liquid phase processes
    • B01D53/78—Liquid phase processes with gas-liquid contact
    • 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
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/343—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of ultrasonic wave energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/30—Capture or disposal of greenhouse gases of perfluorocarbons [PFC], hydrofluorocarbons [HFC] or sulfur hexafluoride [SF6]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

[과제] 배출 가스 등에 포함된 염소 가스를 높은 효율로 제거할 수 있고, 또한 빈번하게 교환할 필요가 없는, 염소 가스 제거 수단을 제공하는 것.
[해결 수단] 금속 산화물(X)을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매로서, 상기 금속 산화물(X)은 Ce 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소의 산화물(X1)을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매.

Description

염소 가스 분해용 촉매, 배출 가스 처리 장치 및 염소 가스의 분해 방법
본 발명은 염소 가스 분해용 촉매, 및 이것을 사용한 배출 가스 처리 장치 및 염소 가스의 분해 방법에 관한 것이다.
화합물의 제조 과정, 각종 산업 프로세스 등으로부터 배출되는 가스 중에는 염소 가스가 포함되는 경우가 있다. 염소 가스는 유독하기 때문에 제거할 필요가 있어, 종래 다양한 수단으로 제거가 행하여지고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1, 2에는 염소 가스를 함유하는 배기 가스를 알칼리 용액과 접촉시켜서 염소 가스를 제거하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3, 4에는 염소 가스 등의 할로겐계 가스를, 제올라이트를 포함하는 흡착제(제해제)에 흡착시켜 염소 가스를 제거하는 방법이 개시되어 있다.
일본 특허공개 2005-305414호 공보 일본 특허공개 2008-110339호 공보 일본 특허공개 2008-229610호 공보 일본 특허공개 2016-155072호 공보
그러나, 종래의 염소 가스 제거 방법에는 염소 가스 제거 효율 향상의 점에서 추가적인 개선의 여지가 있었다. 또한, 흡착제를 사용한 염소 가스 제거 방법은 흡착제를 빈번하게 교환해야 하는 점에서 불편함이 생기고 있었다.
그래서 본 발명은, 배출 가스 등에 포함된 염소 가스를 높은 효율로 제거할 수 있고, 또한 빈번하게 교환할 필요가 없는, 염소 가스 제거 수단 및 염소 가스 제거 방법 등을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 예를 들면 이하의 [1]~[16]에 관한 것이다.
[1]
금속 산화물(X)을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매로서,
상기 금속 산화물(X)은 Ce 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소의 산화물(X1)을 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
[2]
상기 산화물(X1)이 산화세륨을 포함하는, 상기 [1]의 염소 가스 분해용 촉매.
[3]
상기 산화물(X1)이 Ce와, Mg, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소 M의 복합 산화물을 포함하는, 상기 [1] 또는 [2]의 염소 가스 분해용 촉매.
[4]
상기 금속 산화물(X)이 상기 원소 M(단, Co를 제외한다)의 산화물을 추가로 포함하는, 상기 [3]의 염소 가스 분해용 촉매.
[5]
상기 산화물(X1)이 산화코발트를 포함하는, 상기 [1]~[4] 중 어느 하나의 염소 가스 분해용 촉매.
[6]
담체와, 상기 담체에 담지된 상기 금속 산화물(X)을 포함하는, 상기 [1]~[5] 중 어느 하나의 염소 가스 분해용 촉매.
[7]
배출 가스 중에 포함되는 염소 가스를 분해하기 위한 상기 [1]~[6] 중 어느 하나의 염소 가스 분해용 촉매.
[8]
염소 가스를 포함하는 배출 가스가 도입되는 반응기를 구비하고, 상기 반응기에는 상기 [1]~[7] 중 어느 하나의 염소 가스 분해용 촉매가 구비되어 있는, 배출 가스 처리 장치.
[9]
상기 배출 가스가 퍼플루오로 화합물을 포함하는, 상기 [8]의 배출 가스 처리 장치.
[10]
상기 반응기에는 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매가 구비되어 있는, 상기 [9]의 배출 가스 처리 장치.
[11]
상기 배출 가스에 물을 공급하는 장치를 구비하는, 상기 [8]~[10] 중 어느 하나의 배출 가스 처리 장치.
[12]
상기 배출 가스를 가열하는 가열 장치를 구비하는, 상기 [8]~[11] 중 어느 하나의 배출 가스 처리 장치.
[13]
상기 반응기로부터 배출되는 가스를 냉각하는 냉각 장치를 구비하는, 상기 [8]~[12] 중 어느 하나의 배출 가스 처리 장치.
[14]
상기 반응기로부터 배출된 가스로부터 산성 가스를 제거하는 제거 장치를 구비하는, 상기 [8]~[13] 중 어느 하나의 배출 가스 처리 장치.
[15]
상기 반응기에 공급되는 상기 배출 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 온도 검출기의 측정 온도에 의거해서 상기 가열 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는, 상기 [8]~[14] 중 어느 하나의 배출 가스 처리 장치.
[16]
염소 가스를 포함하는 가스를 물의 존재하에서 상기 [1]~[7] 중 어느 하나의 염소 가스 분해용 촉매와 접촉시키는, 염소 가스의 분해 방법.
본 발명의 염소 가스 분해용 촉매를 사용하면, 배출 가스 등에 포함된 염소 가스를 높은 효율로 제거할 수 있다. 또한, 본 발명의 염소 가스 분해용 촉매는 빈번하게 교환하는 일 없이 사용할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 2는 실시예 2에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 3은 실시예 3에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 4는 실시예 4에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 5는 실시예 5에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 6은 실시예 6에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 7은 실시예 7에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 8은 실시예 8에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 9는 실시예 9에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 10은 실시예 10에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 11은 실시예 11에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 12는 실시예 12에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 13은 실시예 13에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 14는 실시예 14에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 15는 실시예 15에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 16은 비교예 1에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 17은 비교예 2에서 제조된 염소 가스 분해용 촉매의 XRD 패턴이다.
도 18은 본 발명의 배출 가스 처리 장치의 일 형태의 구성도이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[염소 가스 분해용 촉매]
본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매는 금속 산화물(X)을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매이며, 상기 금속 산화물(X)은 Ce(세륨) 및 Co(코발트)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소의 산화물(X1)(즉, Ce(세륨) 및/또는 Co(코발트)의 산화물(X1))을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
(금속 산화물(X))
상기 금속 산화물(X)은 Ce 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소의 산화물(X1)을 포함한다.
상기 산화물(X1)은 바람직하게는,
(1) 산화세륨, 및 Ce와 Mg, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소 M의 복합 산화물로 이루어지는 군에서 선택되는, 적어도 1종의 세륨계 산화물
(2) 산화코발트, 또는
(3) 세륨계 산화물(1) 및 산화코발트(2) 양쪽
을 포함한다.
상기 산화물(X1)이 상기 복합 산화물(단, Co를 포함하는 복합 산화물을 제외한다)을 포함하는 경우, 상기 금속 산화물(X)은 추가로 상기 원소 M(단, Co를 제외한다)의 산화물(X2)을 포함해도 좋다.
상기 산화세륨은 바람직하게는 CeO2를 포함한다.
상기 금속 원소 M은 바람직하게는 Cr, Mn, Fe, Co, Ni 및 Cu로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종이며, 보다 바람직하게는 Cr, Co, Cu이다.
상기 산화물(X1)이 Ce와 상기 금속 원소 M의 복합 산화물을 포함하는 경우, 상기 금속 산화물(X)에 있어서의 금속 원소 M의 원자의 비율은, Ce 원자 1몰에 대하여 바람직하게는 0.001~2.0몰, 보다 바람직하게는 0.1~1.8몰이어도 좋다. 금속 원소 M의 원자의 비율이 상기 상한값 이하이면, 금속 산화물(X)은 염소 가스의 분해에 대하여 고활성인 점에서, 본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매는 배기 가스 등에 포함된 염소 가스를 높은 효율로 제거할 수 있다.
상기 산화코발트(2)는 바람직하게는 Co3O4를 포함한다.
상기 (3)의 형태에 있어서의 산화코발트(2)의 비율은, 세륨계 산화물(1) 중의 세륨 원자 1몰에 대하여 산화코발트(2) 중의 코발트 원자가, 바람직하게는 2.0몰 이하, 보다 바람직하게는 0.1~2.0몰, 보다 바람직하게는 1.0~1.8몰이 되는 비율이어도 좋다.
(담체)
본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매는 추가로 담체를 포함하고 있어도 좋고, 즉 담체와 상기 담체에 담지된 상기 금속 산화물(X)을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매(이하 「담지형 촉매」라고도 기재한다)여도 좋다. 담지형 촉매인 염소 가스 분해용 촉매는 일반적으로 비표면적이 커지기 때문에, 촉매 활성을 향상시킨다는 관점에서 바람직하다.
상기 담체의 형상이나 사이즈로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 비즈상, 펠렛상, 분말상, 과립상, 모놀리스상 등의 구조체가 바람직하다. 특히, 펠렛상이 바람직하다.
또한, 상기 담체는 바람직하게는 다공질 재료로 이루어지고, 그 BET법에 의해 측정되는 비표면적은, 예를 들면 100~500㎠/g, 바람직하게는 100~300㎠/g이다.
상기 담체의 구성 성분으로서는, 염소 가스 및 염소 가스의 분해 반응에 의해 생성되는 염화수소에 대하여 불활성 내지 반응성이 부족한 성분이 바람직하고, 예를 들면 알루미나(Al2O3), 실리카(SiO2), 코디에라이트, 제올라이트 등을 들 수 있고, 바람직하게는 알루미나를 들 수 있다.
상기 담체의 평균 입자경(직경)은, 예를 들면 1~10mm, 바람직하게는 2~5mm이다.
(염소 가스 분해용 촉매의 제조 방법)
본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매 중 담체를 포함하지 않는 것의 제조 방법의 예로서는,
금속 산화물(X)의 분말(예를 들면, 산화세륨 분말, 산화코발트 분말)을 분쇄 또한 혼합하는 공정, 및
임의로, 분쇄 또한 혼합된 상기 분말을 500~900℃에서, 공기 중에서 소성하는 공정을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매의 제조 방법
을 들 수 있다.
금속 산화물(X)의 분말의 분쇄 및 혼합에는, 볼 밀의 사용 등, 종래 공지된 방법을 적용할 수 있다.
본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매 중 상기 담지형 촉매의 제조 방법의 예로서는,
상기 금속 산화물(X)의 원료 성분을 상기 담체에 함침시킨 담지체(즉, 상기 담체에, 상기 원료 성분 또는 상기 원료 성분 중의 금속을 포함하는 성분을 담지한 것)를 준비하는 공정(1),
상기 담지체를 소성해서 염소 가스 분해용 촉매를 얻는 공정(2)
을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매의 제조 방법
을 들 수 있다.
<공정(1)>
상기 금속 산화물(X)의 원료 성분의 예로서는, Ce, Co, 그 밖의 금속 원소의 각각의 염을 들 수 있다. 상기 염은 수화물이어도 좋다.
상기 염의 예로서는, 질산염, 염화물, 브롬화물, 황산염, 및 탄산염을 들 수 있고, 이들 중에서도 질산염, 염화물이 바람직하고, 질산염이 더욱 바람직하다.
상기 질산염의 구체예로서는, 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물, 질산코발트(Ⅱ) 6 수화물, 질산니켈(Ⅱ) 6 수화물, 질산크롬(Ⅲ) 9 수화물, 질산철(Ⅲ) 9 수화물, 질산망간(Ⅱ) 6 수화물, 질산마그네슘 6 수화물, 질산지르코늄 2 수화물, 및 질산구리(Ⅱ) 3 수화물을 들 수 있다.
상기 금속 산화물(X)의 원료 성분은 상기 금속 산화물(X) 그 자체, 또는 상기 금속 산화물(X) 중의 일부의 산화물이어도 좋다. 이와 같은 산화물의 예로서는, 산화코발트(Co3O4)를 들 수 있다. 또한, 원료 성분으로서의 산화물의 평균 입자경, 예를 들면 실시예에서 채용된 방법으로 측정되는 D50의 값은 바람직하게는 0.1~10㎛이다.
상기 공정(1)은, 예를 들면,
상기 원료 성분을 물에 용해시켜서 함침액을 조제하는 공정(11a), 및
상기 함침액과 상기 담체를 접촉시키고, 이어서 얻어진 담지체를 회수하는 공정(12a)
을 포함하는 방법(a),
상기 원료 성분을 물에 분산시켜서 함침액을 조제하는 공정(11b), 및
상기 함침액과 상기 담체를 접촉시키고, 이어서 얻어진 담지체를 회수하는 공정(12b)
을 포함하는 방법(b), 또는
상기 원료 성분을 물에 용해시켜서 함침액을 조제하는 공정(11a),
상기 원료 성분을 물에 분산시켜서 함침액을 조제하는 공정(11b), 및
2개의 상기 함침액과 상기 담체를 접촉시키고, 이어서 얻어진 담지체를 회수하는 공정(12c)
을 포함하는 방법(c)
에 의해 실시된다.
상기 원료 성분으로서 상기 염만이 사용되는 경우에는, 바람직하게는 상기 방법(a)이 실시된다.
상기 원료 성분으로서 상기 산화물만이 사용되는 경우에는, 바람직하게는 상기 방법(b)이 실시된다.
상기 원료 성분으로서 상기 염 및 상기 산화물이 사용되는 경우에는, 바람직하게는 상기 방법(c)이 실시된다.
상기 공정(12c)의 형태의 예로서는,
2개의 상기 함침액을 혼합하고, 얻어진 혼합액과 상기 담체를 접촉시키고, 이어서 얻어진 담지체를 회수하는 형태, 및
일방의 상기 함침액과 상기 담체를 접촉시키고, 이어서 얻어진 담지체를 회수하고, 이 담지체와 다른 일방의 상기 함침액을 접촉시키고, 이어서 얻어진 담지체를 회수하는 형태
를 들 수 있다.
상기 함침액과 상기 담체를 접촉시켜서 상기 원료 성분을 상기 담체에 담지하는 방법으로서는, 종래 공지된 방법, 예를 들면 함침법(예를 들면, 가열 함침법, 상온 함침법, 진공 함침법, 상압 함침법, 함침 건고법, 포어 필링법), 침지법, 습식 흡착법, 스프레이법, 도포법, 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
이들 방법 중에서도, 상기 원료 성분을 높은 분산성으로 상기 담체에 담지하는 점, 촉매 활성의 향상, 및 공업적 실시의 용이성의 관점에서 포어 필링법이 바람직하다.
상기 함침액과 상기 담체를 접촉시킴으로써, 상기 원료 성분을 담체의 표면에, 상기 담체가 다공질 재료로 이루어지는 경우에는 추가로 세공 내에, 높은 분산성으로 안정적으로 담지할 수 있다.
상기 함침액과 상기 담체의 접촉은 대기압하 또는 감압하에서 행해도 좋다.
상기 함침액과 상기 담체의 접촉은 실온 부근(예를 들면 5~40℃)에서 행해도 좋고, 가열에 의해 더욱 높은 온도(예를 들면 40~85℃)에서 행해도 좋다.
회수된 담지체는 바람직하게는 건조된다. 건조는 풍건, 가열 등의, 종래 공 지된 수단으로 행할 수 있다.
건조는, 예를 들면 이하의 조건하에서 행하여진다.
온도: 담지된 원료 성분이 분해되지 않는 온도(예를 들면, 실온~300℃)
시간: 0.5~50시간
압력: 상압 또는 감압하
분위기: 공기, 불활성 가스(예를 들면, 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스), 산소 가스, 또는 이들의 혼합 가스
<공정(2)>
공정(2)에서는, 공정(1)에서 얻어진 담지체를 소성하여, 염소 가스 분해용 촉매를 얻는다.
소성은, 예를 들면 이하의 조건하에서 행하여진다.
온도: 300~1200℃, 바람직하게는 400~800℃
시간: 0.5~10시간, 바람직하게는 1~3시간
압력: 상압, 감압 또는 가압
분위기: 공기, 불활성 가스(예를 들면, 아르곤 가스, 질소 가스, 헬륨 가스), 산소 가스 또는 이들의 혼합 가스
이 소성에 의해 얻어지는 촉매 중에서, 금속 성분은, 산화물 또는 복합 산화물의 형태로 담체에 고도로 분산된 상태에서 담지되어 있다.
[배출 가스 처리 장치]
본 발명에 의한 배출 가스 처리 장치는, 염소 가스를 포함하는 배출 가스가 도입되는 용기, 즉 반응기를 구비하고, 상기 반응기에는 본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매가 구비되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 의한 배출 가스 처리 장치를, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 18은 본 발명의 배출 가스 처리 장치의 일 형태의 구성도이다. 본 형태의 배출 가스 처리 장치(1)는 배출 가스(염소 가스를 포함하는, 퍼플루오로 화합물 가스(이하 「PFC 가스」라고도 기재한다) 또는 산성 가스)에 대하여, 스프레이(2)에 의해 주수가 행하여지는 제 1 스크러버(3), 제 1 스크러버(3)를 통과한 배출 가스, 순수 및 공기를 도입해서 배출 가스 중의 염소 가스의 분해 반응을 행하는 반응기(5), 반응기(5)를 통과한 배출 가스를 냉각하는 냉각기(7), 냉각기(7)를 통과한 배출 가스에 스프레이(9)에 의해 주수가 행하여지는 제 2 스크러버(10), 제 2 스크러버(10)를 통과한 처리 완료 배출 가스를 계 외로 내보내기 위한 블로어(11), 및 냉각기(7)로부터 회수된 배수를 회수하는 탱크(13)를 구비하고 있다.
반응기(5)의 내부에는 염소 가스 분해용 촉매(4)가 충전되고, 반응기(5)의 주위에는 히터(6)가 설치되어 있다.
상기 반응기(5)는 배출 가스의 종류, 배출 가스 처리 장치의 규모 등에 따라 적당히 설정할 수 있다.
배출 가스로서는, 화합물의 제조 과정, 각종 산업 프로세스 등으로부터 배출되는 가스를 들 수 있다. 구체예로서는, 반도체 또는 액정의 제조 공정에서 사용된 에칭 가스, 혹은 CVD 장치에서 사용된 클리닝 가스를 들 수 있고, 이들 배출 가스에는 퍼플루오로 화합물이 포함되는 경우가 있다. 상기 퍼플루오로 화합물의 예로서는, CF4, CHF3, C2F6, C3F8, C4F8, SF6, NF3을 들 수 있다.
상기 반응기(5)에는, 상기 염소 가스 분해용 촉매(4)와 함께 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매(14)(도시 생략)가 구비되어 있어도 좋다. 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매(14)는 종래 공지된 촉매, 예를 들면 니켈 산화물 촉매여도 좋다.
염소 가스 분해용 촉매(4)로서 본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매를 사용함으로써, 염소 가스 분해용 촉매(4)를 포함하는 반응기(5)와, 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매(14)를 포함하는 반응기(5)를 나누는 일 없이, 높은 효율로 염소 가스를 분해할 수 있다.
상기 염소 가스 분해용 촉매(4), 및 상기 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매(14)는 각각 상기 반응기(5)의 내부에 충전되어 있어도 좋고, 상기 반응기(5)의 내벽에 촉매층으로서 구비되어 있어도 좋다.
상기 염소 가스 분해용 촉매(4)와 상기 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매(14)는 혼합해서 반응기(5)에 충전되어 있어도 좋고, 나누어서 반응기(5)에 충전되어 있어도 좋다.
본 발명에 의한 배출 가스 처리 장치(1)는, 바람직하게는 상기 반응기(5)에 도입하는 배출 가스에 물을 공급하는 장치를 구비하고 있다. 이 장치를 구비함으로써, 배출 가스가 원래 물을 포함하지 않는 경우여도, 후술하는 염소 가스의 분해 반응을 원활하게 행할 수 있다.
상기 배출 가스 처리 장치(1)는, 바람직하게는 염소 가스를 포함하는 배출 가스를, 염소 가스의 분해 반응을 행하는 온도로 가열하기 위한 가열 장치(6)(예를 들면 히터)를 구비하고 있다.
예를 들면, 상기 반응기(5)는, 반응기(5) 내를, 염소 가스의 분해 반응을 행하는 온도로 가열하기 위한 가열 장치(6)(예를 들면 반응기 주위에 설치된 히터)를 구비하고 있어도 좋고, 혹은 상기 배출 가스 처리 장치(1)는 염소 가스를 포함하는 배출 가스를, 상기 반응기(5)에 도입하기 전에 염소 가스의 분해 반응을 행하는 온도로 가열하기 위한 가열 장치(6)(예를 들면 히터)를 구비하고 있어도 좋다.
상기 배출 가스 처리 장치(1)는, 바람직하게는 상기 반응기(5)로부터 배출되는 가스를 냉각하는 냉각 장치(8)를 구비하고 있다. 이 냉각 장치(8)의 예로서, 바람직하게는 냉각기(7) 내에서 상기 가스에 냉각수를 접촉시키는 장치(예를 들면, 물을 분사하는 스프레이(8))를 들 수 있다. 상기 가스에 냉각수를 접촉시킴으로써, 상기 가스에 포함된, 염소 가스의 분해물인 염화수소를, 추가로, 배출 가스가 퍼플루오로 화합물을 포함하는 경우에는 그 분해물인 불화수소를 냉각수에 용해시켜, 제거할 수 있다.
염화수소 등이 용해된 냉각수는 펌프(12)에 의해 탱크(13)로 배출된다.
상기 배출 가스 처리 장치(1)는, 바람직하게는 상기 반응기(5)로부터 배출되고 상기 냉각 장치를 통과한 가스로부터 산성 가스(염화수소 가스, 불화수소 가스)를 제거하는 제거 장치(예를 들면, 제 2 스크러버(10))를 구비하고 있다.
상기 배출 가스 처리 장치는, 바람직하게는 상기 반응기(5)에 공급되는 상기 배출 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 온도 검출기의 측정 온도에 의거해서 상기 가열 장치(6)를 제어하는 제어 장치를 구비하고 있다.
[염소 가스의 분해 방법]
본 발명에 의한 염소 가스의 분해 방법은, 염소 가스를 포함하는 가스를 물의 존재하에서 본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매와 접촉시키는 것을 특징으로 하고 있다.
염소 가스를 포함하는 가스를 물(이 물은 통상 수증기이다)의 존재하에서 본 발명에 의한 염소 가스 분해용 촉매와 접촉시킴으로써 이하의 반응이 발생하여, 염소 가스를 분해할 수 있다.
Cl2+H2O→2HCl+1/2O2
염소 가스를 포함하는 가스 중의 염소 가스의 비율은 25℃ 또한 1기압에서, 예를 들면 0.1~10체적%이며, 바람직하게는 0.1~1체적%이다.
염소 가스를 포함하는 가스 중에는 바람직하게는 물이 포함된다. 염소 가스를 포함하는 가스 중의 물의 비율은, 예를 들면 1~40체적%이며, 바람직하게는 10~25체적%이다. 여기서 기재한 체적은 표준 상태(0℃, 1.01×105Pa)로 환산한 값이다.
염소 가스를 포함하는 가스 중의 염소 가스 및 수증기 이외의 가스로서는, 예를 들면 질소 가스, 아르곤 가스 등을 들 수 있다.
염소 가스의 분해 반응은, 예를 들면 이하의 조건하에서 행하여진다.
온도: 300~1000℃, 바람직하게는 400~800℃
압력: 상압 또는 가압, 바람직하게는 상압
본 발명에 의한 염소 가스의 분해 방법에 의하면, 높은 분해율로 염소 가스, 특히 배출 가스 중에 포함되는 염소 가스를 분해할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의거해서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(원료)
이하의 실시예 등에서 사용된 원료는 이하와 같다.
·질산세륨(Ⅲ) 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·산화코발트(Co3O4, 후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산코발트(Ⅱ) 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산니켈(Ⅱ) 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산크롬(Ⅲ) 9 수화물(Strem Chemicals사제)
·질산철(Ⅲ) 9 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산망간(Ⅱ) 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산마그네슘 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산지르코늄 2 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산구리(Ⅱ) 3 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산이트륨(Ⅲ) 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·질산란탄(Ⅲ) 6 수화물(후지 필름 와코 순약(주)제)
·γ-알루미나 다공체(직경 3mm, 구상, γ-Al2O3)
·코디에라이트 다공체(직경 3mm, 구상, 2MgO·2Al2O3 ·5SiO2)
·실리카 다공체(직경 3mm, 구상, SiO2)
(촉매 제조)
[실시예 1]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 순수 53mL에 용해하여, 수용액(함침액)을 얻었다. 포어 필링법에 의해, 즉 이 수용액(함침액)에 담체로서의 γ-알루미나 다공체 39.0g을 넣어, γ-알루미나 다공체와 질산세륨을 접촉시켜, 담지체(1)(γ-알루미나 다공체에 질산세륨이 담지된 것)를 얻었다.
상기 담지체(1)를 실온에서 1시간 바람 건조시키고, 추가로 60℃에서 24시간 건조시킨 후, 500℃에서 2시간, 공기 중에서 소성하여, 염소 가스 분해용 촉매(1)를 얻었다.
[실시예 2]
산화코발트 3.5g을, 유성 볼 밀로, 평균 입도 분포 레이저 회절·산란법으로 측정되는 입도 분포에 있어서 D50이 1㎛가 되도록 파쇄하고, 순수 53mg 중에 첨가하고, 초음파를 조사해 분산시켜 분산액을 얻었다. 이 분산액을 함침액으로서 사용했다.
입도 분포에 있어서의 D50은 이하와 같이 해서 측정했다.
산화코발트의 분체를 극소형 스패튤라 1주걱분을 소형 유리병에 넣고, 거기에 98% 에탄올 2mL를 첨가하고, 5분간 초음파로 분산시켰다. 이 용액을 마이크로트랙벨사제 레이저 회절식 입도 분포 측정기(마이크로트랙 MT-3000)에 투입하고, 체적 기준 누적 입도 분포를 측정하여, 50% 입자경(D50)이 1㎛인 것을 확인했다.
다음에 포어 필링법에 의해, 즉 이 함침액에, 담체인 γ-알루미나 다공체 39.0g을 넣어, γ-알루미나 다공체와 산화코발트를 접촉시켜, 담지체(2)를 얻었다.
상기 담지체(1)를 상기 담지체(2)로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(2)를 얻었다.
[실시예 3]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g 및 질산코발트(Ⅱ) 6 수화물 5.8g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(3)를 얻었다.
[실시예 4]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g 및 질산니켈(Ⅱ) 6 수화물 9.7g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(4)를 얻었다.
[실시예 5]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g 및 질산크롬(Ⅲ) 9 수화물 13.3g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(5)를 얻었다.
[실시예 6]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g 및 질산철(Ⅲ) 9 수화물 14.1g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(6)를 얻었다.
[실시예 7]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.2g 및 질산망간(Ⅱ) 6 수화물 9.4g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(7)를 얻었다.
[실시예 8]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g 및 질산마그네슘 6 수화물 20.6g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(8)를 얻었다.
[실시예 9]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g 및 질산지르코늄 2 수화물 7.8g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(9)를 얻었다.
[실시예 10]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g, 질산코발트(Ⅱ) 6 수화물 5.8g 및 질산구리(Ⅱ) 3 수화물 0.1g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(10)를 얻었다.
[실시예 11]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 13.8g, 질산코발트(Ⅱ) 6 수화물 3.5g 및 질산구리(Ⅱ) 3 수화물 0.1g을 순수 53mL에 용해하여, 수용액(함침액)을 얻었다. 포어 필링법에 의해, 즉 이 수용액(함침액)에 담체로서의 γ-알루미나 다공체 39.0g을 넣어, γ-알루미나 다공체와 질산세륨, 질산코발트 및 질산구리를 접촉시켜, 담지체(11a)를 얻었다. 담지체(11a)를 실온에서 1시간 바람 건조시키고, 추가로 60℃에서 24시간 건조시킨 후, 500℃에서 2시간, 공기 중에서 소성하여, 담지체(11b)를 얻었다.
다음에, 산화코발트 3.5g을, 실시예 2와 마찬가지로 해서 유성 볼 밀로 평균 입도 분포가 1㎛가 되도록 파쇄하고, 순수 53mg 중에 첨가하고, 초음파를 조사해서 분산시켜 분산액(함침액)을 얻었다. 포어 필링법에 의해, 즉 이 분산액에, 담지체(11b)를 넣어, γ-알루미나 다공체에 추가로 산화코발트를 접촉시켜, 담지체(11)를 얻었다.
담지체(1)를 담지체(11)로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(11)를 얻었다.
[실시예 12]
γ-알루미나 다공체 39.0g을 실리카 다공체 39.0g으로 변경한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(12)를 얻었다.
[실시예 13]
γ-알루미나 다공체 39.0g을 코디에라이트 다공체 39.0g으로 변경한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(13)를 얻었다.
[실시예 14]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g 및 질산이트륨(Ⅲ) 6 수화물 8.4g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(14)를 얻었다.
[실시예 15]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 19.2g 및 질산란탄(Ⅲ) 6 수화물 6.1g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(15)를 얻었다.
[실시예 16]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 13.8g, 질산코발트(Ⅱ) 6 수화물 3.5g 및 질산구리(Ⅱ) 3 수화물 0.1g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(16)를 얻었다.
[비교예 1]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산니켈(Ⅱ) 6 수화물 16.3g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(17)를 얻었다.
[비교예 2]
질산세륨(Ⅲ) 6 수화물 24.4g을 질산철(Ⅲ) 9 수화물 22.6g으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 염소 가스 분해용 촉매(18)를 얻었다.
(촉매의 분석)
각 실시예 및 비교예에서 얻어진 염소 가스 분해용 촉매를 XRD 측정한 결과, 도 1~도 19에 나타내는 바와 같이, 각 성분을 포함하는 산화물 혹은 그들 성분을 포함하는 복합 산화물을 확인할 수 있었다. 확인할 수 없었던 촉매에 대해서는, 원소 분석(유도 결합 플라스마법(ICP-AES법))으로 확인할 수 있었다.
(분말 X선 회절(XRD) 측정)
XRD에 의한 측정법은, 이하와 같다.
얻어진 촉매를, 마노 유발을 사용해서 10분간 해쇄하여, XRD 측정용 분말을 얻었다. 분말 X선 회절 측정 장치(파나리티칼 MPD 스펙트리스 주식회사제)를 사용하고, 얻어진 XRD 측정용 분말의 X선 회절 측정(Cu-Kα선(출력 45kV, 40mA), 회절 각도 2θ=10~80°의 범위, 스텝 폭: 0.013°, 입사측 Sollerslit: 0.04rad, 입사측 Anti-scatter slit: 2°, 수광측 Sollerslit: 0.04rad, 수광측 Anti-scatter slit: 5mm)을 행하여, X선 회절(XRD) 도형을 얻었다.
(원소 분석(유도 결합 플라스마법(ICP-AES법)))
마노 유발로 마쇄한 촉매 약 0.01g을 석영 비커에 칭량하고, HCl, H2SO4, HNO3 중 어느 하나에 의해 산분해를 행해서 용해시켰다. 방랭 후 100mL로 정용하고, ICP-AES법에 의한 정성 분석을 행하고, 촉매 중에 0.05중량% 이상 포함되는 상기 금속 원소 M의 양을 Ce 원자 1몰에 대한 비율로 환산했다. 또한, 분석은 n=1로 행했다.(장치: Agilent 5110(Agilent technology))
(염소 가스 분해 측정)
인코넬제 반응관(체적 70cc)에, 각 실시예 및 비교예에서 얻어진 염소 가스 분해용 촉매를 충전했다. 반응 시, 반응관 내의 염소 가스:질소 가스:수증기의 체적비가 0.5:74.5:25(0℃, 1.01×105Pa 환산)의 혼합 가스가 되도록 각 가스량을 조정하고, 혼합 가스를 5000cc/분(0℃, 1.01×105Pa 환산), 상압하에서 반응관에 공급했다. 구체적으로는, 매스 플로우 컨트롤러로 염소 가스와 질소 가스를, 체적비를 조정해서 혼합하고, 이 유량을 조정한 가스를 반응관에 도입했다. 혼합 가스의 유입구와는 다른 유입구로부터 상온의 순수를, 상기 체적비가 되도록 중량을 측정하면서 펌프로 예열부(400℃)에 도입해서 기화시켜, 반응관에 도입하고, 상기 염소 가스와 질소 가스의 혼합 가스에 합류시켰다. 반응관을 전기로에서 500℃로 가열하고, 반응 개시 1시간 후의 시점에 반응관의 출구의 가스를 요오드화칼륨 수용액에 유통시킴으로써 샘플링을 행하고, 요오드 적정법에 의해 염소 가스를 정량하고, 하기 식으로 정의되는 염소 가스의 분해율을 측정했다.
분해율(%)={(0.5-출구 가스 중의 염소 가스의 비율(체적%))/0.5}×100
(단, 출구 가스 중의 염소 가스의 비율은 표준 상태(0℃, 1.01×105Pa)에서의 비율로 환산한 것이다)
또한 유량을 조정한 가스를 반응 개시까지 1시간 유통시킴으로써, 반응관의 출구로부터 배출되는 가스의 조성은 대략 일정해지는 것을 확인했다. 후술하는 PFC 혼합 시의 경우도 마찬가지이다.
결과를 표 1에 나타낸다.
(PFC 혼합 시의 염소 가스 분해 측정)
PFC 혼합 시의 염소 가스 분해율을 측정하기 위해서, 인코넬제 반응관(체적 70cc)에, 실시예 16에서 얻어진 염소 가스 분해용 촉매를 충전했다. 반응 시, 반응관 내의 C4F8 가스:염소 가스:질소 가스:수증기의 체적비가 0.5:0.5:84:15(0℃, 1.01×105Pa 환산)의 혼합 가스가 되도록 각 가스량을 조정하고, 혼합 가스를 5000cc/분(0℃, 1.01×105Pa 환산), 상압하에서 반응관에 공급했다. 구체적으로는, 매스 플로우 컨트롤러로 C4F8 가스와 염소 가스와 질소 가스를, 체적비를 조정해서 혼합하고, 이 유량을 조정한 가스를 반응관에 도입했다. 혼합 가스의 유입구와는 다른 유입구로부터 상온의 순수를, 상기 체적비가 되도록 중량을 측정하면서 펌프로 예열부(400℃)에 도입해서 기화시키고, 반응관에 도입하여, 상기 C4F8 가스와 염소 가스와 질소 가스의 혼합 가스에 합류시켰다. 반응관을, PFC 가스인 C4F8 가스의 높은 분해율이 얻어지도록, 전기로에서 750℃로 가열하고, 반응 개시 1시간 후의 시점에서 반응관의 출구의 가스를 요오드화칼륨 수용액에 유통시킴으로써 샘플링을 행하고, 요오드 적정법에 의해 염소 가스를 정량하고, 하기 식으로 정의되는 염소 가스의 분해율을 측정했다.
분해율(%)={(0.5-출구 가스 중의 염소 가스의 비율(체적%))/0.5}×100
(단, 출구 가스 중의 염소 가스의 비율은 표준 상태(0℃, 1.01×105Pa)에서의 비율로 환산한 것이다)
결과를 표 2에 나타낸다.
표 1에 나타낸 바와 같이, Ce 산화물, Co 산화물, Ce를 포함하는 복합 산화물의 촉매에 대해서, 염소 가스의 분해율이 70% 이상인 것이 확인되었다.
1: 배출 가스 처리 장치 2: 스프레이
3: 제 1 스크러버 4: 염소 가스 분해용 촉매
5: 반응 용기 6: 가열 장치
7: 냉각기 8: 냉각 장치(스프레이)
9: 스프레이 10: 제 2 스크러버
11: 블로어 12: 펌프
13: 탱크

Claims (16)

  1. 금속 산화물(X)을 포함하는 염소 가스 분해용 촉매로서,
    상기 금속 산화물(X)은 Ce 및 Co로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소의 산화물(X1)을 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산화물(X1)이 산화세륨을 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산화물(X1)이 Ce와, Mg, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zr로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소 M의 복합 산화물을 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 산화물(X)이 상기 원소 M(단, Co를 제외한다)의 산화물을 추가로 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산화물(X1)이 산화코발트를 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    담체와, 상기 담체에 담지된 상기 금속 산화물(X)을 포함하는, 염소 가스 분해용 촉매.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    배출 가스 중에 포함되는 염소 가스를 분해하기 위한, 염소 가스 분해용 촉매.
  8. 염소 가스를 포함하는 배출 가스가 도입되는 반응기를 구비하고, 상기 반응기에는 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 염소 가스 분해용 촉매가 구비되어 있는, 배출 가스 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 배출 가스가 퍼플루오로 화합물을 포함하는, 배출 가스 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 반응기에는 퍼플루오로 화합물 분해용 촉매가 구비되어 있는, 배출 가스 처리 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출 가스에 물을 공급하는 장치를 구비하는, 배출 가스 처리 장치.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출 가스를 가열하는 가열 장치를 구비하는, 배출 가스 처리 장치.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응기로부터 배출되는 가스를 냉각하는 냉각 장치를 구비하는, 배출 가스 처리 장치.
  14. 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응기로부터 배출된 가스로부터 산성 가스를 제거하는 제거 장치를 구비하는, 배출 가스 처리 장치.
  15. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응기에 공급되는 상기 배출 가스의 온도를 검출하는 온도 검출기와, 상기 온도 검출기의 측정 온도에 의거해서 상기 가열 장치를 제어하는 제어 장치를 구비하는, 배출 가스 처리 장치.
  16. 염소 가스를 포함하는 가스를 물의 존재하에서 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 염소 가스 분해용 촉매와 접촉시키는, 염소 가스의 분해 방법.
KR1020237025267A 2020-12-25 2021-12-23 염소 가스 분해용 촉매, 배출 가스 처리 장치 및 염소가스의 분해 방법 KR20230125025A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2020-217753 2020-12-25
JP2020217753 2020-12-25
PCT/JP2021/047971 WO2022138850A1 (ja) 2020-12-25 2021-12-23 塩素ガス分解用触媒、排出ガス処理装置および塩素ガスの分解方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230125025A true KR20230125025A (ko) 2023-08-28

Family

ID=82158754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237025267A KR20230125025A (ko) 2020-12-25 2021-12-23 염소 가스 분해용 촉매, 배출 가스 처리 장치 및 염소가스의 분해 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20240066502A1 (ko)
JP (1) JPWO2022138850A1 (ko)
KR (1) KR20230125025A (ko)
CN (1) CN116635132A (ko)
TW (1) TW202243736A (ko)
WO (1) WO2022138850A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023228889A1 (ja) * 2022-05-25 2023-11-30 株式会社レゾナック 塩素ガス分解用触媒および排出ガス処理装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005305414A (ja) 2004-10-15 2005-11-04 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩素ガスの除害方法
JP2008110339A (ja) 2006-10-03 2008-05-15 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩素ガスの除害方法
JP2008229610A (ja) 2007-02-21 2008-10-02 Tosoh Corp ハロゲン系ガスの除害剤及びそれを使用するハロゲン系ガスの除害方法
JP2016155072A (ja) 2015-02-24 2016-09-01 宇部興産株式会社 ハロゲン系ガスの処理剤及びハロゲン系ガスの処理方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0946261B1 (en) * 1996-12-09 2001-09-19 Imperial Chemical Industries Plc Process for removing chlorine from gas stream
JP3593875B2 (ja) * 1997-03-24 2004-11-24 昭和電工株式会社 パーフルオロ化合物の接触分解方法
JPH11128675A (ja) * 1997-11-05 1999-05-18 Mitsui Chem Inc 塩素または塩素化合物の除害方法および装置
JP4620897B2 (ja) * 2001-04-23 2011-01-26 サンワケミカル株式会社 ハロゲン系ガスの除去方法
JP4755364B2 (ja) * 2001-06-29 2011-08-24 サンワケミカル株式会社 ハロゲン単体とハロゲン化物との除去方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005305414A (ja) 2004-10-15 2005-11-04 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩素ガスの除害方法
JP2008110339A (ja) 2006-10-03 2008-05-15 Sumitomo Chemical Co Ltd 塩素ガスの除害方法
JP2008229610A (ja) 2007-02-21 2008-10-02 Tosoh Corp ハロゲン系ガスの除害剤及びそれを使用するハロゲン系ガスの除害方法
JP2016155072A (ja) 2015-02-24 2016-09-01 宇部興産株式会社 ハロゲン系ガスの処理剤及びハロゲン系ガスの処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022138850A1 (ko) 2022-06-30
CN116635132A (zh) 2023-08-22
TW202243736A (zh) 2022-11-16
WO2022138850A1 (ja) 2022-06-30
US20240066502A1 (en) 2024-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5414527B2 (ja) 触媒およびその製法、ならびに該触媒を用いた塩素の製造方法
JP3977887B2 (ja) フッ素化合物含有ガスの処理方法
US20060093547A1 (en) Process for treating fluorine compound-containing gas
JP7352487B2 (ja) アンモニア分解触媒
EP0057796B1 (en) Catalyst, catalyst support and oxychlorination process
TWI359695B (en) Catalyst and gas phase method using such a catalys
JP2017081812A (ja) マンガン−ジルコニウム系複合酸化物及びその製造方法、並びにその用途
KR20230125025A (ko) 염소 가스 분해용 촉매, 배출 가스 처리 장치 및 염소가스의 분해 방법
Niu et al. NF3 decomposition over some metal oxides in the absence of water
Xu et al. NF3 decomposition in the absence of water over some metal oxides coated-Al2O3 reagents
CN109952270B (zh) 基于氯化氢氧化的氯的制造方法
AU2009299908A1 (en) Method of decomposing N2O using a catalyst based on a cerium lanthanum oxide
WO2024101331A1 (ja) 塩素ガスの分解方法および塩素ガスの除去方法
JP5289132B2 (ja) 塩素製造用触媒および該触媒を用いた塩素の製造方法
WO2023228889A1 (ja) 塩素ガス分解用触媒および排出ガス処理装置
JP5503732B2 (ja) 塩素の製造方法
WO2018230121A1 (ja) フッ素含有ガスの分解除去剤、その製造方法と、それを使用したフッ素含有ガス除去方法、及びフッ素資源を回収する方法
KR20200092068A (ko) 대용량 과불화화합물 제거를 위한 텅스텐-지르코늄 금속산화물 촉매 및 그 제조 방법
CN112718017B (zh) 一种壳核催化剂及其制备方法和应用
WO2023084825A1 (ja) 亜酸化窒素分解用触媒の再生方法および亜酸化窒素の分解方法
Wang et al. Effective modification of MgO with surface transition metal oxides for NF3 decomposition
WO2023021806A1 (ja) 亜酸化窒素の分解方法および亜酸化窒素の分解装置
JP3327099B2 (ja) 有機ハロゲン化合物含有ガスの処理方法及び有機ハロゲン化合物分解触媒
JP3570136B2 (ja) 有機ハロゲン化合物含有ガスの処理方法及び有機ハロゲン化合物分解触媒
JP2023020433A (ja) 水素の製造方法、アンモニア含有ガスの処理材および処理材の製造方法