KR20240079862A - 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 탈황 방법 - Google Patents

고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 탈황 방법 Download PDF

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박준범
오장택
박아람
이철
노창래
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이준영
한신
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법은, (a) 액상 전처리 탈황용 촉매를 제조하는 단계; (b) 공극을 갖는 다공성(porous) 구조의 담지체를 일정 크기로 분쇄하는 단계; (c) 상기 단계 (a)에서 제조된 액상 전처리 탈황용 촉매에 단계 (b)에서 일정 크기로 분쇄된 담지체를 담가 10 내지 60분 동안 함침시키는 단계; (d) 상기 단계 (c)의 함침에 의해 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 담지체의 공극에 침투된 상태로 상기 담지체를 건조기에 투입한 후 100℃ 이상의 온도에서 일정 시간동안 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 탈황 방법 {Method for producing desulfurization catalyst, and desulfurization method using the same}
본 발명은 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 탈황 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 액상 전처리 탈황용 촉매를 공극을 갖는 담지체에 함침 및 건조시켜 고형화함으로써 탈황용 촉매의 중량이 최소화될 뿐만 아니라 제조공정 설비가 단순화되고, 보관 안정성 및 물류비용이 개선된 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 탈황 방법에 관한 것이다.
대기오염을 유발하는 오염원으로 황산화물(SOx)과 질소산화물(NOx)가 지목되고 있으며, 특히, 황산화물은 유황성분을 함유하는 화석연료의 연소로부터 방출되는 산업 배가스에 포함되어 있어 산성비를 유발하는 등의 다양한 환경오염을 야기하는 등의 문제를 나타내고 있다.
이러한 산업 배가스에서 황산화물을 제거하는 탈황 방법은 지속적으로 연구되어 왔으며, 공장 또는 화석연료를 사용하는 발전소에서는 일반적으로 연소 후 처리 방법인 배연탈황 방법을 사용하여 왔다.
배연탈황 방법은 유황가스를 함유하는 화석연료를 연소한 후, 그 배가스를 탈황 처리하는 것을 의미하며, 이러한 배연탈황 방법은 습식법과 건식법으로 나눌 수 있다. 습식법은 배가스를 암모니아수, 수산화나트륨 용액, 석회유 등을 통해 세척하여 황산화물을 제거하는 방법이며, 건식법은 활성탄, 탄산염 등의 입자 또는 분말을 배가스와 접촉시켜, 이산화황을 흡착 또는 반응시킴으로써 황산화물을 제거하는 방법이다.
하지만, 배연탈황 방법을 사용하기 위해서는 배가스를 처리하는 탈황 설비를 따로 구축해야 하며, 탈황 설비의 가동 시 인력과 비용이 많이 들고 탈황 과정이 복잡하다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 화석연료의 연소와 관련된 황산화물의 배출량 저감을 위해서 연료의 연소 전에 연료에 미리 혼합함으로써 연료의 연소 과정에서 탈황이 동시에 이루어지는 전처리 탈황용 촉매 및 탈황 방법에 대한 연구가 절실한 실정이다.
이러한 전처리 탈황용 촉매의 일례가 본원발명의 출원인이 앞서 출원한 특허등록 제1864999호(이하, ‘기출원특허’이라 함)에 잘 나타나 있다.
상기 기출원특허에 따르면, 화석연료의 연소 시에 단순하고 적용이 쉬우면 서 탈황 효과가 우수한 액상 전처리 탈황용 촉매, 탈황용 촉매의 제조방법 및 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상술한 액상 전처리 탈황용 촉매는 하기와 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래 액상 전처리 탈황용 촉매는 액상 원료와 물 등을 혼합하여 액체 상태로 제조되기 때문에 제조공정 설비가 복잡하고, 액상 화공물질의 특성상 보관 안전성이 좋지 않으며, 액체 형태로 특수용기를 탑재한 탱크로리 차량을 이용하여 수송해야 하므로 물류비 및 보관비용이 가중되는 문제점이 있었다.
둘째, 종래 액상 전처리 탈황용 촉매는 예컨대 석탄이나 석유 등 연소물에 전처리를 위해 혼입하는 경우 분사를 위한 별도의 설비가 필요함에 따라 제조공정설비의 비용 부담이 가중되는 문제점이 있었다.
셋째, 종래 액상 전처리 탈황용 촉매는 예컨대 석탄에 다량 첨가할 경우 석탄의 겔(gel)화로 석탄 투입구의 막힘 문제가 발생하거나 석탄을 반송하는 컨베이어 벨트에서 석탄과 함께 슬러리 형태로 하부로 흘러내리는 문제점이 발생되었다.
상기한 이유로 종래 액상 전처리 탈황용 촉매를 안정적인 고체 상태로 고형화함으로써 탈황용 촉매의 중량이 최소화될 뿐만 아니라 제조공정 설비가 단순화되고, 보관 안정성 및 물류비용이 개선된 고체 전처리 탈황용 촉매의 개발 및 보급이 시급한 실정이다.
한국 특허등록 제1864999호 (2018.05.30. 등록)
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 안출된 것으로, 액상 전처리 탈황용 촉매를 공극을 갖는 담지체에 함침 및 건조시켜 고형화함으로써 탈황용 촉매의 중량이 최소화될 뿐만 아니라 제조공정 설비가 단순화되고, 보관 안정성 및 물류비용이 개선된 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법 및 이를 이용한 탈황 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법은 일 실시예에 따라, (a) 액상 전처리 탈황용 촉매를 제조하는 단계; (b) 공극을 갖는 다공성(porous) 구조의 담지체를 일정 크기로 분쇄하는 단계; (c) 상기 단계 (a)에서 제조된 액상 전처리 탈황용 촉매에 단계 (b)에서 일정 크기로 분쇄된 담지체를 담가 10 내지 60분 동안 함침시키는 단계; (d) 상기 단계 (c)의 함침에 의해 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 담지체의 공극에 침투된 상태로 상기 담지체를 건조기에 투입한 후 100℃ 이상의 온도에서 일정 시간동안 건조하는 단계;를 포함하여 구성된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 (d) 이후에, (e) 담지체의 공극에 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 상태로 건조된 상기 담지체를 분쇄하여 분말화하는 단계;를 더 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 (e) 이후에, (f) 상기 단계 (e)를 통해 분말로 제조된 고형분을 압출기에 투입하여 펠릿(pellet)을 제조하거나, 상기 고형분을 타정기에 투입하여 정제(Tablet)로 제조하는 단계;를 더 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 (b)의 담지체는 질석(vermiculite), 펄라이트, 규조토, 활성탄 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 (c)에서, 액상 전처리 탈황용 촉매와 담지체는 5:1 내지 20:1의 질량비로 혼합된다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 (d)는, 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체를 건조기에 투입한 후, 상온에서 230℃로 승온한 후 5~6시간동안 건조하는 단계;를 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 (d)는, (d-1) 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체를 건조기에 투입한 후, 상온에서 130℃로 승온한 후 2시간동안 1차 건조하는 단계; (d-2) 상기 단계 (d-1)에서 1차 건조된 담지체를 230℃로 승온하여 2~3시간동안 2차 건조하는 단계;를 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 단계 (a)의 액상 전처리 탈황용 촉매는, SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물; Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속; 및 사붕산나트륨(Na2B4O7·10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물;을 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 산화물은 SiO2 15 ~ 90 중량부, Al2O3 15 ~ 100 중량부, Fe2O3 10 ~ 50 중량부, TiO2 5 ~ 15 중량부, MgO 20 ~ 150 중량부, MnO 10 ~ 20 중량부, CaO 20 ~ 200 중량부, Na2O 15 ~ 45 중량부, K2O 20 ~ 50 중량부 및 P2O3 5 ~ 20 중량부를 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 금속은 Li 0.0035 ~ 0.009 중량부, Cr 0.005 ~ 0.01 중량부, Co 0.001 ~ 0.005 중량부, Ni 0.006 ~ 0.015 중량부, Cu 0.018 ~ 0.03 중량부, Zn 0.035 ~ 0.05 중량부, Ga 0.04 ~ 0.08 중량부, Sr 0.02 ~ 0.05 중량부, Cd 0.002 ~ 0.01 중량부 및 Pb 0.003 ~ 0.005 중량부를 포함한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 액상 조성물은 사붕산나트륨(Na2B4O7 . 10H2O) 20 ~ 130 중량부, 수산화나트륨(NaOH) 15 ~ 120 중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 50 ~ 250 중량부 및 과산화수소(H2O2) 10 ~ 50 중량부를 포함한다.
한편, 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법은, 상술한 바와 같이 제조된 고체 전처리 탈황용 촉매를 연소물과 혼합하여 연소시킴으로써 황산화물을 흡착 및 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 연소물에 함유된 C, H, N, S의 함량 비율에 따라 연소물에 혼합되는 상기 고체 전처리 탈황용 촉매의 비율을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의해 제조된 고체 전처리 탈황용 촉매는, 다공성 구조의 담지체를 액상 전처리 탈황용 촉매에 함침, 건조 및 고형화함으로써 탈황용 촉매의 중량이 최소화될 뿐만 아니라 제조공정 설비가 단순화되고, 습기에 대한 보관 안정성 및 물류비용이 개선되며, 아울러 연소물에 전처리로 혼합되어 황산화물(SOx)을 높은 효율로 흡착하여 제거함으로써 탈황 효과가 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 고체 전처리 탈황용 촉매는 연소물의 연소 과정에서 연소물 입자에서 발생하는 회분(ash)에 흡착하여 다공성을 활성시키고 회분 내에 존재하는 황산화물과 반응하여 제거함으로써 배가스의 생성 전에 황산화물의 배출량을 저감시키는 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해 제조된 고체 전처리 탈황용 촉매는 연료의 연소 후 배가스를 탈황하던 종래의 방법과는 달리, 연소물을 연소시키기 전에 탈황용 촉매와 혼합하여 연소함으로써 추가적인 탈황 시설의 투자가 불필요하고, 연소물의 종류에 상관없이 용이하게 적용할 수 있는 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법의 플로우챠트
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 질석을 담지체로 이용한 담지 및 건조공정의 단계별 사진 이미지
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 담지체의 1차 건조 실험 결과 그래프
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 담지체의 2차 건조 실험 결과 그래프
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 질석을 담지체로 이용한 고체 촉매의 습윤 테스트 결과 그래프
도 4b는 도 4a의 경과 시간에 따른 습윤 상태를 보인 사진 이미지
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법의 플로우챠트이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 질석을 담지체로 이용한 담지 및 건조공정의 단계별 사진 이미지이다.
먼저, 도 1 및 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 살펴보면, 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법은 일 실시예에 따라 하기의 단계들로 구성될 수 있다.
단계 (a): 액상 전처리 탈황용 촉매를 제조한다. (S100)
본 발명에 따른 액상 전처리 탈황용 촉매는, 일 실시예에 따라 하기 세부 단계에 따라 제조될 수 있다.
단계 (a-1): SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 분말을 혼합 및 미분한다.
단계 (a-2): Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 분말을 혼합 및 미분한다.
단계 (a-3): 상기 단계 (a-1)의 상기 산화물 및 상기 단계 (a-2)의 상기 금속을 사붕산나트륨(Na2B4O7 . 10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물과 혼합하여 탈황용 촉매를 형성한다.
상기 단계 (a-1)는, SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물 분말을 혼합하여 미분기를 통해 미분하는 단계이다.
본 단계에서 산화물 분말은 SiO2 15 ~ 90 중량부, Al2O3 15 ~ 100 중량부, Fe2O3 10 ~ 50 중량부, TiO2 5 ~ 15 중량부, MgO 20 ~ 150 중량부, MnO 10 ~ 20 중량부, CaO 20 ~ 200 중량부, Na2O 15 ~ 45 중량부, K2O 20 ~ 50 중량부 및 P2O3 5 ~ 20 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 단계에서 미분된 산화물 분말은 입자 크기가 1 ~ 2 ㎛로 미분되도록 반복해서 미분할 수 있다.
상기 단계 (a-2)는, Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 분말을 혼합하여 미분기를 통해 미분하는 단계이다.
본 단계에서 금속 분말은 Li 0.0035 ~ 0.009 중량부, Cr 0.005 ~ 0.01 중량부, Co 0.001 ~ 0.005 중량부, Ni 0.006 ~ 0.015 중량부, Cu 0.018 ~ 0.03 중량부, Zn 0.035 ~ 0.05 중량부, Ga 0.04 ~ 0.08 중량부, Sr 0.02 ~ 0.05 중량부, Cd 0.002 ~ 0.01 중량부 및 Pb 0.003 ~ 0.005 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 본 단계에서 미분된 금속 분말은 입자 크기가 1 ~ 2 ㎛로 미분되도록 반복해서 미분할 수 있다.
상기 단계 (a-3)에서는, 상기 단계 (a-1) 및 상기 단계 (a-2)에서 혼합 및 미분한 산화물 분말 및 금속 분말을 사붕산 나트륨(Na2B4O7 . 10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물과 혼합하여 액상 전처리 탈황용 촉매를 형성한다.
본 단계에서 액상 조성물은 사붕산나트륨(Na2B4O7 . 10H2O) 20 ~ 130 중량부, 수산화나트륨(NaOH) 15 ~ 120 중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 50 ~ 250 중량부 및 과산화수소(H2O2) 10 ~ 50 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 본 단계에서 상기 단계 (a-1) 및 단계 (a-2)에서 혼합 및 미분한 산화물 분말 및 금속 분말과 혼합하여 반응시킬 때, 산화물 분말 및 액상 조성물이 킬레이트제 역할을 하여 금속 분말과 킬레이트화되어 금속 킬레이트 화합물을 형성시킬 수 있다.
또한, 본 단계에서 형성된 액상 전처리 탈황용 촉매는 24 ~ 72시간 침전시켜 안정화시키며, 침전된 탈황용 촉매를 분리하여 자연 건조시켜 분말 형태의 탈황용 분말 촉매로 사용할 수 있으며, 침전된 탈황용 촉매를 분리시키고 남은 액상 형태의 조성물을 본 발명의 액상 전처리 탈황용 촉매로 사용할 수 있다.
여기서, 상기 침전된 액상 탈황용 촉매의 침전물은 자연건조시켜 탈황용 분말 촉매(GTS-P)로 명명하고, 침전된 분말 조성물을 분리한 액상 조성물을 별도의 용기에 이동시키고 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS)로 명명한다.
참고로, 상기 탈황용 분말 촉매(GTS-P)는 앞서 상술한 바와 같이 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS)의 침전물을 자연 건조시켜 고형화할 수는 있으나, 이 경우 하기와 같은 여러 가지 문제점이 발생되었다.
첫째, GTS-P는 높은 점성을 갖기 때문에 건조 속도가 매우 느릴 뿐만 아니라, 표피 부분의 고형화에 따른 내부 건조에 어려움이 발생되었다. 이에, 수용액 상태의 GTS를 건조하기 위해 건조온도를 높일 경우 수분에 대한 용해도가 높아 고점도의 액상으로 존재하여 제조에 복잡성이 발생되었다.
둘째, 건조 후 금속재 설비에 부식이 발생되었으며, 설비의 벽면에 GTS 부착물이 생성되는 문제점이 발생되었다. 또한, 일반 대기상태에서 보관 시 수분 흡수에 따른 보관 안전성이 나쁘고, 단순 건조에 의한 GTS-P의 분말 고형물은 석탄에 분산시킬 때 공기 중의 수분을 흡수하여 액상화가 급속히 진행되므로 첨가 방법 및 설비에 복잡성이 발생되었다. 상기한 이유로 탈황용 분말 촉매(GTS-P)는 본 발명의 고체 전처리 탈황용 촉매로 사용하기에 부적합하였다.
따라서, 상술한 단계 (a-1) 내지 (a-3)에 의해 본 발명의 주재료 중 하나인 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS)를 제조 및 준비 완료한다.
단계 (b): 공극을 갖는 다공성(porous) 구조의 담지체를 일정 크기로 분쇄한다. (S200)
일 실시예에 따라, 상기 담지체는 다공성 물질인 팽창질석(vermiculite), 펄라이트(pearlite), 규조토, 활성탄 등을 담지체로 사용하였다. 상기 담지체는 겉보기 비중은 0.1~0.5, 흡수율은 60 ~ 300 cc/100g, 입자 크기는 10 ~ 2,000 ㎛인 것을 사용하였다.
상기 담지체는 다공성(porous) 구조를 갖는 재료가 바람직한데, 상기 담지체 내의 수많은 공극은 수분유지력을 가지고 있어 탈황 작용을 하는 성분을 고상으로 적절히 함유할 수 있다. 또한, 통기성을 가지고 있어 황산화물과의 반응을 통해 황산나트륨(Na2SO4)를 생성하고 특히 단열특성이 있어 고온영역에서의 분해반응을 저지시킨다. 통상 1200℃ 이상에서는 황산나트륨이 황산화물로 분해반응을 일으키어 배가스로 나가 탈황 성능이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 강알카리 성질의 탈황성분이 다공성 물질 내에 존재하여 연소로 내벽에 강알카리 성분의 부착되는 것을 최소화할 수 있는 입체 장애물 역할을 함에 따라 연소로 내벽에 알카리 부착에 따른 고온부식을 회피할 수 있다. 특히, 판상형 구조를 갖는 팽창질석의 경우 수분흡수 속도가 더욱 빨라 고액 함침에 유리한 이점이 있다.
단계 (c): 상기 단계 (a)에서 제조된 액상 전처리 탈황용 촉매에 단계 (b)에서 일정 크기로 분쇄된 담지체를 담가 10 내지 60분 동안 함침시킨다. (S300)
일 실시예에 따라, 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS)와 질석 담지체의 질량비는 5:1 내지 20:1의 범위에서 혼합할 수 있으며, 보다 바람직하게는 10:1의 질량비를 갖도록 혼합한다.
상기 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS)가 질석 담지체에 함침되는 시간은 액상 전처리 탈황용 촉매가 질석 담지체의 공극 사이에 충분히 함침될 수 있도록 최소 1시간 동안 함침을 실시한다.
단계 (d): 상기 단계 (c)의 함침에 의해 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 담지체의 공극에 침투된 상태로 상기 담지체를 건조기에 투입한 후 100℃ 이상의 온도에서 일정 시간동안 건조한다. (S400)
여기서, 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체를 건조기에 투입한 후, 상기 건조기의 내부 온도를 상온에서 230℃로 승온한 후 5~6시간동안 건조한다.
또한, 상기 단계 (d)는 일 실시예에 따라 하기 세부 단계들로 구성될 수 있다.
단계 (d-1): 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체를 건조기에 투입한 후, 상기 건조기 내부의 온도를 상온에서 130℃로 승온한 후 2시간동안 1차 건조한다.
단계 (d-2): 상기 단계 (d-1)에서 1차 건조된 담지체를 230℃로 승온하여 2~3시간동안 2차 건조한다.
상기와 같이 상온에서 130℃까지 승온한 뒤 건조하는 1차 건조, 130℃에서 230℃까지 승온한 뒤 건조하는 2차 건조를 통해 충분한 건조 시간동안 다단계로 건조를 수행함으로써 열기가 다공성 구조의 내부까지 골고루 침투하여 고른 건조가 이루어짐을 확인하였다. 또한, 후술하는 건조 실험에서 상기 2차 건조까지 완료한 결과물에서 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체의 함수율이 5% 미만에 도달함을 확인하였다. (도 3a, 3b 참조)
한편, 다른 실시예에 따라 상술한 일 실시예처럼 단계 (d-1) 및 (d-2)의 1, 2차 건조 과정을 단계적으로 거치지 않고, 단계 (d-2)의 2차 건조만을 160분간 수행하여서도 함수율 5% 미만에 도달할 수 있다. (도 3b의 하단 테이블 참조)
또한, 상술한 일 실시예 및 다른 실시예에서, 상기 건조기는 드럼형 분말 건조기를 사용하는 경우 담지체가 드럼형 건조통 내에서 구름운동하면서 건조되므로 건조 시간이 더욱 단축될 수 있어 본 발명의 고체 전처리 탈황용 촉매를 연속 생산하는 데 더욱 유리한 이점이 있다.
단계 (e): 담지체의 공극에 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 상태로 건조된 후, 상기 담지체를 분쇄기에 넣고 일정 크기로 분쇄한다. (S500)
분쇄 크기는 분쇄기를 통해 고형분을 입자 사이즈 10메시(1.9mm) 이하로 분쇄할 수 있으나, 연소물의 종류 및 혼합 방식에 따라 적절한 사이즈로 분쇄할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 분말 형태로 제조된 고형분은 본 발명의 고체 전처리 탈황용 촉매(제1 형태)로 바로 사용할 수 있다.
단계 (f): 상기 단계 (e)를 통해 분말로 제조된 고형분을 압출기에 투입하여 펠릿(pellet, 제2 형태)을 제조하거나, 상기 고형분을 타정기에 투입하여 정제(Tablet, 제3 형태)로 제조한다. (S600)
이상과 같이, 상술한 단계 (a) 내지 (f)에 의해 분말(제1 형태), 펠릿(제2 형태) 또는 정제(제3 형태)로 가공된 본 발명의 고체 전처리 탈황용 촉매(이하, ‘GTS-S’라 칭함)를 최종적으로 제조 완료한다.
즉, 분말로 제조된 건조품을 GTS-S 제품으로 출하하거나, 압출기를 사용하여 펠릿(pellet) 형태로 가공하거나, 분쇄기를 통해 고형분을 입자 사이즈 10메시(1.9mm) 이하로 분쇄한 후 타정기를 이용하여 정제(tablet)로 가공하는 등 다양한 형태의 GTS-S 제품을 제조할 수 있다. 이때, 일 실시예에 따라 상기와 같이 제조된 펠릿 또는 정제의 크기는 직경 2mm ~ 50mm, 길이는 직경 대비(L/D) 1 이내의 사이즈로 제조될 수 있다.
<실험예 1> 질석 담지 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S)의 건조 실험
이하, 도 3a, b를 참조하여 질석 담지체의 건조 실험 결과를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 한다. 다만, 제시된 실험 결과는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전처리 탈황용 촉매의 1차 건조 실험 결과 그래프이다.
GTS-S 1차 건조 실험 결과 @130℃
GTS-S를 건조기에 투입한 후, 상온에서 130℃로 승온한 후 건조하면서 일정 주기별로 함수율을 측정하였다.
상온에서 130℃까지 승온한 후 40분 단위로 함수율을 측정한 결과, 120분이 경과된 시점부터 모든 시료 1 내지 6(신성 1, 2, 3, SV1 1, 2, 3)에서 함수율이 50% 미만으로 나타나 1차 건조의 목표치에 부합됨을 확인하였다. (도 3a의 하단 함수율 테이블 참조)
구체적으로, TGA (열중량분석기, 모델명: TGA Q500)을 사용하여 40~150℃ (10℃/min)_N2 조건에서 무게 감량에 의한 수분율 변화를 측정하였다.
여기서, 상기 도 3a의 그래프에서 신성 1~3은 신성미네랄의 2호 질석을 사용한 시료이고, SV1 1~3은 광우의 SV1 질석을 사용한 시료이다.
즉, 신성 1, 2, 3과 SV1 1, 2, 3이 원산지가 상이하여 성분 및 흡수율에서 일부 차이가 있으나, 모두 질량이 동일한 샘플로 재현성을 확인하기 위해 각 사의 동일 샘플을 각각 3개씩 준비하여 무게 변화를 측정하였다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체 전처리 탈황용 촉매의 2차 건조 실험 결과 그래프이다.
GTS-S 2차 건조 실험 결과 @230℃
2차 건조는 상술한 도 3a의 1차 건조 때보다 승온된 230℃에서 가속 건조(급속 건조)를 실시하였다.
상온에서 230℃까지 승온한 후 20분 단위로 함수율을 측정한 결과, 160분이 경과된 시점부터 모든 시료 1 내지 6(신성 1, 2, 3, SV1 1, 2, 3)에서 함수율이 5% 미만으로 나타나 건조공정의 최종 함수율 목표치(5% 미만)에 부합됨을 확인하였다.
구체적으로, TGA(열중량분석기, 모델명: TGA Q500)을 사용하여 40~150℃ (10℃/min)_N2 조건에서 무게 감량에 의한 수분율 변화를 측정하였다.
즉, 상기 2차 건조에서 60분을 경과하면서 1차 건조의 함수율 목표치인 50%에 도달하였고, 160분 후 최종 함수율 목표치인 5% 미만에 도달하여 1차 건조가 완료된 시점부터 2차 건조가 최종 완료된 시점까지는 추가로 약 100분이 소요됨을 확인하였다. (도 3b의 하단 함수율 테이블 참조)
여기서, 상기 도 3b의 그래프에서 신성 1~3은 신성미네랄의 2호 질석을 사용한 시료이고, SV1 1~3은 광우의 SV1 질석을 사용한 시료이다.
또한, 상기 도 3a와 같이 모두 질량이 동일한 샘플로 재현성을 확인하기 위해 각 사의 동일 샘플을 각각 3개씩 준비하여 무게 변화를 측정하였다.
<실험예 2> 질석 담지 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S)의 습윤 테스트
이하, 도 4a, b를 참조하여 질석 담지체의 습윤 테스트 결과를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 한다. 다만, 제시된 테스트 결과는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따라 질석을 담지체로 이용한 고체 촉매의 습윤 테스트 결과 그래프이고, 도 4b는 도 4a의 경과 시간에 따른 습윤 상태를 보인 사진 이미지이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 GTS-S 완제품을 대기 중에 방치하여 흡수된 수분의 중량 퍼센트(%) 증가 추이를 일정 시간별로 측정하였다.
테스트에 사용된 실시예의 시료는 본 발명에 따라 제조된 질석 담지체를 이용한 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S) 1.01g이며, 비교예의 시료는 담지체를 이용하지 않은 분말 촉매(GTS-P) 0.35g이 사용되었다.
시료별 수분의 중량 퍼센트(%), 즉 수분흡수량은 아래와 같이 구해질 수 있다.
수분흡수량(%) = (GTS-S 완제품의 대기 중 방치 후의 무게 - GTS-S 완제품의 무게)/(GTS-S 완제품의 무게) * 100 %
측정 결과, 400분이 경과하여 400 내지 500분 사이의 일정 시점까지 실시예와 비교예의 시료 모두에서 수분의 중량 퍼센트(수분흡수량)가 급격히 증가되는 양상을 보였다.
특히, 비교예의 시료가 실시예의 시료보다 3배 이상 급증하였는데, 도 4b를 참조하면 (b) 411분 경과 후와, (c) 1420분 경과 후의 급격한 수분 증가에 의해 비교예의 담지체없는 분말 촉매 건조 고형분(GTS-P)에서 벽면 부착, 뭉침 현상 및 수용액 형태로 전환되는 여러 문제점이 발견되었다.
따라서, 시간의 경과에 따라 실시예의 시료가 비교예의 시료보다 습기를 흡수하는 습윤 안정성이 더욱 우수함을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 황분석기를 이용한 질석 담지 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S)의 탈황 성능 테스트 결과
No 시료명 담지 배수
(GTS/질석의 무게비)		 S 검출량(%) S 저감량(%) S 저감율(%)
1 비교예(GTS-P) - 0.02 0.24 92.31
2 실시예 1(GTS-S) 10.8 0.02 0.24 92.31
3 실시예 2(GTS-S) 14.6 0.03 0.23 88.46
4 실시예 3(GTS-S) 19.8 0.03 0.23 88.46
5 실시예 4(GTS-S) 19.8 0.05 0.21 80.77
6 실시예 5(GTS-S) 9.7 0.02 0.24 92.31
상기 표 1의 탈황 성능 테스트 결과표에서 알 수 있듯이, 비교예의 담지체없는 분말 탈활용 촉매와 비교하여 습윤 안정성을 보이는 실시예 1 내지 5의 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매가 S(황) 검출량, S 저감량, S 저감율에서 같거나 대등한 성능을 보임을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 본 탈황 성능 테스트에는 황분석기 CKiC(모델명 ‘5E-AS3200B’)를 사용하여, 미분된 석탄 10g에 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS) 1~3g을 섞어 건조한 후, 도가니(Crucible)에 석탄 샘플 45~45 mg을 칭량하여 1150℃에서 약 5분간 탈황 성능을 측정하였다.
특히, 실시예 5의 경우 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS)의 투입량이 가장 적으면서도 비교예와 동일한 탈황 성능을 보여 가성비 측면에서 가장 유리한 것으로 확인되었다.
한편, 본 발명 고체 전처리 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법은, 상술한 바와 같이 제조된 고체 전처리 탈황용 촉매를 연소물과 미리 혼합한 후 연소시킴으로써 연소 과정에서 전처리로 황산화물을 흡착 및 제거하는 것을 특징으로 한다.
또한 일 실시예에 따라, 상기 연소물에 함유된 C, H, N, S의 함량 비율에 따라 연소물에 혼합되는 상기 고체 전처리 탈황용 촉매의 혼합 비율을 조절할 수 있다. 예컨대, 연소물이 베트남 Uong Bi 3 석탄인 경우 황함량이 높아 본 발명의 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S)의 투입량을 늘려 일반 석탄보다 더 많이 혼합할 필요가 있다.
<석탄에 고형화 GTS-S(Gs)의 첨가량 계산법>
하기는 본 발명에 따른 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S)의 투입량을 계산하기 위한 산식이다.
f(factor) = Gl/Gs ...........(식 1)
(단, f는 고체 촉매 GTS-S에 함유되어 있는 액상 촉매 GTS 용액의 질량비, Gl은 액상 촉매 GTS의 질량, Gs는 고체 촉매 GTS-S의 질량이다.)
만약, Gl 100g을 담지 건조한 Gs의 무게가 35g일 경우,
f=100g/35g = 2.85
위 (식 1)로부터, Gs = Gl/f 를 도출하였다.
따라서, GTS-S를 GTS로 환산하여 12g을 첨가해야 할 경우,
Gs = Gl/f = 12g/2.85 = 4.21g
그러므로, 상기 본 발명의 고체 전처리 탈황용 촉매(GTS-S)는 무게 기준으로 단지 4.21g(35%)만 투입하면 되므로 동일한 탈황 효과를 얻기 위해 투입해야 했던 종래 액상 전처리 탈황용 촉매(GTS) 12g 대비 65%의 무게 감량 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법은 상기 고체 전처리 탈황용 촉매를 연소물의 연소 전에 연소물과 함께 혼합하여 연소시킴으로써 연소 과정에서 탈황 기능이 활성화되어 배가스 중의 황산화물을 미리 제거할 수 있다.
즉, 종래의 배연탈황 방법은 연소물만을 연소한 후 생성된 배가스에 포함된 황산화물(SOx)을 제거하는 방식이나, 이 과정을 수행하기 위한 탈황 설비와 이를 운용하기 위한 인력 및 비용이 많이 드는 단점을 가지고 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 고체 전처리 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법은 탈황용 촉매를 연소물의 연소 전에 연소물과 미리 혼합한 후 함께 연소시킴으로써, 연소 과정에서 탈황용 촉매가 연소물의 연소와 함께 발생하는 황산화물을 흡착하여 제거함으로써 종국에는 배가스 중의 황산화물 배출을 저감시키는 우수한 탈황 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 탈황용 촉매를 적용할 수 있는 연소물은 석탄, 석유, 폐기물 및 바이오 가스 등 연소를 통해 열량을 발생시키는 연소물들에 적용될 수 있으나, 바람직하게는 석탄에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 고체 전처리 탈황용 촉매를 연소물의 연소 전에 일정 비율로 혼입시킨 뒤 연소물과 함께 연소시키되, 이때 연소물에 포함된 C, H, N, S의 함량에 따라 고체 전처리 탈황용 촉매의 혼입량을 조절함으로써 우수한 탈황 효과를 유지할 수 있다.
아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.

Claims (13)

  1. (a) 액상 전처리 탈황용 촉매를 제조하는 단계;
    (b) 공극을 갖는 다공성(porous) 구조의 담지체를 일정 크기로 분쇄하는 단계;
    (c) 상기 단계 (a)에서 제조된 액상 전처리 탈황용 촉매에 단계 (b)에서 일정 크기로 분쇄된 담지체를 담가 10 내지 60분 동안 함침시키는 단계;
    (d) 상기 단계 (c)의 함침에 의해 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 담지체의 공극에 침투된 상태로 상기 담지체를 건조기에 투입한 후 100℃ 이상의 온도에서 일정 시간동안 건조하는 단계;를 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (d) 이후에,
    (e) 담지체의 공극에 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 상태로 건조된 상기 담지체를 분쇄하여 분말화하는 단계;를 더 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단계 (e) 이후에,
    (f) 상기 단계 (e)를 통해 분말로 제조된 고형분을 고체 전처리 탈황용 촉매로 하거나, 상기 고형분을 압출기에 투입하여 펠릿(pellet)을 제조하거나, 상기 고형분을 타정기에 투입하여 정제(Tablet)로 제조하는 단계;를 더 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (b)의 담지체는 질석(vermiculite), 펄라이트, 규조토, 활성탄 중 적어도 하나 이상을 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서, 액상 전처리 탈황용 촉매와 담지체는 5:1 내지 20:1의 질량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (d)는,
    상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체를 건조기에 투입한 후, 상온에서 230℃로 승온한 후 5~6시간동안 건조하는 단계;를 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (d)는,
    (d-1) 상기 액상 전처리 탈황용 촉매가 침투된 담지체를 건조기에 투입한 후, 상온에서 130℃로 승온한 후 2시간동안 1차 건조하는 단계;
    (d-2) 상기 단계 (d-1)에서 1차 건조된 담지체를 230℃로 승온하여 2~3시간동안 2차 건조하는 단계;를 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    단계 (a)의 액상 전처리 탈황용 촉매는,
    SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, MgO, MnO, CaO, Na2O, K2O 및 P2O3로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 산화물;
    Li, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Sr, Cd 및 Pb로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속; 및
    사붕산나트륨(Na2B4O7·10H2O), 수산화나트륨(NaOH), 규산나트륨(Na2SiO3) 및 과산화수소(H2O2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 액상 조성물;을 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 산화물은 SiO2 15 ~ 90 중량부, Al2O3 15 ~ 100 중량부, Fe2O3 10 ~ 50 중량부, TiO2 5 ~ 15 중량부, MgO 20 ~ 150 중량부, MnO 10 ~ 20 중량부, CaO 20 ~ 200 중량부, Na2O 15 ~ 45 중량부, K2O 20 ~ 50 중량부 및 P2O3 5 ~ 20 중량부를 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속은 Li 0.0035 ~ 0.009 중량부, Cr 0.005 ~ 0.01 중량부, Co 0.001 ~ 0.005 중량부, Ni 0.006 ~ 0.015 중량부, Cu 0.018 ~ 0.03 중량부, Zn 0.035 ~ 0.05 중량부, Ga 0.04 ~ 0.08 중량부, Sr 0.02 ~ 0.05 중량부, Cd 0.002 ~ 0.01 중량부 및 Pb 0.003 ~ 0.005 중량부를 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 액상 조성물은 사붕산나트륨(Na2B4O7 . 10H2O) 20 ~ 130 중량부, 수산화나트륨(NaOH) 15 ~ 120 중량부, 규산나트륨(Na2SiO3) 50 ~ 250 중량부 및 과산화수소(H2O2) 10 ~ 50 중량부를 포함하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매의 제조방법.
  12. 제 1 내지 11 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 고체 전처리 탈황용 촉매를 연소물과 혼합하여 연소시킴으로써 황산화물을 흡착 및 제거하는 것을 특징으로 하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 연소물에 함유된 C, H, N, S의 함량 비율에 따라 연소물에 혼합되는 상기 고체 전처리 탈황용 촉매의 비율을 조절하는 것을 특징으로 하는,
    고체 전처리 탈황용 촉매를 이용한 탈황 방법.
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DE102014103351A1 (de) * 2013-12-09 2015-06-11 BLüCHER GMBH Katalysatorsystem und dessen Verwendung
KR101836047B1 (ko) * 2017-09-18 2018-03-08 이철 탈황용 촉매를 이용한 탈황 시스템
KR102254998B1 (ko) * 2019-11-05 2021-05-24 (주)로우카본 전처리 탈황제를 이용한 선박 연료유의 전처리 탈황 방법
DE102021102078A1 (de) * 2020-09-25 2022-03-31 Blücher Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung von geträgerten Katalysatoren
KR20220066762A (ko) * 2020-11-16 2022-05-24 한밭대학교 산학협력단 유분의 탈황을 위한 실리카-알루미나 기반 촉매, 및 이의 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101864999B1 (ko) 2017-09-18 2018-06-05 이철 탈황용 촉매, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 탈황 방법

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