KR20240119989A - 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템 - Google Patents
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Abstract
질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템으로, 질소산화물 제거촉매와 일산화탄소 제거 촉매가 코팅된 콜리게이트 형태의 지지체를 포함하는 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템가 제공된다.
Description
본 발명은 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스에 관한 것이다.
LNG 발전의 경우 정지기동-정상기동 간 운전 시 불완전 연소조건 및 낮은 온도로 인하여 질소산화물(NO, NO2), 일산화탄소(CO) 및 총탄화수소(THC, total hydro carbon)의 발생량이 급증하기 때문에 환경규제강화에 따른 선제적 대응방안 도출 및 개선기술 적용이 필요하다.
특히 초미세먼지의 유발물질인 질소산화물은 정상기동 시 배출농도 기준을 만족시키나 정지-기동 간 과다배출에 따른 총량기준이 초과하며 일산화탄소는 기동 초기 연소조건의 불안정에 따른 과다배출이 문제로 지적되고 있어추후 NOx 배출 규제강화 및 신규 CO 배출규제 도입에 따른 NOx/CO 동시저감 기술이 필요한 실정이다.
선택적 촉매 환원법(SCR)은 탈질촉매상에서 환원제인 암모니아를 분배시켜배기가스 중 NOx를 선택적으로 환원하도록 하여 대기환경에 무해한 물과 질소로 변환하여 배기하는 제거 기술임. LNG 복합화력 SCR System에 설치되는 탈질촉매는압력손실을 낮추기 위하여 주로 주름진 저압차 콜리게이트(Corrugate) Type이 사용되고 있으나 최근에는 총량규제로 인하여 LNG 복합화력 기동/정지 구간부터 정상운전 구간까지 질소산화물(NOx)과 함께 배출되는 CO gas를 제거하기 위하여 SCR 탈질촉매후단에 CO 산화촉매를 코팅한 일체형 콜게이트(Corrugate) 탈질촉매가 필요하다.
현재 LNG 열병합발전소에 설치된 황연저감설비(Yellow Plume Elimination System, YPES) 및 선택적 촉매 환원공정 (Selective Catalytic Reduction, SCR)을 기반으로 정지기동-정상기동 간 Nox(NO, NO2) 및 CO 배출 저감이 불가하다. 이를 해결하기 위해 발전소 공정 후단 배열회수보일러(Heat Recovery Steam Generator, HRSG) 내에 NOx(NO, NO2) 및 CO 동시 배출 저감을 위한 복합촉매를 적용하여 정지기동-정상기동 간 배출물질을 저감하는 촉매와 공정기술 개발이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 질소산화물과 일산화탄소를 동시에 저감하는 새로운 촉매 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템으로, 질소산화물 제거촉매와 일산화탄소 제거 촉매가 코팅된 콜리게이트 형태의 지지체를 포함하는 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 질소산화물 제거촉매은 바나늄 및 안티몬을 활물질로 포함하며, 상기 일산화탄소 제거 촉매는 백금 및 나이오븀을 활물질로 포함한다.
본 발명에 따른 운전방법에 의하면, 하나의 촉매로 질소산화물과 일산화탄소를 동시에 저감할 수 있으며, 또한 암모니아 슬립 문제도 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NO2, NO를 저감시키는 SCR과 CO 저감 촉매가 일체형으로 되어있는 시스템의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 시스템이 공정에 적용된 모식도이다.
도 3은 콜리게이트 촉매 시스템(쿠폰 형태)의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 시스템이 공정에 적용된 모식도이다.
도 3은 콜리게이트 촉매 시스템(쿠폰 형태)의 사진이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
일반적으로 SCR의 질소산화물 분해반응은 하기 반응식 1처럼 암모니아(NH3) 및 우레아(Urea)를 환원제로 하여 촉매상에서 NOx를 제거하는 “Standard SCR” 반응에 의해 진행되거나, 하기 반응식 2처럼 NO와 NO2의 비율이 1:1에 해당하여 촉매반응을 빠르게 하는 “Fast SCR” 반응에 의해 진행된다.
(반응식 1) 4NO + 4NH3 + O2 -> 4N2 + 6H2O
(반응식 2) 2NH3 + NO2 + NO -> 2N2 + 3H2O
대부분의 연소장치로부터 배출되는 배가스 내 NOx 는 90~95%의 일산화질소(NO)와 5~10%의 이산화질소(NO2 )로 존재하여 “Standard SCR” 반응을 진행하거나, 별도의 산화반응을 유도하여 NO를 NO2로 산화시킴으로써 “Fast SCR” 반응을 진행하고 있다.
본 발명은 이러한 SCR 반응과 일산화탄소를 산화시켜 일산화탄소를 저감시키는 일산화탄소 산화촉매를 일체화시킨 촉매 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 NO2, NO를 저감시키는 SCR과 CO 저감 촉매가 일체형으로 되어있는 시스템의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 2개의 촉매가 하나의 시스템에 포함되며, 전단에는 환원제로인 암모니아나 우레아가 공급될 수 되어 SCR 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 촉매 시스템 내에서는 2개의 다중 기능 촉매가 코팅된 형태를 가지며, 이를 통하여 저온 SCR 반응과 CO 산화반응이 일어난다. 특히 본 발명에 따른 2개의 기능을 갖는 촉매의 각각은 동일/유사한 활성온도(200 내지 350℃)를 가지므로, 하나의 시스템에서 동일한 활성을 갖는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 촉매 시스템이 공정에 적용된 모식도이다.
본 발명에 따른 촉매 시스템은 압력차를 감소시키기 위하여 도 3에서 도시된 바와 같은 주름진 형상의 콜리게이트를 복수 층 적층시키는 형태이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촉매는 티타니아 지지체 상에 바나듐과 안티몬을 활물질로 갖는 SCR 촉매와, 티타니아 지지체 상에 백금 및 나이오븀을 활물질로 갖는 CO 산화촉매를 사용할 수 있으며, 이를 통하여 매우 우수한 질소산화물과 일산화탄소 저감 효율(질소산화물 90% 이상, 일산화탄소 80% 이상)을 가지며, 주름진 형상의 콜리게이트를 복수 층 적층시킴으로써 압력차는 50 mmH2O 이하로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
Claims (3)
- 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템으로,
질소산화물 제거촉매와 일산화탄소 제거 촉매가 코팅된 콜리게이트 형태의 지지체를 포함하는 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 질소산화물 제거촉매은 바나늄 및 안티몬을 활물질로 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 일산화탄소 제거 촉매는 백금 및 나이오븀을 활물질로 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물과 일산화탄소 제거 촉매 시스템.
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|---|---|---|---|---|
| KR102159082B1 (ko) | 2020-01-08 | 2020-09-23 | 주식회사 이엠코 | 화력발전소 배가스 처리방법 |
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2023
- 2023-01-31 KR KR1020230012231A patent/KR20240119989A/ko unknown
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