KR960012392B1 - 석유연소기기의 배기가스 정화장치 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

석유연소기기의 배기가스 정화장치
제1도는 종래 석유 연소기기 배기가스의 정화 반응도.
제2도는 종래 석유 연소기기 배기가스 정화 촉매 구성도로서,
(a)는 하니컴형 세라믹 촉매 상태를 나타낸 전체사시도.
(b)는 (c)에서 점선의 확대 단면도.
제3도는 종래의 산화촉매가 설치된 연소통 실린더 구조도.
제4도는 본 발명의 정화용 촉매가 설치된 연소통 실린더 구조도.
제5도는 본 발명의 정화용 촉매 구성도로서,
(a)는 하니컴형 세라믹 촉매 상태를 나타낸 전체 사시도.
(b)는 (a)의 점선부분의 확대 단면도.
제6도는 본 발명의 정화용 촉매(환원형) 제조 공정도.
제7도는 본 발명의 배기가스 정화반응 상태도.
제8도는 본 발명의 촉매를 이용한 발생가스 농도를 나타낸 것으로,
(a)는 CO, HC 농도지수 그래프.
(b)는 NOx 농도지수 그래프.
제9도는 재환원율을 나타낸 그래프.
본 발명은 석유연소기기의 배기가스 정화장치에 관한 것으로, 특히 기존의 연소통 실린더 상단에 설치되는 배기가스 산화형 촉매 상단에 환원형 촉매를 구성함으로서 석유연소기기 사용시 배출되는 냄새 및 유해성분(CO, HC, NOx)를 산화환원 반응엥 의해 제거하는데 적합한 구조에 관한 것이다.
일반적으로 석유연소기기 사용시 배출되는 불완전 연소에 따른 유해 및 냄새성분은 제1도에 나타낸 바와 같이 완전 연소하지 못한 하이드로카본(HC), 일산화탄소(CO)와 공기중의 질소와 O2가 반응하여 발생하는 NOx로 이루어진다.
이와 같은 배기가스중 HC와 CO는 산화촉매에 의해 공기중 O2와 반응하여 CO2와 H2O로 산화분해 되는데, 촉매를 사용하지 않은 상태에서는 고온(약 1,000℃ 이상)에서 산화반응이 일어나지만 촉매를 사용할 경우는 실제 석유기기의 배기가스 배출온도인 저온(300-400℃)에서부터 산화반응이 활성화되여 CO 및 HC는 CO2및 H2O로 완전 산화되어 제거된다.
CO와 HC는 점화 및 소화시에 많이 발생하고 NOx는 연소시 많이 발생한다.
CO 및 HC를 공기와 공존한 상태에서 CO2와 H2O로 변화시키는 산화형 촉매로서는 제2도와 같이 MgO, SiO2, Al2O3의 비분말과 성형, 소성하여 만든 하니컴형 세라믹(Honey-Comb형 Ceramic) 담체(Cordierite : 2MgO, 2Al2O3, 5SiO2) 위에 귀금속(pd, pt)의 담지성을 높이기 위해 r-AL2O3로서 워쉬코드(Wash Coat)한후 귀금속을 담지하거나 워쉬코트한 후 대신에 ABO3(여기서 A : La, Ce 등의 회토류 원소 또는 Mg, Ca 등의 알카리토류 금속, B : CO, Mn 등의 천이금속)페로프스카이트(Perovskite) 복합산화물에 귀금속(pd, pt)를 소량 담지하는 방법이 이용되고 있다.
상기한 두 방법은 공히 산화형 촉매로서 제3도와 같이 석유연소기기의 버너부(1) 상측에 위치한 연소통 실린더(2) 상단에 설치된다.
그러나 상기한 종래의 산화형 촉매는 냄새 및 유해성분중 CO 및 HC는 제1도와 같이 CO2와 같이 CO2와 H2O로 분해 제거되나, NOx는 제거되지 못할 뿐 아니라 산화촉매에 의해 공기중 O2의 결합반응이 조장되어 NOx의 발생이 증대되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 종래의 문제점을 위해 창안한 것으로, 기존의 연소통 실린더 상단에 설치되는 배기가스 정화용 산화형 촉매 상단에 환원형 촉매를 설치하여 유해성분(CO, HC, NOx)을 산화-환원작용에 의해 완전히 제거하는데 그 목적이 있다.
이하 본 발명을 설명한다.
제4도는 본 발명의 장치도로서, 버어너(1)부 상측에 위치한 연소통 실린더(2)의 상단에 산화형 촉매(3)를 설치한 석유연소기기의 배기가스 정화장치에 있어서, 상화형 촉매(3) 상단에 환원형 촉매(4)를 구성한 것이다.
본 구성에서 첫째단(하부 위치)에는 산화형 촉매(3)를, 둘째단(상부 위치)에는 환원형 촉매를 일렬로 구성시킨다.
이때 이들 촉매간의 반응성 향상을 위해 일정 간격으로 유지하며, 바람직하게는 2-20mm 간격으로 유지시킨다.
본 구성에서의 환원성 촉매는 제5도와 같이 기존의 코디어라이트 담체(2MgO, 2Al2O3, 5SiO2)에 워쉬코트(Wash Coat) 재료로서 r-Al2O3에 CeO2를 첨가 혼합하여 워쉬코트되고, 촉매활성 물질이 담지된 구조로 이루어진다.
여기서 워쉬코트는 담체 및 촉매 활성물질에 비표면적을 높여 촉매 활성물질의 균일 담지를 위한 것이고, 워쉬코트 재료는 r-Al2O3에 산소저장효과(Oxygen Storage Effect)가 우수한 CeO2를 혼합하여 구성된다.
제6도는 환원촉매의 제조공정을 나타낸 것으로, 코디어라이트 담체 원료를 혼합, 압출, 성형, 건조, 소결하여 담체를 얻는다.
이렇게 얻어진 담체(2MgO, 2Al2O3, 5SiO2)에 후공정에서 담체 및 촉매 활성물질[희토류(La, Sr 등) 및 알카리토류 금속(Mg, Ca 등)]에 비표면적을 높여 촉매 활성물질의 균일한 담지를 위해 워쉬코트 한다.
이때 워쉬코트 재료는 r-Al2O3100중량%에 대해 CeO2를 10-35중량% 혼합하여서 된 것이다.

Claims (6)

  1. 버어너부 상측에 위치한 연소통 실린더의 상단에 산화형 촉매를 설치하고, 상기 산화형 촉매 상단에 환원형 촉매를 구성함을 특징으로하는 석유연소기기의 배기가스 정화장치.
  2. 제1항에 있어서, 연소통 실린더 상단에 산화형 촉매와 환원형 촉매가 일정간격을 두고 형성됨을 특징으로 하는 석유연소기기의 배기가스 정화장치.
  3. 제2항에 있어서, 산화형 촉매와 환원형 촉매는 2-20mm 의 간격을 두고 형성됨을 특징으로 하는 석유연소기기의 배기가스 정화장치.
  4. 제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 환원형 촉매는 코디어라이트(2MgO, 2Al2O3, 5SiO2)담체에 워쉬코트(Wash Coat) 재료로서 r-Al2O3에 CeO2를 혼합하여 워쉬코트되고, 촉매활성 물질로서 희토류 금속과 알카리토류 금속이 담지된 것임을 특징으로 하는 석유연소기기의 배기가스 정화장치.
  5. 제4항에 있어서, 워시코트 재료는 r-Al2O3100중량%에 대해 CeO를 10-35중량% 혼합하여서 구성된 것임을 특징으로 하는 석유연소기기의 배기가스 정화장치.
  6. 제5항에 있어서, 희토류 금속이 La, Sr이고, 알카리토류 금속이 Mg,Ca임을 특징으로 하는 석유연소기기의 배기가스 정화장치.
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