WO2020171615A1 - Voc 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법 - Google Patents

Voc 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2020171615A1
WO2020171615A1 PCT/KR2020/002441 KR2020002441W WO2020171615A1 WO 2020171615 A1 WO2020171615 A1 WO 2020171615A1 KR 2020002441 W KR2020002441 W KR 2020002441W WO 2020171615 A1 WO2020171615 A1 WO 2020171615A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
voc
catalyst
volatile organic
organic compounds
adsorption
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2020/002441
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이진희
허일정
장태선
박지훈
김상준
김영진
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT
Original Assignee
Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT
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
Priority claimed from KR1020190019694A external-priority patent/KR102255620B1/ko
Priority claimed from KR1020190020244A external-priority patent/KR102142862B1/ko
Application filed by Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT filed Critical Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT
Priority to US17/432,063 priority Critical patent/US11965446B2/en
Publication of WO2020171615A1 publication Critical patent/WO2020171615A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US18/232,290 priority patent/US12092010B2/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/202—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means using microwaves
    • 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
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9431—Processes characterised by a specific device
    • 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
    • B01D53/02—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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0438—Cooling or heating systems
    • 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
    • B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
    • 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
    • B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • 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
    • B01D53/90—Injecting reactants
    • 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
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9481—Catalyst preceded by an adsorption device without catalytic function for temporary storage of contaminants, e.g. during cold start
    • 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
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • 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
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. by adjusting the dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/202—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/204—Carbon monoxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2067—Urea
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/208—Hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/80—Organic bases or salts
    • 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
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/202—Alcohols or their derivatives
    • B01D2252/2023—Glycols, diols or their derivatives
    • 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
    • B01D2252/20—Organic absorbents
    • B01D2252/202—Alcohols or their derivatives
    • B01D2252/2023—Glycols, diols or their derivatives
    • B01D2252/2028—Polypropylene glycol, ethers or esters thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/102—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1025—Rhodium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202—Alkali 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
    • B01D2255/204—Alkaline 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
    • 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
    • B01D2255/20707—Titanium
    • 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
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • 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
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20792—Zinc
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/40—Mixed oxides
    • B01D2255/407—Zr-Ce mixed oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/91—NOx-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/40—Nitrogen compounds
    • B01D2257/404—Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7022—Aliphatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/702—Hydrocarbons
    • B01D2257/7027—Aromatic hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • B01D2258/012—Diesel engines and lean burn gasoline engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • 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
    • B01D53/02—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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—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 by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0454—Controlling adsorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F01N2370/04—Zeolitic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1402—Exhaust gas composition
    • 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
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for reducing volatile organic compounds (VOC) and nitrogen oxides (NOx).
  • VOC volatile organic compounds
  • NOx nitrogen oxides
  • the present invention relates to a VOC reduction system and a VOC reduction method, and more particularly, to a VOC reduction system and a VOC reduction method for activating the catalyst by applying pulsed thermal energy to the catalyst and thereby oxidizing and removing VOCs. will be.
  • the present invention relates to a pulse control system for reducing nitrogen oxides, a method for reducing nitrogen oxides using the same, and an internal combustion engine including the same, and in more detail, energy and cost can be saved, and an existing post-treatment device cannot be installed. It relates to a pulse control system for reducing nitrogen oxides applicable to all internal combustion engine-based power sources including old automobiles and ships, a nitrogen oxide reduction method using the same, and an internal combustion engine including the same.
  • Nitrogen oxide is mainly generated in the process of burning fuel or raw materials at high temperatures in incinerators, combustion furnaces, power plants, automobiles, and ships. When these nitrogen oxides are discharged to the atmosphere, they cause respiratory diseases in the human body and slow or die the growth rate of plants. It can also cause ozone generation and photochemical smog in urban areas.
  • nitrogen oxides exist in the form of NO, NO 2 , N 2 O, and N 2 O 4 , and the biggest damage caused by nitrogen oxides is that nitrogen oxides react with hydrocarbons in the presence of sunlight to cause photochemical smog. I can.
  • nitrogen oxides not only cause visibility impairment and greenhouse effect, but are also converted into nitric acid and nitrate, causing acid rain. Therefore, efforts to reduce nitrogen oxides are urgently required.
  • secondary fine dust problems are caused by fine dust precursors that are granulated in gas or air.
  • Nitrogen oxides which have the highest emissions among domestic air pollutants, are mostly reduced by urea SCR.
  • urea SCR requires expensive hardware and requires a lot of space due to ancillary devices for operation, there is a problem that it is limited to be spread to various emission sources.
  • Harmful exhaust gas components generated from automobiles include carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC), as well as nitrogen oxides.
  • nitrogen oxides In the case of gasoline vehicles, the amount of nitrogen oxides is very small compared to other harmful substances, so nitrogen oxides are produced by oxidation-reduction of carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides, which have been used since the 1970s. You can handle it.
  • CO carbon monoxide
  • HC hydrocarbons
  • nitrogen oxides which have been used since the 1970s. You can handle it.
  • LNT Lean NOx Traps
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • a catalyst layer is mounted in an exhaust gas flow path, and a separate reducing agent supplied from the outside is injected to selectively react with the reducing agent and nitrogen oxides by catalytic action, thereby reducing treatment with nitrogen and water vapor.
  • ammonia As a reducing agent, ammonia (NH 3 ), urea, hydrocarbon, carbon monoxide, hydrogen, etc. are used, and ammonia, which selectively reduces nitrogen oxides best, is mainly used.
  • urea which provides ammonia instead of ammonia
  • a urea solution is sprayed to a dosing module disposed at the front end to maintain the nitrogen oxide removal performance above a certain level.
  • the selective catalytic reduction technology using urea can be mainly used only for large vehicles and freight vehicles, and has a disadvantage in that it is difficult to apply to small vehicles, old vehicles, and offshore small and medium-sized ships.
  • an additional space is secured and urea SCR technology using a zeolite catalyst is used, but the price of the vehicle is increased accordingly.
  • the urea solution which is a reducing agent, must be periodically replenished, there is a problem that the economic burden is large and the process is cumbersome.
  • LNT is composed of a NOx occluding material and an oxidation catalyst (DOC) in one carrier, and occludes NOx in an occluding material such as barium (Ba) in lean mode operation, similar to a three-way catalyst.
  • DOC oxidation catalyst
  • It is a technology that temporarily induces rich mode operation and generates carbon monoxide and hydrocarbons in exhaust gas and uses them as a reducing agent to reduce the occluded NOx to nitrogen and water for purification.
  • the sulfur component contained in the fuel is converted to SOx in the engine exhaust gas, it reacts with alkali metal oxides such as barium oxide required for NOx storage and is converted to barium sulfate (BaSO4).
  • alkali metal oxides such as barium oxide required for NOx storage and is converted to barium sulfate (BaSO4).
  • BaSO4 barium sulfate
  • Volatile Organic Compounds are organic compounds that have a low boiling point due to high vapor pressure and are easily evaporated at room temperature and diffuse into the air. Most volatile organic compounds (VOC) are irritating. It smells and is harmful to the human body.
  • VOC volatile organic compounds
  • organic solvents used in chemical processes chlorinated carbon used as sprays or refrigerants, gasoline or compounds derived therefrom, and benzenes contained in cigarettes or automobile soot.
  • formaldehyde which is a raw material for substances, building materials, paints, and adhesives.
  • Volatile Organic Compounds can be classified into supervolatile organic compounds having a boiling point of 0 ⁇ 100 °C, volatile organic compounds having a boiling point of 0 ⁇ 100 °C, and semivolatile organic compounds having a boiling point of 260 ⁇ 400 °C.
  • Benzene is known to cause leukemia, central nervous system disorders, and chromosomal abnormalities as a direct hazard of organic compounds (VOC), and indirect secondary hazards include nitrogen oxides (NOx) present in the atmosphere and Ozone (O 3 ), which is the cause of photochemical smog, is generated through photochemical reactions with other chemical substances, or the cause of photochemical smog caused by strong acidic secondary pollutants such as peroxy-acetylnitrate (PAN), stratosphere Destruction of the ozone layer and global warming, etc., have a fatal adverse effect on the environment and human body.
  • NOx nitrogen oxides
  • O 3 Ozone
  • PAN peroxy-acetylnitrate
  • PAN peroxy-acetylnitrate
  • PAN peroxy-acetylnitrate
  • VOC volatile organic compounds
  • VOC volatile organic compounds
  • the direct combustion method which includes a thermal energy recovery facility, is a method of decomposing exhaust gas through combustion, and is widely used compared to other technologies. It has the advantage of removing 95 to 99% of organic compounds (VOC), but when operating in a state of low VOC concentration, it is expensive to operate because fuel must be supplied from the outside as a heat source.
  • halogen compounds are contained or a large amount of inorganic metal compounds are contained, additional incineration devices are required, and there are disadvantages such as the possibility of generating NOx at high temperatures.
  • the adsorption treatment method is a method of collecting, collecting, and retaining contaminants on the surface of the adsorbent by bringing the gas into contact with a solid adsorbent. Compared to other methods, it is easier to operate and requires less operation cost and equipment investment, and the concentration of pollutants in the exhaust gas is extremely high. It can be used even when the contaminant is low or non-flammable, and it has the advantage of being able to almost completely remove the compound with low volatility and high molecular weight, while the desorption of the compound is difficult when the adsorbent is regenerated and may cause secondary contamination.
  • materials with high volatility and a molecular weight of 45 or less are not easily adsorbed by the adsorbent, and the adsorbent is sensitive to the state of the exhaust gas, so pretreatment processes such as filtration, cooling, and moisture removal are required.
  • the catalytic oxidation method is suitable for the treatment of waste gases containing low concentrations of volatile organic compounds (VOC) or operation under conditions of varying flow rates and concentrations.
  • VOC volatile organic compounds
  • energy consumption is lower and investment and operation costs are lower. It costs less, can be operated at low temperatures, and has the advantage of being able to produce relatively high efficiency, which has attracted the most attention recently.
  • an object of the present invention is to provide a system and a method for reducing volatile organic compounds and nitrogen oxides (NOx).
  • VOC reduction system can simultaneously remove and desorb volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorbent by supplying pulsed thermal energy instead of a direct combustion method. It is in doing.
  • an object of the present invention is to provide a pulse control system for reducing nitrogen oxides that can reduce energy and cost, and can reduce nitrogen oxides even in a lean mode.
  • the present invention provides a system for reducing volatile organic compounds and nitrogen oxides.
  • the VOC reduction system includes: a housing having an inlet and an outlet so that gas is introduced and discharged; An adsorption/desorption module disposed inside the housing to adsorb/desorb volatile organic compounds (VOC) contained in the gas; A VOC shear detection unit disposed on one side of the adsorption/desorption module to detect a concentration of volatile organic compounds adsorbed on the adsorption/desorption module; A catalyst disposed on the other side of the adsorption/desorption module to oxidize volatile organic compounds desorbed from the adsorption/desorption module; A heating carrier disposed on one side of the catalyst to supply thermal energy to the catalyst; And a VOC rear-end sensing unit disposed at the rear of the heating carrier to detect the concentration of the volatile organic compound converted by the catalyst.
  • VOC volatile organic compounds
  • the heating carrier further comprises a heating means for supplying thermal energy in the form of a pulse, and the heating means is connected to the VOC shear detection unit, and the volatile organic compound detected by the VOC shear detection unit When the concentration of (Volatile Organic Compounds: VOC) is detected above a preset value, it is preferable that the heating means applies thermal energy in the form of pulses to the heating carrier.
  • the adsorption/desorption module includes zeolite as an adsorbent.
  • the catalyst is introduced into the carrier at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, and oxides thereof One, and the support is preferably in the form of a mass compressed by a press.
  • the catalyst Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, and one or more selected from the group consisting of oxides thereof introduced into the carrier And, it is preferably a monolithic catalyst coated on a honeycomb substrate.
  • the support is preferably at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 2 , and TiO 2 .
  • the VOC reduction system includes: a housing having an inlet and an outlet so that gas is introduced and discharged; Heating to be disposed inside the housing and heating the adsorbent layer capable of adsorbing and concentrating volatile organic compounds (VOC) contained in the gas and desorption of volatile organic compounds adsorbed on the adsorbent layer And a composite module including a heating carrier having a means, and a catalyst layer for removing the volatile organic compound when the volatile organic compound is desorbed from the adsorbent, wherein the composite module includes a concentration of the volatile organic compound adsorbed on the adsorbent layer. If it is more than a preset value, the volatile organic compounds are desorbed and the catalyst layer is activated to remove the volatile organic compounds.
  • VOC volatile organic compounds
  • the heating carrier having the heating means is characterized in that the thermal energy in the form of a pulse is applied to the catalyst layer.
  • the VOC reduction method is, wherein the adsorption/desorption module adsorbs volatile organic compounds (VOC) in the gas, and the volatile organic compounds of the adsorption/desorption module adsorbed with the volatile organic compounds. If the compound concentration value is higher than the preset value, pulsed thermal energy is applied to the heating carrier to activate the catalyst, and the volatile organic compound is desorbed from the adsorption/desorption module to which the volatile organic compound is adsorbed, and then removed by the activated catalyst. It is characterized by being.
  • VOC volatile organic compounds
  • thermal energy in the form of a pulse is applied to the heating carrier.
  • the adsorption/desorption module desorb VOCs when the concentration of the adsorbed volatile organic compound is higher than a preset value.
  • the pulse control system for reducing nitrogen oxides is disposed between the inlet and the outlet, and is a composite in which an occlusion material for storing nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas passing through the inlet and an oxidation/reduction catalyst are supported.
  • a pulse signal generator connected to the complex catalyst carrier, the heat supplier, and the reducing agent supply unit, respectively, and generating a pulse signal so that the concentration of heat and the reducing agent supplied into the housing maintains a pulse shape over time. do.
  • the occlusion material may be any one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, rare earths, zeolites, and combinations thereof.
  • the oxidation/reduction catalyst may be any one selected from the group consisting of noble metals, transition metals, and combinations thereof.
  • the occlusion material and the oxidation/reduction catalyst may be supported on the surface of the carrier or included as a constituent of the carrier.
  • the reducing agent is selected from the group consisting of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), partially oxidized hydrocarbon (OHC), carbon-nitrogen compounds, hydrogen-nitrogen compounds, ammonia (NH3), and mixtures thereof. It can be either.
  • the present invention comprises the steps of: (a) introducing exhaust gas through the inlet of the housing; (b) supplying the nitrogen oxide in the exhaust gas by the storage material, and supplying heat supplied into the housing by a signal from a pulse signal generator while maintaining a pulse shape over time; (c) reducing and desorbing the nitrogen oxide by a reducing agent; And (d) discharging the reduced nitrogen (N2) and carbon dioxide (CO2) through the outlet of the housing. It provides a method for reducing nitrogen oxides using a pulse control system including.
  • nitrogen monoxide (NO) may be oxidized to nitrogen dioxide (NO2) by an oxidation catalyst before the occlusion.
  • the occlusion material of step (b) may be any one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, rare earths, zeolites, and combinations thereof.
  • the concentration of the reducing agent may maintain a pulse shape over time by a signal of the pulse signal generator.
  • the present invention provides an internal combustion engine including the pulse control system for controlling the supply of a reducing agent and heat.
  • VOC volatile organic compounds
  • VOC volatile organic compounds
  • the system for reducing nitrogen oxides according to the present invention can not only reduce nitrogen oxides in a lean mode, but also reduce nitrogen oxides discharged at room temperature.
  • the system for reducing nitrogen oxides according to the present invention can save energy and cost by supplying heat and a reducing agent in the form of pulses.
  • the system for reducing nitrogen oxides according to the present invention has the advantage of being applicable to old automobiles, ships, and all other internal combustion engine dynamometers due to high space utilization.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a VOC reduction system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 shows a schematic diagram of a VOC reduction system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a graph showing the catalytic activity of the present invention and a conventional VOC removal system.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a pulse control system for reducing nitrogen oxides according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a graph showing a pulse control system for reducing nitrogen oxides according to an embodiment of the present invention and a nitrogen oxide conversion performance over time according to heat and injection of a reducing agent in a conventional denitration catalyst technology.
  • FIG. 6 is a diagram showing that the complex catalyst carrier and the heat supplier reduce nitrogen oxides according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method for reducing nitrogen oxides through a pulse control system according to an embodiment of the present invention.
  • the VOC reduction system comprises: a housing having an inlet and an outlet so that gas is introduced and discharged; An adsorption/desorption module disposed inside the housing to adsorb/desorb volatile organic compounds (VOC) contained in the gas; A VOC shear detection unit disposed on one side of the adsorption/desorption module to detect a concentration of volatile organic compounds adsorbed on the adsorption/desorption module; A catalyst disposed on the other side of the adsorption/desorption module to oxidize volatile organic compounds desorbed from the adsorption/desorption module; A heating carrier disposed on one side of the catalyst to supply thermal energy to the catalyst; And a VOC rear-end sensing unit disposed at the rear of the heating carrier to detect the concentration of the volatile organic compound converted by the catalyst.
  • VOC volatile organic compounds
  • the concentration of the fuel and the reducing agent are supplied so as to maintain a pulse shape, so that nitrogen oxides can be reduced even in a lean mode.
  • it provides a system for reducing nitrogen oxides that can save energy and cost and can be applied to old automobiles, ships, and all other internal combustion engine dynamometers.
  • the system for reducing nitrogen oxides includes: a housing having an inlet and an outlet so that exhaust gas is introduced and discharged; A complex catalyst carrier and a heat supply unit disposed between the inlet and the outlet and carrying an occlusion material for storing nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas passing through the inlet and an oxidation/reduction catalyst; A reducing agent supply unit in which a reducing agent for reducing nitrogen oxides stored from the storage material is stored; And a pulse signal generator connected to the complex catalyst carrier, the heat supplier, and the reducing agent supply unit, respectively, and configured to generate a pulse signal so that the concentration of heat and the reducing agent supplied into the housing maintains a pulse shape over time. do.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, and not by direct combustion, but by supplying pulsed thermal energy to desorb and remove volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorbent. It is to provide a VOC reduction system (1).
  • VOC volatile organic compounds
  • the VOC reduction system 1 includes: a housing 10 having an inlet and an outlet so that gas is introduced and discharged; An adsorption/desorption module 100 disposed inside the housing to adsorb/desorb volatile organic compounds (VOC) contained in the gas; A VOC shear detection unit 110 disposed on one side of the adsorption/desorption module to detect a concentration of volatile organic compounds adsorbed on the adsorption/desorption module; A catalyst 200 disposed on the other side of the adsorption/desorption module to oxidize volatile organic compounds desorbed from the adsorption/desorption module; A heating carrier 300 disposed on one side of the catalyst and supplying thermal energy to the catalyst; And a VOC rear-end sensing unit 310 disposed behind the heating carrier to detect the concentration of the volatile organic compound converted by the catalyst.
  • VOC volatile organic compounds
  • a brief look at the operation method of the VOC reduction system 1 according to an embodiment of the present invention is as follows.
  • the adsorption/desorption module 100 capable of adsorbing volatile organic compounds (VOC) contained in the gas is provided with volatile organic compounds ( Volatile Organic Compounds (VOC) are continuously adsorbed to a certain concentration.
  • the VOC shear detection unit 110 may detect the concentration of the volatile organic compound adsorbed to the adsorption/desorption module 100.
  • the VOC shear detection unit 110 may detect the concentration of the volatile organic compound adsorbed by the adsorption/desorption module 100 and desorb the volatile organic compound when the concentration of the volatile organic compound is higher than a preset value.
  • the volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module 100 When the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module 100 increases and becomes high, the volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module 100 are Simultaneously with being desorbed from the adsorption/desorption module 100, the volatile organic compounds (VOC) may be oxidized to CO2 and H2O by the catalyst 200 disposed at one side of the adsorption/desorption module 100.
  • the catalyst 200 may be activated by applying thermoelectric energy at the same time as volatile organic compounds (VOC) are desorbed in the adsorption/desorption module 100. At this time, volatile organic compounds (VOC) oxidized (removed) by the catalyst 200 may be CO2 and H2O.
  • VOC volatile organic compounds
  • VOC rear-end detection unit 310 detects the concentration of volatile organic compounds (VOC) remaining in the gas once more to check the presence or absence thereof.
  • the adsorption of the volatile organic compounds (VOC) is performed at 0 to 50°C, and the continuously supplied volatile organic compounds (VOC) are adsorbed to the adsorption/desorption module 100 to obtain the VOC concentration.
  • the adsorbed volatile organic compounds (VOC) are desorbed and thermoelectric energy is supplied at the same time to activate the catalyst 200.
  • the activated catalyst 200 may oxidize the volatile organic compounds (VOC).
  • the temperature condition may be 0 to 50°C, and the volatile organic compounds (Volatile Organic Compounds) may be applied to the adsorption/desorption module 100.
  • VOC volatile organic compounds
  • thermal energy in the form of a pulse may be supplied and desorbed.
  • thermoelectric energy is applied to the catalyst 200 to increase the temperature of the catalyst 200, and the catalyst 200 may be activated by the increase in temperature.
  • the catalyst 200 is activated when the temperature is higher than 150° C. and can oxidize volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module 100, and specifically desorb under a temperature condition of 150 to 400° C. It can oxidize volatile organic compounds (VOC).
  • VOC volatile organic compounds
  • VOC volatile organic compounds
  • the VOC rear-end detection unit 310 may check the concentration of volatile organic compounds (VOC) in the emitted air and the presence or absence of volatile organic compounds.
  • VOC volatile organic compounds
  • VOC reduction system 1 shows a schematic diagram of a VOC reduction system 1 according to the present invention.
  • the VOC reduction system 1 includes a housing 10 having an inlet and an outlet so that gas is introduced and discharged; An adsorption/desorption module 100 disposed inside the housing to adsorb/desorb volatile organic compounds (VOC) contained in the gas; A VOC shear detection unit 110 disposed on one side of the adsorption/desorption module to detect the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module; A catalyst 200 disposed on the other side of the adsorption/desorption module to oxidize volatile organic compounds (VOC) desorbed from the adsorption/desorption module; A heating carrier 300 disposed on one side of the catalyst 200 to supply thermal energy to the catalyst 200; And a VOC rear-end sensing unit 310 disposed behind the heating carrier 300 and detecting the concentration of volatile organic compounds (VOC) converted by the catalyst 200.
  • VOC volatile organic compounds
  • the type of the housing 10 is not limited as long as it is a material that can withstand high temperature heat.
  • the heating carrier 300 further includes a heating means (not shown) for supplying thermal energy in the form of a pulse, and the heating means is connected to the VOC shear detection unit 110, and the VOC shear detection unit 110 When it is sensed that the VOC concentration detected in) is greater than or equal to a preset value, the heating means may apply thermal energy in the form of a pulse to the heating carrier 300.
  • the adsorption/desorption module 100 is a device for instantaneously adsorbing volatile organic compounds (VOC) among gases introduced through the inlet and preventing them from being discharged.
  • VOC volatile organic compounds
  • the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed to the adsorption/desorption module 100 may be measured by the VOC shear detection unit 110 disposed at one side of the adsorption/desorption module 100. .
  • the VOC shear detection unit 110 provided at one side of the adsorption/desorption module 100 detects that the concentration of volatile organic compounds (VOC) is higher than a certain concentration (a preset value). / The desorption module 100 may desorb volatile organic compounds (VOC).
  • the VOC shear detection unit 110 disposed at one side of the adsorption/desorption module 100 can detect volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module 100, and It may be connected with the heating means for supplying the heating carrier 300 and the thermal energy in the form of a pulse to be described.
  • VOC volatile organic compounds
  • the VOC shear detection unit 110 may be a nano-hybrid polymer material, and any material useful for measuring the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorption/desorption module 110 and capable of withstanding heat Do not limit this.
  • VOC volatile organic compounds
  • the VOC front-end detection unit 110 and the VOC rear-end detection unit 310 are volatile organic compounds (VOC) adsorbed to the adsorption/desorption module 100 or to the outside. Any device capable of measuring the concentration of volatile organic compounds (VOC) in the exhausted air and withstanding high temperature heat is not limited.
  • the adsorption/desorption module 100 may continuously adsorb volatile organic compounds (VOC) at 0 to 50°C, and the concentration of the volatile organic compounds (VOC) is greater than or equal to a preset value. In this case, volatile organic compounds (VOC) can be desorbed.
  • VOC volatile organic compounds
  • thermoelectric energy is applied to the catalyst 200 at the same time, and the catalyst 200 ) Can be activated.
  • volatile organic compounds (VOC) desorbed from the adsorption/desorption module 100 may be oxidized by the activated catalyst 200.
  • volatile organic compounds (VOC) continuously adsorbed in the adsorption/desorption module 100 are adsorbed by the adsorption/desorption module 100 at 0 to 50°C, and the volatile organic compounds (Volatile Organic Compounds) are adsorbed by the adsorption/desorption module 100 at 0 to 50°C.
  • volatile organic compounds (VOC) may be desorbed and removed by the catalyst 200.
  • the adsorption/desorption module 100 may include an adsorbent, wherein the adsorbent may be activated carbon, activated carbon fiber, and zeolite, and preferably zeolite.
  • the adsorbent is provided with a material having a high specific surface area of a porous structure.
  • the activated carbon filter, activated carbon fiber filter, and zeolite, which are the adsorbents, may be used alone, and one or more types may be used in combination to increase adsorption efficiency.
  • the catalyst 200 may be a non-platinum metal catalyst.
  • the catalyst 200 may oxidize volatile organic compounds (VOC) desorbed in the adsorption/desorption module 100 to convert them into CO2 and H2O.
  • VOC volatile organic compounds
  • the catalyst 200 contains one or more of Al2O3, SiO2, and TiO2 by alone or mixing metal oxides such as Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, and Zn. It can be introduced into a lag and compressed with a press and used in the form of a mass
  • the catalyst 200 may be used alone or as a mixture of metals such as Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, and Zn, and metal oxides such as Al2O3, SiO2, and TiO2. It can be used in the form of a monolith catalyst introduced into a carrier of and coated on a honeycomb substrate.
  • the carrier may be at least one selected from the group consisting of Al2O3, SiO2, and TiO2, but preferably Al2O3.
  • Aluminum oxide is an amphoteric oxide that satisfies the formula Al2O3, and is produced by separating bauxite.
  • SiO2 is a representative glass-forming mineral, and when the liquid is quenched, it easily changes to a glassy state, resulting in quartz glass. Quartz glass has high heat resistance and has a very small coefficient of thermal expansion (5 ⁇ 10-7/°C), and is not only resistant to thermal shock, but also has excellent chemical resistance.
  • TiO2 is also called titanium dioxide or titanium dioxide. It is a molecule in which one titanium atom and two oxygen atoms, a transition metal, are bonded. Its molecular weight is 79.866 g/mol, and it is a tasteless, odorless white powder. When titanium is exposed to air, it easily reacts with oxygen to form a titanium dioxide film.
  • VOC low-temperature volatile organic compounds
  • the catalyst 200 may be prepared by mixing CeO2 and ZrO2 in a ratio of 1:1 to 5 by weight.
  • the heating carrier 300 is disposed on one side of the catalyst 200 to supply thermal energy to the catalyst 200, and is disposed behind the heating carrier 300, It may further include a VOC rear-end detection unit 310 for detecting the concentration of volatile organic compounds (VOC) converted by the catalyst 200.
  • VOC volatile organic compounds
  • the heating carrier 300 further includes a heating means for supplying thermal energy in the form of a pulse, and the heating means is connected to the VOC shear detection unit 110 and is sensed by the VOC shear detection unit 110 When it is sensed that the concentration of the volatile organic compound is greater than or equal to a preset value, thermal energy in the form of a pulse may be applied to the heating carrier 300.
  • the heating of the heating carrier 300 is heated by applying energy in the form of a pulse, and may be preferably heated in a microwave manner.
  • the heating means is connected with the VOC shear detection unit 110 through an electrical signal, and when a high concentration of volatile organic compounds is adsorbed to the adsorption/desorption module 100, a signal is sent to the heating means to transmit energy in the form of pulses to the heating carrier 300. Can be approved.
  • the concentration value of the volatile organic compound adsorbed on the adsorbent may be directly measured by the VOC shear detection unit 110 to measure the concentration of the volatile organic compound adsorbed on the adsorbent, or the surface area of the adsorption/desorption module 100 and the adsorbed volatility
  • the ratio of the organic compound can be measured and the concentration value can be measured with that ratio, the measurement method is not limited to the above-described configuration.
  • Figure 2 shows a schematic diagram of a VOC reduction system according to another embodiment of the present invention.
  • the VOC reduction system 1 includes a housing 10 having an inlet and an outlet so that gas is introduced and discharged; An adsorbent layer disposed inside the housing and capable of adsorbing and concentrating volatile organic compounds (VOC) contained in the gas, and a heating means for heating to desorb the VOC adsorbed on the adsorbent layer.
  • the branch includes a heating carrier (not shown) and a composite module 400 including a catalyst layer for removing the volatile organic compound when VOC is desorbed from the adsorbent, and the composite module 400 includes the adsorbent layer (not shown). ), when the concentration of the volatile organic compound adsorbed on is higher than a preset value, the volatile organic compound is desorbed and the catalyst layer (not shown) is activated to remove the volatile organic compound.
  • the type of the housing 10 is not limited as long as it is a material that can withstand high temperature heat.
  • the composite module 400 may include an adsorbent layer, a heating carrier having a heating means, and a catalyst layer.
  • the heating carrier having the heating means supplies thermal energy in the form of pulses to the adsorbent layer and the catalyst layer, thereby desorbing volatile organic compounds adsorbed on the adsorbent layer by the heating carrier, and activating the catalyst to remove volatile organic compounds. can do.
  • the concentration measurement sensor 410 is connected to the composite module 400 to measure the concentration of the volatile organic compound adsorbed on the adsorbent layer, and by the sensor 410, the heating carrier is pulsed to the adsorbent layer and the catalyst. Can be applied.
  • the heating carrier may apply energy in the form of pulses to the adsorbent layer and the catalyst layer using an electrical signal.
  • the adsorbent layer may prevent volatile organic compounds from being discharged by adsorbing volatile organic compounds (VOC) from the gas flowing through the inlet instantly.
  • VOC volatile organic compounds
  • the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorbent layer may be measured by a sensor 410 further included in the composite module 400.
  • the sensor 410 further included in the composite module 400 is a volatile organic compound adsorbed on the adsorbent layer when the concentration of volatile organic compounds (VOC) is higher than a certain concentration (a preset value). Volatile Organic Compounds: VOC) can be desorbed.
  • the sensor 410 further included in the complex module 400 can detect volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorbent layer, and send an exhibition signal to a heating carrier having a heating means. Thermal energy in the form of pulses can be applied to the adsorbent layer and the catalyst layer.
  • VOC volatile organic compounds
  • the sensor 410 may be a nano-hybrid polymer material, and any sensor that is useful for measuring the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorbent layer and can withstand heat is not limited thereto. .
  • VOC volatile organic compounds
  • the sensor 410 can measure the concentration of volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the volatile organic compounds (VOC) adsorbent layer, and if the device can withstand high temperature heat, this is not limited. Does not.
  • the adsorbent can continuously adsorb volatile organic compounds (VOC) at 0 to 50°C, and when the concentration of the volatile organic compounds (VOC) is higher than a preset value, volatile organic compounds (Volatile Organic Compounds) Organic Compounds: VOC) can be desorbed.
  • VOC volatile organic compounds
  • the preset value can be arbitrarily set by the sensor 410.
  • thermoelectric energy is applied to the catalyst layer at the same time, so that the catalyst can be activated.
  • volatile organic compounds (VOC) desorbed from the adsorbent layer may be oxidized by the activated catalyst layer.
  • the adsorbent is a material having a high specific surface area of a porous structure.
  • the activated carbon filter, activated carbon fiber filter, and zeolite, which are the adsorbents, may be used alone, and one or more types may be used in combination to increase adsorption efficiency.
  • the catalyst of the catalyst layer may be a non-platinum metal catalyst.
  • the catalyst introduces one or more of Al2O3, SiO2, and TiO2 into the support by alone or mixing metal oxides such as Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, and Zn. It can be used in the form of a mass by compressing it with a press.
  • the catalyst is a carrier such as Al2O3, SiO2, and TiO2 by mixing or mixing metals and metal oxides such as Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, and Zn. Introduced into and coated on a honeycomb substrate, it can be used in the form of a monolith catalyst.
  • the carrier may be at least one selected from the group consisting of Al2O3, SiO2, and TiO2, but preferably Al2O3.
  • Aluminum oxide is an amphoteric oxide that satisfies the formula Al2O3, and is produced by separating bauxite.
  • SiO2 is a representative glass-forming mineral, and when the liquid is quenched, it easily changes to a glassy state, resulting in quartz glass. Quartz glass has high heat resistance and has a very small coefficient of thermal expansion (5 ⁇ 10-7/°C), and is not only resistant to thermal shock, but also has excellent chemical resistance.
  • TiO2 is also called titanium dioxide or titanium dioxide. It is a molecule in which one titanium atom and two oxygen atoms, a transition metal, are bonded. Its molecular weight is 79.866 g/mol, and it is a tasteless, odorless white powder. When titanium is exposed to air, it easily reacts with oxygen to form a titanium dioxide film.
  • VOC low-temperature volatile organic compounds
  • the catalyst may be prepared by mixing CeO2 and ZrO2 in a ratio of 1:1 to 5 by weight.
  • the catalyst of the catalyst layer according to an embodiment of the present invention may be used in combination with CeO2 and ZrO2 in order to further improve the oxidation performance of low-temperature volatile organic compounds (VOC).
  • VOC low-temperature volatile organic compounds
  • the catalyst may be prepared by mixing CeO2 and ZrO2 in a ratio of 1:1 to 5 by weight.
  • the heating carrier having the heating means may supply thermal energy to the catalyst.
  • the heating means of the heating carrier supplies thermal energy in the form of a pulse and is connected to the sensor, and when the concentration of the volatile organic compound detected by the sensor is detected above a preset value, the heating means is pulsed to the heating carrier. Thermal energy can be applied.
  • the heating of the heating carrier is heated by applying energy in the form of a pulse, and may preferably be heated in a microwave manner.
  • the sensor 410 may directly measure the concentration value of the volatile organic compound adsorbed on the adsorbent, and measure the ratio of the surface area of the adsorbent layer and the adsorbed volatile organic compound to measure the concentration value.
  • FIG 3 is a graph showing the catalytic activity of the present invention and a conventional VOC removal system.
  • the present invention has the advantage of extending the life of the catalyst because it supplies thermal energy in the form of pulses, and has the advantage that energy consumption is small because thermal energy is supplied only when necessary without constant heating.
  • the adsorption/desorption module adsorbs volatile organic compounds (VOC) in the gas, and the volatile organic compounds of the adsorption/desorption module to which the volatile organic compounds are adsorbed. If the concentration value is higher than the preset value, thermal energy in the form of pulses is applied to the heating carrier to activate the catalyst, and the volatile organic compound is desorbed from the adsorption/desorption module to which the volatile organic compound is adsorbed, and then removed by the activated catalyst. It features.
  • VOC volatile organic compounds
  • thermal energy in the form of a pulse may be applied to the heating carrier.
  • the adsorption/desorption module may desorb the volatile organic compound if the concentration of the adsorbed volatile organic compound is higher than a preset value.
  • VOC reduction system since volatile organic compounds (VOC) adsorbed on the adsorbent can be desorbed by supplying pulsed thermal energy and activated and removed, the catalyst is activated. There is an advantage in that energy can be saved compared to a conventional system that continuously supplies energy for this purpose.
  • VOC volatile organic compounds
  • VOC volatile organic compounds
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a pulse control system for reducing nitrogen oxides according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a pulse control system for reducing nitrogen oxides according to an embodiment of the present invention, and heat of a conventional denitration catalyst technology and It is a graph showing the time-dependent nitrogen oxide conversion performance according to the injection of the reducing agent
  • FIG. 6 is a diagram showing that the complex catalyst carrier and the heat supplier reduce nitrogen oxide according to an embodiment of the present invention.
  • the pulse control system 2 for reducing nitrogen oxides includes a housing 10, a complex catalyst carrier and a heat supplier 50, a reducing agent supply unit 30, and a pulse signal generator 60. .
  • the housing 10 forms an inlet and an outlet so that exhaust gas is introduced and discharged, and the complex catalyst carrier and the heat supplier 50 are disposed between the inlet and the outlet, and nitrogen oxides in the exhaust gas passing through the inlet ( NOx) and an oxidation/reduction catalyst are supported.
  • the reducing agent supply unit 30 stores a reducing agent that reduces nitrogen oxides occluded from the storage material, and the pulse signal generation unit 60 is connected to the complex catalyst carrier and heat supply unit 50 and the reducing agent supply unit 30, respectively. , A pulse signal is generated so that the concentration of heat and reducing agent supplied into the housing 10 maintains a pulse shape over time.
  • Exhaust gas generated by combustion of the engine is introduced into the inlet of the housing 10.
  • the exhaust gas is generated by engine combustion of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may be an automobile, a ship, an industrial machine, a power plant, an incinerator, or a boiler.
  • the exhaust gas may include nitrogen oxides, hydrocarbons, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur oxides, particulate matter, and water.
  • Nitrogen oxide in the exhaust gas introduced through the inlet is reduced to nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), and water (H2O) through an occlusion-reduction process inside the housing 10. At this time, the reduced nitrogen and carbon dioxide are discharged through the outlet of the housing 10.
  • nitrogen oxides removed according to the present invention include nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, dinitrogen tetraoxide, dinitrogen monoxide, and mixtures thereof. Preferably, they are nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, and dinitrogen monoxide.
  • the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas that can be treated by the present invention is not limited.
  • the composite catalyst carrier and the heat supply member 50 is located between the inlet and the outlet of the housing 10, and the oxidation/reduction catalyst and the storage material are supported on the composite catalyst carrier and the heat supply member 50.
  • the oxidation catalyst serves to oxidize nitrogen monoxide (NO) to nitrogen dioxide (NO2) and carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) to carbon dioxide (CO2) or water (H2O) in the lean mode.
  • the reduction catalyst serves to reduce nitrogen oxides (NOx) to nitrogen (N2).
  • the oxidation/reduction catalyst may be any one selected from the group consisting of noble metals, transition metals, and combinations thereof.
  • any one selected from platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), gold (Au), silver (Ag), or a combination thereof may be used.
  • the transition metal any one selected from cobalt (Co), iron (Fe), cerium (Ce), copper (Cu), nickel (Ni), manganese (Mn), vanadium (V), or a combination thereof can be used. I can.
  • platinum-based noble metal among the noble metals and manganese, vanadium, cobalt, or copper among the transition metals may be used.
  • the occlusion material serves to occlude nitrogen oxides oxidized by the oxidation catalyst in the lean mode.
  • an occluding material capable of occluding nitrogen oxides any one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, rare earths, and combinations thereof may be used.
  • zeolites such as CHA, BEA, and MFI may be ion-exchanged to be used as an occlusion material.
  • alkali metals one selected from the group consisting of potassium (K), sodium (Na), cerium (Ce), and lithium (Li), and among alkaline earth metals, barium (Ba), calcium (Ca), and strontium ( Any one selected from the group consisting of Sr) and magnesium (Mg) may be used.
  • transition metals include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), iridium (Ir), silver (Ag), ruthenium (Ru), copper (Cu), vanadium (V), nickel (Ni).
  • Any one selected from the group consisting of cobalt (Co), iron (Fe), and manganese (Mn) may be used.
  • the composite catalyst carrier and the heat supply 50 serves to support the occlusion material and the oxidation/reduction catalyst.
  • the complex catalyst carrier and heat supplier 50 of the present invention is not limited in its kind, and not only natural or synthetic zeolites, but also acidic, basic or neutral zeolites, ceria (CeO2), alumina (Al2O3), titania (TiO2), zirconia (ZrO2) ) Or any one selected from the group consisting of a combination thereof may be used.
  • the oxidation/reduction catalyst is supported on a support by a conventional ion exchange method, deposition method, precipitation method, adsorption method, impregnation method, etc., and oxidation/reduction catalyst made of powder.
  • the reduction catalyst and the occlusion material may be coated and supported on the complex catalyst carrier and the heat supplier 50.
  • the occluding material and the oxidation/reduction catalyst may be supported on the surfaces of the composite catalyst carrier and the heat supplier 50, or may be included as components of the composite catalyst carrier and the heat supplier 50.
  • the composite catalyst carrier may generate heat by itself or may be heated by external heat. Heat applied to the composite catalyst carrier is applied while maintaining a pulse shape by a signal from the pulse signal generator 60 as shown in FIG. 5.
  • the composite catalyst carrier and heat supplier 50 on which an occlusion material and an oxidation/reduction catalyst are supported according to an embodiment of the present invention may be manufactured by the following manufacturing method.
  • a complex catalyst carrier and heat supplier selected from the group consisting of natural or synthetic zeolites, acidic, basic or neutral zeolites, ceria (CeO2), alumina (Al2O3), titania (TiO2), zirconia (ZrO2), or a combination thereof (50 ) Is impregnated in a precursor solution of an occlusion material selected from alkali metal, alkaline earth metal, or a combination thereof.
  • the complex is a precursor solution of an oxidation catalyst selected from noble metals, transition metals, or combinations thereof To impregnate it.
  • the manufacturing step by separately firing the carrier-occlusion material complex before fixing the oxidation catalyst, activation between the interface between the occlusion material and the oxidation catalyst can be prevented, and the firing may be performed at 300 to 500°C.
  • the composite catalyst carrier and heat supply 50 may further include a binder and/or a dispersant.
  • the binder is, for example, a sol-type metal oxide such as alumina sol and water glass, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyurethane (PU), polyether urethane, polyurethane copolymer, cellulose acetate ( Cellulose Acetate), Cellulose Acetate Propionate, Cellulose Acetate Butylrate, Polymethylmethacrylate (PMMA), Polymethylacrylate (PMA), Polyacrylic Copolymer, Polyvinyl Acetate (PVAc), polyvinyl acetate copolymer, polyfurfuryl alcohol (PPFA), polystyrene (PS), polystyrene copolymer, polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyethylene oxide copolymer, polypropylene oxide copolymer , Polycarbonate (PC), polyvinyl chloride (PVC), polycaprolactone (PCL), polyvinylidene fluoride (PVDF),
  • the dispersant may be, for example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, pyrophosphoric acid, citric acid, polymalic acid, ammonium polymethacrylate, benzoic acid, catechol, pyrogallol, and the like.
  • the binder functions to improve adhesion so that the coating layer can be well adhered to the substrate, and the dispersant allows such binder particles to be well dispersed throughout.
  • a reducing agent for reducing nitrogen oxides is supplied into the housing 10.
  • the reducing agent reduces and desorbs nitrogen oxides occluded from the occluded material in the form of nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), and water (H2O).
  • the concentration of heat and reducing agent supplied into the housing 10 by a signal from the pulse signal generator 60 can maintain a pulse shape over time.
  • the nitrogen oxide occluded by the reducing agent supplied by the pulse signal generator 60 is reduced to nitrogen, carbon dioxide, and water without changing the concentration of the exhaust gas.
  • the supply of the reducing agent is stopped by the pulse signal of the pulse signal generator 60 while the storage material occupies the nitrogen oxide again. While repeating the above process, the concentration of the reducing agent inside the housing 10 maintains a pulse shape over time. This eliminates the need to burn excess fuel to reduce nitrogen oxides, and it is possible to reduce nitrogen oxides by using only the calculated amount of reducing agent.
  • the reducing agent can be used by using the fuel itself or by reforming the fuel. Alternatively, one converted into a high-performance reducing agent through reaction with exhaust gas may be used.
  • the exhaust gas that can be used as a reducing agent is hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), partially oxidized hydrocarbon (OHC), carbon-nitrogen compounds, hydrogen-nitrogen compounds, self-generated ammonia (NH3), And any one selected from the group consisting of a mixture thereof may be used, and carbon monoxide may be preferably used.
  • Exhaust heat or electric power may be used as energy for producing the reducing agent.
  • the produced reducing agent is stored in the reducing agent supply unit 30, and can be supplied into the housing 10 by directly operating the valve or supplied to the complex catalyst carrier and the heat supply unit 50 through switching using power-based supply technology.
  • the pulse signal generation unit 60 is connected to the complex catalyst carrier and heat supply unit 50, and the reducing agent supply unit 30, respectively, so that the concentration of heat and reducing agent supplied into the housing 10 can maintain the pulse shape over time. do.
  • the type of the pulse signal generator 60 is not limited as long as it can maintain the concentration of heat and reducing agent supplied into the housing 10 in a pulse form.
  • the pulse signal generator 60 may be operated by, for example, a gas supply or a heat supply method.
  • a selective denitrification catalyst based on a pulse control system for reducing nitrogen oxides even in a lean mode is used, and unlike the SCR technology, a reducing agent or fuel reforming reducing agent in exhaust gas other than ammonia. To reduce nitrogen oxides.
  • the nitrogen oxides are reduced and desorbed in the form of nitrogen, carbon dioxide, and water by a reducing agent, and the nitrogen and carbon dioxide are discharged through the outlet of the housing 10.
  • FIG. 7 is a process flow chart showing a method for reducing nitrogen oxides using a pulse control system according to the present invention.
  • a method for reducing nitrogen oxides using a pulse control system includes the steps of: (a) introducing exhaust gas through an inlet of a housing; (b) supplying the nitrogen oxide in the exhaust gas by the storage material, and supplying heat supplied into the housing by a signal from a pulse signal generator while maintaining a pulse shape over time; (c) reducing and desorbing the nitrogen oxide by a reducing agent; And (d) discharging the reduced nitrogen (N2) and carbon dioxide (CO2) through the outlet of the housing.
  • exhaust gas is introduced through the inlet of the housing (S10).
  • the exhaust gas is generated by engine combustion of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may be an automobile, a ship, an industrial machine, a power plant, an incinerator, or a boiler.
  • the exhaust gas may include nitrogen oxides, hydrocarbons, carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur oxides, particulate matter, and water.
  • Nitrogen oxides in the exhaust gas introduced through the inlet are reduced to nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), and water (H2O) through an occlusion-reduction process inside the housing.
  • the reduced nitrogen and carbon dioxide are discharged through the outlet of the housing.
  • nitrogen oxides removed according to the present invention include nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, dinitrogen trioxide, dinitrogen tetraoxide, dinitrogen monoxide, and mixtures thereof. Preferably, they are nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, and dinitrogen monoxide.
  • the nitrogen oxide concentration of the exhaust gas that can be treated by the present invention is not limited.
  • the exhaust gas may maintain an atmospheric pressure (1 atm) or higher and a space velocity per hour of 1,000 h -1 to 300,000 h -1 inside the housing.
  • the preferred hourly space velocity is 3,000 h -1 to 100,000 h -1 , and if the space velocity is less than 1,000 h -1 , there is a concern about economic loss due to the use of excess occluding material and reducing agent, and if it exceeds 300,000 h -1 , fluid flow The pressure loss caused by this can be increased and mechanically strain the device.
  • nitrogen oxides in the exhaust gas are occluded by the occlusion material, and heat supplied into the housing by a signal from the pulse signal generator is supplied while maintaining a pulse shape over time (S20).
  • the occlusion material serves to occlude nitrogen oxides in the lean mode.
  • the occlusion may be performed at 150 to 700 °C.
  • occluding material capable of occluding nitrogen oxides any one selected from the group consisting of alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, rare earths, and combinations thereof may be used.
  • zeolites such as CHA, BEA, and MFI may be ion-exchanged to be used as an occlusion material.
  • alkali metals one selected from the group consisting of potassium (K), sodium (Na), cerium (Ce), and lithium (Li), and among alkaline earth metals, barium (Ba), calcium (Ca), and strontium ( Any one selected from the group consisting of Sr) and magnesium (Mg) may be used.
  • transition metals include palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh), iridium (Ir), silver (Ag), ruthenium (Ru), copper (Cu), vanadium (V), nickel (Ni).
  • Any one selected from the group consisting of cobalt (Co), iron (Fe), and manganese (Mn) may be used.
  • Nitrogen monoxide (NO) can be oxidized to nitrogen dioxide (NO2) by an oxidation catalyst before occlusion by the storage material, and carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) can be oxidized to carbon dioxide (CO2) or water (H2O). have.
  • nitrogen oxides (NOx) may be reduced to nitrogen (N2) by a reduction catalyst.
  • the oxidation/reduction catalyst may be any one selected from the group consisting of noble metals, transition metals, and combinations thereof.
  • any one selected from platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), gold (Au), silver (Ag), or a combination thereof may be used.
  • the transition metal any one selected from cobalt (Co), iron (Fe), cerium (Ce), copper (Cu), nickel (Ni), manganese (Mn), vanadium (V), or a combination thereof can be used. I can.
  • platinum-based noble metal among the noble metals and manganese, vanadium, cobalt, or copper among the transition metals may be used.
  • the occlusion material and the oxidation/reduction catalyst are supported on a complex catalyst carrier.
  • the type of the composite catalyst carrier is not limited, and the group consisting of acidic, basic or neutral zeolites, ceria (CeO2), alumina (Al2O3), titania (TiO2), zirconia (ZrO2), or combinations thereof as well as natural or synthetic zeolites. You can use any one selected from.
  • the composite catalyst carrier may generate heat by itself or may be heated by external heat. Heat applied to the composite catalyst carrier may be applied while maintaining a pulse shape by a signal of a pulse signal generator.
  • the type of the pulse signal generator is not limited as long as it can maintain the concentration and heat of the reducing agent supplied into the housing in a pulse form.
  • the pulse signal generator may be operated by, for example, gas supply or heat supply.
  • the reducing agent may be converted to a high-performance reducing agent by utilizing the fuel itself or by reforming the fuel or reacting with exhaust gas.
  • the reducing agent is hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC), partially oxidized hydrocarbon (OHC), carbon-nitrogen compounds, hydrogen-nitrogen compounds, self-generated ammonia (NH3), and It may be characterized in that any one selected from the group consisting of a mixture thereof, and preferably carbon monoxide may be used.
  • the reduction may be performed at 100 to 750 °C.
  • the reducing agent is supplied into the housing through the reducing agent supply unit.
  • the reducing agent supply unit is connected to the pulse signal generator, and through this, the concentration of the reducing agent supplied into the housing may maintain a pulse shape by a signal of the pulse signal generator.
  • the nitrogen oxide occluded by the reducing agent supplied by the pulse signal generator is reduced to nitrogen, carbon dioxide, and water without changing the concentration of the exhaust gas.
  • the supply of the reducing agent is stopped by the pulse signal of the pulse signal generator while the storage material occupies the nitrogen oxide again. While repeating the above process, the internal reducing agent concentration maintains a pulse shape with time.
  • the conventional LNT technology could not selectively remove nitrogen oxides in the lean mode of the fuel, and the exhaust gas had to be adjusted to the air-fuel ratio or less because a catalyst similar to the three-way catalyst supported with the active material was used. Therefore, in order to reduce the occluded nitrogen oxides, the air-fuel ratio must be artificially adjusted to the rich mode to change the composition of the entire exhaust gas. In the process of reducing nitrogen oxides by creating a fuel-rich atmosphere, excess fuel is used as a reducing agent. There was a problem of getting worse.
  • the present invention uses a selective denitrification catalyst capable of reducing nitrogen oxides even in a lean mode of fuel unlike the LNT technology, and unlike the SCR technology, a reducing agent or fuel reforming in exhaust gas without using ammonia. Nitrogen oxides can be reduced by using a reducing agent.
  • exhaust heat may be used or power supplied into the pulse control system may be used.
  • the produced reducing agent is stored in the reducing agent supply unit, and can be supplied to the complex catalyst carrier and the heat supply through switching by directly operating the valve or using power-based supply technology.
  • nitrogen oxides are reduced and desorbed in the form of nitrogen (N2), carbon dioxide (CO2), and water (H2O) by a reducing agent, and nitrogen and carbon dioxide are discharged through the outlet of the housing (S50).
  • Table 1 is a table showing the reduction rate of nitrogen oxides reduced through the complex catalyst carrier of the pulse control system according to an embodiment of the present invention.
  • the reduction rate of nitrogen oxides reduced by the complex catalyst carrier of the pulse control system of the present invention is about 54%, and it is expected to reduce nitrogen oxides by more than 90% through the use of appropriate storage materials and catalysts and a parallel system. I can.
  • An internal combustion engine includes a pulse control system for reducing nitrogen oxides.
  • the internal combustion engine may further include a fuel tank for storing fuel, an engine for generating kinetic energy by burning the fuel, a combustion chamber of the engine, and an exhaust pipe.
  • Exhaust gas is generated by combustion of the engine in an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine may be an automobile, a ship, an industrial machine, a power plant, an incinerator, or a boiler.
  • the engine converts chemical energy into mechanical energy by burning a mixture of fuel and air.
  • the combustion chamber includes an intake port for introducing air and an exhaust port for discharging exhaust gas, and an injector for injection of fuel may be formed at an upper central portion of the combustion chamber.
  • the intake ports of the engine and the combustion chamber are connected to introduce air into the combustion chamber, and the exhaust ports of the engine and the combustion chamber are connected so that exhaust gas generated during the combustion process is collected in the exhaust port and then discharged to the outside of the vehicle.
  • the exhaust pipe is connected to the exhaust port to allow exhaust gas generated from the engine to be discharged.
  • the pulse control system is formed inside the exhaust pipe to remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas.
  • the housing of the pulse control system has an inlet through which exhaust gas is introduced and an outlet through which reduced nitrogen and carbon dioxide are discharged.
  • the pulse control system includes an oxidation catalyst and a carrier on which an occlusion material is supported.
  • the occlusion material occludes nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas passing through the inlet, and the oxidation catalyst may oxidize nitrogen monoxide to nitrogen dioxide.
  • NOx nitrogen oxide
  • Fuel for reducing nitrogen oxides is supplied into the housing, and the concentration of the supplied fuel maintains a pulse shape over time by a signal from a pulse signal generator.
  • the type of the pulse signal generator is not limited as long as it can maintain the concentration of fuel supplied into the housing in a pulse form.
  • the present invention allows the concentration of fuel supplied into the housing to maintain a pulse shape over time, so that nitrogen oxide reduction in the lean mode is possible without the need to artificially adjust the air-fuel ratio to the rich mode, and it is necessary to continuously supply the fuel. It disappears, and the effect of cost reduction can be expected.
  • the concentration of the reducing agent can also maintain the pulse shape over time by the signal of the pulse signal generator.
  • the concentration of the reducing agent is controlled in the form of a pulse by the pulse signal generator, there is no need to continuously supply the reducing agent, so there is no need to continuously supply the reducing agent, so there is no need to insert a separate device. It is possible.
  • Nitrogen oxides are reduced and desorbed in the form of nitrogen, carbon dioxide, and water by a reducing agent, and the nitrogen and carbon dioxide are discharged through the outlet of the housing.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

본 발명에 의한 VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈; 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부; 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매; 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 연료와 환원제의 농도가 펄스 형태를 유지하도록 공급하여, 희박모드에서도 질소산화물의 환원이 가능하도록 한다. 또한, 에너지와 비용을 절감할 수 있고 노후자동차, 선박, 그 외 모든 내연기관 동력계에 적용 가능한 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템을 제공한다. 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템은 배기가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되며, 상기 유입구를 통과한 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 흡장하는 흡장물질과 산화/환원촉매가 담지된 복합촉매담체 및 열공급체; 상기 흡장물질로부터 흡장된 질소산화물을 환원시키는 환원제가 저장되는 환원제공급부; 및 상기 복합촉매담체 및 열공급체, 상기 환원제공급부와 각각 연결되며, 펄스 신호를 발생하여 상기 하우징 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지하도록 하는 펄스 신호 발생부;를 포함한다.

Description

VOC 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법
본 발명은 휘발성유기화합물(volatile organic compounds, VOC)과 질소산화물(NOx)의 저감을 위한 시스템과 저감 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 VOC 저감 시스템 및 VOC 저감 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 펄스 형태의 열에너지를 촉매에 인가하여 촉매를 활성화시키고 이로 인해 VOC를 산화시켜 제거시키는 VOC 저감 시스템 및 VOC 저감 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템, 이를 사용한 질소산화물 저감방법, 및 이를 포함한 내연기관에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지와 비용을 절감할 수 있으며 기존 후처리장치의 장착이 불가능했던 노후자동차, 선박을 포함한 모든 내연기관 기반 동력원에 적용 가능한 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템, 이를 사용한 질소산화물 저감방법, 및 이를 포함한 내연기관에 관한 것이다.
질소산화물(NOx)은 주로 소각로, 연소로, 발전소, 자동차, 및 선박 등에서 연료 또는 원료를 고온에서 연소시키는 과정에서 발생된다. 이러한 질소산화물이 대기로 배출되면 인체에 호흡기 질환을 유발하고 식물의 성장속도를 늦추거나 고사시키게 된다. 또한 도심지에서는 오존발생과 광화학스모그의 원인이 되기도 한다.
이러한 질소산화물은 NO, NO2, N2O, N2O4 등의 형태로 존재하며, 질소산화물에 의한 가장 큰 피해는 질소산화물이 태양광의 존재 하에 탄화수소와 반응하여 광화학 스모그를 유발하는 것이라고 할 수 있다. 또한 질소산화물은 시정장애와 온실효과를 일으킬 뿐만 아니라 질산과 질산염으로 전환되어 산성비의 원인이 되고 있다. 따라서 질소산화물의 저감을 위한 노력이 시급히 요청된다. 특히 질소산화물은 배출시에는 기체이나 대기 중에서 입자화되는 미세먼지 전구물질에 의해 2차 미세먼지 문제가 유발된다.
국내 대기오염 물질 중 배출량이 가장 높은 질소산화물은 대부분 우레아(Urea) SCR에 의해 저감되고 있다. 하지만, 이러한 우레아 SCR은 고가의 하드웨어를 요구하고 운전을 위한 부수적인 장치들로 인하여 많은 공간이 필요하므로 다양한 배출원에 보급되기에는 제한적이라는 문제점이 있다.
자동차는 이러한 질소산화물의 배출원 중 하나이며, 최근 자동차 산업의 최대 관심은 고연비, 친환경 차량을 제공하는 것이다. 자동차에서 발생하는 유해한 배기가스 성분은 질소산화물뿐 아니라 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC) 등이 있다.
현재 국내의 경유 자동차 배기가스는 유럽연합의 유로 6에 의해 배출이 규제되고 있으며, 향후 강화된 유로 7에 의해 배출이 규제될 예정이다. 이러한 유로 6에 대응하기 위하여, 세계의 자동차 회사들은 배기가스를 해소할 수 있는 다양한 장치들을 차량에 장착해오고 있다.
가솔린 차량의 경우는 다른 유해물질에 비해 질소산화물의 양이 매우 적으므로, 1970년대부터 사용되어 온 삼원촉매장치인 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 질소산화물을 서로 산화-환원시켜 질소산화물을 처리할 수 있다.
그러나 이와 달리 산소 과잉 조건에서 운전하는 디젤 엔진은 질소산화물을 제거하기 어렵기 때문에 희박질소촉매(Lean NOx Traps; LNT) 장치나 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction; SCR) 장치 등을 추가로 장착해야 한다.
선택적 촉매 환원 기술은 배기가스 유로에 촉매층을 장착하고 외부로부터 공급되는 별도의 환원제를 분사하여 환원제와 질소산화물이 촉매작용에 의해 선택적으로 반응하여 질소와 수증기로 환원 처리되도록 구성된다.
환원제로는 암모니아(NH3), 우레아, 탄화수소, 일산화탄소, 수소 등이 사용되며, 선택적으로 질소산화물을 가장 잘 환원시키는 암모니아가 주로 사용된다. 하지만 최근 운송에 대한 제약으로 인해 암모니아 대신 암모니아를 제공하는 우레아를 사용하며, 질소산화물 제거 성능을 일정수준으로 이상으로 유지하기 위해 전단부에 배치되는 도징모듈(Dosing Module)로 우레아 용액을 분사한다. 분사된 우레아 용액이 배기가스의 열에 의해 열분해되고, 촉매를 만나 가수분해되면 생성된 암모니아를 흡장하며, 흡장된 암모니아와 질소산화물을 반응시켜 정화시킬 수 있다.
그러나 액체상의 우레아를 촉매에 공급하기 위해서는 별도의 장치를 갖추어야 하며, 액체 상태인 우레아를 저장하기 위한 용기 및 분사 장치 등의 부수적인 장치도 필요하므로 공간 활용성이 떨어진다. 따라서 우레아를 이용한 선택적 촉매 환원 기술은 주로 대형차, 화물차에만 사용될 수 있으며 소형자동차, 노후자동차 및 연안 중소형 선박에는 적용하기 어렵다는 단점이 있다. 최근 신규 경량 제작자동차의 경우, 추가적 공간을 확보하여 제올라이트계 촉매를 사용한 우레아 SCR 기술을 활용하나 이에 따라 차량의 가격상승이 수반된다. 또한 환원제인 우레아 용액을 주기적으로 보충해주어야 하므로 경제적 부담이 크며, 공정이 번거롭다는 문제점이 있다.
LNT는 NOx 흡장물질과 산화촉매(Diesel Oxidation Catalyst; DOC)가 하나의 담체에 구성되며, 희박모드(Lean Mode)의 운전에서 바륨(Ba) 등의 흡장물질에 NOx를 흡장하고, 삼원촉매와 유사하게 일시적으로 농후모드(Rich Mode) 운전을 유도하고 배기가스의 일산화탄소, 탄화수소 등을 생성하여 이를 환원제로 활용하여 흡장된 NOx를 질소 및 물로 환원시켜 정화하는 기술이다.
통상적인 디젤 엔진은 공연비(Air to fuel ratio)가 낮은 희박모드에서 운전하기 때문에, LNT에 흡장된 질소산화물을 환원시키기 위해서는 인위적으로 연료가 농후한 분위기로 만들어줄 필요가 있었다. 따라서 연료가 농후한 분위기를 만드는 과정에서 과량의 연료를 사용하므로 연비 하락이 불가피하며, 저온에서 촉매 온도가 250 ℃ 이하로 유지되어 NOx 환원반응이 활성화되지 않고 농후한 분위기에서 다량의 NOx가 배출되는 문제가 있었다.
또한 연료 중에 미량 포함된 황(sulfur) 성분이 엔진 배기가스 내에서 SOx로 전환된 후, NOx 흡장에 필요한 바륨산화물 등의 알칼리 금속 산화물등과 반응하여 황산바륨(BaSO4) 등으로 전환되기 때문에 바륨 활성점이 점차 황에 의해 포화상태가 되어 질소산화물에 대한 활성을 상실하게 된다는 문제점도 있다.
한편, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 증기압이 높아 끓는점이 낮고 상온에서도 쉽게 증발하여 공기 중으로 확산되는 특성을 지니고 있는 유기화합물로서 대부분의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 자극적인 냄새가 나며 인체에 해롭다.
휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 종류에는 화학공정에서 사용되는 유기 용제, 스프레이 또는 냉매로 이용되는 염화탄소, 휘발유 또는 이로부터 유래한 화합물, 담배나 자동차의 매연 등에 포함된 벤젠류의 화합물질, 건축재료, 페인트, 접착제 등의 원료인 포름알데히드 등이 있다.
일반적으로 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 비점이 0 ~ 100 ℃인 초휘발성 유기화합물, 100 ~ 260 ℃인 휘발성 유기화합물 그리고 260 ~ 400 ℃인 준휘발성 유기화합물로 분류할 수 있으며, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 직접적인 유해로는 벤젠의 경우 백혈병과 중추신경장애 및 염색체 이상 등을 유발하는 것으로 알려졌으며, 간접적인 2 차 유해로는 대기 중에 존재하는 질소산화물(NOx) 및 다른 화학물질과 광화학 반응을 통하여 광화학 스모그의 원인인 오존(O3)을 발생시키거나, 퍼옥시아세틸니트레이트(Peroxy-acetylnitrate: PAN) 등 강산성의 2 차 오염물질에 의한 광화학 스모그의 원인, 성층권의 오존층 파괴 및 지구 온난화 등이 있으며, 환경과 인체에 치명적인 악영향을 끼치고 있다.
따라서, 각국에서는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 배출에 대해 규제를 강화하고 있는데, 이러한 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 배출에 대한 규제수단은 외국의 경우 규제 항목이 다양화되어 있으며, 미국의 대기오염 배출 규제 관련법인 CAA(Clean Air Act, 대기정화법)는 189 종의 유해물질(그 중 70 % 이상이 VOC임)을 현재 방출량의 90 % 수준으로 저감시킬 것을 요구하고 있고, 유럽의 경우에는 VOC의 대기오염 방지대책에 있어서 각 가맹국은 1999년 각국이 결정한 기준 년에 대비하여 30 % 이상의 VOC 저감을 목표로 하고 있고, 우리나라의 경우에는 2018년까지는 VOC 배출량의 50 % 이상 감축을 목표로 지금까지 배출시설 규제대상에 제외되어 왔던 석유저장시설, 주유소, 도장시설, 인쇄시설, 세탁시설에 대해 규제를 강화하고 있는 실정이다.
한편, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 제거하기 위한 노력의 일환으로 현재 세계적으로 널리 채용되고 있는 상업화된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 제거기술은 직접연소법, 흡착처리법, 촉매산화법 등이 있다.
전술한 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 제거기술 중 열에너지 회수설비가 함께 구성되어 있는 직접연소법(고온소각법)은 연소를 통해 배출가스를 분해시키는 방법으로 다른 기술에 비해 폭넓게 사용되고 있으며, 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 95 ~ 99 % 까지 제거할 수 있는 장점이 있지만, VOC 농도가 낮은 상태에서 운전할 경우에는 외부에서 열원으로 연료를 공급해야 하므로 운전비용이 많이 들고, 배출가스 중에 할로겐화합물이 포함되어 있거나 다량의 무기금속화합물이 함유되어 있는 경우에는 추가 소각장치가 필요하며, 고온에서 NOx의 생성 가능성이 있는 등의 단점이 있다.
흡착처리법은 가스를 고형 흡착제와 접촉시켜 흡착제 표면에 오염물질을 채취, 포집, 체류시키는 방법으로 다른 방법에 비하여 운전하기 용이하고 운전비용이나 설비투자가 적게 들며, 배출가스 중 오염물질의 농도가 극히 낮거나 오염물질이 비가연성일 때에도 사용할 수 있으며, 휘발성이 낮고 분자량이 큰 화합물은 거의 완벽하게 제거할 수 있는 장점이 있는 반면에 흡착제의 재생시 화합물의 탈착이 어려우며, 2 차 오염을 유발할 수 있고, 휘발성이 높고 분자량이 45 이하인 물질은 흡착제에 쉽게 흡착되지 않고 흡착제가 배출가스의 상태에 민감하므로 여과, 냉각, 수분제거 등의 전처리 과정이 요구되는 단점이 있었다.
한편, 촉매산화법은 낮은 농도의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 함유하는 폐가스의 처리나 유량과 농도가 변하는 조건에서의 운전에 적합하며, 타 시스템에 비해 에너지 소모가 적고 투자비와 운전비가 적게 들며 낮은 온도에서 운전이 가능하고, 상대적으로 높은 효율을 낼 수 있다는 장점이 있어 최근에 가장 많은 관심을 끌고 있는 분야이다.
따라서, 본 발명의 목적은 휘발성유기화합물과 질소산화물(NOx)의 저감을 위한 시스템과 저감 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 직접연소 방식이 아니라, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착함과 동시에 제거시킬 수 있는 VOC 저감 시스템을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 에너지와 비용을 절감할 수 있으며, 희박 모드에서도 질소산화물의 환원이 가능한 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 공간활용도가 높아 기존의 저감장치 장착공간이 확보되지 않은 노후자동차, 선박, 및 그 외 모든 내연기관 동력계에 적용 가능한 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 휘발성유기화합물과 질소산화물의 저감을 위한 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른, VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈; 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부; 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매; 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 발열담체는, 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단을 더 포함하고, 상기 가열수단은, 상기 VOC 전단 감지부와 연계되어, 상기 VOC 전단 감지부에서 감지된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체에 펄스 형태의 열에너지를 인가하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 흡/탈착모듈은 흡착제로 제올라이트를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 촉매는, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어지는 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입한 것이고, 상기 담지체는 프레스로 압축된 괴상의 형태인 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 촉매는, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입하고, 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매인 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 담지체는, Al2O3, SiO2, 및 TiO2으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른, VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 발열담체와, 상기 흡착제에서 휘발성유기화합물이 탈착되면 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 촉매층을 포함하는 복합모듈을 포함하고, 상기 복합모듈은, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키고 촉매층을 활성화시켜 휘발성유기화합물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가열수단을 가지는 발열담체는, 펄스 형태의 열에너지를 촉매층에 인가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른, VOC 저감 방법은, 흡/탈착모듈이 가스 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하고, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈의 휘발성유기화합물 농도값이 기설정값 이상이면, 발열담체에 펄스 형태의 열에너지가 인가되어 촉매를 활성화시키고 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈에서 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 상기 활성화된 촉매에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 발열담체에는 펄스 형태의 열에너지가 인가되는 것이 바람직하다.
일 실시예에 있어서, 상기 흡/탈착모듈은, 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 VOC를 탈착시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템은 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되며, 상기 유입구를 통과한 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 흡장하는 흡장물질과 산화/환원촉매가 담지된 복합촉매담체 및 열공급체; 상기 흡장물질로부터 흡장된 질소산화물을 환원시키는 환원제가 저장되는 환원제공급부; 및 상기 복합촉매담체 및 열공급체와 상기 환원제공급부와 각각 연결되며, 펄스 신호를 발생하여 상기 하우징 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지하도록 하는 펄스 신호 발생부;를 포함한다.
상기 흡장물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류, 제올라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 산화/환원촉매는 귀금속, 전이금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 흡장물질 및 상기 산화/환원촉매는 상기 담체의 표면에 담지되거나 상기 담체의 구성 성분으로 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 환원제는 수소(H2), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 부분산화탄화수소(OHC), 탄소-질소화합물, 수소-질소화합물, 암모니아(NH3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 배기가스가 하우징의 유입구를 통해 유입되는 단계; (b) 상기 배기가스 내 질소산화물이 흡장물질에 의해 흡장되며, 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 상기 하우징 내부로 공급되는 열이 시간에 따라 펄스 형태를 유지하면서 공급되는 단계; (c) 환원제에 의해 상기 질소산화물이 환원 및 탈착되는 단계; 및 (d) 상기 하우징의 배출구를 통해 환원된 질소(N2) 및 이산화탄소(CO2)가 배출되는 단계;를 포함하는 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법을 제공한다.
상기 (b) 단계에서 상기 흡장 전에 산화촉매에 의해 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO2)로 산화될 수 있다.
상기 (b) 단계의 상기 흡장물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류, 제올라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 환원제는 수소(H2), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 부분산화탄화수소(OHC), 탄소-질소화합물, 수소-질소화합물, 암모니아(NH3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 환원제의 농도는 상기 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 시간에 따라 펄스 형태를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 환원제 및 열 공급을 제어하기 위한 상기 펄스 제어 시스템이 포함된 내연기관을 제공한다.
본 발명에 의한 VOC 저감 시스템을 이용하면, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시키고 촉매를 활성화시켜 제거시킬 수 있으므로, 종래에 촉매를 활성화시키기 위해 지속적으로 에너지를 공급하는 시스템 보다 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.
상온에서 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 포화 상태에 이르게 되면 펄스 가열에 의해 탈착이 되고, 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 동시에 가열된(활성화된) 촉매에서 제거된다.
또한, 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 시스템은 희박 모드에서도 질소산화물의 환원이 가능할 뿐만 아니라 상온에서 배출되는 질소산화물을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 시스템은 열과 환원제를 펄스 형태로 공급하여 에너지와 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 시스템은 공간활용도가 높아 노후자동차, 선박, 및 그 외 모든 내연기관 동력계에 적용 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 VOC 저감 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명 및 종래의 VOC 제거 시스템의 촉매활성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템과 종래 탈질 촉매 기술의 열 및 환원제 주입에 따른 시간별 질소산화물 전환성능을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 복합촉매담체 및 열공급체가 질소산화물을 환원시키는 것을 나타낸 그림이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 제어 시스템을 통한 질소산화물 저감 방법의 공정순서도이다.
본 발명에 의한 VOC 저감 시스템은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈; 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부; 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매; 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 연료와 환원제의 농도가 펄스 형태를 유지하도록 공급하여, 희박모드에서도 질소산화물의 환원이 가능하도록 한다. 또한, 에너지와 비용을 절감할 수 있고 노후자동차, 선박, 그 외 모든 내연기관 동력계에 적용 가능한 질소산화물 저감을 위한 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 질소산화물 저감을 위한 시스템은 배기가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징; 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되며, 상기 유입구를 통과한 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 흡장하는 흡장물질과 산화/환원촉매가 담지된 복합촉매담체 및 열공급체; 상기 흡장물질로부터 흡장된 질소산화물을 환원시키는 환원제가 저장되는 환원제공급부; 및 상기 복합촉매담체 및 열공급체, 상기 환원제공급부와 각각 연결되며, 펄스 신호를 발생하여 상기 하우징 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지하도록 하는 펄스 신호 발생부;를 포함한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관관계로 함께 실시할 수도 있다.
VOC 저감 시스템
본 발명의 설명에 앞서, 본 발명에 따른 VOC 저감 시스템(1)에 의해 처리할 수 있는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 아세트알데히드(Acetaldehyde, C2H4O[CH3CHO]), 아세틸렌(Acetylene, C2H2), 아크롤레인(Acrolein, C3H4O), 벤젠(Benzene, C6H6), 1,3-부타디엔(1,3-Butadiene, C4H6), 부탄(Butane, C4H10), 1-부텐(1-Butene, C4H8[CH3CH2CHCH2)]), 2-부텐(2-Butene,C4H8[CH3(CH)2CH3]), 사이클로헥산(Cyclohexane, C6H12), 에틸렌(Ethylene, C2H4), 포름알데히드(Formaldehyde, CH2O[HCHO]), n-헥산(n-Hexane, C6H14), 이소프로필 알콜(Isopropyl Alcohol, C3H8O[(CH3)CHOHCH3]), 메탄올(Methanol, CH4O[CH3OH]), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone, C4H8O[CH3COCH2CH3]), 엠티비이(MTBE, Methyl Tertiary Butyl Ether, C5H12O[CH3OC(CH3)2CH3]), 프로필렌(Propylene, C3H6), 프로필렌옥사이드(Propylene Oxide, C3H6O), 아세트산[초산](Acetic Acid, C2H4O2), 에틸벤젠(Ethylbenzene, C8H10), 톨루엔(Toluene, C7H8), 자일렌(o-, m-, p-포함)(Xylene, C8H10), 스틸렌(Styrene, C8H8C8H8) 등의 탄화수소 성분으로 이루어진 것들이 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 직접연소 방식이 아니라, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착함과 동시에 제거시킬 수 있는 VOC 저감 시스템(1)을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 VOC 저감 시스템을 이용하면, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시키고 촉매를 활성화시켜 제거시킬 수 있으므로, 종래에 촉매를 활성화시키기 위해 지속적으로 에너지를 공급하는 시스템 보다 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.
상온에서 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 포화 상태에 이르게 되면 펄스 가열에 의해 탈착이 되고, 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 동시에 가열된(활성화된) 촉매에서 제거된다.
또한, 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 VOC 저감 시스템(1)은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(10); 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈(100); 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부(110); 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매(200); 상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체(300); 및 상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부(310);를 포함하는 점에서 구성상 가장 큰 특징이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템(1)의 작동방법을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원이 들어온 상태에서 유입구를 통해 가스가 유입되면, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착할 수 있는 흡/탈착모듈(100)은 배기 가스 내의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 일정 농도까지 계속적으로 흡착한다. 이때, VOC 전단 감지부(110)는 흡/탈착모듈(100)에 흡착되는 휘발성유기화합물의 농도를 감지할 수 있다.
상기 VOC 전단 감지부(110)는 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하여 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 탈착시킬 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 증가하여 고농도화되면 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 흡/탈착모듈(100)로부터 탈착됨과 동시에, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 흡/탈착모듈(100)의 일측에 배치된 촉매(200)에 의해 CO2와 H2O로 산화될 수 있다.
상기 촉매(200)는 상기 흡/탈착모듈(100)에서 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 탈착됨과 동시에 열전기에너지가 가해져 활성화될 수 있다. 이때 상기 촉매(200)에 의해 산화(제거)된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 CO2 및 H2O 일 수 있다.
또한, 상기 VOC 후단 감지부(310)에 의해 가스 내 잔량의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 한번 더 감지하여 그 유, 무를 확인할 수 있다.
상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 흡착은 0 ~ 50 ℃에서 이루어지며, 연속적으로 공급되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착되어 VOC 농도가 기설정값 이상이 되면 상기 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 탈착되며 그와 동시에 열전기에너지가 공급되어 촉매(200)가 활성화된다.
상기 활성화된 촉매(200)는 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시킬 수 있다.
이때, 상기 흡/탈착모듈(100)에 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 흡착시 온도조건은 0 ~ 50 ℃ 일 수 있으며, 상기 흡/탈착모듈(100)에 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 흡착되어 기설정값 이상이 되면 펄스 형태의 열에너지가 공급되어 탈착될 수 있다. 이와 동시에 촉매(200)에 열전기에너지가 가해져 상기 촉매(200)의 온도가 상승하고, 온도의 상승에 의해 상기 촉매(200)가 활성화될 수 있다.
상기 촉매(200)는 150 ℃ 이상일 때 활성화되어 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시킬 수 있으며, 구체적으로 150 ~ 400 ℃의 온도조건에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시킬 수 있다.
한편, 상기 촉매(200)에 의해 산화된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 하우징(10)의 VOC 후단 감지부(310)를 통과하여 방출될 수 있다.
상기 VOC 후단 감지부(310)는 방출되는 공기 내의 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도와 휘발성유기화합물의 유, 무를 확인할 수 있다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 VOC 저감 시스템(1)의 개략도를 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 저감 시스템(1)은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(10); 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈(100); 상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부(110); 상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시키는 촉매(200); 상기 촉매(200)의 일측에 배치되어, 상기 촉매(200)에 열에너지를 공급하는 발열담체(300); 및 상기 발열담체(300)의 후방에 배치되어, 상기 촉매(200)에 의해 변환된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부(310);를 포함한다.
상기 하우징(10)은 고온의 열에 견딜 수 있는 재질이라면 그 종류를 제한하지 않는다.
상기 발열담체(300)는, 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단(미도시)을 더 포함하고, 상기 가열수단은, 상기 VOC 전단 감지부(110)와 연계되어, 상기 VOC 전단 감지부(110)에서 감지된 VOC 농도가 기설정값 이상이라고 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체(300)에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)은 상기 유입구로 유입된 가스 중 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 순간적으로 흡착하여 배출되지 못하도록 하기 위한 장치이다.
또한, 상기 흡/탈착모듈(100)의 일측에 배치된 VOC 전단 감지부(110)에서 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정할 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)의 일측에 구비된 VOC 전단 감지부(110)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 일정농도 이상으로 고농도화(기설정값)가 감지되면 상기 흡/탈착모듈(100)이 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)의 일측에 배치된 VOC 전단 감지부(110)는 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 감지할 수 있으며, 하기에서 설명되는 상기 발열담체(300) 및 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단과 연계될 수 있다.
상기 VOC 전단 감지부(110)는 나노 하이브리드 고분자 소재일 수 있으며, 상기 흡/탈착모듈(110)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 농도를 측정하는데 유용하고 열에 견딜 수 있는 재료라면 이를 제한하지 않는다.
상기 VOC 전단 감지부(110) 및 VOC 후단 감지부(310)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 또는 외부로 배출되는 공기 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정할 수 있고, 고온의 열에 견딜 수 있는 장치라면 이를 제한하지 않는다.
상기 흡/탈착모듈(100)은 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시킬 수 있으며, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
또한, 상기 흡/탈착모듈(100)에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 고농도화(기설정값 이상)되어 탈착되면 그와 동시에 촉매(200)에 열전기에너지가 가해져 촉매(200)의 활성화가 이루어 질 수 있다.
이때, 상기 활성화된 촉매(200)에 의해 상기 흡/탈착모듈(100)에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 산화될 수 있다.
따라서, 상기 흡/탈착모듈(100) 내에 연속적으로 흡착되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 0 ~ 50 ℃에서 상기 흡/탈착모듈(100)에 의해 흡착되고, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 농도가 기설정값 이상으로 고농도화될 때 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 탈착되어 촉매(200)에 의해 제거될 수 있다.
상기 흡/탈착모듈(100)은 흡착제를 포함할 수 있으며, 이때 흡착제는 활성탄, 활성탄 섬유, 및 제올라이트일 수 있으며, 바람직하게는 제올라이트일 수 있다.
상기 흡착제는 다공성 구조의 높은 비표면적을 갖는 소재가 구비된 것이 바람직하다.
상기 흡착제인 활성탄 필터, 활성탄 섬유 필터, 및 제올라이트는 단독으로 사용할 수 있으며, 1 종 이상을 복합하여 사용하여 흡착효율을 증가시킬 수 있다.
상기 촉매(200)는 비백금계 금속 촉매일 수 있다.
또한, 상기 촉매(200)는 상기 흡/탈착모듈(100)에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 산화시켜 CO2와 H2O로 전환시킬 수 있다.
상기 촉매(200)는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 중의 하나 이상을 담지체에 도입하고 프레스로 압축하여 괴상의 형태로 사용될 수 있다.
다르게는 상기 촉매(200)는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속, 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 등의 담지체에 도입하고 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매의 형태로 사용될 수 있다.
상기 담지체는, Al2O3, SiO2, 및 TiO2으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것일 수 있으나 바람직하게는 Al2O3일 수 있다.
산화 알루미늄(aluminum oxide)은 화학식 Al2O3을 만족하는 양쪽성 산화물로써, 보크사이트를 분리하여 생성된다.
SiO2는 대표적인 유리 형성 광물이고, 액체를 급냉하면 쉽게 유리상태로 변화하여, 석영 유리가 된다. 석영 유리는 고내열성으로 열팽창률이 대단히 작고(5Х10-7/℃), 열충격에 강할 뿐만 아니라 내약품성이 우수하다.
TiO2는 이산화티타늄 또는 이산화 티탄이라고도 불린다. 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2 개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866 g/mol이며, 무미, 무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화 티타늄 피막이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매의 저온 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 산화 성능을 더욱 향상시키기 위하여 CeO2 및 ZrO2와 조합하여 사용할 수 있다.
상기 촉매(200)는 CeO2 및 ZrO2를 1:1 ~ 5 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 발열담체(300)는 상기 촉매(200)의 일측에 배치되어, 상기 촉매(200)에 열에너지를 공급할 수 있으며, 상기 발열담체(300)의 후방에 배치되어, 상기 촉매(200)에 의해 변환된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부(310);를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열담체(300)는 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단을 더 포함하고, 상기 가열수단은, 상기 VOC 전단 감지부(110)와 연계되어, 상기 VOC 전단 감지부(110)에서 감지된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이라고 감지되면 상기 발열담체(300)에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 발열담체(300)의 가열은 펄스 형태의 에너지가 가해져 가열되는 것으로써 바람직하게는 마이크로웨이브 방식으로 가열될 수 있다.
상기 가열수단은 VOC 전단 감지부(110)와 전기적 신호로 연계되어 흡/탈착모듈(100)에 고농도의 휘발성유기화합물이 흡착되면 가열수단에 신호를 보내 발열담체(300)에 펄스 형태의 에너지를 인가할 수 있다.
상기 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도 값은 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 VOC 전단 감지부(110)가 직접 측정할 수도 있고, 상기 흡/탈착모듈(100)의 표면적과 흡착된 휘발성유기화합물의 비율을 측정하여 그 비율로 농도값을 측정할 수 있으나, 그 측정방법은 이상 설명한 구성만으로 제한되지는 않는다.
도 2는 본 발명에 다른 실시예에 따른 VOC 저감 시스템의 개략도를 나타낸 것이다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 VOC 저감 시스템(1)은, 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징(10); 상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 VOC를 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 발열담체(미도시)와, 상기 흡착제에서 VOC가 탈착되면 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 촉매층을 포함하는 복합모듈(400)을 포함하고, 상기 복합모듈(400)은, 상기 흡착제층(미도시)에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키고 촉매층(미도시)을 활성화시켜 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징(10)은 고온의 열에 견딜 수 있는 재질이라면 그 종류를 제한하지 않는다.
상기 복합모듈(400)은 흡착제층, 가열수단을 가지는 발열담체, 및 촉매층을 포함할 수 있다.
상기 가열수단을 가지는 발열담체는, 흡착제층과 촉매층에 펄스 형태의 열에너지를 공급하는 것으로써, 상기 발열담체에 의하여 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물이 탈착되며, 촉매가 활성화되어 휘발성유기화합물을 제거할 수 있다.
상기 복합모듈(400)은 농도 측정 센서(410)를 더 포함할 수 있다.
상기 농도 측정 센서(410)는 상기 복합모듈(400)과 연계되어 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 측정하고, 상기 센서(410)에 의해 발열담체가 흡착제층과 촉매에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 센서(410)에서 측정된 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상으로 감지되면, 상기 발열담체가 전기적 신호를 이용하여 흡착제층과 촉매층에 펄스 형태의 에너지를 인가할 수 있다.
상기 흡착제층은 상기 유입구로 유입된 가스 중 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 순간적으로 흡착하여 휘발성유기화합물이 배출되지 못하도록 할 수 있다.
또한, 상기 흡착제층은 복합모듈(400)에 더 포함된 센서(410)에 의해 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 측정될 수 있다.
상기 복합모듈(400)에 더 포함된 센서(410)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 일정 농도 이상으로 고농도화(기설정값)되면 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
상기 복합모듈(400)에 더 포함된 상기 센서(410)는 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 감지할 수 있으며, 가열수단을 가지는 발열담체에 전시적 신호를 보내 펄스 형태의 열에너지를 흡착제층과 촉매층에 인가할 수 있다.
상기 센서(410)는 나노 하이브리드 고분자 소재일 수 있으며, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정하는데 유용하고 열에 견딜 수 있는 센서라면 그 종류를 이를 제한하지 않는다.
상기 센서(410)는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC) 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도를 측정할 수 있고, 고온의 열에 견딜 수 있는 장치라면 이를 제한하지 않는다.
상기 흡착제는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 0 ~ 50 ℃에서 지속적으로 흡착시킬 수 있으며, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시킬 수 있다.
상기 기설정값은 센서(410)에에 의해서 임의적으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 고농도화(기설정값 이상)되어 탈착되면 그와 동시에 촉매층에 열전기에너지가 가해져 촉매의 활성화가 이루어 질 수 있다.
이때, 상기 활성화된 촉매층에 의해 상기 흡착제층에서 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 산화될 수 있다.
따라서, 상기 흡착제층에서 연속적으로 흡착되는 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 0 ~ 50 ℃에서 상기 흡착제층에 의해 흡착되고, 상기 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상으로 고농도화될 때 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 탈착되어 촉매층에 의해 제거될 수 있다.
상기 흡착제의 종류는 제한하지 않으나, 바람직하게는 활성탄, 활성탄 섬유, 및 제올라이트일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 제올라이트일 수 있다.
상기 흡착제는 다공성 구조의 높은 비표면적을 갖는 소재인 것이 바람직하다.
상기 흡착제인 활성탄 필터, 활성탄 섬유 필터, 및 제올라이트는 단독으로 사용할 수 있으며, 1 종 이상을 복합하여 사용하여 흡착효율을 증가시킬 수 있다.
상기 촉매층의 촉매는 비백금계 금속 촉매일 수 있다.
상기 촉매는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 중의 하나 이상을 담지체에 도입하고 프레스로 압축하여 괴상의 형태로 사용될 수 있다.
다르게는 상기 촉매는 Pt, Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, 및 Zn 등의 금속, 금속산화물을 단독 또는 혼합하여 Al2O3, SiO2, 및 TiO2 등의 담지체에 도입하고 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매의 형태로 사용될 수 있다.
상기 담지체는, Al2O3, SiO2, 및 TiO2으로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것일 수 있으나 바람직하게는 Al2O3일 수 있다.
산화 알루미늄(aluminum oxide)은 화학식 Al2O3을 만족하는 양쪽성 산화물로써, 보크사이트를 분리하여 생성된다.
SiO2는 대표적인 유리 형성 광물이고, 액체를 급냉하면 쉽게 유리상태로 변화하여, 석영 유리가 된다. 석영 유리는 고내열성으로 열팽창률이 대단히 작고(5Х10-7/℃), 열충격에 강할 뿐만 아니라 내약품성이 우수하다.
TiO2는 이산화티타늄 또는 이산화 티탄이라고도 불린다. 전이금속인 티타늄 원자 하나와 산소 원자 2 개가 결합된 분자로서 분자량은 79.866 g/mol이며, 무미, 무취의 흰색 가루이다. 티타늄을 공기 중에 노출시키면 쉽게 산소와 반응하여 이산화 티타늄 피막이 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매의 저온 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 산화 성능을 더욱 향상시키기 위하여 CeO2 및 ZrO2와 조합하여 사용할 수 있다.
상기 촉매는 CeO2 및 ZrO2를 1:1 ~ 5 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 촉매층의 촉매는 저온 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 산화 성능을 더욱 향상시키기 위하여 CeO2 및 ZrO2와 조합하여 사용할 수 있다.
상기 촉매는 CeO2 및 ZrO2를 1:1 ~ 5 중량비로 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 가열수단을 가지는 발열담체는 상기 촉매에 열에너지를 공급할 수 있다.
또한, 상기 발열담체의 가열수단은 펄스 형태의 열에너지를 공급하고 상기 센서와 연계되어, 상기 센서에서 감지된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체에 펄스 형태의 열에너지를 인가할 수 있다.
상기 발열담체의 가열은 펄스 형태의 에너지가 가해져 가열되는 것으로써 바람직하게는 마이크로웨이브 방식으로 가열될 수 있다.
상기 센서(410)는 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도 값을 직접 측정할 수 있고, 상기 흡착제층의 표면적과 흡착된 휘발성유기화합물의 비율을 측정하여 그 비율로 농도값을 측정할 수 있다.
도 3은 본 발명 및 종래의 VOC 제거 시스템의 촉매활성을 나타낸 그래프이다.
도 3에서 확인할 수 있듯이 본 발명은 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 VOC 저감 방법은, 흡/탈착모듈이 가스 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하고, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈의 휘발성유기화합물 농도값이 기설정값 이상이면, 발열담체에 펄스 형태의 열에너지가 인가되어 촉매를 활성화시키고 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈에서 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 상기 활성화된 촉매에 의해 제거되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발열담체에는 펄스 형태의 열에너지가 인가될 수 있다.
상기 상기 흡/탈착모듈은, 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 VOC 저감 시스템을 이용하면, 펄스 형태의 열에너지를 공급하여 흡착제에 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 탈착시키고 촉매를 활성화시켜 제거시킬 수 있으므로, 촉매를 활성화시키기 위해 지속적으로 에너지를 공급하는 종래의 시스템 보다 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다.
상온에서 흡착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)이 포화 상태에 이르게 되면 펄스 가열에 의해 탈착이 되고, 탈착된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)은 동시에 가열된(활성화된) 촉매에서 제거된다.
또한, 펄스 형태의 열에너지를 공급하기 때문에 촉매의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있고 상시 가열을 하지 않고 필요시에만 열에너지를 공급하기 때문에 에너지 소모가 작다는 장점이 있다.
질소산화물 저감을 위한 시스템
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템의 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템과 종래 탈질 촉매 기술의 열 및 환원제 주입에 따른 시간별 질소산화물 전환성능을 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 복합촉매담체 및 열공급체가 질소산화물을 환원시키는 것을 나타낸 그림이다.
도 4를 참조하면, 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템(2)은 하우징(10), 복합촉매담체 및 열공급체(50), 환원제공급부(30), 및 펄스 신호 발생부(60)를 포함한다.
하우징(10)은 배기가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구를 형성하고, 복합촉매담체 및 열공급체(50)는 상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되며, 상기 유입구를 통과한 배기가스 내 질소산화물(NOx)을 흡장하는 흡장물질과 산화/환원촉매를 담지한다. 환원제공급부(30)는 흡장물질로부터 흡장된 질소산화물을 환원시키는 환원제를 저장하고, 펄스 신호 발생부(60)는 상기 복합촉매담체 및 열공급체(50)와 상기 환원제공급부(30)와 각각 연결되며, 펄스 신호를 발생하여 하우징(10) 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지하도록 한다.
하우징(10)의 유입구로 엔진의 연소에 의해 발생한 배기가스가 유입된다.
상기 배기가스는 내연기관의 엔진 연소에 의해 발생한다. 상기 내연기관은 자동차, 선박, 산업기계, 발전소, 소각로, 또는 보일러일 수 있다.
상기 배기가스는 질소산화물, 탄화수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 질소, 산소, 황 산화물, 입자상물질, 및 물을 포함할 수 있다.
유입구로 유입된 배기가스 내의 질소산화물은 상기 하우징(10) 내부에서 흡장-환원 과정을 거쳐 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 및 물(H2O)로 환원된다. 이때 환원된 질소 및 이산화탄소는 하우징(10)의 배출구를 통해 배출된다.
본 발명에 따라 제거되는 질소산화물의 예로는 일산화질소, 이산화질소, 3산화이질소, 4산화이질소, 일산화이질소, 및 그들의 혼합물을 들 수 있다. 바람직하게는 일산화질소, 이산화질소, 일산화이질소이다. 본 발명에 의해 처리될 수 있는 배출 가스의 질소 산화물 농도는 한정되지 않는다.
복합촉매담체 및 열공급체(50)는 상기 하우징(10)의 유입구와 배출구 사이에 위치하며, 상기 복합촉매담체 및 열공급체(50) 상에는 산화/환원촉매와 흡장물질이 담지된다.
상기 산화촉매는 희박모드에서 일산화질소(NO)를 이산화질소(NO2)로, 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)를 이산화탄소(CO2) 또는 물(H2O)로 산화시키는 역할을 한다. 상기 환원촉매는 질소산화물(NOx)를 질소(N2)로 환원시키는 역할을 한다.
상기 산화/환원촉매는 귀금속, 전이금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
귀금속으로는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 금(Au), 은(Ag) 또는 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있고, 전이금속으로는 코발트(Co), 철(Fe), 세륨(Ce), 구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn), 바나듐(V) 또는 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 바람직하게는 귀금속 중에서 백금계 귀금속을 전이금속 중에서는 망간, 바나듐, 코발트 또는 구리를 사용할 수 있다.
흡장물질은 산화촉매에 의해 산화된 질소산화물을 희박모드에서 흡장하는 역할을 한다. 질소산화물을 흡장할 수 있는 흡장물질로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, CHA, BEA, MFI와 같은 제올라이트를 이온교환시켜 흡장물질로 사용할 수도 있다.
구체적으로 알칼리 금속 중에서는 칼륨(K), 나트륨(Na), 세륨(Ce), 리튬(Li)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를, 알칼리 토금속 중에서는 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 전이금속으로는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 은(Ag), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 바나듐(V), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 6을 참조하면, 복합촉매담체 및 열공급체(50)는 흡장물질 및 산화/환원촉매를 지지하는 역할을 한다. 본 발명의 복합촉매 담체 및 열공급체(50)는 그 종류를 한정하지 않으며 천연 또는 합성 제올라이트 뿐만 아니라 산성, 염기성 또는 중성 제올라이트, 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 산화/환원촉매는 통상의 이온교환법, 증착법(deposition), 침전법(precipitation), 흡착법(adsorption), 함침법(impregnation) 등에 의해 지지체에 담지되고, 분말로 제조된 산화/환원촉매와 흡장물질은 복합촉매담체 및 열공급체(50)에 코팅되어 담지될 수 있다. 바람직하게는 상기 흡장물질 및 상기 산화/환원촉매를 복합촉매담체 및 열공급체(50)의 표면에 담지하거나 복합촉매담체 및 열공급체(50)의 구성성분으로 포함시킬 수 있다.
상기 복합촉매담체는 열공급체에 의해 자체적으로 발열되거나, 외부의 열에 의해 가열될 수 있다. 상기 복합촉매담체에 가해지는 열은 도 5와 같이, 상기 펄스 신호 발생부(60)의 신호에 의해 펄스 형태를 유지하며 가해진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡장물질과 산화/환원촉매가 담지된 복합촉매담체 및 열공급체(50)는 다음과 같은 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
먼저 천연 또는 합성 제올라이트, 산성, 염기성 또는 중성 제올라이트, 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 복합촉매 담체 및 열공급체(50)를 알칼리 금속, 알칼리 토금속 또는 이들의 조합에서 선택되는 흡장물질의 전구체 용액에 함침시킨다. 상기 흡장물질의 전구체 용액에 함침된 복합촉매 담체 및 열공급체(50)를 소성하여 담체-흡장물질 복합체를 형성한 후, 상기 복합체를 귀금속, 전이금속 또는 이들의 조합에서 선택되는 산화촉매의 전구체 용액에 함침시킨다.
상기 제조 단계에서 산화촉매의 고정 전 상기 담체-흡장물질 복합체를 별도 소성함으로써, 흡장물질과 산화촉매의 계면 간 활성화를 방지할 수 있으며, 상기 소성은 300 내지 500 ℃에서 수행될 수 있다.
상기 복합촉매 담체 및 열공급체(50)는 바인더 및/또는 분산제를 더 포함할 수 있다.
상기 바인더는 예컨대, 알루미나졸, 물유리 등의 졸형태 금속산화물, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리우레탄(PU), 폴리에테르우레탄, 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(Cellulose Acetate Butylrate), 폴리메틸메스아크릴레이트(PMMA), 폴리메틸아크릴레이트(PMA), 폴리아크릴 공중합체, 폴리비닐아세테이트(PVAc), 폴리비닐아세테이트 공중합체, 폴리퍼퓨릴알콜(PPFA), 폴리스타이렌(PS), 폴리스타이렌 공중합체, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌옥사이드(PPO), 폴리에틸렌옥사이드 공중합체, 폴리프로필렌옥사이드 공중합체, 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴플루오라이드 공중합체 및 폴리아마이드 등을 사용할 수 있다.
상기 분산제는 예컨대, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 피로인산, 시트르산, 폴리말릭산, 암모늄 폴리메타크릴레이트(Ammonium polymethacrylate), 벤조산, 카테콜, 피로갈롤 등을 사용할 수 있다.
상기 바인더는 코팅층이 기재에 잘 접착될 수 있도록 접착력을 향상시키는 기능을 하며, 상기 분산제는 이러한 바인더 입자가 전체적으로 잘 분산될 수 있도록 한다.
하우징(10) 내부로는 질소산화물 환원을 위한 환원제가 공급된다. 환원제는 흡장물질로부터 흡장된 질소산화물을 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 및 물(H2O)의 형태로 환원 및 탈착시킨다.
환원제는 환원제공급부(30)를 통해 하우징(10) 내부로 공급된다. 상기 환원제공급부(30)는 펄스 신호 발생부(60)와 연결되며, 이를 통해 하우징(10) 내부로 공급되는 환원제의 농도는 펄스 신호 발생부(60)의 신호에 의해 펄스 형태를 유지할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 펄스 신호 발생부(60)의 신호에 의해 하우징(10) 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지할 수 있도록 하였다.
흡장물질에 의해 질소산화물이 흡장되면, 배기가스의 농도 변화 없이 펄스 신호 발생부(60)에 의해 공급된 환원제가 흡장한 질소산화물을 질소, 이산화탄소, 및 물로 환원시킨다. 환원 후 흡장물질이 질소산화물을 다시 흡장하는 동안에는 펄스 신호 발생부(60)의 펄스 신호에 의해 환원제 공급이 중단된다. 상기 과정을 반복하면서 하우징(10) 내부의 환원제 농도는 시간에 따라 펄스 형태를 유지한다. 이를 통해 질소산화물을 환원하기 위해 과잉의 연료 연소를 할 필요가 없어졌고, 계산된 양의 환원제만 사용하여 질소산화물을 저감시킬 수 있다.
따라서 공연비를 인위적으로 농후모드로 조절할 필요 없이 희박 모드에서의 질소산화물의 환원이 가능하며, 연료를 지속적으로 공급할 필요가 없어져 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다. 또한 우레아 SCR과 달리 환원제 공급을 위해 저장탱크, 펌프와 같은 부수적 장치를 설치할 필요가 없고, 운전자가 주기적으로 환원제를 보충할 필요가 없으므로 운영이 간편하다는 장점이 있다.
환원제는 연료 자체를 활용하거나 연료를 개질하여 사용할 수 있다. 또는 배기가스와의 반응을 통해 고성능 환원제로 전환시킨 것을 사용할 수 있다. 환원제로 사용될 수 있는 상기 배기가스는 수소(H2), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 부분산화탄화수소(OHC), 탄소-질소화합물, 수소-질소화합물, 자체적으로 발생되는 암모니아(NH3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 일산화탄소를 사용할 수 있다.
상기 환원제 생산을 위한 에너지로는 배기열 또는 전력을 사용할 수 있다. 생산된 환원제는 환원제공급부(30) 내에 저장되며, 밸브를 직접 조작하여 하우징(10) 내로 공급하거나 전력 기반의 공급기술을 활용하여 스위칭을 통해 복합촉매담체 및 열공급체(50)로 공급할 수 있다.
펄스 신호 발생부(60)는 복합촉매담체 및 열공급체(50), 환원제공급부(30)와 각각 연결되어 하우징(10) 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지할 수 있도록 한다.
상기 펄스 신호 발생부(60)는 하우징(10) 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도를 펄스 형태로 유지시켜줄 수 있는 것이면 그 종류를 한정하지 않는다. 상기 펄스 신호 발생부(60)는 예컨대 가스공급 또는 열공급 방식에 의해 작동할 수 있다.
종래 SCR 기술은 환원제인 우레아 용액을 주기적으로 보충해주어야 하므로 경제적 부담이 크고, 별도의 장치가 필요하므로 공간활용도가 낮다는 단점이 있었다. 또한, 종래 LNT 기술은 희박모드에서 질소산화물을 선택적으로 제거할 수 없었으며, 활성물질이 담지된 삼원촉매와 유사한 촉매를 사용하여야 하므로 배기가스를 공연비 이하로 조정해야 했다. 따라서 흡장된 질소산화물을 환원시키기 위해 공연비를 인위적으로 농후모드로 조절시켜 배기가스 전체의 조성을 변화시켜야 하며, 연료가 농후한 분위기를 만들어 질소산화물을 환원시키는 과정에서 과량의 연료를 환원제로 사용하여 연비가 나빠지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 LNT 기술과 달리 희박모드에서도 질소산화물을 저감시키기 위한 펄스 제어 시스템 기반 선택적 탈질 촉매를 사용하고, SCR 기술과 달리 암모니아가 아닌 배기가스 내의 환원제 또는 연료 개질 환원제를 이용하여 질소산화물을 환원시킨다.
따라서, 환원제를 지속적으로 공급해야 했던 종래 SCR 기술의 단점을 극복할 수 있어 환원제 투입에 들어가는 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한 배기가스 내에 있는 수소, 일산화탄소, 탄화수소를 환원제로 사용하므로 환원제 보충을 위한 별도의 장치를 투입할 필요가 없어 노후자동차, 선박, 및 그 외 모든 내연기관 동력계에도 설치가 가능하다는 장점이 있다.
질소산화물은 환원제에 의해 질소, 이산화탄소, 물의 형태로 환원 및 탈착되며, 상기 질소 및 이산화탄소는 하우징(10)의 배출구를 통해서 배출된다.
펄스 제어 시스템을 사용한 질소산화물 저감방법
도 7은 본 발명에 따른 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법을 나타낸 공정순서도이다.
도 7을 참조하면, 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법은 (a) 배기가스가 하우징의 유입구를 통해 유입되는 단계; (b) 상기 배기가스 내 질소산화물이 흡장물질에 의해 흡장되며, 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 상기 하우징 내부로 공급되는 열이 시간에 따라 펄스 형태를 유지하면서 공급되는 단계; (c) 환원제에 의해 상기 질소산화물이 환원 및 탈착되는 단계; 및 (d) 상기 하우징의 배출구를 통해 환원된 질소(N2) 및 이산화탄소(CO2)가 배출되는 단계;를 포함한다.
먼저, 하우징의 유입구를 통해 배기가스가 유입된다(S10).
상기 배기가스는 내연기관의 엔진 연소에 의해 발생한다. 상기 내연기관은 자동차, 선박, 산업기계, 발전소, 소각로, 또는 보일러일 수 있다.
상기 배기가스는 질소산화물, 탄화수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 수소, 질소, 산소, 황 산화물, 입자상물질, 및 물을 포함할 수 있다.
유입구로 유입된 배기가스 내의 질소산화물은 상기 하우징 내부에서 흡장-환원 과정을 거쳐 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 및 물(H2O)로 환원된다. 환원된 질소 및 이산화탄소는 하우징의 배출구를 통해 배출된다.
본 발명에 따라 제거되는 질소산화물의 예로는 일산화질소, 이산화질소, 3산화이질소, 4산화이질소, 일산화이질소, 및 그들의 혼합물을 들 수 있다. 바람직하게는 일산화질소, 이산화질소, 일산화이질소이다. 본 발명에 의해 처리될 수 있는 배출 가스의 질소 산화물 농도는 한정되지 않는다.
상기 배기가스는 하우징 내부에서 대기압(1atm) 이상과 1,000 h-1 내지 300,000 h-1의 시간당 공간 속도를 유지할 수 있다. 바람직한 시간당 공간 속도는 3,000 h-1 내지 100,000 h-1이며, 공간속도가 1,000 h-1 미만이면 과잉의 흡장물질 및 환원제의 사용으로 인한 경제적 손실이 우려되고, 300,000 h-1을 초과하면 유체 흐름에 의한 압력 손실이 커지고 기계적으로 장치에 무리를 가져올 수 있다.
다음으로 배기가스 내 질소산화물이 흡장물질에 의해 흡장되며, 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 하우징 내부로 공급되는 열이 시간에 따라 펄스 형태를 유지하면서 공급된다(S20).
흡장물질은 질소산화물을 희박모드에서 흡장하는 역할을 한다. 상기 흡장은 150 내지 700 ℃에서 이루어질 수 있다.
질소산화물을 흡장할 수 있는 흡장물질로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, CHA, BEA, MFI와 같은 제올라이트를 이온교환시켜 흡장물질로 사용할 수도 있다.
구체적으로 알칼리 금속 중에서는 칼륨(K), 나트륨(Na), 세륨(Ce), 리튬(Li)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를, 알칼리 토금속 중에서는 바륨(Ba), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 또한, 전이금속으로는 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 은(Ag), 루테늄(Ru), 구리(Cu), 바나듐(V), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn)으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 흡장물질에 의한 흡장 전에는 산화촉매에 의해 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO2)로 산화될 수 있으며, 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(HC)가 이산화탄소(CO2) 또는 물(H2O)로 산화될 수 있다. 또한, 환원촉매에 의해 질소산화물(NOx)이 질소(N2)로 환원될 수 있다.
구체적으로 산화/환원촉매는 귀금속, 전이금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.
귀금속으로는 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 금(Au), 은(Ag) 또는 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있고, 전이금속으로는 코발트(Co), 철(Fe), 세륨(Ce), 구리(Cu), 니켈(Ni), 망간(Mn), 바나듐(V) 또는 이들의 조합에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 바람직하게는 귀금속 중에서 백금계 귀금속을 전이금속 중에서는 망간, 바나듐, 코발트 또는 구리를 사용할 수 있다.
상기 흡장물질 및 산화/환원촉매는 복합촉매담체에 담지된다. 상기 복합촉매 담체는 그 종류를 한정하지 않으며 천연 또는 합성 제올라이트 뿐만 아니라 산성, 염기성 또는 중성 제올라이트, 세리아(CeO2), 알루미나(Al2O3), 티타니아(TiO2), 지르코니아(ZrO2) 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 복합촉매담체는 열공급체에 의해 자체적으로 발열되거나, 외부의 열에 의해 가열될 수 있다. 상기 복합촉매담체에 가해지는 열은 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 펄스 형태를 유지하며 가해질 수 있다.
상기 펄스 신호 발생부는 하우징 내부로 공급되는 환원제의 농도 및 열을 펄스 형태로 유지시켜줄 수 있는 것이면 그 종류를 한정하지 않는다. 또한, 상기 펄스 신호 발생부는 예컨대 가스공급 또는 열공급에 의해 작동할 수 있다.
상기 열이 공급되는 동안 환원제에 의해 상기 질소산화물이 환원 및 탈착된다(S30).
환원제는 연료 자체를 활용하거나 연료의 개질 또는 배기가스와의 반응을 통해 고성능 환원제로 전환시킨 것을 사용할 수 있다. 상기 환원제는 배기가스 내에 포함된 수소(H2), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 부분산화탄화수소(OHC), 탄소-질소화합물, 수소-질소화합물, 자체적으로 발생되는 암모니아(NH3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있으며, 바람직하게는 일산화탄소를 사용할 수 있다.
상기 환원은 100 내지 750 ℃에서 이루어질 수 있다.
상기 환원제는 환원제공급부를 통해 하우징 내부로 공급된다. 상기 환원제공급부는 펄스 신호 발생부와 연결되며, 이를 통해 하우징 내부로 공급되는 환원제의 농도는 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 펄스 형태를 유지할 수 있다.
구체적으로 질소산화물이 흡장물질에 의해 흡장된 후, 배기가스의 농도 변화 없이 펄스 신호 발생부에 의해 공급된 환원제가 흡장한 질소산화물을 질소, 이산화탄소, 및 물로 환원시킨다. 환원 후 흡장물질이 질소산화물을 다시 흡장하는 동안 펄스 신호 발생부의 펄스 신호에 의해 환원제 공급이 중단된다. 상기 과정을 반복하면서 내부의 환원제 농도는 시간에 따라 펄스 형태를 유지한다.
종래 SCR 기술은 환원제인 우레아 용액을 주기적으로 보충해주어야 하므로 경제적 부담이 크고, 별도의 장치가 필요해 공간활용도가 낮다는 단점이 있었다. 본 발명은 흡장물질에 의해 질소산화물이 흡장된 후 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 환원제가 공급되어 흡장한 질소산화물을 질소, 이산화탄소, 및 물로 환원시킨다. 환원 후 흡장물질이 질소산화물을 다시 흡장하는 동안에는 환원제의 공급이 중단된다.
또한, 종래 LNT 기술은 연료의 희박모드에서 질소산화물을 선택적으로 제거할 수 없었으며, 활성물질이 담지된 삼원촉매와 유사한 촉매를 사용하여야 하므로 배기가스를 공연비 이하로 조정해야 했다. 따라서 흡장된 질소산화물을 환원시키기 위해 공연비를 인위적으로 농후모드로 조절시켜 배기가스 전체의 조성을 변화시켜야 하며, 연료가 농후한 분위기를 만들어 질소산화물을 환원시키는 과정에서 과량의 연료를 환원제로 사용하여 연비가 나빠지는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 LNT 기술과 달리 연료의 희박모드에서도 질소산화물을 저감시킬 수 있는 선택적 탈질 촉매를 사용하고, SCR 기술과 달리 암모니아를 사용하지 않고 배기가스 내의 환원제 또는 연료 개질 환원제를 사용하여 질소산화물을 환원시킬 수 있다.
따라서 공연비를 인위적으로 농후모드로 조절할 필요 없이 희박모드에서의 질소산화물 환원이 가능하며, 연료를 지속적으로 공급할 필요가 없어져 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다. 또한, 우레아 SCR과 달리 환원제 공급을 위해 저장탱크, 펌프와 같은 부수적 장치를 설치할 필요가 없어 노후자동차, 선박, 그 외 모든 내연기관 동력계에 적용이 가능하며, 운전자가 주기적으로 환원제를 보충할 필요가 없으므로 운영이 간편하다는 장점이 있다.
상기 환원제 생산을 위한 에너지로는 배기열을 사용하거나 펄스 제어 시스템 내로 공급된 전력을 이용할 수 있다. 생산된 환원제는 환원제공급부 내에 저장되며, 밸브를 직접 조작하거나, 전력 기반 공급기술을 활용하여 스위칭을 통해 복합촉매담체 및 열공급체로 공급될 수 있다.
마지막으로, 질소산화물은 환원제에 의해 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 및 물(H2O)의 형태로 환원 및 탈착되며, 하우징의 배출구를 통해 질소 및 이산화탄소가 배출된다(S50).
탈착면적(a.u) 흡착면적(a.u) 탈착면적/흡착면적 NOx 저감율(%)
4017 8762 0.458 54 %
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 제어 시스템의 복합촉매담체를 통해 저감된 질소산화물의 저감율을 나타낸 표이다. 표 1을 참조하면, 본 발명의 펄스 제어 시스템 복합촉매담체를 통해 저감된 질소산화물 저감율은 약 54 %이며, 적절한 흡장물질과 촉매의 사용 및 병렬시스템 등을 통하여 90 % 이상의 질소산화물 저감을 기대해볼 수 있다.
펄스 제어 시스템이 포함된 내연기관
본 발명의 일 실시예에 따른 내연기관은 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템을 포함한다.
상기 내연기관은 연료를 저장하는 연료탱크, 상기 연료를 연소시켜 운동에너지를 발생시키는 엔진, 엔진의 연소실, 및 배기관을 더 포함할 수 있다.
배기가스는 내연기관의 엔진 연소에 의해 발생한다. 상기 내연기관은 자동차, 선박, 산업기계, 발전소, 소각로, 또는 보일러일 수 있다.
엔진은 연료와 공기가 혼합된 혼합기체를 연소시켜 화학적 에너지를 기계적 에너지로 변환한다.
연소실은 공기의 유입을 위한 흡기포트, 배기가스의 배출을 위한 배기포트를 포함하며, 연소실의 상측 중앙부분에는 연료의 분사를 위한 인젝터가 형성될 수 있다.
엔진과 연소실의 흡기포트는 연결되어 연소실 내부로 공기를 유입하며, 엔진과 연소실의 배기포트가 연결되어 연소 과정에서 발생한 배기가스가 배기포트에 모인 후 차량의 외부로 배출되게 된다.
배기관은 상기 배기포트에 연결되어 엔진에서 발생되는 배기가스를 배출시킬 수 있게 한다.
이때 배기관 내부에는 상기 펄스 제어 시스템이 형성되어 배기가스 내에 포함된 질소산화물를 제거할 수 있다.
상기 펄스 제어 시스템의 하우징은 배기가스가 유입되는 유입구 및 환원된 질소 및 이산화탄소가 배출되는 배출구가 형성되어 있다.
펄스 제어 시스템은 산화촉매와 흡장물질이 담지된 담체를 포함한다. 흡장물질은 상기 유입구를 통과한 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 흡장하며 산화촉매는 일산화질소를 이산화질소로 산화시킬 수 있다.
상기 하우징 내부로는 질소산화물 환원을 위한 연료가 공급되는데, 공급되는 연료의 농도는 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 시간에 따라 펄스 형태를 유지한다.
상기 펄스 신호 발생부는 하우징 내부로 공급되는 연료의 농도를 펄스 형태로 유지시켜줄 수 있는 것이면 그 종류를 한정하지 않는다.
본 발명은 하우징 내부로 공급되는 연료의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지할 수 있도록 하여, 공연비를 인위적으로 농후모드로 조절할 필요 없이 희박모드에서의 질소산화물 환원이 가능하고 연료를 지속적으로 공급할 필요가 없어져 비용 절감의 효과를 기대할 수 있다.
환원제의 농도 역시 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 시간에 따라 펄스 형태를 유지할 수 있다.
상기 펄스 신호 발생부에 의해 환원제의 농도가 펄스 형태로 조절되는 경우 환원제를 지속적으로 공급할 필요가 없어 비용절감의 효과가 있으며, 환원제 보충을 통한 별도의 장치를 투입할 필요가 없어 소형자동차에도 설치가 가능하다.
질소산화물은 환원제에 의해 질소, 이산화탄소, 물의 형태로 환원 및 탈착되며, 상기 질소 및 이산화탄소는 하우징의 배출구를 통해서 배출된다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 VOC 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡/탈착시키는 흡/탈착모듈;
    상기 흡/탈착모듈의 일측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 전단 감지부;
    상기 흡/탈착모듈의 타측에 배치되어, 상기 흡/탈착모듈에서 탈착된 휘발성유기화합물을 산화시키는 촉매;
    상기 촉매의 일측에 배치되어, 상기 촉매에 열에너지를 공급하는 발열담체; 및
    상기 발열담체의 후방에 배치되어, 상기 촉매에 의해 변환된 휘발성유기화합물의 농도를 감지하는 VOC 후단 감지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발열담체는,
    펄스 형태의 열에너지를 공급하는 가열수단을 더 포함하고,
    상기 가열수단은,
    상기 VOC 전단 감지부와 연계되어,
    상기 VOC 전단 감지부에서 감지된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)의 농도가 기설정값 이상 감지되면 상기 가열수단이 상기 발열담체에 펄스 형태의 열에너지를 인가하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 흡/탈착모듈은 흡착제로 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는,
    Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어지는 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입한 것이고,
    상기 담지체는 프레스로 압축된 괴상의 형태인 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 촉매는,
    Pt, Pd, Rh, Cu, Cr, Mn, Fe, Ni, Co, V, Zn, 및 이들의 산화물로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상의 것을 담지체에 도입하고, 이를 허니컴 담체(substrate)에 코팅한 모노리스 촉매인 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  6. 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항 있어서,
    상기 담지체는,
    Al2O3, SiO2, 및 TiO2로 이루어진 그룹 중 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  7. 가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성된 하우징;
    상기 하우징 내부에 배치되어, 상기 가스에 포함된 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하여 농축할 수 있는 흡착제층과, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물을 탈착시킬 수 있도록 가열하는 가열수단을 가지는 발열담체와, 상기 흡착제에서 휘발성유기화합물이 탈착되면 상기 휘발성유기화합물을 제거하는 촉매층을 포함하는 복합모듈을 포함하고,
    상기 복합모듈은, 상기 흡착제층에 흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키고 촉매층을 활성화시켜 휘발성유기화합물을 제거하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 가열수단을 가지는 발열담체는,
    펄스 형태의 열에너지를 촉매층에 인가하는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 시스템.
  9. 흡/탈착모듈이 가스 내 휘발성유기화합물(Volatile Organic Compounds: VOC)을 흡착하고, 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈의 휘발성유기화합물 농도값이 기설정값 이상이면, 발열담체에 펄스 형태의 열에너지가 인가되어 촉매를 활성화시키고 상기 휘발성유기화합물이 흡착된 흡/탈착모듈에서 휘발성유기화합물을 탈착시킨 후 상기 활성화된 촉매에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 VOC 저감방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 발열담체에는 펄스 형태의 열에너지가 인가되는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 흡/탈착모듈은,
    흡착된 휘발성유기화합물의 농도가 기설정값 이상이면 휘발성유기화합물을 탈착시키는 것을 특징으로 하는,
    VOC 저감 방법.
  12. 배기가스가 유입 및 배출되도록 유입구와 배출구가 형성되는 하우징;
    상기 유입구와 상기 배출구 사이에 배치되며, 상기 유입구를 통과한 배기가스 내의 질소산화물(NOx)을 흡장하는 흡장물질과 산화/환원촉매가 담지된 복합촉매담체 및 열공급체;
    상기 흡장물질로부터 흡장된 질소산화물을 환원시키는 환원제가 저장되는 환원제공급부;및
    상기 복합촉매담체 및 열공급체, 상기 환원제공급부와 각각 연결되며, 펄스 신호를 발생하여 상기 하우징 내부로 공급되는 열 및 환원제의 농도가 시간에 따라 펄스 형태를 유지하도록 하는 펄스 신호 발생부;
    를 포함하는 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 흡장물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류, 제올라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 산화/환원촉매는 귀금속, 전이금속, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 흡장물질 및 상기 산화/환원촉매는 상기 담체의 표면에 담지되거나 상기 담체의 구성 성분으로 포함되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 환원제는 수소(H2), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 부분산화탄화수소(OHC), 탄소-질소화합물, 수소-질소화합물, 암모니아(NH3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템.
  17. (a) 배기가스가 하우징의 유입구를 통해 유입되는 단계;
    (b) 상기 배기가스 내 질소산화물이 흡장물질에 의해 흡장되며, 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 상기 하우징 내부로 공급되는 열이 시간에 따라 펄스 형태를 유지하면서 공급되는 단계;
    (c) 환원제에 의해 상기 질소산화물이 환원 및 탈착되는 단계; 및
    (d) 상기 하우징의 배출구를 통해 환원된 질소(N2) 및 이산화탄소(CO2)가 배출되는 단계;
    를 포함하는 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서
    상기 흡장 전에 산화촉매에 의해 일산화질소(NO)가 이산화질소(NO2)로 산화되는 것을 특징으로 하는 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 (b) 단계의
    상기 흡장물질은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 전이금속, 희토류, 제올라이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 (c) 단계의
    상기 환원제는 수소(H2), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 부분산화탄화수소(OHC), 탄소-질소화합물, 수소-질소화합물, 암모니아(NH3), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 (c) 단계의
    상기 환원제의 농도는 상기 펄스 신호 발생부의 신호에 의해 시간에 따라 펄스 형태를 유지하는 것을 특징으로 하는 펄스 제어 시스템을 사용한 질소 산화물 저감방법.
  22. 제12항 내지 제16항 중 어느 하나의 펄스 제어 시스템이 포함된 내연기관.
PCT/KR2020/002441 2019-02-20 2020-02-20 Voc 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법 Ceased WO2020171615A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/432,063 US11965446B2 (en) 2019-02-20 2020-02-20 System for reducing VOC and nitrogen oxide and method for reducing same
US18/232,290 US12092010B2 (en) 2019-02-20 2023-08-09 System for reducing voc and nitrogen oxide and method for reducing same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0019694 2019-02-20
KR1020190019694A KR102255620B1 (ko) 2019-02-20 2019-02-20 Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법
KR10-2019-0020244 2019-02-21
KR1020190020244A KR102142862B1 (ko) 2019-02-21 2019-02-21 질소산화물 저감을 위한 펄스 제어 시스템, 이를 사용한 질소산화물 저감방법, 및 이를 포함한 내연기관

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/432,063 A-371-Of-International US11965446B2 (en) 2019-02-20 2020-02-20 System for reducing VOC and nitrogen oxide and method for reducing same
US18/232,290 Division US12092010B2 (en) 2019-02-20 2023-08-09 System for reducing voc and nitrogen oxide and method for reducing same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020171615A1 true WO2020171615A1 (ko) 2020-08-27

Family

ID=72144527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/002441 Ceased WO2020171615A1 (ko) 2019-02-20 2020-02-20 Voc 및 질소산화물 저감 시스템, 및 저감방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US11965446B2 (ko)
WO (1) WO2020171615A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112316941A (zh) * 2020-09-30 2021-02-05 光大环境修复(江苏)有限公司 一种用于氮氧化物和挥发性有机化合物协同净化的双功能催化剂及其制备方法
EP4212799A1 (de) * 2022-01-13 2023-07-19 Vaillant GmbH Katalytische ausrüstungen von adsorptionsmitteln
WO2024246653A1 (en) * 2023-05-26 2024-12-05 Dyson Technology Limited Air processing system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2627742A (en) * 2023-02-27 2024-09-04 Finden Ltd Method for reducing NOx

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028952A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Daikin Ind Ltd ガス検出装置
JP2009197640A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US20120137660A1 (en) * 2008-04-05 2012-06-07 Mi Yan Engine Aftertreatment System with Exhaust Lambda Control
KR101414039B1 (ko) * 2014-01-22 2014-07-02 주식회사 에코프로 마이크로웨이브를 이용한 휘발성 유기화합물 제거시스템
KR101836260B1 (ko) * 2016-09-09 2018-03-08 현대자동차 주식회사 자동차의 배기가스 정화장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100324035B1 (ko) * 1999-11-02 2002-02-19 주덕영 흡착/산화 2기능성 촉매를 이용한 ｖｏｃ 제거 시스템
KR101508833B1 (ko) * 2013-06-26 2015-04-08 재단법인 인천테크노파크 플라즈마와 촉매를 이용한 휘발성 유기화합물 정화 장치
US9597627B2 (en) 2014-10-19 2017-03-21 Wei Zhang (William) Regenerative air purification system and method
KR101538000B1 (ko) 2014-12-19 2015-07-20 주식회사 퓨어스피어 망간계 혼합물에 의해서 유해성 화합물을 산화시키는 방법
JP6217694B2 (ja) * 2015-06-09 2017-10-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
DE102015212040B4 (de) * 2015-06-29 2018-03-01 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zur Regenerierung eines VOC-Adsorbers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004028952A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Daikin Ind Ltd ガス検出装置
JP2009197640A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US20120137660A1 (en) * 2008-04-05 2012-06-07 Mi Yan Engine Aftertreatment System with Exhaust Lambda Control
KR101414039B1 (ko) * 2014-01-22 2014-07-02 주식회사 에코프로 마이크로웨이브를 이용한 휘발성 유기화합물 제거시스템
KR101836260B1 (ko) * 2016-09-09 2018-03-08 현대자동차 주식회사 자동차의 배기가스 정화장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112316941A (zh) * 2020-09-30 2021-02-05 光大环境修复(江苏)有限公司 一种用于氮氧化物和挥发性有机化合物协同净化的双功能催化剂及其制备方法
EP4212799A1 (de) * 2022-01-13 2023-07-19 Vaillant GmbH Katalytische ausrüstungen von adsorptionsmitteln
WO2024246653A1 (en) * 2023-05-26 2024-12-05 Dyson Technology Limited Air processing system

Also Published As

Publication number Publication date
US11965446B2 (en) 2024-04-23
US20230383680A1 (en) 2023-11-30
US20220195902A1 (en) 2022-06-23
US12092010B2 (en) 2024-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102255620B1 (ko) Voc 저감 시스템 및 voc 저감 방법
US5051244A (en) Use of a molecular sieve bed to minimize emissions during cold start of internal combustion engines
US5142864A (en) Process for treating an engine exhaust stream employing a catalyst, an adsorbent bed and a turbocharger
KR100795444B1 (ko) 탄화수소 트랩/촉매 조성물
JPH0319890B2 (ko)
JPH088975B2 (ja) Ｎｏ▲下×▼除去装置
JPH1170318A (ja) 燃焼排ガス脱硝法
CA2099693A1 (en) System and method for removing hydrocarbons from gaseous mixtures using multiple adsorbing agents
US12092010B2 (en) System for reducing voc and nitrogen oxide and method for reducing same
US5950423A (en) In-line exhaust system for a transverse mounted v-engine
CA2522547A1 (en) Purification of off-gases from gas-fired plants
WO2024162495A1 (ko) 암모니아계열 환원제 및 수소 가스 동시 공급용 노즐 및 질소산화물 제거용 환원제 공급방법
WO2019107800A1 (ko) 펄스 가열형 voc 제거 촉매 시스템
CA2240691A1 (en) System for exhaust gas purification
US20020134233A1 (en) Method and apparatus for reducing PFC emission during semiconductor manufacture
JP4114581B2 (ja) 排気浄化装置
WO2020005026A1 (ko) ＮＯｘ 저감 성능이 향상된 ｄｅＮＯｘ 촉매, 그 제조방법 및 ＮＯｘ 저감방법
CN105715336A (zh) 废气后处理系统和用于对内燃机进行废气后处理的方法
WO2023156782A1 (en) Abatement apparatus and method
WO2019066387A1 (ko) 질소산화물 저감 촉매 및 그 제조방법
WO2026063719A1 (ko) Voc 저감 장치
JP4938945B2 (ja) 脱硝装置および脱硝方法
WO2024005612A1 (ko) 가스터빈 복합화력 발전소에서 기동 및 정지시 및 정상운전시 발생하는 질소산화물 제거 촉매
RU93039135A (ru) Способ очистки газов от оксидов азота и устройство для его реализации
JPH06319948A (ja) 排気ガス処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20758726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20758726

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1