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유동층 : P-274 ; 저온 고활성 탈질촉매의 Hybrid Fast SCR 반응 특성 연구
구정회,( M. F. Irfan ),노선아,김상돈 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.1
고정원에서 배출되는 질소 산화물을 제거하기 위하여 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법은 선택적 촉매 환원(Selective Catalytic Reduction: SCR) 공정이다. 기존의 SCR 공정은 350℃ 이상의 고온에서 높은 탈질 효율을 가지므로 고온 조업 조건을 유지하기 위한 유지비가 많이 들며 촉매의 비활성화를 야기하게 된다. 최근에 새로이 부각되고 있는 Hybrid Fast SCR 공정은 배출되는 질소 산화물의 일부를 NO2로 산화시켜 SCR 을 200℃부근의 낮은 온도에 반응시켜 보다 높은 탈질 반응속도와 탈질효율을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 산화촉매로 Pt-WO3/TiO2를, 탈질촉매로 V2O5-WO3/TiO2에 MnO2를 첨가한 촉매를 사용하여 내경 8.0 mm인 Quartz 고정 층 반응기에서 산화 및 SCR반응 특성을 실험하였다. 산화반응의 경우 NO농도, space velocity, 산화반응 온도의 영향을 고찰하였으며 300℃ 부근에서 NO/NO2 = 1을 얻을 수 있었다. Fast SCR반응의 경우 기존의 SCR반응에 비해 저온에서도 높은 활성을 나타내었으며, NO/NO2 농도비에 따라 반응속도와 최대 전환율을 나타내는 반응온도가 달라짐을 확인할 수 있었다.
저온 고활성 탈질촉매 (V2O5-WO3-MnO2/TiO2) 및 SO2가 Fast SCR 반응 특성에 미치는 영향
구정회,( Irfan Muhammad Faisal ),노선아,김상돈 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.2
최근 낮은 온도에서도 높은 NOx 제거효율을 보이는 탈질촉매 및 공정에 대한 연구가 활발히 진행 중이며 fast SCR (Selective Catalytic Reduction: 선택적 촉매 환원법)은 탈질공정 전 단계에 산화촉매를 이용하여 배가스 중 NO를 일부분 NO2로 산화시킴으로써 200℃의 낮은 온도에서도 90%이상의 높은 탈질효율을 보이는 공정이다. 본 연구에서는 환원제로 ammonia를 사용하여 V2O5-WO3-MnO2/TiO2 촉매 상에서의 fast SCR 반응 특성 및 SO2가 fast SCR 반응에서 미치는 영향을 결정하였다. 혼합기체 내에 NO만이 포함된 기존의 SCR 반응은 250℃ 부근에서 100%에 가까운 탈질효율을 보인 반면, 혼합기체 내에 NO2/NOx = 0.5인 fast SCR 반응에서는 반응온도 180℃에서 100%에 가까운 탈질효율을 보였다. 본 연구에서는 공간속도, NO2/NOx 비율, 초기 NOx 농도, 산소 농도, 수분의 영향 등 다양한 반응조건에 따른 fast SCR 반응을 기존의 SCR 반응과 비교실험하였다. 높은 반응온도에서는 SCR 반응의 부반응인 ammonia 산화반응으로의 선택도가 증가하여 탈질효율이 감소하며 N2O가 생성된다. 수분이 없는 조건에서 ammonia는 250℃부터 산화되기 시작했으며 300℃ 이상에서 N2O가 생성이 되었다. Fast SCR 반응에서 혼합기체내에 SO2가 존재하면 280℃ 이하의 반응온도에서는 SO2가 없을 때와 별다른 차이가 없었지만 280℃이상에서는 SO2로 인해 350℃까지 100%의 탈질효율이 유지되는 것을 확인하였다.
H-23 : NO oxidation over Pt based catalysts for Hybrid fast SCR process
( Irfan Muhammad Faisal ),구정회,김상돈 한국화학공학회 2007 화학공학의이론과응용 Vol.10 No.2
Different catalysts containing platinum were studied for the oxidation of NO with various concentrations of oxygen, nitrogen monoxide and nitrogen dioxide. The order of activity for oxidation reaction was found to be: Pt/WO3/TiO2 anatase > Pt/TiO2 rutile > Pt/Al2O3. Moreover anatase and rutile has same chemistry i.e. TiO2 but different structure. The conversion of NO to NO2 increases with increasing oxygen concentration from 3 to 10%, but it levels off at higher concentrations. The conversion to NO2 decreases with increasing feed concentrations of NO and also decreases by the addition of NO2 to the feed. Both these observations suggest that the oxidation of NO on Pt based catalysts is autoinhibited by the reaction product NO2. Further experiments were performed for the oxidation of SO2 and its effects on NO oxidation. NO conversion was slightly decreased by the effect of SO2 over anatase catalysts but highly affected by SO2 over rutile catalyst. On the other hand, the presence of NO showed remarkbly high conversion of SO2 over all catalysts.