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도핑된 산화 세륨 담체 제올라이트계의 암모니아에 의한 SCR(선택적 촉매 환원법)촉매(Doped ceria-containing zeolite-based NH3 SCR catalyst)

전문가 제언: □ 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 산화 세륨 및/또는 기타 원소로 도핑된 알루미노-규산염 제올라이트 담체로 구성된 촉매를 이용하여 암모니아로 NOx를 선택적으로 제거하고 열수 안정성 및 NOx 제거효율이 우수한 촉매를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 가장 바람직한 발명의 구성은 Ce-Zr/ZSM-5촉매를 제조하여 450~550℃에서 NOx를 제거하는 것이다. Ce-Zr/ZSM-5촉매에서 산화 세륨과 도핑물질의 비율은 촉매의 약 10 wt% 정도이고 Si/Al의 몰 비는 10이상이다.

○ 가스터빈과 같은 고정원에서 배기 출구 바로 뒤에 탈질소산화물 장치를 설치하고 450~600℃의 고온 배기가스를 처리해야 한다. 이와 같은 가혹한 조건에서 높은 성능과 긴 수명을 가진 탈질소산화물 촉매는 많지 않다. 고온에서 열화되지 않는 촉매로서 세륨을 활성성분으로 한 촉매가 관심을 끌고 있다. Ce화합물 입자를 티타니아 중에 고도로 분산시킨 촉매가 개발되었다. 일본 특개평(08-27408)에서는 제올라이트 세공 내에 Ce이온을 이온교환법으로 분산시켜서 고 활성화와 안정화를 도모하고 있다. 국내에 출원된 공개번호(특2003-0059250)에서는 본 발명과 유사하게 금속-촉진 제올라이트 촉매를 사용하여 열수 안정성을 가진 촉매개발 및 그 제조를 목표로 하고 있다.

□ 고정원에서 질소산화물에 의한 대기오염물의 심각하며, 배출되는 질소산화물은 Thermal NOx, Fuel NOx 및 Prompt NOx로 구분된다. 따라서 질소산화물의 저감기술은 연소 전 연료 중에 함유된 질소성분의 제거(기술적, 경제적으로 부적절), 연소 중 생성을 억제하는 방법(연소조건 및 방법의 변경) 및 연소 후 배출되는 가스중의 NOx 제거방법(배연 탈질법, 습식 및 건식법) 등이 있다. 이 중에서 건식법인 암모니아를 사용하는 촉매방법은 공정이 단순하며 폐수가 발생하지 않고 대용량 설비에 많은 적용실적이 있는 장점과, 암모니아를 장기간 다량으로 사용하는 공정으로서 단점도 가지고 있다. 국내 발전소 및 시멘트 산업에서는 연소 제어법과 배출가스 처리법 두 가지를 적절히 사용하고 있다. 다른 대안으로서는 암모니아 가스나 요소용액을 배기가스 내로 주입하는 선택적 비 촉매 환원을 유도함으로서 촉매비용을 절감하는 공정 채택도 검토할 필요가 있다.

저자: HOUElL, Valerie, Marie, Renee
자료유형: 특허정보