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[국내논문] SOx 함유 HC-SCR에서 산처리 Ag/Al2O3 촉매의 반응 특성
Effect of SOx on HC-SCR Kinetics over Ag/Al2O3 Catalyst 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.22 no.5, 2011년, pp.714 - 720  

이주헌 ((주)코켓 환경사업팀) ,  박정환 (순천향대학교 나노화공과) ,  김성수 (한국에너지연구소 폐자원 에너지 연구센터) ,  유승준 (서남대학교 환경.화공학부) ,  김진걸 (순천향대학교 나노화공과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Ethanol was used as reducing agent to remove $NO_x$ exhaust from the stationary source. Pre-treatment with sulfuric acid over $Ag/Al_2O_3$ catalyst was dedicated to overcome the $SO_2$ poisoning effect. The $NO_x$ reduction experiment was performed under t...

주제어

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문제 정의

  • 또한, 대형빌딩 및 발전소는 경유, 중유등의 사용으로 인하여 배기가스 내에 SO2가 존재하므로 촉매의 피독을 방지 하는 기술이 필요한 것으로 알려져 있다. 이에 따라, 본 연구는 상업적인 조건을 만족하는 높은 공간 속도 조건에서 탈질 반응 성능이 우수하고, 피독 물질인 SOx에 대한 내황성이 우수한 Ag/Al2O3 촉매 개발을 목표로 한다.
  • 상업적으로는 200 cpsi 조건에서 촉매를 제조하므로 cell denisity 변화에 따른 황산 처리된 Ag/Al2O3 촉매의 NOx 저감효율을 관찰하고자 하였다. 4.
  • 상기 황산 처리 농도가 0.7%에서 가장 탈질성능이 우수한 것으로 나타남에 따라, 황산 처리 방법에 따른 NOx 저감효율을 관찰 하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
탄화수소 선택적 환원법에서는 어떤 것을 환원제로 이용하는가? 산업용 시설 및 발전설비와 같은 희박 연소 시스템에서 배출되는 질소산화물을 저감하기 위하여, 후처리 기술인 암모니아를 환원제로 사용하는 NH3- SCR 공정이 가장 많이 사용된다. 그러나, 암모니아 slip으로 인하여 발생되는 많은 문제로 인하여 암모니아대신 환원제로 메탄1), 프로판2,3), 알콜4-6) 등의 알칸족 탄화수소를 환원제7)로 이용하여 자동차의 배기가스, 고정오염원 등에서 발생하는 NOx를 N2로 보다 효과적으로 환원시킬 수 있는 탄화수소 선택적 환원법 (HC-SCR) 연구가 활발히 진행되고 있다.
SOx에 대한 내황성이 우수한 Ag/Al2O3 촉매개발을 목표로 실험한 결과 어떤 결과를 얻을 수 있었는가? 1) Ag/Al2O3 촉매상에서 에탄올을 환원제로 이용 하여 NOx 제거 실험결과 에탄올/NOx mole ratio = 2, O2 = 13%, H2O = 5%, S.V. = 20,000hr-1에서 우수한 탈질성능을 얻을 수 있었다. 2) 황산 처리된 촉매는 촉매상에서 Ag가 재분산되고, SO2에 내구성을 가짐으로서 개선된 촉매성능을 나타내었다. 3) 황산 처리 농도별(0.7~2.0wt%)실험시 0.7wt% H2SO4처리된 촉매가 탈질 제거 성능에서 우수한 결과를 나타내었다. 4) 황산 처리의 농도가 같더라도 일정농도를 각각 분리하여 황산 처리한 촉매가 우수한 탈질 성능을 나타내었다. 5) 배기가스에 SO2가 포함될 시에는 최대 탈질 전환 온도는 30℃∼50℃ 증가하는 것으로 나타난다.
NOx처리에서 전처리 기술이란? 전처리 기술은 NOx 발생 메카니즘의 주요 생성 영향 인자인 연소온도, 반응시간, 산소농도를 조절하여 NOx 발생을 최소화 하는 기술이다. 연료의 연소 과정에서 불가피 하게 생성되는 NOx 배출물을 전처리 기술로 사용하여 저감시키는 데는 한계가 있는 것으로 알려져 있으므로 후처리 기술의 개발이 중요하다.
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참고문헌 (15)

  1. A. Keshavaia. X. She, and F. Stephanopoulos. "Selective catalytic reduction of NO with methane over Ag-alumina catalysts", Appl. Catal. B, Vol. 27, 2000, pp. L1-L9 

  2. T. Miyadera, "Alumina-supported silver catalysts for the selective reduction of nitric oxide with propene and oxygen-containing organic compounds", Appl. Catal. B, Vol. 2, 1993, pp. 199-205 

  3. F. C. Meunier. J. P. Breen, V. Zuzaniuk, M. Olsson, and J. R. H. Ross, "Mechanistic Aspects of the Selective Reduction of $NO_{x}$ by Propene over Alumina and Silver Alumina Catalysts", J. Catal., Vol. 187, 1999, pp. 493-505. 

  4. J. G. Kim, M. J. Lee, H. M. Lee, J. Y. Jeon, S. .S. Kim and S. J. Yoo, "Study of efficiency of hydrogen rich biodiesel as reductant for HC-SCR over $Al_{2}O_{3}$ supported Ag Catalyst", Trans. Korean Hydrogen Energy Soc., Vol. 20, No. 3, 2009, pp. 232-237. 

  5. K. Masuda, T. Tsujimura, K. Shinado, and T. Kato. "Silver-promoted catalyst for removal of nitrogen oxides from emission of diesel engines", Appl. Catal. B, Vol. 9, 1996, pp. 33-40. 

  6. H. H. Lee and J. G. Kim, "Kinetics of hydrogen rich ethanol as reductant for HC-SCR over $Al_{2}O_{3}$ supported Ag Catalyst", Trans. Korean Hydrogen. Energy Soc., Vol. 21, No. 6, 2010, pp. 519-525. 

  7. K. Shimizu, A. Satsuma, and T. Hattori, "Catalytic performance of Ag/ $Al_{2}O_{3}$ catalyst for the selective catalytic reduction of NO by higher hydrocarbons", Appl. Catal. B, Vol. 25, 2000, pp. 239-247. 

  8. Iwamoto, M., Yajiro, H., Shundo, S., and Mizuno, N., "Influence of Sulur Dioxide on Catalytic Removal of Nitric Oxide over Copper Ion-Exchanged ZSM-5 Zeolite", Appl. Catal., Vol. 69, L15, 1991, pp. L15-L19. 

  9. R. Burch, and P. J. Millington, "Selective reduction of nitrogen oxides by hydrocarbons under lean-burn conditions using supported platinum group metal catalysts", Catal. Today, Vol. 26, 1995, pp. 185-206. 

  10. T. Furusawa et al., "Selective reduction of NO to $N_{2}$ in the presence of oxygen over supported silver catalysts", Applied Catalysis B: Env., Vol. 37, 2002, pp. 205-216. 

  11. A. Keshavaraja et al., "Selective catalytic reduction of NO with methane over Ag-alumina catalysts,' Applid Catalysis B: Env., Vol. 27, 2000, pp. L1-L9. 

  12. S. Satokawa et al., "Influence of low concentration of $SO_{2}$ for selective reduction of NO by $C_{3}H_{8}$ in lean-exhaust conditions on the activity of Ag/ $Al_{2}O_{3}$ catalyst", Applied Catalysis B: Env., 34, 2001, pp. 299-306. 

  13. T.N. Angelidis, and N. Kruse, "Promotional effect of $SO_{2}$ on the selective catalytic reduction of NOx with propane/propene over Ag/ $\gamma-Al_{2}O_{3}$ ", Applied Catalysis B: Env., Vol. 34, 2001, pp. 201-212. 

  14. F.C. Meunier, and J. R. H. Ross. "A review of the selective reduction of $NO_{x}$ with hydrocarbons under lean-burn conditions with non-zeolitic oxide and platinum group metal catalysts", Appl, Catal. B, Vol. 39, 2002, pp. 283-303. 

  15. H. W. Jen., "Study of nitric oxide reduction over silver/alumina catalysts under lean conditions: Effects of reaction conditions and support", Catal. Today, Vol. 42, 1998, pp. 37-44. 

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