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상용 SCR 촉매의 바나듐 표면밀도가 반응활성 및 SO2 내구성에 미치는 영향연구
Effect of Vanadium Surface Density of SCR Catalyst on Reaction Activity and SO2 Durability 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.28 no.2, 2017년, pp.158 - 164  

원종민 (경기대학교 환경에너지공학과 일반대학원) ,  박광희 (경기대학교 환경에너지공학과 일반대학원) ,  홍성창 (경기대학교 환경에너지공학과)

초록
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본 연구에서는 다양한 상용 SCR 촉매$NH_3$-SCR 반응특성을 확인하기 위하여 반응활성 및 XRD, BET, Raman 분석을 수행한다. 상용 SCR 촉매는 바나듐 함량(1.3-5.4 wt%)이 증가함에 따라 선형적으로 반응속도가 증가됨을 확인할 수 있다. 또한, 상기 분석을 통하여 VOx 표면밀도가 8.1 이상의 촉매를 선별하고, 표면 구조분석을 통해 Crystalline VOx가 형성되지 않은 범위 내에서 촉매 내 WOx의 첨가는 TOF를 증가시키는 것으로 확인할 수 있다. $SO_2$ 내구성의 경우 바나듐 함량이 증가하면 크게 감소하는 경향을 보이며, W과 Si가 첨가될 때 내구성이 가장 크게 증가한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the reaction activity and XRD, BET, and Raman analysis were performed to verify $NH_3$-SCR reaction characteristics of various commercial SCR catalysts. It can be seen that the reaction rate of each commercial SCR catalyst increased linearly with increasing the vanadium con...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 통하여 본 연구에서는, 바나듐 함량이 각기 다른 A의 경우 소각로, B와 C의 경우 천연가스 화력 발전소, D의 경우 중유화력 발전소, E 및 F의 경우 석탄화력 발전소에 적용되는 6개의 국내외 상용촉매를 이용하여 탈질효율 및 SO2 내구성을 연구하기 위해 XRD, BET,Raman 분석을 통하여 상용촉매 내 바나듐, 첨가제 함량 및 구조적 특성과의 상관성 연구를 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
삼원촉매기술은 어떠한 물질을 제거하는가? 자동차는 크게 두 가지 종류로 연료의 종류에 따라서가솔린 자동차와 디젤자동차로 구분되고 있다. 가솔린 자동차의 경우 배출되는 오염물질을 제거하기 위한 삼원촉매(three-way -catalyst)가개발되어 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 및 탄화수소(Hydrocarbon)등의 물질을 제거함으로써 디젤자동차가 보다 많은 오염물질을 배출하는 실정이다. 따라서 디젤자동차에서 배출되는 질소산화물을 제거하기 위한 후처리 기술에 연구가 증가되는 추세이다[4].
바나듐은 촉매 표면에서 어떠한 형태를 가지는가? 이러한 촉매의 물리⋅화학적 성질은 촉매활성 및 표면 바나듐 종의 유형에 영향을 미친다[7-8]. 바나듐은 촉매표면에서 isolated vanadium (사면체 또는 팔면체 배위), polymeric type vanadium (산화 티타니아에 분산) 및 bulk vanadium oxide(비정질 또는 결정 형태)과 같은 다양한 형태로 존재한다[9-11]. 이러한 구조는 NH3-SCR 반응에 다양한 영향을 미친다[12-13].
VOx/TiO2촉매의 문제점은 무엇인가? 이 중 VOx/TiO2는 NH3-SCR 기술에 있어서 SO2에 대한 저항성이 우수하며 상업적으로 안정된 기술로서 가장 널리 사용되고 있다[17-19]. 그러나, LNG를 제외한 대부분의 연료가 황성분을 포함한 화석연료이며, 배기가스에 상당량의 SO2가 포함된 배출가스가 발생한다. 이러한 SO2는 SCR 환원제인 암모니아 및 배가스 내의 수분과 반응하여 NH4HSO4가 촉매의 표면에 형성되어 촉매의 활성저하를 유발한다. VOx/TiO2는 또한 상대적으로 SO2에 대한 저항성이 우수하지만 이들 촉매 역시 300 ℃ 이하의 낮은 온도에서는 촉매의 활성저하가 발생한다[20].
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참고문헌 (33)

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