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제안 방법
- )를 사용하여 유량을 조절하였다. 또한 수분의 공급은 N2가 bubbler를 통하여 수분을 함유하여 반응기에 주입되도록 하였으며, 이 때 공급되는 양을 일정하게 하기 위하여 이중 jacket 형태의 bubbler 외부에 항온 순환조를 이용하여 일정온도의 물을 순환시켰다. 가스공급관은 전체에 걸쳐 스테인레스관으로 하였으며 NO와 NH3가 반응하여 생기는 NH4NO3, NH4NO4와 같은 염의 생성을 방지하고 반응가스 중의 수분이 응축되지 않기 위하여 heating band를 감아 180℃로 일정하게 유지하였다.
- 반응 기의 온도는 고정층 하부에 장착된 K-type의 열전 대를 이용하여 PID 온도제어기로 조절하였으며 가스유입 부분의 온도를 측정하기 위하여 촉매층 상부에도 동일한 형태의 열전대를 설치하여 촉매층 전·후의 온도 차이를 측정하였다.
- 반응기에 공급되는 가스는 NO, N2, O2, NH3의 각 실린더로부터 MFC(Mass Flow Controller, MKS Co.)를 사용하여 유량을 조절하였다. 또한 수분의 공급은 N2가 bubbler를 통하여 수분을 함유하여 반응기에 주입되도록 하였으며, 이 때 공급되는 양을 일정하게 하기 위하여 이중 jacket 형태의 bubbler 외부에 항온 순환조를 이용하여 일정온도의 물을 순환시켰다.
- 반응물과 생성물의 농도를 측정하기 위하여 NO는 비분산적외선가스분석기(Uras 10E, Hartman&Braun Co.)와 화학발광분석기(42C HL, Thermo Ins.)를 사용하였으며 NO2는 암모니아가 5ppm이상 배출되는 부분은 검지관(9L, Gas Tec. Co.)을, 그 이하의 부분에서는 상기의 화학발광분석기를 사용하였다.
- 본 연구에서는 저온촉매로 많은 연구가 진행되고 있는 Mn계열의 촉매를 이용하여 먼저 수소를 이용한 저온활성특성을 파악한 후 상기 결과를 바탕으로 주요 공정조건인 반응온도, 유속, 수분함량, 주입물 농도, 주입가스 중 수분함량 등에 대한 탈질능의 변화를 조사하였다.
- 담체 및 촉매의 탈질반응 실험에 사용한 고정층 반응기를 [그림 1]에 나타내었다. 이 실험장치는 크게 가스주입 부분, 반응기 부분, 그리고 반응가스 분석 부분으로 구성하였다
- 저온 탈질효율이 우수한 망간계 촉매를 사용하여 반응온도, 수분함량, 주입가스농도, 유속 등과 같은 공정조건 변화에 따른 탈질특성을 조사하였다. 실험 망간계 촉매 모두 약 200℃ 이하의 저온에서의 탈질 효율이 우수함을 알 수 있었다.
- 촉매의 성능 평가를 위하여 입자형 촉매를 분쇄한후 40～50mesh 표준체망으로 sieving하여 일정한 크기로 만든 분말형태의 촉매로 실험을 실시하였다. [그림 2]는 본 연구에서 사용한 망간 탈질촉매에 대하여 XRD 분석결과를 나타내었다.
- 의 ASAP 2010C를 사용하였으며 BET(Brunauer-Emmett-Teller)식을 이용하여 비표면적을 구하였으며, 이 때 시료는 110℃에서 3～5시간 동안 진공상태로 가스를 제거한 후 분석하였다. 촉매의 표면반응을 관찰하기 위한 FT-IR(Furier Transform Infrared Spectroscopy)분석은 Jasco FT-IR660 plus를 사용하였다. 분석 시 KBr/CaF2 window를 사용하였으며 DR(Diffuse Reflection) method를 적용하였다.
대상 데이터
- 반응기는 연속흐름형 고정층 반응장치로서 내경 8㎜, 높이 600㎜인 석영관으로 제작하였으며 촉매층을 고정하기 위해 quartz wool을 사용하였다. 반응 기의 온도는 고정층 하부에 장착된 K-type의 열전 대를 이용하여 PID 온도제어기로 조절하였으며 가스유입 부분의 온도를 측정하기 위하여 촉매층 상부에도 동일한 형태의 열전대를 설치하여 촉매층 전·후의 온도 차이를 측정하였다.
이론/모형
- 촉매의 표면반응을 관찰하기 위한 FT-IR(Furier Transform Infrared Spectroscopy)분석은 Jasco FT-IR660 plus를 사용하였다. 분석 시 KBr/CaF2 window를 사용하였으며 DR(Diffuse Reflection) method를 적용하였다.
- 촉매의 비표면적 측정은 Micromeritics Co.의 ASAP 2010C를 사용하였으며 BET(Brunauer-Emmett-Teller)식을 이용하여 비표면적을 구하였으며, 이 때 시료는 110℃에서 3～5시간 동안 진공상태로 가스를 제거한 후 분석하였다. 촉매의 표면반응을 관찰하기 위한 FT-IR(Furier Transform Infrared Spectroscopy)분석은 Jasco FT-IR660 plus를 사용하였다.
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