촉매담지 세라믹필터와 에어로젤필터의 특성과 성능 결과
Characteristics and Performance Test Results of Catalytic Ceramic and Aerogel Filters
- 발행기관 亞洲大學校 大學院
- 지도교수 洪珉善
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 환경공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
산업체에서 배출되는 배가스중에 포함된 먼지, SOx 및 NOx에 대한 규제가 강화 되면서 이들을 효과적으로 제거할 수 있는 방법이 다각도로 모색되고 있다. 현재 NOx를 제거하는 방법중에서 SCR공정이 가장 우수한 것으로 알려져 있으나 먼지 및 SOx에 의한 촉매피독, 스케일 형성에 의한 관의 막힘현상, 미반응 암모니아에 의한 2차오염, 먼지에 의한 기공막힘 그리고 촉매의 활성을 나타내는 좁은 온도시창을 넓히는 것이 남은 과제이다. 또한 오염물질을 각각 처리함으로서 초기 설치비, 설치 면적, 운전비용이 증가하여 강화된 배출기준을 맞추기에는 많은 환경비용이 요구되어 효과적인 처리방안이 모색되어야한다. 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 촉매를 담지한 세라믹 촉매필터를 이용하여 먼지, SOx 및 NOx를 동시에 제거하는 방법이 개발되었는데, 이 방법은 배가스를 강제 냉각시킬 필요가 없고, 먼지, SOx 및 NOx를 단일 반응기에서 동시에 처리함으로써 시스템이 단순화되어 이에 소요되는 초기 투자비와 운전비가 절감된다. 본 연구에서는 세라믹 필터와 Aerogel에 환원 촉매를 담지하여 소형 성능실험장치를 통해 운전인자에 따른 차압 및 NO제거효율을 도출 하였다. CuO/Al₂O₃-Ceramic 촉매필터의 NO 전화율은 반응온도가 증가함에 따라서 NO 전화율이 증가하다 최고를 나타낸 후에 다시 감소한다. 담지량이 각각 4, 5 및 8wt%인 경우에 340℃, 320℃ 및 300℃에서 30%, 65% 및 80%의 NO 전화율을 나타내었다. CuO/Al₂O₃-Aerogel 촉매필터의 NO 전화율은 반응온도가 증가함에 따라서 NO 전화율이 증가하다 최고를 나타낸 후에 다시 감소한다. 담지량이 각각 4, 5 및 8wt%인 경우에 320℃, 300℃ 및 280℃에서 40%, 60% 및 70%의 NO 전화율을 나타내었다. 본 논문을 통해 개발된 촉매 필터들은 상용화 전단계의 bench-scale 연구로써, 운전변수에 따른 제조 및 성능보완, 실증 현장실험 등 추가연구를 통해서 기존 촉매를 이용한 유해가스 처리기술을 대체할 수 있는 경제성있는 응용기술로의 확대가 있을 것으로 판단된다.
more초록/요약
The amount of energy consumption in Korea increase continuously in proportion to the economic growth and industrial development, and the major portion of energy is mainly produced from the combustion of fossil fuels, which causes an emission of atmospheric pollutants. It is well known that the sulfur oxides(SOx) and nitrogen oxides(NOx) contained in flue gases are harmful to human health and also act as precursors of acid rain and ozone formation problems in the troposphere. Environmental pollution become global issues, and emission standards of most developed countries become more stringent. There are several cost effective and highly efficient air pollution control devices to meet the stringent emission standards. And catalytic barrier filters are one of the technology developed recently. In this work, disk type catalyst impregnated ceramic and aerogel filters were tested. The activity of 8wt% CuO/Al₂O₃-Ceramic catalysts for NO conversion increases with increasing temperature, reaches the maximum conversion of 80% at 320℃, and then decreases at higher temperatures. The activity of 8wt% CuO/Al₂O₃-Aerogel catalysts for NO conversion increases with increasing temperature, reaches the maximum conversion of 70% at 300℃, and then decreases to temperatures rise. Catalytic filters developed through this dissertation are a preliminary step of commercialization. This process can be used to replace the existing electrostatic precipitators, bagfilters, scrubbers, and SCR catalysts. The highly cost-effective and efficient process using catalytic filters can be widely applied to the old systems for environmental control.
more목차
목차
국문요약 = ⅰ
목차 = ⅲ
List of figures = ⅵ
List of tables = xi
제 1 장 서론 = 1
제 1절 세라믹필터 이용기술 = 1
제 2절 에어로젤 필터 이용기술 = 5
제 3절 NOx/SOx 동시처리 공정 = 7
제 4절 촉매 담지 필터의 이용현황 = 10
제 2 장 이론적 고찰 = 14
제 1 절 세라믹 필터와 에어로젤 필터의 물성 = 14
1. 세라믹필터 의 물성 = 14
2. 에어로젤 필터 의 물성 = 18
제 2 절 세라믹필터와 에어로젤필터의 제조기술 = 22
1. 세라믹필터 제조기술 = 22
2. 에어로젤 필터 제조기술 = 26
제 3 절 NOx/SOx 처리공정 = 31
1. NOx 제거공정 = 31
2. SOx 제거공정 = 33
3. NOX/SOX 동시처리공정 = 42
4. CuO 공정특성 = 56
5. CuO 공정개요 = 64
4. NOx/SOx 동시처리공정의 반응기구와 속도론 = 66
제 3 장 실험 장치 및 방법 = 71
제 1 절 디스크형 촉매 필터의 제조 = 71
제 2 절 촉매를 담지한 세라믹필터와 에어로젤 필터의 제조 = 73
제 3 절 실험장치 = 75
제 4 절 실험방법 = 84
제 4 장 실험 결과 = 85
제 1 절 두 필터의 촉매 담지 전후의 차압의 변화 = 85
제 2 절 NOx 제거 실험을 통한 두필터의 성능비교 = 86
제 5 장 결론 = 90
참고문헌 = 92
ABSTRACT = 99
