KR20170123470A - Scrubber for removing N2O contained in the waste gas - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a scrubber for reducing N_2O in a waste gas occurring in the electronic industry. The scrubber is a device to which a reduced or decomposed catalyst. The device comprises: a heating unit for feeding and heating a waste gas occurring during a process; and a reacting unit for making the waste gas reacted with a catalyst. The device is a scrubber for reducing N_2O and NO_x which are difficult to be reduced through a pyrolyzing method, a combusting method, and a plasma method which are scrubber methods usually used in the electronic industry. An occurring waste gas has various phases, but targets are N_2O- and NO_x-based gases occurring after pyrolyzing ammonia occurring during a process and N_2O and NO_x occurring by combustion and plasma treatment of a material containing an N component among F-component gases. It is suitable that an applied reducing catalyst material comprises: 35 to 55 wt% of a zeolite component; 40 to 65 wt% of a water content; 0.1 to 5.0 wt% of Fe; 0.1 to 10 wt% of an organic binder component; and 0.1 to 10 wt% of an inorganic binder component. It is possible that the form of an applied catalyst is a pellet, a honeycomb, a plate, or the like. Moreover, a low temperature region decomposition catalyst material can be applied with respect to K/CoCe.

Description

폐가스에 포함된 N2O 저감용 스크러버 장치{Scrubber for removing N2O contained in the waste gas}[0001] The present invention relates to a scrubber for removing N2O contained in a waste gas,

본 발명은 전자산업 분야에서 발생하는 N2O를 저감시키는 방법 중 촉매를 통한 저감방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 반도체, LED, LCD 공정에서 발생하는 폐가스를 처리하는 과정에서 발생하는 부생성물 가스 중에 저감되지 않고 배출되는 N2O 및 NOx를 환원 또는 분해 방식을 적용하여 처리하는 스크러버에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a catalyst reduction method for reducing N 2 O occurring in the field of electronics. More particularly, the present invention relates to a scrubber for treating N 2 O and NO x , which are not reduced in by-product gas generated during the process of treating waste gas generated in semiconductor, LED, and LCD processes, by applying a reduction or decomposition method .

일반적으로 반도체, LED, LCD 제조공정에서 사용되는 가스는 매우 다양하며, N 성분을 함유한 가스로는 NH3나 NF3와 같은 F-gas 등이 이용되고 있다. 전자산업 분야의 제조공정에서 사용되는 다양한 가스 성분들은 스크러버 장치(열분해, 연소, 플라즈마 방식)에 의해 처리되고 무해한 성분의 가스만 최종 배출된다. 그러나 이러한 방식에 의해서도 완전히 처리되지 못하고 배출될 수 있는 성분이 있는데, (1) 열분해의 경우에는 폐가스 내 산소와 N 성분이 반응한 NOx, (2) 연소에 의한 방식일 경우에는, 산화용 공기 주입으로 인한 NOx, (3) 플라즈마 방식일 경우에는, NH3이나 NF3의 분해에 의한 NOx는 완전히 처리되지 않게 되는데, 이러한 NOx의 주요 성분이 온실가스인 N2O 및 NOx이다.Generally, gases used in semiconductor, LED, and LCD manufacturing processes are very diverse, and F-gas such as NH 3 or NF 3 is used as a gas containing N component. The various gas components used in the manufacturing process of the electronics industry are processed by a scrubber device (pyrolysis, combustion, plasma process) and only the harmful component gas is finally exhausted. However, there are some components that can not be completely processed by this method. (1) In the case of pyrolysis, NO x in which the oxygen in the waste gas reacts with the N component, and (2) If the nO x, (3) plasma system caused by injection include, nO x due to the decomposition of NH 3 or NF 3 is there is no longer completely processed, the major component of this nO x is a greenhouse gas, N 2 O and nO x .

기존의 기술은 크게 건식과 습식 기술로 구분되며, 필요에 따라 별도의 필터 및 흡착장치를 추가될 수도 있다. 일반적인 구성방식은 Main 처리장치(Heater, Burner, Plasma)와 전/후에 부수적인 처리장치를 추가하여 구성되며, 구체적인 구성방식은 처리대상 가스의 종류와 성분에 따라 다양할 수 있다. 스크러버 구성의 한 가지 예로서 Pre-Wet, Heater 또는 Burner, Main-Wet의 방식의 경우는 NH3 가스 처리 시에 2차적으로 폐수가 발생된다. 다른 예로서, Burner, 건식흡착 방식의 경우는 고온(500 내지 800 ℃)에서 1차 처리한 배기가스가 흡착장치를 통과하며 처리되지 않은 유해 가스를 흡착 제거하는데, 추가적인 흡착장치를 설치해야 하는 문제점과 더불어 연소에 의해 발생되는 NOx 또한 완전히 제거되지 않는다는 문제점이 지적될 수 있다. Main 처리장치 중 Plasma를 적용한 방식의 경우 기존의 다른 방식에 비해 여러가지 가스를 분해 처리할 수 있지만, 플라즈마 발생에 상당히 많은 에너지가 필요하고 이는 전력 사용량이 증가하는 문제점이 있다. 또한 플라즈마 방식의 경우 N성분이 있을 경우 N2O 및 NOx와 더불어 다양한 분해 부생성물이 발생할 수 있다는 문제점도 지적된다.Conventional technologies are largely classified into dry and wet technologies, and additional filters and adsorption devices may be added as needed. The general configuration method is constituted by adding a main processing device (Heater, Burner, Plasma) and an additional processing device before and after, and the specific configuration method may be varied depending on the kind and composition of the gas to be processed. As an example of the scrubber configuration, in the case of the method of Pre-Wet, Heater or Burner, Main-Wet, waste water is generated secondarily during NH 3 gas treatment. As another example, burner, in the case of the dry adsorption method, the exhaust gas treated first at a high temperature (500 to 800 ° C.) passes through the adsorption device and adsorbs and removes the untreated harmful gas, And NO x generated by combustion can not be completely removed. Among the main processing apparatuses, plasma processing methods can decompose various kinds of gases compared with other conventional methods, but a considerable amount of energy is required to generate plasma, which causes a problem that power consumption increases. It is also pointed out that, in the case of the plasma method, various decomposition byproducts may occur in addition to N 2 O and NO x when the N component is present.

이와 같이, 기존 여러 가지 처리방식이 적용되고 있지만, 최종적으로 N2O 및 NOx가 처리되지 않고 배출될 수 있는 문제점을 안고 있다.As described above, although various existing processing methods are applied, there is a problem that N 2 O and NO x can be finally discharged without being treated.

한국 특허등록 제10-1022247호Korea Patent No. 10-1022247 한국 등록특허 제10-1401421호Korean Patent No. 10-1401421 한국 등록특허 제10-0519461호Korean Patent No. 10-0519461

본 발명은 전자산업 분야 공정에 적용된 저감장치에서 발생할 수 있는 N2O 및 NOx를 저감시키기 위한 방법으로 기존의 처리 방식에서 저감할 수 없는 폐가스 내 처리 대상 성분을 환원 및 분해 촉매를 적용한 장치를 이용하여 해결하고자 한다.The present invention relates to a method for reducing N 2 O and NO x that may occur in a reduction device applied to an electronic industry process, and is a device for reducing and decomposing a component to be treated in a waste gas that can not be reduced by the conventional treatment method .

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명의 일 측면은 (a) 가열부, (b) 전단에 믹서와 후단에 촉매층를 내부에 포함하고, 상기 가열부 후단에 위치한 반응부, 및 (c) 상기 가열부와 상기 반응부 사이에 위치한 환원제 투입구를 포함하는 N2O 제거용 스크러버로서, 상기 촉매층은 환원반응용 촉매 또는 분해반응용 촉매인 질소 산화물 제거용 스크러버에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention is to provide a fuel cell system including: (a) a heating unit; (b) a mixer disposed at the front end and a catalyst layer disposed at the rear end, (c) as the scrubber for removing N 2 O containing a reducing agent inlet located between the heating section and the reaction section, the catalyst layer is directed to the scrubber for the removal of nitrogen oxide for the reduction reaction catalyst or a catalyst for the decomposition reaction.

본 발명의 다른 측면은 (a) 가열부, (b) 전단에 믹서와 후단에 촉매층 장착부를 내부에 포함하고, 상기 가열부 후단에 위치한 반응부, 및 (c) 상기 가열부와 상기 반응부 사이에 위치한 환원제 투입구를 포함하는 N2O 제거용 스크러버를 이용한 질소 산화물 저감방법에 관한 것이다.(B) a reaction part including a mixer at a front end and a catalyst layer mounting part at a rear end thereof and located at a rear end of the heating part, and (c) a reaction part disposed between the heating part and the reaction part, To a method for reducing nitrogen oxides using a scrubber for removing N 2 O including a reducing agent inlet.

본 발명은 전자산업 분야의 반도체, LCD, LED 공정에 적용된 저감장치에서 처리 후에도 발생할 수 있는 N2O 및 NOx을 저감시키기 위한 방법으로 기존의 처리 방식에서 저감할 수 없는 폐가스 내 대상 물질을 촉매 적용하여 처리하는데 효과가 있다. 환원 방식을 적용한 스크러버의 경우 N2O/NOx를 촉매와 환원제를 이용하여 동시 저감하는 효과가 있으며, N2O만 단독으로 발생하는 경우는 분해 촉매만을 이용하여 저감하는 효과가 있다. 최종적으로 기존의 열분해, 연소, 플라즈마 방식에서 저감 효율의 차이가 있지만 완전히 제거되지 않는 NOx 계열을 저감하는데 효과가 있다.The present invention relates to a method for reducing N 2 O and NO x that may occur even after processing in a reduction device applied to a semiconductor, LCD, or LED process in the electronic industry, It is effective to apply and process. In the case of a scrubber employing a reduction method, N 2 O / NO x is simultaneously reduced by using a catalyst and a reducing agent, and when N 2 O alone occurs, it is reduced by using only a decomposition catalyst. Finally, it is effective to reduce the NO x system which is not completely removed though the reduction efficiency is different in the existing pyrolysis, combustion and plasma system.

도 1과 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 스크러버의 개략도이다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 실시예 및 비교예의 실험 결과를 보여주는 그래프이다. 3a: 저감효율(환원촉매, N2O), 3b: 저감효율(환원촉매, NOx), 3c: 저감효율(분해촉매, N2O), 3d: 저감효율(열분해, NH3), 3e: 저감방식별 배출가스 최소농도 비교1 and 2 are schematic views of a scrubber according to an embodiment of the present invention.
3A to 3E are graphs showing experimental results of Examples and Comparative Examples of the present invention. 3a: reduction efficiency (reduction catalyst, N 2 O), 3b: reduction efficiency (reduction catalyst, NO x), 3c: reduction efficiency (decomposition catalyst, N 2 O), 3d: reduction efficiency (thermal decomposition, NH 3), 3e : Comparison of minimum exhaust gas concentration by each reduction method

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.Hereinafter, various aspects and various embodiments of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면은 (a) 가열부, (b) 전단에 믹서와 후단에 촉매층를 내부에 포함하고, 상기 가열부 후단에 위치한 반응부, 및 (c) 상기 가열부와 상기 반응부 사이에 위치한 환원제 투입구를 포함하는 N2O 제거용 스크러버로서, 상기 촉매층은 환원반응용 촉매 또는 분해반응용 촉매인 질소 산화물 제거용 스크러버에 관한 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fuel cell system including: (a) a heating unit; (b) a mixer disposed at a front end thereof and a catalyst layer disposed at a rear end thereof; The present invention relates to a scrubber for removing N 2 O containing a reducing agent inlet, wherein the catalyst layer is a catalyst for reduction reaction or a catalyst for decomposition reaction.

본 발명의 다른 측면은 (a) 가열부, (b) 전단에 믹서와 후단에 촉매층 장착부를 내부에 포함하고, 상기 가열부 후단에 위치한 반응부, 및 (c) 상기 가열부와 상기 반응부 사이에 위치한 환원제 투입구를 포함하는 N2O 제거용 스크러버를 이용한 질소 산화물 저감방법에 관한 것이다.(B) a reaction part including a mixer at a front end and a catalyst layer mounting part at a rear end thereof and located at a rear end of the heating part, and (c) a reaction part disposed between the heating part and the reaction part, To a method for reducing nitrogen oxides using a scrubber for removing N 2 O including a reducing agent inlet.

본 발명에 따른 질소 산화물 저감방법은 (A) 반도체 공정, LED 공정, LCD 공정 중에서 선택된 1종의 전자산업 공정에서 발생된 폐가스 내에 NOx가 함량을 분석하는 단계, (B) 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 상기 촉매층 장착부에 환원반응용 촉매층을 장착하고, 폐가스 내 NOx가 함유되지 않은 경우에는 상기 촉매층 장착부에 분해반응용 촉매층을 장착하는 단계, (C) 상기 폐가스를 상기 가열부와 상기 반응부를 차례로 통과시키며, 상기 촉매층을 통과하는 폐가스의 온도를 조절하되, 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 350 내지 450 ℃로 조절하고, 폐가스 내 NOx가 함유되지 않은 경우에는 300 내지 400 ℃로 조절하는 단계를 포함한다.Reducing nitrogen oxide process according to the invention (A) a semiconductor process, LED step, the step of analyzing the NO x content in the waste gas generated in the electronics industry, the process of one selected from LCD step, (B) the waste gas within the NO x is (C) attaching the catalyst layer for decomposition reaction to the catalyst layer mounting portion when NO x is not contained in the waste gas, (C) attaching the waste gas to the heating portion and sikimyeo passing the reaction section, in turn, but adjusting the temperature of the waste gas passing through the catalyst bed, the waste gas to within the nO, if the x is contained there, and adjusted to 350 to 450 ℃, if the waste gas within the nO x is not contained is 300 to 400 ℃ .

또한, 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 (D) 상기 환원제 투입구를 개방하여 상기 반응부 내로 상기 환원제를 투입하고, 상기 믹서를 가동하여 상기 환원제와 상기 폐가스를 혼합하는 단계를 추가로 포함한다.In addition, when NO x is contained in the waste gas, (D) opening the reductant inlet port to introduce the reductant into the reaction section, and operating the mixer to mix the reductant and the waste gas.

이때, 아래와 같은 조건을 모두 만족하는 경우에는 사용되는 분해촉매나 환원촉매의 성능저하가 최소화될 수 있음을 확인하였다. 추가로, 통상의 SCR 환원촉매는 NOx 저감만 가능할 뿐 N2O 저감은 미미하고, 통상의 N2O 분해촉매는 500 ℃ 이상의 온도에서만 실질적으로 N2O 저감 효과를 보이는 반면, 아래 조건을 모두 만족하게 되면, 본 발명에 따라 환원촉매를 사용하는 경우 N2O와 NOx를 동시에 저감할 수 있고, 본 발명에 따라 분해촉매를 사용하는 경우에는 저온 영역에서 낮은 에너지 사용량으로 거의 모든 N2O의 배출을 저감할 수 있음을 확인하였다.At this time, it was confirmed that the performance degradation of the decomposition catalyst or reduction catalyst to be used could be minimized when all of the following conditions were satisfied. In addition, the conventional SCR reduction catalysts are capable of reducing NO x only, and the reduction of N 2 O is minimal, while the conventional N 2 O decomposition catalyst exhibits substantially N 2 O reducing effect only at temperatures of 500 ° C or higher. It is possible to simultaneously reduce N 2 O and NO x when the reducing catalyst is used according to the present invention. When the decomposition catalyst is used according to the present invention, almost all N 2 O can be reduced.

(1) 환원반응용 촉매: Fe-제올라이트(1) Catalyst for reduction reaction: Fe-zeolite

(2) 분해반응용 촉매: K/CoCe(2) Catalyst for decomposition reaction: K / CoCe

(3) 환원제: 암모니아(3) Reducing agent: Ammonia

(4) 환원제/(N2O + NOx) 몰비: 0.8 내지 1(4) Reduction agent / (N 2 O + NO x ) molar ratio: 0.8 to 1

(5) 믹서: 타공판 (홀 크기 7.5 내지 15 mm)(5) Mixer: Perforated plate (hole size 7.5 to 15 mm)

(6) 환원반응일 때 가열부 온도: 375 내지 400 ℃(6) Reaction temperature at the heating part: 375 to 400 ° C

(7) 분해반응일 때 가열부 온도: 325 내지 350 ℃
(7) Degradation reaction temperature: 325 to 350 ° C

이하에서는 이와 같은 본 발명의 내용을 더욱 구체적으로 설명하되, 다만 본 발명의 내용이나 범위가 아래 내용에 의해 축소되어 해석될 수는 없다는 점은 명백하다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in more detail, but it should be apparent that the content and scope of the present invention can not be construed as being narrowed down by the following description.

본 발명은 N2O를 포함하는 폐가스를 가열하여 적정 반응온도를 유도하는 가열부; 및 상기 가열된 가스가 촉매와 반응하여 저감되는 반응부로 구성되는 스크러버 장치에 관한 것으로서, 특히 폐가스 내 N2O와 NOx가 동시에 발생할 경우 촉매층에서 환원제를 이용하여 저감할 수 있는 방식과 N2O만 발생하는 경우 저온 영역에서 분해 처리하는 방식으로 활용할 수 있도록 한다.The present invention provides a process for producing N 2 O by heating a waste gas containing N 2 O to induce an appropriate reaction temperature; And said heated as the gas of the scrubber unit that is composed of a reaction that is reduced by reaction with the catalyst, especially if the waste gas in N 2 O and NO x occurs at the same time a way that can be reduced using a reducing agent in the catalyst layer, and N 2 O It can be utilized in a decomposition process in a low temperature region.

여기서 전처리 저감용 스크러버(열분해, 연소, 플라즈마)의 처리 온도는 500 내지 1,200 ℃ 영역이며, N2O 저감용 스크러버 장치를 이러한 스크러버 후단의 적정한 영역에 위치시켜 적용할 수 있다. 또한 적정 반응온도 이하일 경우 폐가스를 가열부에서 승온시켜 반응을 유도할 수도 있다.Here, the treatment temperature of the scrubber (thermal decomposition, combustion, plasma) for pretreatment reduction is in the range of 500 to 1,200 ° C, and the scrubber device for N 2 O reduction can be applied in a suitable region at the rear end of the scrubber. Also, when the reaction temperature is lower than the proper reaction temperature, the waste gas may be heated in the heating section to induce the reaction.

이하 첨부된 구성도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같으며, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following embodiments.

본 발명의 가스 스크러버는 기존의 스크러버에서 처리되지 않은 N 계열의 물질 성분만 선택적으로 처리 가능하여 최종 배출되는 폐가스 내에서 잔존하는 N2O 또는 NOx만 처리하여 별도의 추가적 처리 설비는 필요하지 않다.The gas scrubber of the present invention can selectively treat N-type material components not processed in the existing scrubber and treats only N 2 O or NO x remaining in the finally discharged waste gas, so that no additional additional treatment facility is required .

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스크러버는 전자산업에서 발생한 폐가스가 유입되어 가열되는 가열부가 1차 공정으로 전단에 위치하게 된다. 가열부에서는 촉매층이 적정 반응온도에 도달할 수 있도록 일정 온도로 우선 승온을 시켜주며, 환원 공정의 경우 350 내지 450 ℃ 범위가 적합하고 분해 공정만 적용할 경우 300 내지 400 ℃ 범위가 적합하다.As shown in FIG. 1, the scrubber according to the present invention has a heating unit in which the waste gas generated in the electronics industry flows and is heated in the primary process. In the heating part, the temperature of the catalyst layer is raised to a predetermined temperature so that the catalyst layer can reach an appropriate reaction temperature. In the case of the reduction process, the range is suitably in the range of 350 to 450 ° C.

도 1에 도시된 바와 같이 가열부는 승온 속도와 열전달 효과를 증진시키기 위해 가열부 챔버 내부에 히터를 장착하는 방식이며, 히터의 배열형태는 Coil 방식이 가장 효과적이다. 가열부 챔버의 재질은 고온영역에서 사용가능한 재질이하면 특별히 제한되지 않지만 STS310S 또는 인코넬이 적합하다. 또한 내부 히터는 폐가스와 직접 접촉하는 부분으로 고온 및 산가스에 내구성이 우수한 재질이라면 제한되지 않지만 인코넬 히터가 적합하다.As shown in FIG. 1, a heating unit mounts a heater in a heating chamber to improve a heating rate and a heat transfer effect, and a coil type is most effective in arranging the heater. The material of the heating chamber is not particularly limited as long as it is a usable material in a high temperature range, but STS310S or Inconel is suitable. Also, the inner heater is a part directly contacting with the waste gas, and is not limited as long as it is a material having high durability against high temperature and acid gas, but an inconel heater is suitable.

가열부의 반응 온도가 높아질수록 처리대상 가스의 저감 효율은 높아지지만 목적한 저감 효율을 유지하기 위한 온도로 설정 운전하는 것이 바람직하며 저온 영역으로 운전하는 것이 가열부의 부하 및 에너지 손실을 최소화할 수 있다. 환원 공정을 예로서, 80% 저감 효율을 목표로 할 경우 375 ℃ 수준이 적합하며, 이는 허니컴 형태(50 Cell)의 적용할 때의 조건이다. 단 적용하는 촉매의 형태에 따라 접촉면적과 저감효율이 차이가 있고 이에 따른 가열부의 온도는 차이가 발생할 수 있다.The higher the reaction temperature of the heating unit, the higher the reduction efficiency of the gas to be treated, but it is preferable to set the temperature to maintain the desired reduction efficiency. The operation in the low temperature region can minimize the load and energy loss of the heating unit. As an example of the reduction process, a temperature of 375 ° C is suitable when 80% reduction efficiency is aimed, which is a condition for application of a honeycomb type (50 cell). However, depending on the type of the catalyst to be used, there is a difference between the contact area and the reduction efficiency, and thus the temperature of the heating part may be different.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이 반응부는 환원 또는 분해용 촉매가 위치하게 되며 적용 가능한 촉매의 형태는 펠렛, 허니컴, 플레이트 등 모든 촉매 형태가 적용 가능하다. 환원 촉매(Fe-제올라이트)를 적용할 경우 가열부와 반응부 사이에 환원제를 주입하는 라인을 활용하여 적정 몰비(< 1.0) 로 환원제(NH3)를 주입할 수 있으며 분해 촉매(K/CoCe)를 적용할 경우에는 미주입하도록 하는 장치를 포함한다. 환원제를 연결부에서 주입함으로써 발생할 수 있는 분산의 불균일화를 막기 위하여 반응부 챔버 내부 전단에 믹서를 설치하는 형태를 포함한다. 믹서의 형태는 차압 발생이 최소화 될 수 있는 형태로 타공판이 적합하며 홀 사이즈는 7.5 내지 15 mm 범위가 가능하다. 홀 사이즈는 처리 유량에 따라 변경 가능하고, 일예로서 유량이 5 N㎥/hr일 경우 10 mm가 적합하다. 이 조건에서 이보다 홀 사이즈가 커지면 분산이 균일화 되지 못하고, 작아지면 차압이 증가하게 된다.Also, as shown in FIG. 1, the catalyst for reducing or decomposing the reaction part is located in the reaction part, and all types of catalysts such as pellets, honeycomb, and plate are applicable. When a reducing catalyst (Fe-zeolite) is applied, a reducing agent (NH 3 ) can be injected at a proper molar ratio (<1.0) using a line injecting a reducing agent between the heating part and the reaction part. It is necessary to include a device for entering the application. And a mixer is installed on the inner side of the reaction chamber in order to prevent non-uniform dispersion which may occur by injecting the reducing agent at the connection part. The shape of the mixer is suitable for minimizing the generation of pressure difference, and the hole size is in the range of 7.5 to 15 mm. The hole size can be changed according to the treatment flow rate. For example, when the flow rate is 5 Nm3 / hr, 10 mm is suitable. In this condition, if the hole size is larger than this, the dispersion can not be made uniform, and when the hole size becomes smaller, the differential pressure increases.

반응기 형태는 펠렛, 허니컴, 플레이트 등 여러 가지 형태의 촉매를 적용 가능하기 위해서 장방형(rectangular type)이 적합하다. 반응기 규격(내부 촉매 기준) 150ㅧ150(WㅧD)이 적합하고, 반응기 길이는 처리 유량에 따라 촉매량이 변경되어 차이가 발생할 수 있다. 반응기의 재질은 고온에 내구성이 있는 것이면 제한이 없고, 일예로서 STS310S, 인코넬 등이 적합하다. 반응부의 가열 방식은 챔버 내부에 촉매 및 믹서가 위치하게 되어 외부에서 가열 하는 방식이 적합하고 가열부에서 가열되어 온 폐가스의 온도를 유지 또는 보완적으로 승온시키는 역할을 하게 된다.The reactor type is preferably a rectangular type in order to be applicable to various types of catalysts such as pellets, honeycomb, and plate. Reactor specifications (based on internal catalyst) 150 ㅧ 150 (W ㅧ D) are suitable, and reactor length may vary due to the change in catalyst amount depending on the treatment flow rate. The material of the reactor is not limited as long as it is durable at high temperature. For example, STS310S, Inconel and the like are suitable. In the heating method of the reaction part, the catalyst and the mixer are positioned in the chamber, and the method of heating from the outside is suitable, and the temperature of the waste gas heated in the heating part is maintained or complementarily raised.

가열부 및 반응부를 제외한 기타의 장치 구성은 밸브, By-Pass 라인, 유량조절장치 및 계기(TC, PI)로 구성되어 있다. 밸브는 가열부 전단과 반응부 후단에 액추에이터 형태로 각 1개씩 설치되고 By-Pass 라인에 1개가 설치된다. 가열부 전단, 반응부 후단, By-Pass 라인에 설치된 3개의 액추에이터는 상호 연동되어 작동하게 되며 폐가스(Waste gas)가 유입되면 반응부 전단 밸브(AV001)과 가열부 후단 밸브(AV002)가 개방상태가 되어 흐름이 형성되어 흐르게 되고 비상 시에 AV001과 AV002가 폐쇄상태로 되고 가열장치는 전원 차단됨과 동시에 By-Pass 라인 밸브(AV003)가 개방상태가 되어 유입가스가 배출되도록 되는 장치를 포함한다. 유량 조절장치(FCV-001)은 적정 수준으로 유입가스가 흐르도록 제어하는 부분으로서, 처리 유량에 따라 조절 범위를 설정해야 하며, 일예로서, 5 N㎥/hr 수준으로 폐가스를 처리할 경우 0 내지 10 N㎥/hr 범위를 제어할 수 있는 것이 적합하다. 계기 부분은 온도를 측정하는 TC(TC001 내지 007) 및 압력을 측정하는 PI(PI001, PI002)로 구성된다. TC001은 폐가스 온도 indicating, TC002는 가열부 heater 제어 및 indicating, TC003은 연결라인 온도 indicating, TC004는 반응부 heater 제어, TC005/006은 반응부 내부 전/후단 온도 indicating, TC007은 처리 후 배출가스 온도 indicating을 한다. PI001/002는 반응기 내부 전/후단의 차압을 확인하는 역할을 하며 차압이 급격히 증가하는 비상 상황에서 By-Pass 라인과 연동되어 작동되도록 한다.Except for the heating part and the reaction part, the other device configuration consists of valves, By-Pass line, flow control device and instruments (TC, PI). One valve is installed at the front of the heating part and one at the rear end of the reaction part in the form of an actuator and one at the By-Pass line. The three actuators installed on the front of the heating part, the reaction part, and the By-Pass line are interlocked with each other and when the waste gas flows, the reaction part front-end valve (AV001) and the heating part rear-end valve (AV002) And the flow is formed and flows. In an emergency, AV001 and AV002 are closed, the heating device is turned off, and the By-pass line valve AV003 is opened to discharge the inflow gas. The flow control unit (FCV-001) controls the flow of the inflow gas to an appropriate level. The control range should be set according to the treatment flow rate. For example, when the waste gas is treated at a level of 5 Nm 3 / hr, It is preferable to be able to control the range of 10 Nm 3 / hr. The instrument part consists of TC (TC001 to 007) for measuring temperature and PI (PI001, PI002) for measuring pressure. TC001 indicates the waste gas temperature, TC002 indicates the heating section heater control and indicating, TC003 indicates the connecting line temperature, TC004 indicates the heater part of the reaction part, TC005 / 006 indicates the reaction part internal front and rear temperature indicating, TC007 indicates the exhaust gas temperature after treatment . PI001 / 002 acts to confirm the differential pressure between the front and rear of the reactor and works in conjunction with the By-Pass line in emergency situations where the differential pressure suddenly increases.

본 발명은 Fe-제올라이트 촉매 또는 K/CoCe 촉매를 적용한 촉매방식의 스크러버로서, 전자산업분야 제조공정의 기존 처리 방식으로도 완전히 제거되지 않는 N2O 및 NOx 성분을 저감하는 장치를 제작하는 방법에 해당한다. 적용되는 촉매의 형태는 펠렛, 허니컴, 플레이트 등 모든 형태가 가능하지만, 바람직하게는 저압차를 유도하기 위하여 허니컴 및 플레이트 형태가 적합하다. 일예로서, 허니컴 형태의 촉매는 high cell 형태(100 Cell 이상)를 적용할 경우 처리효율은 증가하지만 처리장치의 차압이 증가하게 되어, 바람직하게는 50 Cell 수준의 허니컴 형태가 적합하다.The present invention relates to a catalyst-type scrubber employing an Fe-zeolite catalyst or a K / CoCe catalyst and a method for producing an apparatus for reducing N 2 O and NO x components, . The form of the catalyst to be applied may be any form such as pellet, honeycomb, plate, etc., but preferably honeycomb and plate form are suitable for inducing a low pressure gas. For example, when a honeycomb type catalyst is applied in a high cell form (100 cells or more), the treatment efficiency is increased but the differential pressure of the treatment apparatus is increased.

본 발명의 저감용 스크러버에 적용되는 촉매가 사용되는 가스 공간 속도인 GHSV가 바람직하게는 3,000 내지 20,000 h-1, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 10,000 h-1 범위이다. 반응 온도는 환원 촉매의 경우 350 내지 450 ℃, 분해 촉매의 경우 300 내지 400 ℃ 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 환원 촉매의 경우 375 내지 400 ℃, 분해 촉매의 경우 325 내지 350 ℃ 범위가 적합하다.The GHSV, which is the gas space velocity at which the catalyst used in the scrubber for abatement of the present invention is used, is preferably in the range of 3,000 to 20,000 h -1 , more preferably in the range of 5,000 to 10,000 h -1 . The reaction temperature is preferably in the range of 350 to 450 占 폚 in the case of the reducing catalyst and in the range of 300 to 400 占 폚 in the case of the decomposition catalyst, more preferably in the range of 375 to 400 占 폚 in the case of the reducing catalyst and in the range of 325 to 350 占 폚 in the case of the decomposition catalyst .

이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. Inlet 조건과 반응온도는 적용 공정(개선공정 : 촉매 환원 또는 분해 방식, 기존공정 : 열분해 방식)에 따라 동일한 조건이 아니기 때문에 동일한 실험 조건을 적용할 수 없다. 각각의 실시예 및 비교예는 기존공정에서 미처리 되는 가스 농도를 확인하고 개선 공정별 처리 효율을 확인하고자 하는데 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention. The same experimental conditions can not be applied because the inlet conditions and reaction temperature are not the same depending on the application process (improvement process: catalyst reduction or decomposition method, existing process: pyrolysis method). In each of the examples and the comparative examples, the concentration of the untreated gas in the conventional process is checked and the treatment efficiency of each process is confirmed.

실시예Example

실시예 1Example 1

(1) 직경이 3 mm인 1.0 중량%, Fe-제올라이트 펠렛을 준비한 후, 반응장치에 장착을 한다.(1) Prepare 1.0 wt% Fe-zeolite pellets having a diameter of 3 mm, and then mount the pellets in the reactor.

(2) 반응온도를 300℃부터 450 ℃까지 50 ℃ 간격으로 변경하면서 반응 온도별 효율을 측정한다.(2) Measure the efficiency of each reaction temperature while changing the reaction temperature from 300 ° C to 450 ° C at 50 ° C intervals.

(3) 반응에 사용되는 Inlet 가스 조건은 환원 촉매 적용 기준으로, N2O 100 ppm, NOx 300 ppm, SO2 100 ppm, O2 2.5%, H2O 10% (N2 Balance)로 주입하며 환원제 주입 몰비는 NH3/(N2O+NOx) = 1.0 이다. 이 때(3) reaction Inlet gas conditions used for the injection into the application-reduction catalyst based on, N 2 O 100 ppm, NO x 300 ppm, SO 2 100 ppm, O 2 2.5%, H 2 O 10% (N 2 Balance) And the reducing agent injection molar ratio is NH 3 / (N 2 O + NO x ) = 1.0. At this time

(4) 반응온도별 측정한 농도를 이용하여 N2O 및 NOx의 저감효율을 측정하고 발생되는 N2O 및 NOx의 농도를 측정한다.(4) using a reaction temperature was measured by the concentration and measuring the N 2 O and the concentration of NO x to be measured and generating a reduced efficiency of the N 2 O and NO x.

실시예 2Example 2

(1) 직경이 3mm인 1.0 중량%, K/CeCo 펠렛을 준비한 후, 반응장치에 장착을 한다.(1) A 1.0 wt% K / CeCo pellet having a diameter of 3 mm is prepared, and then mounted in a reaction apparatus.

(2) 반응온도를 275 ℃부터 375 ℃까지 25 ℃간격으로 변경하면서 반응 온도별 효율을 측정한다.(2) Change the reaction temperature from 275 ° C to 375 ° C at 25 ° C intervals, and measure the efficiency by reaction temperature.

(3) 반응에 사용되는 Inlet 가스 조건은 분해 촉매 적용 기준으로, N2O 500 ppm (N2 Balance)만 주입하며 환원제 주입하지 않는다.(3) Inlet gas conditions used for the reaction are as follows: N 2 O 500 ppm (N 2 Balance) is injected only with the decomposition catalyst, and no reducing agent is injected.

(4) 반응온도별 측정한 농도를 이용하여 N2O의 저감 효율을 측정하고 발생되는 N2O 및 NOx의 농도를 측정한다.(4) Measure the reduction efficiency of N 2 O by using the measured concentration by reaction temperature, and measure the concentration of N 2 O and NO x generated.

비교예 1Comparative Example 1

(1) 동일한 반응장치에서 환원 또는 분해 촉매를 장착하지 않고 열분해 처리를 할 수 있도록 준비한다.(1) Prepare a pyrolysis process without using a reduction or decomposition catalyst in the same reactor.

(2) 반응온도를 880 ℃부터 1,030 ℃까지 50 ℃ 간격으로 변경하면서 반응 온도별 효율을 측정한다.(2) Measure the efficiency by reaction temperature while changing the reaction temperature from 880 ° C to 1,030 ° C at intervals of 50 ° C.

(3) 반응에 사용되는 Inlet 가스 조건은 NH3 열분해 방식 적용 기준으로, NH3 2.4%, O2 4.0% (N2 Balance)로 주입되도록 한다.(3) Inlet reaction gas conditions used for is to be introduced into the NH 3 into the thermal decomposition method is applied based, NH 3 2.4%, O 2 4.0% (N 2 Balance).

(4) 반응온도별 측정한 농도를 이용하여 NH3 저감효율을 측정하고 발생되는 N2O 및 NOx의 농도를 측정한다.(4) The NH 3 reduction efficiency is measured using the measured concentration by reaction temperature, and the concentration of N 2 O and NO x generated is measured.

그에 따라, 저감 효율와 발생가스 농도에 대해서 아래 표 1과 더불어서, 표 3a 내지 3e와 같은 결과를 얻었다.Accordingly, the results shown in Tables 3a to 3e were obtained, together with the reduction efficiency and the generated gas concentration, in addition to Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

Claims (5)

(a) 가열부, (b) 전단에 믹서와 후단에 촉매층를 내부에 포함하고, 상기 가열부 후단에 위치한 반응부, 및 (c) 상기 가열부와 상기 반응부 사이에 위치한 환원제 투입구를 포함하는 질소 산화물 제거용 스크러버로서,
상기 촉매층은 환원반응용 촉매 또는 분해반응용 촉매인 것을 특징으로 하는 질소 산화물 제거용 스크러버.(a) a heating section, (b) a mixer disposed at a front end thereof, and a catalyst section disposed at a rear end of the mixer, and a reaction section disposed at a rear end of the heating section, and (c) As a scrubber for removing oxides,
Wherein the catalyst layer is a catalyst for reduction reaction or a catalyst for decomposition reaction. 제1항에 있어서, 상기 환원반응용 촉매는 Fe-제올라이트이고, 상기 분해반응용 촉매는 K/CoCe이며,
상기 믹서는 홀 크기가 7.5 내지 15 mm인 타공판인 것을 특징으로 하는 질소 산화물 제거용 스크러버.The method according to claim 1, wherein the catalyst for reduction reaction is Fe-zeolite, the catalyst for decomposition reaction is K / CoCe,
Wherein the mixer is a perforated plate having a hole size of 7.5 to 15 mm. (a) 가열부, (b) 전단에 믹서와 후단에 촉매층 장착부를 내부에 포함하고, 상기 가열부 후단에 위치한 반응부, 및 (c) 상기 가열부와 상기 반응부 사이에 위치한 환원제 투입구를 포함하는 N2O 제거용 스크러버를 이용한 질소 산화물 저감방법으로서;
(A) 반도체 공정, LED 공정, LCD 공정 중에서 선택된 1종의 전자산업 공정에서 발생된 폐가스 내에 NOx가 함량을 분석하는 단계,
(B) 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 상기 촉매층 장착부에 환원반응용 촉매층을 장착하고, 폐가스 내 NOx가 함유되지 않은 경우에는 상기 촉매층 장착부에 분해반응용 촉매층을 장착하는 단계,
(C) 상기 폐가스를 상기 가열부와 상기 반응부를 차례로 통과시키며, 상기 촉매층을 통과하는 폐가스의 온도를 조절하되, 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 350 내지 450 ℃로 조절하고, 폐가스 내 NOx가 함유되지 않은 경우에는 300 내지 400 ℃로 조절하는 단계를 포함하며;
(D) 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 상기 환원제 투입구를 개방하여 상기 반응부 내로 상기 환원제를 투입하고, 상기 믹서를 가동하여 상기 환원제와 상기 폐가스를 혼합하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 저감방법.(a) a heating part, (b) a mixer disposed at a front end thereof, and a catalyst part mounting part at a rear end thereof, and a reaction part positioned at a rear end of the heating part, and (c) a reducing agent inlet located between the heating part and the reaction part As a nitrogen oxide reduction method using a scrubber for removing N 2 O;
(A) analyzing the NO x content in the waste gas generated in one kind of electronic industry process selected from semiconductor process, LED process, LCD process,
(B) mounting a catalyst layer for reduction reaction on the catalyst layer mounting portion when NO x is contained in the waste gas, and mounting a catalyst layer for decomposition reaction on the catalyst layer mounting portion when NO x is not contained in the waste gas,
(C) sikimyeo passed through the waste gas portions the heating part and the reaction sequentially, but adjusting the temperature of the waste gas passing through the catalyst bed, if containing the waste gas within the NO x is controlled to 350 to 450 ℃, and the waste gas within the NO x And if not, adjusting the temperature to 300 to 400 캜;
(D) In the case where NO x is contained in the waste gas, the reducing agent introducing port is opened to introduce the reducing agent into the reaction unit, and the mixer is operated to mix the reducing agent and the waste gas. Of nitrogen oxides. 제3항에 있어서, 상기 환원반응용 촉매는 Fe-제올라이트이고, 상기 분해반응용 촉매는 K/CoCe이며,
상기 믹서는 홀 크기가 7.5 내지 15 mm인 타공판인 것을 특징으로 하는 질소 산화물 저감방법.4. The method according to claim 3, wherein the catalyst for reduction reaction is Fe-zeolite, the catalyst for decomposition reaction is K / CoCe,
Wherein the mixer is a perforated plate having a hole size of 7.5 to 15 mm. 제4항에 있어서, 상기 환원제는 암모니아이고, 상기 환원제는 상기 폐가스 내 N2O와 NOx 함량의 0.8 내지 1의 몰비로 투입되며,
상기 촉매층을 통과하는 폐가스의 온도는, 폐가스 내 NOx가 함유된 경우에는 375 내지 400 ℃로 조절되고, 폐가스 내 NOx가 함유되지 않은 경우에는 325 내지 350 ℃로 조절되는 것을 특징으로 하는 질소 산화물 저감방법.
5. The method according to claim 4, wherein the reducing agent is ammonia, the reducing agent is charged in a molar ratio of 0.8 to 1 of NO x with N 2 O in the waste gas,
Wherein the temperature of the waste gas passing through the catalyst layer is adjusted to 375 to 400 캜 when NO x is contained in the waste gas and is controlled to 325 to 350 캜 when NO x is not contained in the waste gas. Abatement method.
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