Practical Usage of Low-Temperature Metal Catalyst for the Destruction of Volatile Organic Compounds (VOCs)

In this study, performance evaluation of newly developed technology for the economical and safe removal of volatile organic compounds (VOCs) coming out from electronic devices washing operation and offensive odor induction materials was made. Metal oxidization catalyst has shown 50% of removal efficiency at the temperature of $220^{\circ}C$. Composite metal oxidization catalyst applied in this study has shown that the actual catalysis has started at the temperature of $100^{\circ}C$. Comprehensive analysis on the catalyst property using Mn-Cu metal oxidization catalyst in the pilot-scale unit was made and the removal efficiency was variable with temperature and space velocity. Full-scale unit developed based on the pilot-scale unit operation has shown 95% of removal efficiency at the temperature of $160^{\circ}C$. Optimum elimination effective rates for the space velocity was found to be $6,000hr^{-1}$. The most appropriate processing treatment range for the inflow concentration of VOCs was between 200 ppm to 4,000 ppm. Catalyst control temperature showed high destruction efficiency at $150{\sim}200^{\circ}C$ degrees Celsius in 90~99%. External heat source was not necessary due to the self-heat reaction incase of VOCs inflow concentration is more than 1,000 ppm. Equipment and fuel costs compared to the conventional RTO/RCO method can be reduced by 50% and 75% respectively. And it was checked when there was poisoning for sulfide and acid gas.

휘발성 유기화합물(VOCs) 제거를 위한 저온금속촉매 실용화에 관한 연구

본 연구는 휴대폰을 비롯한 전자제품 세척공정과 악취유발물질 등에서 배출되는 휘발성 유기화합물(VOCs)을 경제적이고 안전하게 제거하는 기술에 대한 성능평가를 위해 수행되었다. 대부분의 산업공정에서는 VOCs 제거를 위해 활성탄 흡착탑을 가장 많이 사용하고 있으나 제거효율이 낮아 악취배출시설의 허용기준을 만족할 수 없고, 고농도 유기용제 유입 시 화재위험이 있다. 지금까지 연구되어진 금속산화물 촉매는 VOCs 제거효율이 최소 $220^{\circ}C$ 근방에서 50% 이하였다. 본 연구에서는 이 보다 훨씬 낮은 온도인 $100^{\circ}C$ 이하에서 촉매산화가 시작되었고, 약 $160^{\circ}C$ 근방에서 VOCs가 95% 제거됨을 확인할 수 있었다. 적정처리가 가능한 범위는 공간속도가 $6,000hr^{-1}$ 이하일 때 최적의 제거효율을 나타내며, VOCs 유입농도가 200 ppm에서 4,000 ppm 사이, 촉매제어 온도가 $150{\sim}200^{\circ}C$에서 90~99%로 높은 제거효율을 보였고, VOCs 유입농도가 1,000 ppm 이상일 경우에는 자체반응열로 인해 외부열원이 필요 없었다. 본 저온촉매를 적용할 경우 LNG 와 LPG를 연료원으로 사용하는 RTO/RCO방식 대비 설치비는 50%, 연료비는 75% 감소되어 경제성이 높고 온실가스 발생량도 줄일 수 있었다. 그리고 황화합물과 산성가스에 대해서는 피독이 있는 것으로 확인되었다.