다중 벌집 모노리스를 포함하는 플라즈마-촉매 반응기에서 고성능 에틸렌 흡착 촉매 제조 방법 및 에틸렌 처리를 위한 간헐 플라즈마 방전 공정
Method for preparing high performance ethylene adsorption catalyst in plasma-catalyzed reactor comprising multiple honeycomb monoliths and intermittent plasma discharge process for ethylene treatment
특허 요약
본 발명은 과일 및 야채 저장소에서 발생하는 에틸렌 분해를 위한, 다중 벌집 모노리스를 포함하는 플라즈마-촉매 반응기에서 고성능 에틸렌 흡착 촉매 제조 방법 및 에틸렌 처리를 위한 간헐 플라즈마 방전 공정에 관한 것으로, 본 발명에 따른 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매는 ZSM-5 제올라이트에 팔라듐을 담지하는 방법으로, 이온교환법 및 함침법을 순차적으로 실시함에 따라서 에틸렌 흡착율이 현저히 향상되는 효과가 있고, 또한 에틸렌을 포함하는 공기를 반응기에 연속적으로 주입하면서 간헐적으로 플라즈마를 발생시켜 에틸렌을 분해하는 운전방법을 사용함에 따라서 에너지효율이 현저히 향상되는 효과가 있다.
청구항
번호청구항
3

제1항에 있어서,상기 단계 1은 하기 단계 1A 내지 단계 1C를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매의 제조방법:ZSM-5 제올라이트 분말, 실리카 바인더 및 물을 포함하는 워시코트 용액으로 벌집 형상의 모노리스(monolith) 지지체를 코팅하는 단계(단계 1A);공기를 불어 넣어 과량의 워시코트 용액을 제거하는 단계(단계 1B); 및건조 및 하소하는 단계(단계 1C).

1

벌집 형상의 모노리스(monolith) 지지체에 ZSM-5 제올라이트를 코팅하여 ZSM-5/벌집 모노리스를 제조하는 단계(단계 1);ZSM-5/벌집 모노리스에 팔라듐을 이온교환법(ion-exchange method)으로 담지하여, ZSM-5/벌집 모노리스에 이온교환된 팔라듐 결정 성장의 핵을 형성하는 단계(단계 2); 및팔라듐 결정 성장의 핵이 형성된 ZSM-5/벌집 모노리스에 팔라듐을 함침법(impregnation method)으로 담지하여, 팔라듐 나노클러스터가 형성된 Pd/ZSM-5/벌집 모노리스를 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는,에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매의 제조방법.

2

제1항에 있어서,상기 ZSM-5 제올라이트의 Si/Al 비율은 23.7-24.1인 것을 특징으로 하는, 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매의 제조방법.

4

제1항에 있어서,상기 단계 2는 하기 단계 2A 내지 단계 2B를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매의 제조방법:염화팔라듐(II) (PdCl2)을 탈이온수와 혼합하여 전구체 용액을 준비하고, 상기 전구체 용액을 ZSM-5/벌집 모노리스에 순환시키며 이온교환하는 단계(단계 2A); 및건조 및 하소하는 단계(단계 2B).

5

제1항에 있어서,상기 단계 3은 하기 단계 3A 내지 단계 3B를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매의 제조방법:염화팔라듐(II) (PdCl2)을 탈이온수와 혼합하여 전구체 용액을 준비하고, 상기 전구체 용액을 ZSM-5/벌집 모노리스에 함침시키는 단계(단계 3A); 및건조 및 하소하는 단계(단계 3B).

6

제1항의 제조방법으로 제조되는 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응기에 사용되는 촉매.

7

벌집 형상의 모노리스(monolith) 지지체에 ZSM-5 제올라이트를 코팅하여 ZSM-5/벌집 모노리스를 제조하는 단계(단계 1);ZSM-5/벌집 모노리스에 팔라듐을 이온교환법(ion-exchange method)으로 담지하여, ZSM-5/벌집 모노리스에 이온교환된 팔라듐 결정 성장의 핵을 형성하는 단계(단계 2);팔라듐 결정 성장의 핵이 형성된 ZSM-5/벌집 모노리스에 팔라듐을 함침법(impregnation method)으로 담지하여, 팔라듐 나노클러스터가 형성된 Pd/ZSM-5/벌집 모노리스를 제조하는 단계(단계 3); 및중공 기둥 형상의 반응기 내에 2 이상의 Pd/ZSM-5/벌집 모노리스를 적층하는 단계(단계 4);를 포함하는,에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응장치에 사용되는 반응기의 제조방법.

8

제7항의 제조방법으로 제조되는 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응장치에 사용되는 반응기.

9

제8항에 있어서,상기 반응기 양말단에 위치하는 Pd/ZSM-5/벌집 모노리스 촉매 각각에 스테인리스 망 전극이 설치되고, 상기 일말단의 스테인리스 망 전극에는 접지전극이 연결되고, 다른 말단의 스테인리스 망 전극에는 고전압 전극이 연결되는 것을 특징으로 하는, 반응기.

10

제9항에 있어서,상기 스테인리스 망 전극의 와이어 두께는 0.39-0.41 mm이고, 메쉬 수는 15-17인 것을 특징으로 하는, 반응기.

11

제8항에 있어서,상기 중공 기둥 형상의 반응기는 폴리카보네이트, 석영 및 유리 중 1종의 소재로 만들어진 파이프 형태인 것을 특징으로 하는, 반응기.

12

제8항에 있어서,상기 반응기의 일말단에는 에틸렌을 포함하는 공기 주입구가 구비되고, 다른 말단에는 에틸렌 분해 처리가 완료된 공기 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는, 반응기.

13

제8항의 반응기;상기 반응기 일말단 망 전극에 연결되는 접지전극;상기 반응기 다른 말단 망 전극에 연결되는 고전압 전극;상기 접지전극 및 고전압 전극에 전압을 인가하기 위한 전압 인가부; 및상기 반응기에 에틸렌을 포함하는 공기를 주입하기 위한 공기 펌프;를 포함하는, 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응장치.

14

삭제

15

제13항의 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응장치를 운전하는 방법에 있어서,에틸렌을 포함하는 공기를 반응기에 연속으로 주입하면서 Pd/ZSM-5/벌집 모노리스에 에틸렌을 흡착시키고, 간헐적으로 플라즈마를 발생시켜 흡착된 에틸렌을 분해하는 것을 특징으로 하는, 에틸렌 분해용 플라즈마-촉매 반응장치를 운전하는 방법.