일반기술

폐 유동상촉매성분해 촉매를 이용한 기체상 세슘의 포집재

본 발명은 석유화학공장의 중질유분해공정중에 발생하는 폐(廢) 유동상 촉매성분해(Fluid Catalytic Cracking, 이하 FCC라 한다) 촉매를 이용하여 기체상세슘(Cs)의 포집재로 사용하기 위한 것이다.정유회사의 중질유 분해과정에서 발생하는 폐FCC촉매는 기존의 석유화학 계통의 촉매와는 달리 담체중의 금속성분을 촉매로 하는 것이 아니고 제오라이트(zeolite)를 이용한 중질유 분해용이다. 즉, 중질유 분해공정 중에 바나듐, 니켈 등이 제오라이트의 표면에 축적·확산되어 촉매 기능이 저하되어 폐기되는 물질로써 현재 시멘트원료, 도자기 및 벽돌제조용으로 극히 제한적인 곳에만 사용되므로 본 발명자는 상기 폐 FCC촉매의 새로운 용도개발을 위한 여러가지 방법을 모색하던 중, 상기 폐FCC촉매의 성분이 주로 제오라이트이며, 또한 Si/Al=2.2인점과 기공도가 비교적 크므로 세슘·알루미늄규산염을 제조할 수 있는 알루미늄규산염을 대체할 수 있는 원료로 사용할 수 있다는 것에 착안하여 상기 FCC폐촉매를 이요하여 기체상 세슘의 포집재로 사용하므로써 자원재활용 및 고부가의 기능재로서 재활용할 수 있도록 하였다.이처럼 본 발명의 목적은 정유회상의 중질유 분해과정에서 사용후 폐기되는 FCC촉매가 실리카 및 알루미나 성분이 다량으로 들어있어 알루미늄규산염을 대체할 수 있는 물질이므로 이를 기체상 세슘의 포집재로 사용하므로서 경제성, 생산성, 작업성을 향상시키고, 폐촉매의 재활용으로 자원의 부가가치를 높이며, 환경오염원 해소와 저렴한 원료의 안정공급까지 보장하는 기체상 세슘의 포집재를 제공하고자 하는 것이다.FCC 폐촉매의 성분은 화학적 성분으로 주성분이 중량퍼센트로 이산화규소(SiO2) 60∼70％, 산화알루미늄(Al2O3) 25∼32％, 철(Fe) 0.1∼0.5％, 니켈(Ni) 0.1∼0.4％, 바나듐(Fe) 0.1∼0.4％이며, 입자분포도에 있어서 10㎛이하는 31.6％, 60-80㎛이하는 66.3％, 80-95㎛이하는 83％, 95-110㎛이하는 95％, 110-130㎛이하는 100％이다. 또한 BET 표면적(㎡/g)이 138, ABD(g/ml)는 0.856을 나타내고 있다.[표1]이와같이 폐FCC촉매가 실리카 및 알루미나 성분이 다량으로 들어있는 알루미늄 규산염원료물질이므로 화학적 성분이나 물리적 특성에 있어서 핵분열 생성물중 기체상세슘의 포집재로 적합한 성질을 지니고 있어 상기 폐FCC촉매를 분쇄하여 그대로 세슘의 포집재로써 사용하거나, 또는 분쇄한 분말을 500∼1000℃에서 금속성분만을 산화시킨 뒤 이를 세슘의 포집재로써 사용할 수 있다.