JP2012192338A - Method of treating exhaust - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、窒素酸化物が含まれる排ガス処理に関するものであり、特に亜酸化窒素(以下「N2O」という。)が含まれる排ガス処理に関する技術である。 The present invention relates to an exhaust gas treatment containing nitrogen oxides, and particularly relates to a technology relating to exhaust gas treatment containing nitrous oxide (hereinafter referred to as “N 2 O”).
従来から排ガスに含まれる窒素酸化物の処理においては多く提案されている。しかしながら近年大気汚染や地球温暖化の防止を目的とし従来よりも高度の窒素酸化物の処理が望まれるようになった。窒素酸化物を処理する方法としては、窒素酸化物をアンモニアとともに脱硝触媒上で接触させて、窒素、水に分解する方法が提案されている(特許文献1参照)。しかし、この方法では一酸化窒素や二酸化窒素(以下、まとめて「NOx」という。)は処理できるものの、N2Oを処理するのには適していない。一方で、N2Oを効率的に除去する方法も提案されている(非特許文献1参照)が、この方法では、排ガス中にNOxやアンモニアが共存していると、N2O除去率が大幅に低下する事が問題となる。 Conventionally, many proposals have been made in the treatment of nitrogen oxides contained in exhaust gas. However, in recent years, higher treatment of nitrogen oxides has been desired for the purpose of preventing air pollution and global warming. As a method for treating nitrogen oxide, a method is proposed in which nitrogen oxide is brought into contact with ammonia on a denitration catalyst and decomposed into nitrogen and water (see Patent Document 1). However, this method can treat nitrogen monoxide and nitrogen dioxide (hereinafter collectively referred to as “NOx”), but is not suitable for treating N 2 O. On the other hand, a method for efficiently removing N 2 O has also been proposed (see Non-Patent Document 1). However, in this method, when NOx and ammonia coexist in the exhaust gas, the N 2 O removal rate is increased. It will be a problem that it drops significantly.
本発明は、排ガスに含まれる窒素酸化物である二酸化窒素(以下NO2)、一酸化窒素(以下NO)、N2Oを窒素、水及び酸素にまで分解する技術であり、特にN2Oを効率的に分解することを目的とするものである。 The present invention, nitrogen dioxide (hereinafter NO 2) a nitrogen oxides contained in the exhaust gas, nitrogen monoxide (hereinafter NO), a decomposing technique N 2 O nitrogen, until the water and oxygen, in particular N 2 O The purpose of this is to decompose efficiently.
本発明にかかる課題を解決するために、本発明者らは鋭意検討の結果、下記構成を見出し、発明を関係したものである。以下に発明は特定されるものである。 In order to solve the problems according to the present invention, the present inventors have intensively studied and found the following configuration and related the invention. The invention is specified below.
窒素酸化物を含む排ガスにアンモニア及び/または尿素を添加し、NOxを脱硝触媒により処理し、次いでアンモニア分解触媒によりアンモニアを処理し、更にN2O分解触媒によりN2Oを処理することを特徴とする排ガス処理方法である。 Characterized in that the ammonia and / or urea into the exhaust gas containing nitrogen oxides is added, NOx treated by the denitration catalyst is then treated with ammonia by an ammonia decomposition catalyst, further processes the N 2 O by N 2 O decomposition catalyst This is an exhaust gas treatment method.
本発明を用いることで、通常の排ガス処理技術に比べ、排ガス中の窒素酸化物を高度に窒素、水に分解できるものである。 By using the present invention, it is possible to decompose nitrogen oxides in exhaust gas into nitrogen and water to a high degree as compared with ordinary exhaust gas treatment technology.
本発明は、窒素酸化物を含む排ガスにアンモニア及び/または尿素を添加し脱硝触媒により処理し、次いでアンモニア分解触媒により処理し、更にN2O分解触媒により処理することを特徴とする排ガス処理方法である。以下に本発明を具体的に説明する。 The present invention relates to an exhaust gas treatment method characterized by adding ammonia and / or urea to exhaust gas containing nitrogen oxides, treating with a denitration catalyst, then treating with an ammonia decomposition catalyst, and further treating with an N 2 O decomposition catalyst. It is. The present invention will be specifically described below.
本発明は、3段階の工程により構成され、第1工程は脱硝触媒を用いてNOxを処理する工程であり、第2工程は工程1の下流側でアンモニア分解触媒によりアンモニアを処理する工程であり、第3工程は工程2の下流側でN2O分解触媒によりN2Oを処理する工程である。 The present invention comprises three steps, the first step is a step of treating NOx using a denitration catalyst, and the second step is a step of treating ammonia with an ammonia decomposition catalyst on the downstream side of step 1. The third step is a step of treating N 2 O with an N 2 O decomposition catalyst on the downstream side of step 2.
(工程1)
本工程では排ガス中に含まれるNOxを低減することを目的とする。NOxとは、NO2、NOである。排ガス中に含まれる当該NOxの量は、0.001〜5%(容量基準、以下ガス体について同じ)、好ましくは0.005〜2%である。なお本発明にかかる技術を実施するに差し支えない量であれば他に成分が含まれていても問題はない。排ガスに含まれる他の成分としては、排出されるガスにより異なるが酸素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、水、二酸化硫黄、炭化水素、有機化合物、アンモニア、ダストなどがある。また当該成分の中で、還元作用を有する成分、例えば一酸化炭素、炭化水素、アンモニアなどの還元物質が含まれていることが好ましい。
(Process 1)
The purpose of this step is to reduce NOx contained in the exhaust gas. NOx is NO 2 or NO. The amount of NOx contained in the exhaust gas is 0.001 to 5% (volume basis, hereinafter the same for the gas body), preferably 0.005 to 2%. It should be noted that there is no problem even if other components are included as long as the technique according to the present invention can be carried out. As other components contained in the exhaust gas, there are oxygen, nitrogen, carbon dioxide, carbon monoxide, water, sulfur dioxide, hydrocarbons, organic compounds, ammonia, dust, etc., depending on the exhausted gas. Moreover, it is preferable that the component which has a reducing action in the said component, for example, reducing substances, such as carbon monoxide, a hydrocarbon, and ammonia, is contained.
排ガスに添加するガスとしてはアンモニア、尿素を用いることができる。当該アンモニア及び/または尿素の添加量は、NOxを窒素と水に分解できる当量に対して1.0〜2.0倍、好ましくは1.0〜1.5倍、より好ましくは1.0〜1.2倍が望ましい。アンモニア及び/または尿素の添加量がNOxを窒素と水に分解できる当量に対して1.0倍未満だとNO2、NOが残存してしまう。アンモニア及び/または尿素の添加量がNOxを窒素と水に分解できる当量に対して2倍を超えると、工程2の後の排ガス中にアンモニアが残存してしまい、N2O分解触媒の性能に悪影響を与えてしまう。なおNOxを窒素と水に分解できる当量とは次のようになる。すなわち対象物質がNOの場合は、NO1モルに対してアンモニアは1モルであり、尿素は0.5モルとなる。また対象物質がNO2の場合は、NO21モルに対してアンモニアは2モルであり、尿素は1モルとなる。 Ammonia and urea can be used as the gas added to the exhaust gas. The amount of ammonia and / or urea added is 1.0 to 2.0 times, preferably 1.0 to 1.5 times, more preferably 1.0 to 1.5 times the equivalent of NOx that can be decomposed into nitrogen and water. 1.2 times is desirable. If the amount of ammonia and / or urea added is less than 1.0 times the equivalent of NOx that can be decomposed into nitrogen and water, NO 2 and NO remain. If the addition amount of ammonia and / or urea exceeds twice the equivalent amount capable of decomposing NOx into nitrogen and water, ammonia remains in the exhaust gas after step 2 and the performance of the N 2 O decomposition catalyst is improved. It will have an adverse effect. An equivalent amount capable of decomposing NOx into nitrogen and water is as follows. That is, when the target substance is NO, ammonia is 1 mol and urea is 0.5 mol with respect to 1 mol of NO. When the target substance is NO 2 , ammonia is 2 mol and urea is 1 mol with respect to 1 mol of NO 2 .
脱硝触媒はNOxを効率よく処理できるものであれば良いが、具体的にはモリブデン、バナジウム、タングステン、ニッケル、コバルト、鉄を活性成分として含むものであり、好ましくはモリブデン、バナジウム、タングステンから選ばれる1種以上の元素またはその化合物を活性成分として含むものである。また、上記活性成分をチタン、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウムの酸化物や、これらの中から選ばれる2種以上の元素の複合酸化物からなる基材に担持させて用いる事もできる。 The denitration catalyst may be any catalyst as long as it can efficiently treat NOx. Specifically, it contains molybdenum, vanadium, tungsten, nickel, cobalt, and iron as active components, and is preferably selected from molybdenum, vanadium, and tungsten. It contains one or more elements or compounds thereof as active ingredients. Further, the active ingredient can be used by being supported on a base material made of an oxide of titanium, aluminum, silicon, zirconium, or a composite oxide of two or more elements selected from these.
脱硝触媒の調製法としては各種金属塩を用いた一般的な調製方法を用いる事ができ、例えば、含浸法、共沈法、混錬法、アルコキシド法などが用いられる。 As a preparation method of the denitration catalyst, a general preparation method using various metal salts can be used. For example, an impregnation method, a coprecipitation method, a kneading method, an alkoxide method, and the like are used.
各触媒成分の出発原料としては、各元素の酸化物、水酸化物、無機塩、有機塩などが用いられる。具体的にはアンモニウム塩、シュウ酸塩、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物などが挙げられ、例えばチタン供給源としては、硫酸チタニル、四塩化チタン、テトライソプロピルチタネートなどが用いられ、ケイ素供給源としてはシリカゾル、水ガラス、四塩化ケイ素などを用いる事ができる。またバナジウム源としては、メタタングステンバナジン酸アンモニウムなどが用いられ、タングステン源としてはメタタングステン酸アンモニウム、パラタングステン酸アンモニウムなどが用いられ、モリブデン源としてはパラモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸などが用いられる。 As starting materials for each catalyst component, oxides, hydroxides, inorganic salts, organic salts, and the like of each element are used. Specific examples include ammonium salts, oxalates, sulfates, nitrates, halides, etc. For example, titanium sources include titanyl sulfate, titanium tetrachloride, tetraisopropyl titanate, etc. Silica sol, water glass, silicon tetrachloride and the like can be used. As the vanadium source, ammonium metatungsten vanadate is used, as the tungsten source, ammonium metatungstate, ammonium paratungstate, etc. are used, and as the molybdenum source, ammonium paramolybdate, molybdic acid, etc. are used.
脱硝触媒は、押し出し成形、打錠成形、転動造粒などにより、サドル状、ペレット、球体、ハニカム状に成形して用いることができる。またサドル状、ペレット、球体、ハニカム状の一般的な基材に脱硝触媒の成分を被覆して用いる事もできる。排ガスの圧力損失を少なくするにはハニカム状が好ましい。 The denitration catalyst can be used after being formed into a saddle shape, a pellet, a sphere, or a honeycomb shape by extrusion molding, tableting molding, rolling granulation or the like. Further, it is possible to use a general base material in the form of a saddle, pellets, spheres, and honeycombs with a denitration catalyst component. In order to reduce the pressure loss of the exhaust gas, a honeycomb shape is preferable.
(工程2)
本工程では脱硝触媒の上流側で添加したアンモニア及び/または尿素から発生したアンモニアを分解する事を目的とする。また、排ガスに当初から含まれるアンモニアを分解対象とすることもできる。
(Process 2)
The purpose of this step is to decompose ammonia added upstream of the denitration catalyst and / or ammonia generated from urea. In addition, ammonia contained in the exhaust gas from the beginning can be targeted for decomposition.
アンモニア分解触媒はアンモニアを窒素と水に分解することができるものであれば何れの組成であっても良いが、具体的には白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、マンガン、銅、銀、コバルト、鉄、ニッケルから選ばれる1種以上の元素またはその化合物を活性成分として含むものであり、好ましくは白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、コバルトから選ばれる1種以上の元素またはその化合物を活性成分として含むものである。また、上記活性成分をチタン、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウムの酸化物や、これらの中から選ばれる2種以上の元素の複合酸化物からなる基材に担持させて用いる事もできる。さらに、第2活性成分として、モリブデン、バナジウム、タングステン、ニッケル、コバルト、鉄から選ばれる1種以上の元素またはその化合物を含む事が好ましい。 The ammonia decomposition catalyst may have any composition as long as it can decompose ammonia into nitrogen and water. Specifically, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, iridium, manganese, copper, silver, cobalt , One or more elements selected from iron and nickel or compounds thereof as active ingredients, preferably one or more elements selected from platinum, palladium, rhodium, iridium and cobalt as active ingredients Is included. Further, the active ingredient can be used by being supported on a base material made of an oxide of titanium, aluminum, silicon, zirconium, or a composite oxide of two or more elements selected from these. Furthermore, it is preferable that the second active component contains one or more elements selected from molybdenum, vanadium, tungsten, nickel, cobalt, and iron, or a compound thereof.
当該アンモニア分解触媒の形状は、粉体、粒体、サドル状、ペレット、球体、ハニカム状に成形して用いることができる他、球体、サドル状、ハニカム状の触媒用基材に当該アンモニア分解触媒を被覆して用いることができる。排ガスの圧力損失を少なくするにはハニカム状が好ましい。 The ammonia decomposition catalyst can be used in the form of powder, granules, saddles, pellets, spheres, and honeycombs. Alternatively, the ammonia decomposition catalyst can be used on a sphere, saddle or honeycomb catalyst substrate. Can be used. In order to reduce the pressure loss of the exhaust gas, a honeycomb shape is preferable.
アンモニア分解触媒の調製法としては各種金属塩を用いた一般的な調製方法を用いる事ができ、例えば、含浸法、共沈法、混錬法、アルコキシド法などが用いられる。 As a preparation method of the ammonia decomposition catalyst, a general preparation method using various metal salts can be used. For example, an impregnation method, a coprecipitation method, a kneading method, an alkoxide method, and the like are used.
各触媒成分の出発原料としては、各元素の酸化物、水酸化物、無機塩、有機塩などが用いられる。具体的にはアンモニウム塩、シュウ酸塩、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物などが挙げられる。例えば、チタン供給源としては、硫酸チタニル、四塩化チタン、テトライソプロピルチタネートなどが用いられ、ケイ素供給源としてはシリカゾル、水ガラス、四塩化ケイ素などを用いる事ができる。また白金源としては、ヘキサクロロ白金酸六水和物、ジアンミンジニトロ白金硝酸溶液、ヘキサアンミン白金クロライド溶液、テトラアンミン白金クロライド、テトラアンミン白金水酸塩溶液などが用いられ、パラジウム源としては、塩化パラジウム、硝酸パラジウム、硫酸パラジウム、ジアンミンジニトロパラジウム、テトラアンミンパラジウムクロライド、テトラアンミンパラジウム水酸塩溶液、酢酸パラジウムなどが用いられ、バナジウム源としては、メタタングステンバナジン酸アンモニウムなどが用いられ、タングステン源としてはメタタングステン酸アンモニウム、パラタングステン酸アンモニウムなどが用いられ、モリブデン源としてはパラモリブデン酸アンモニウム、モリブデン酸などが用いられる。 As starting materials for each catalyst component, oxides, hydroxides, inorganic salts, organic salts, and the like of each element are used. Specific examples include ammonium salts, oxalates, sulfates, nitrates and halides. For example, titanyl sulfate, titanium tetrachloride, tetraisopropyl titanate, or the like is used as the titanium supply source, and silica sol, water glass, silicon tetrachloride, or the like can be used as the silicon supply source. As the platinum source, hexachloroplatinic acid hexahydrate, diammine dinitroplatinum nitrate solution, hexaammine platinum chloride solution, tetraammine platinum chloride, tetraammine platinum hydrochloride solution, etc. are used, and as the palladium source, palladium chloride, nitric acid solution are used. Palladium, palladium sulfate, diamminedinitropalladium, tetraamminepalladium chloride, tetraamminepalladium hydrochloride solution, palladium acetate, etc. are used. , Ammonium paratungstate, and the like, and ammonium sources such as ammonium paramolybdate and molybdic acid are used.
アンモニア分解触媒は、押し出し成形、打錠成形、転動造粒などにより、サドル状、ペレット、球体、ハニカム状に成形して用いることができる。またサドル状、ペレット、球体、ハニカム状の一般的な基材にアンモニア分解触媒の成分を被覆して用いる事もできる。排ガスの圧力損失を少なくするにはハニカム状が好ましい。 The ammonia decomposition catalyst can be used after being formed into a saddle shape, pellets, spheres, or honeycombs by extrusion molding, tableting molding, rolling granulation, or the like. Further, it is also possible to use a general substrate in the form of saddle, pellet, sphere or honeycomb coated with an ammonia decomposition catalyst component. In order to reduce the pressure loss of the exhaust gas, a honeycomb shape is preferable.
(工程3)
本工程では工程1、工程2で処理できなかったN2Oを分解処理する事を目的とする。
(Process 3)
The purpose of this step is to decompose N 2 O that could not be processed in steps 1 and 2.
N2O分解触媒はN2Oを効率よく処理できるものであれ良いが、具体的にはコバルト、ニッケル及び鉄から選ばれる1種以上の元素またはその化合物を活性成分として含むものであり、より好ましくはコバルト、ニッケルから選ばれる1種以上の元素またはその化合物を活性成分として含むものである。また上記の活性成分と共に助触媒成分を含んでいることが好ましい。助触媒成分としてはアルカリ金属またはアルカリ土類金属の中から選ばれる少なくとも1種類以上の元素またはその化合物である。また、上記成分をチタン、アルミニウム、ケイ素、ジルコニウムの酸化物や、これらの中から選ばれる2種以上の元素の複合酸化物からなる基材に担持させて用いる事もできる。N2O分解触媒の形状は、粉体、粒体、サドル状、ペレット、球体、ハニカム状に成形して用いることができる他、球体、サドル状、ハニカム状の触媒用基材にN2O分解触媒を被覆して用いることができる。排ガスの圧力損失を少なくするにはハニカム状が好ましい。 The N 2 O decomposition catalyst may be one that can efficiently treat N 2 O, but specifically contains one or more elements selected from cobalt, nickel, and iron or compounds thereof as active components, and more Preferably, it contains at least one element selected from cobalt and nickel or a compound thereof as an active ingredient. Moreover, it is preferable that the promoter component is included with said active component. The promoter component is at least one element selected from alkali metals or alkaline earth metals or a compound thereof. Further, the above components can be used by being carried on a base material made of an oxide of titanium, aluminum, silicon, zirconium, or a composite oxide of two or more elements selected from these. The shape of N 2 O decomposition catalyst, powder, granules, saddle, pellets, spheres, other that can be used by molding into a honeycomb shape, spherical, saddle, N 2 O in the honeycomb catalyst base material A cracking catalyst can be coated and used. In order to reduce the pressure loss of the exhaust gas, a honeycomb shape is preferable.
当該N2O分解触媒の調製法としては各種金属塩を用いた一般的な調製方法を用いる事ができ、例えば、含浸法、共沈法、混錬法、アルコキシド法などが用いられる。 As a method for preparing the N 2 O decomposition catalyst, a general method using various metal salts can be used. For example, an impregnation method, a coprecipitation method, a kneading method, an alkoxide method, or the like is used.
各触媒成分の出発原料としては、各元素の酸化物、水酸化物、無機塩、有機塩などが用いられる。具体的にはアンモニウム塩、シュウ酸塩、酢酸塩、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物などが挙げられる。例えばコバルト供給源は酸化コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト、塩化コバルト、酢酸コバルト、水酸化コバルトなどが用いられる。N2O分解触媒は、押し出し成形、打錠成形、転動造粒などにより、サドル状、ペレット、球体、ハニカム状に成形して用いることができる。またサドル状、ペレット、球体、ハニカム状の一般的な基材にN2O分解触媒の成分を被覆して用いる事もできる。排ガスの圧力損失を少なくするにはハニカム状が好ましい。 As starting materials for each catalyst component, oxides, hydroxides, inorganic salts, organic salts, and the like of each element are used. Specific examples include ammonium salts, oxalates, acetates, sulfates, nitrates, halides, and the like. For example, cobalt oxide, cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt chloride, cobalt acetate, cobalt hydroxide and the like are used as the cobalt supply source. The N 2 O decomposition catalyst can be used after being formed into a saddle shape, a pellet, a sphere, or a honeycomb shape by extrusion molding, tableting molding, rolling granulation or the like. Further, it is also possible to use a general base material in the form of a saddle, pellets, spheres, or honeycombs by coating the components of the N 2 O decomposition catalyst. In order to reduce the pressure loss of the exhaust gas, a honeycomb shape is preferable.
排ガスの温度は、100〜650℃、好ましくは200〜600℃である。100℃未満であれば触媒の処理効率が低下し、650℃を超える場合には触媒の劣化が促進され好ましくはないからである。 The temperature of the exhaust gas is 100 to 650 ° C, preferably 200 to 600 ° C. If the temperature is lower than 100 ° C., the catalyst processing efficiency is lowered, and if it exceeds 650 ° C., the deterioration of the catalyst is accelerated, which is not preferable.
処理に際して空間速度は1,000〜1,000,000hr−1、好ましくは2,000〜100,000hr−1である。 The space velocity during processing 1,000~1,000,000hr -1, preferably 2,000~100,000hr -1.
当該N2O分解触媒は、排ガス中にNOxが共存すると性能が低下する事から、N2O分解触媒入口の排ガスに含まれるNOxの濃度は0.001%以下、好ましくは0.0005%以下、より好ましくは0.0001%である事が望ましい。そのため工程1での排ガスの温度は、100〜650℃、好ましくは200〜600℃であることが望ましい。100℃未満であれば触媒の処理効率が低下し、650℃を超える場合には触媒の劣化が促進され好ましくはないからである。また工程1の脱硝反応における空間速度は1,000〜100,000hr−1、好ましくは2,000〜50,000hr−1、より好ましくは3,000〜20,000hr−1が望ましい。空間速度が100,000hr−1を超える場合にはNOxを0.001%以下まで除去するのが困難であり、空間速度が1,000hr−1未満であれば触媒性能は大きく変わらないが装置が大きくなって非効率だからである。 The N 2 O decomposition catalyst, the fact that its performance deteriorates when NOx coexist in the exhaust gas, N 2 O concentration of NOx contained in the exhaust gas decomposition catalyst inlet 0.001% is less, preferably not more than 0.0005% More preferably, the content is 0.0001%. Therefore, it is desirable that the temperature of the exhaust gas in step 1 is 100 to 650 ° C, preferably 200 to 600 ° C. If the temperature is lower than 100 ° C., the catalyst processing efficiency is lowered, and if it exceeds 650 ° C., the deterioration of the catalyst is accelerated, which is not preferable. The space velocity is 1,000~100,000Hr -1 in denitration reaction of Step 1, preferably 2,000~50,000Hr -1, more preferably 3,000~20,000Hr -1 is desirable. If the space velocity exceeds 100,000 -1 is difficult to remove the NOx to 0.001% or less, but space velocity catalyst performance is less than 1,000 hr -1 is no large difference device Because it becomes large and inefficient.
また当該N2O分解触媒は排ガス中にアンモニアが共存すると性能が低下する事から、N2O分解触媒入口の排ガスに含まれるアンモニアの濃度は0.001%以下、好ましくは0.0005%以下、より好ましくは0.0001%である事が望ましい。そのため工程2での排ガスの温度は、100〜650℃、好ましくは200〜600℃であることが望ましい。100℃未満であれば触媒の処理効率が低下し、650℃を超える場合には触媒の劣化が促進され好ましくはないからである。また工程2のアンモニア分解反応における空間速度は1,000〜100,000hr−1、好ましくは2,000〜50,000hr−1、より好ましくは3,000〜20,000hr−1が望ましい。空間速度が100,000hr−1を超える場合にはアンモニアを0.001%以下まで除去するのが困難であり、空間速度が1,000hr−1未満であれば触媒性能は大きく変わらないが装置が大きくなって非効率だからである。 Also the fact the N 2 O decomposing catalyst to poor performance when coexisting ammonia in the exhaust gas, N 2 O concentration of ammonia contained in the exhaust gas decomposition catalyst inlet 0.001% is less, preferably not more than 0.0005% More preferably, the content is 0.0001%. Therefore, it is desirable that the temperature of the exhaust gas in step 2 is 100 to 650 ° C, preferably 200 to 600 ° C. If the temperature is lower than 100 ° C., the catalyst processing efficiency is lowered, and if it exceeds 650 ° C., the deterioration of the catalyst is accelerated, which is not preferable. The space velocity is 1,000~100,000Hr -1 in the ammonia decomposition reaction of step 2, preferably 2,000~50,000Hr -1, more preferably 3,000~20,000Hr -1 is desirable. If the space velocity exceeds 100,000 -1 it is difficult to remove ammonia to 0.001% or less, but space velocity catalyst performance is less than 1,000 hr -1 is no large difference device Because it becomes large and inefficient.
また排ガス中にNOx及びアンモニアが両方共存している場合は、どちらもそれぞれ濃度が0.001%以下、好ましくは0.0005%以下、より好ましくは0.0001%である事が望ましい。 In the case where both NOx and ammonia coexist in the exhaust gas, it is desirable that the concentration of each is 0.001% or less, preferably 0.0005% or less, more preferably 0.0001%.
本発明に係る各触媒同士の容量は、排ガス中の被処理成分により左右されるものであるが、通常、脱硝触媒/アンモニア分解触媒の容量比は0.1〜10が好ましい。アンモニア分解触媒/N2O分解触媒との容量比は、0.1〜10であることが好ましい。N2O分解触媒/脱硝触媒の容量比は、0.1〜10であることが好ましい。 Although the capacity | capacitance between each catalyst which concerns on this invention is influenced by the to-be-processed component in waste gas, 0.1-10 are preferable normally for the capacity | capacitance ratio of a denitration catalyst / ammonia decomposition catalyst. The volume ratio of ammonia decomposition catalyst / N 2 O decomposition catalyst is preferably 0.1 to 10. The volume ratio of N 2 O decomposition catalyst / denitration catalyst is preferably 0.1-10.
以下に実施例により発明を詳細に説明するが本発明の効果を奏するものであれば以下の実施例に限定されるものではない。以下、実施例及び比較例に使用する触媒、各ガスの濃度測定法について記載する。各ガスの測定は各触媒の作用を考慮し、NOx及びアンモニアガスについてはN2O分解触媒入口で測定し、N2OについてはN2O分解触媒の出口で測定した。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the effects of the present invention are achieved. Hereinafter, it describes about the catalyst used for an Example and a comparative example, and the measuring method of the density | concentration of each gas. Measurement of each gas into account the effect of each catalyst, the NOx and ammonia gas was measured by N 2 O decomposition catalyst inlet for N 2 O was measured at the exit of the N 2 O decomposition catalyst.
−脱硝触媒−
<チタン-ケイ素複合酸化物粉体の調製>
シリカゾル(SiO2として30質量%含有)16kgと25質量%アンモニア水270kgと水180Lを混合した液に、硫酸チタニルの硫酸溶液(TiO2として70g/L、硫酸濃度285g/L)500Lをよく攪拌しながら徐々に滴下し、沈澱を生成させた。このスラリーを熟成、ろ過、洗浄した後、150℃で10時間乾燥した。これを500℃で5時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、チタン-ケイ素複合酸化物(以下ではTi−Si複合酸化物と記す)を得た。
-Denitration catalyst-
<Preparation of titanium-silicon composite oxide powder>
A mixture of 16 kg of silica sol (containing 30 mass% as SiO 2 ), 270 kg of 25 mass% aqueous ammonia and 180 L of water is mixed well with 500 L of sulfuric acid solution of titanyl sulfate (70 g / L as TiO 2 , sulfuric acid concentration 285 g / L). The solution was gradually added dropwise to produce a precipitate. The slurry was aged, filtered and washed, and then dried at 150 ° C. for 10 hours. This was calcined at 500 ° C. for 5 hours and further pulverized using a hammer mill to obtain a titanium-silicon composite oxide (hereinafter referred to as Ti—Si composite oxide).
<バナジウムおよびタングステンの添加>
メタバナジン酸アンモニウム2.0kg、シュウ酸2.6kg、モノエタノールアミン0.8kgを水3Lに混合・溶解させ、均一溶液を調製した。このバナジウム含有溶液とパラタングステン酸アンモニウムの10質量%メチルアミン水溶液(WO3として400g/L)2.8Lを成形助剤と適量の水とともに、先に調製したTi−Si複合酸化物粉体20kgに加え、ニーダーで混練した後、外形80mm角、長さ500mm、目開き2.9mm、肉厚0.4mmのハニカム状に押し出し成形した。その後、80℃で乾燥した後、450℃で3時間焼成し、触媒1を得た。
<Addition of vanadium and tungsten>
A homogeneous solution was prepared by mixing and dissolving 2.0 kg of ammonium metavanadate, 2.6 kg of oxalic acid, and 0.8 kg of monoethanolamine in 3 L of water. The vanadium-containing solution and 2.8 L of a 10% by weight methylamine aqueous solution of ammonium paratungstate (400 g / L as WO 3 ) together with a molding aid and an appropriate amount of water, 20 kg of the previously prepared Ti-Si composite oxide powder 20 kg In addition, after kneading with a kneader, it was extruded into a honeycomb shape having an outer shape of 80 mm square, a length of 500 mm, an aperture of 2.9 mm, and a wall thickness of 0.4 mm. Then, after drying at 80 degreeC, it baked at 450 degreeC for 3 hours, and the catalyst 1 was obtained.
触媒1の組成は(Ti−Si複合酸化物):V2O5:WO3=88:7:5(質量比)であった。 The composition of the catalyst 1 was (Ti—Si composite oxide): V 2 O 5 : WO 3 = 88: 7: 5 (mass ratio).
−アンモニア分解触媒−
<パラジウム・バナジウム・タングステン・チタン−ケイ素複合酸化物の調製>
先に調製した触媒1に硝酸パラジウム溶液を含浸し、80℃で乾燥した後、400℃で2時間焼成し、触媒2を得た。触媒2の組成は(Ti−Si複合酸化物):V2O5:WO3:Pd=87.6:7:5:0.4(質量比)であった。
-Ammonia decomposition catalyst-
<Preparation of palladium, vanadium, tungsten, titanium-silicon composite oxide>
The previously prepared catalyst 1 was impregnated with a palladium nitrate solution, dried at 80 ° C., and then calcined at 400 ° C. for 2 hours to obtain catalyst 2. The composition of the catalyst 2 was (Ti—Si composite oxide): V 2 O 5 : WO 3 : Pd = 87.6: 7: 5: 0.4 (mass ratio).
−N2O分解触媒−
<Co・Cs酸化物の調製>
市販の炭酸コバルト(ナカライテスク社製)25gに硝酸セシウム0.47gを含む水溶液を加え、ホットスターラーで水分が十分に蒸発するまで100℃で1時間攪拌加熱した。120℃で2時間乾燥した後、400℃で4時間の焼成を行って触媒を得た(Cs/Co(モル比)=0.01)。
-N 2 O decomposition catalyst-
<Preparation of Co / Cs oxide>
An aqueous solution containing 0.47 g of cesium nitrate was added to 25 g of commercially available cobalt carbonate (manufactured by Nacalai Tesque), and the mixture was stirred and heated at 100 ° C. for 1 hour until moisture sufficiently evaporated with a hot stirrer. After drying at 120 ° C. for 2 hours, the catalyst was obtained by calcination at 400 ° C. for 4 hours (Cs / Co (molar ratio) = 0.01).
−アンモニア濃度の測定法−
ガス中のアンモニア濃度は以下のように算出した。0.5質量%のホウ酸溶液を含む吸収瓶に一定量のガスを通気させてガス中に含まれるアンモニアをホウ酸溶液に吸収させ、吸収操作後のアンモニアを含むホウ酸水溶液を純水にて所定量に調節した後、東ソー製陽イオンクロマトグラフにて液中のアンモニウムイオンを定量することでアンモニア濃度を測定した。
-Ammonia concentration measurement method-
The ammonia concentration in the gas was calculated as follows. A certain amount of gas is passed through an absorption bottle containing a 0.5% by mass boric acid solution to absorb the ammonia contained in the gas into the boric acid solution, and the boric acid aqueous solution containing ammonia after the absorption operation is added to pure water. Then, the ammonia concentration was measured by quantifying ammonium ions in the liquid with a Tosoh cation chromatograph.
−NOx濃度の測定法−
ガス中のNOx濃度は日本サーモエレクトロン製NOx計を用いて、化学発光法にて測定した。
-Measurement method of NOx concentration-
The NOx concentration in the gas was measured by a chemiluminescence method using a NOx meter manufactured by Nippon Thermo Electron.
−N2O濃度の測定法−
ガス中のN2O濃度はガスクロマトグラフ(島津製作所製、GC−8A、カラム:porapakQ)にて測定した。
-N 2 O concentration in the assay -
The N 2 O concentration in the gas was measured with a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, GC-8A, column: porapakQ).
(実施例1)
反応管には入口側より脱硝触媒、アンモニア分解触媒、N2O分解触媒の順に充填した。反応ガスとして、NOxが0.05%(500ppm)、N2Oが0.03%(300ppm)、H2Oが10%、O2が16%、アンモニア(還元剤)が0.055%(550ppm)、残りがN2であるものを用いた。常圧下、300℃で反応ガスを触媒が充填された反応管に流通させて、評価試験を実施した。各反応におけるSV(hr−1)は以下の通りである。脱硝反応は5,000、アンモニア分解反応が7,500、N2O分解反応が10,000である。
Example 1
The reaction tube was filled with a denitration catalyst, an ammonia decomposition catalyst, and an N 2 O decomposition catalyst in this order from the inlet side. As the reaction gas, NOx is 0.05% (500 ppm), N 2 O is 0.03% (300 ppm), H 2 O is 10%, O 2 is 16%, and ammonia (reducing agent) is 0.055% ( 550 ppm), and the rest was N 2 . Under normal pressure, the reaction gas was passed through a reaction tube filled with a catalyst at 300 ° C., and an evaluation test was performed. SV (hr −1 ) in each reaction is as follows. The denitration reaction is 5,000, the ammonia decomposition reaction is 7,500, and the N 2 O decomposition reaction is 10,000.
評価試験の結果、N2O分解触媒入口の排ガス中に含まれるNOxの濃度は0.00002(0.2ppm)、アンモニアの濃度は0.00066%(6.6ppm)であった。またN2O分解触媒出口後のN2O濃度は0.00621%(62.1ppm)であり、N2O除去率は79.3%であった。 As a result of the evaluation test, the concentration of NOx contained in the exhaust gas at the N 2 O decomposition catalyst inlet was 0.00002 (0.2 ppm), and the ammonia concentration was 0.00066% (6.6 ppm). The N 2 O concentration after the N 2 O decomposition catalyst exit was 0.00621% (62.1 ppm), and the N 2 O removal rate was 79.3%.
(比較例1)
反応管には入口側より脱硝触媒、N2O分解触媒の順に充填した。反応ガスとして、NOxが0.05%(500ppm)、N2Oが0.03%(300ppm)、H2Oが10%、O2が16%、アンモニア(還元剤)が0.055%(550ppm)、残りがN2であるものを用いた。常圧下、300℃で反応ガスを触媒が充填された反応管に流通させて、評価試験を実施した。各反応におけるSV(hr−1)は以下の通りである。脱硝反応は5,000、N2O分解反応は10,000である。
(Comparative Example 1)
The reaction tube was filled in the order of a denitration catalyst and an N 2 O decomposition catalyst from the inlet side. As the reaction gas, NOx is 0.05% (500 ppm), N 2 O is 0.03% (300 ppm), H 2 O is 10%, O 2 is 16%, and ammonia (reducing agent) is 0.055% ( 550 ppm), and the rest was N 2 . Under normal pressure, the reaction gas was passed through a reaction tube filled with a catalyst at 300 ° C., and an evaluation test was performed. SV (hr −1 ) in each reaction is as follows. The denitration reaction is 5,000, and the N 2 O decomposition reaction is 10,000.
評価試験の結果、N2O分解触媒入口の排ガス中に含まれるアンモニアの濃度は0.00321%(32.1ppm)であった。またN2O分解触媒出口後のN2O濃度は0.0291%(291ppm)であり、N2O除去率は3.0%であった。 As a result of the evaluation test, the concentration of ammonia contained in the exhaust gas at the N 2 O decomposition catalyst inlet was 0.00321% (32.1 ppm). The N 2 O concentration after the N 2 O decomposition catalyst exit was 0.0291% (291 ppm), and the N 2 O removal rate was 3.0%.
本発明は排ガスの処理に用いることができ、特に窒素酸化物を含む排ガス処理分野に用いることができる。 The present invention can be used for the treatment of exhaust gas, and can be used particularly in the field of exhaust gas treatment containing nitrogen oxides.
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011057914A JP2012192338A (en) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | Method of treating exhaust |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016511684A (en) * | 2013-01-29 | 2016-04-21 | ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company | Ammonia oxidation catalyst |
WO2023021806A1 (en) * | 2021-08-18 | 2023-02-23 | 住友化学株式会社 | Nitrous oxide decomposition method and nitrous oxide decomposition device |
WO2024247868A1 (en) * | 2023-05-31 | 2024-12-05 | 三菱重工業株式会社 | Exhaust gas treatment device, and exhaust gas treatment method |
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2011
- 2011-03-16 JP JP2011057914A patent/JP2012192338A/en not_active Withdrawn
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WO2023021806A1 (en) * | 2021-08-18 | 2023-02-23 | 住友化学株式会社 | Nitrous oxide decomposition method and nitrous oxide decomposition device |
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