JPH05103953A - 排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒 - Google Patents
排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒Info
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- JPH05103953A JPH05103953A JP3266542A JP26654291A JPH05103953A JP H05103953 A JPH05103953 A JP H05103953A JP 3266542 A JP3266542 A JP 3266542A JP 26654291 A JP26654291 A JP 26654291A JP H05103953 A JPH05103953 A JP H05103953A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流動層燃焼排ガスのように、ＮＯｘ（ＮＯお
よび／またはＮＯ2）とともに存在するＮ2Ｏを安価な方
法でＮＯｘと同時に除去する。 【構成】 Ｎ2ＯとＮＯｘとをともに含有する排ガス
に、酸素の存在下でプロパン、プロピレンのような炭化
水素ガスを加え、２５０〜５００℃、好ましくは３００
〜４５０℃で、γ−アルミナ、シリカ、ゼオライト等の
担体に触媒活性成分としてＣｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種以上を担持さ
せた触媒と接触させて、同時に還元する。
よび／またはＮＯ2）とともに存在するＮ2Ｏを安価な方
法でＮＯｘと同時に除去する。 【構成】 Ｎ2ＯとＮＯｘとをともに含有する排ガス
に、酸素の存在下でプロパン、プロピレンのような炭化
水素ガスを加え、２５０〜５００℃、好ましくは３００
〜４５０℃で、γ−アルミナ、シリカ、ゼオライト等の
担体に触媒活性成分としてＣｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種以上を担持さ
せた触媒と接触させて、同時に還元する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガス中の窒素酸化物
除去方法および除去触媒に係り、特に、流動層燃焼炉か
らの排ガスのようにＮ2 ＯとＮＯｘ（ＮＯおよび／また
はＮＯ2 ）をともに含む排ガスに対して、これらを同時
に除去するのに好適な窒素酸化物除去方法および除去触
媒に関する。
除去方法および除去触媒に係り、特に、流動層燃焼炉か
らの排ガスのようにＮ2 ＯとＮＯｘ（ＮＯおよび／また
はＮＯ2 ）をともに含む排ガスに対して、これらを同時
に除去するのに好適な窒素酸化物除去方法および除去触
媒に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動層燃焼炉からの排ガス中の窒素酸化
物には、これまで脱硝の対象とされていたＮＯ、ＮＯ2
などのＮＯｘとして総称される化合物のほかに、Ｎ2 Ｏ
がある。ＮＯｘの分解方法としては、ＮＨ3 吹き込みに
よる触媒による選択接触還元法が最も有効な方法として
一般的である。この方法は事業用ボイラのような大型の
装置で使用される場合は極めて高い脱硝率が得られ、有
効な方法であるが、未反応のアンモニアがそのまま大気
中に放出されないようにアンモニアの添加量を適切に制
御することが必要である。このリークアンモニアの問題
は、産業用をはじめとする小型の装置で使用する場合に
特に注意が必要であり、アンモニアを用いない方法が探
索されている。
物には、これまで脱硝の対象とされていたＮＯ、ＮＯ2
などのＮＯｘとして総称される化合物のほかに、Ｎ2 Ｏ
がある。ＮＯｘの分解方法としては、ＮＨ3 吹き込みに
よる触媒による選択接触還元法が最も有効な方法として
一般的である。この方法は事業用ボイラのような大型の
装置で使用される場合は極めて高い脱硝率が得られ、有
効な方法であるが、未反応のアンモニアがそのまま大気
中に放出されないようにアンモニアの添加量を適切に制
御することが必要である。このリークアンモニアの問題
は、産業用をはじめとする小型の装置で使用する場合に
特に注意が必要であり、アンモニアを用いない方法が探
索されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、燃焼温度の低い
流動層燃焼炉では従来から規制の対象となっていたＮＯ
ｘとしての窒素酸化物のほかに、Ｎ2 Ｏが１００ ppm前
後放出されることが知られるようになってきた。このＮ
2 Ｏは地球温暖化をもたらすガスの一つとして問題視さ
れており、流動層燃焼法の改善による低減、各種の触媒
による分解法など多種の方法が検討されるようになって
きたが、まだ確立された方法がない。
流動層燃焼炉では従来から規制の対象となっていたＮＯ
ｘとしての窒素酸化物のほかに、Ｎ2 Ｏが１００ ppm前
後放出されることが知られるようになってきた。このＮ
2 Ｏは地球温暖化をもたらすガスの一つとして問題視さ
れており、流動層燃焼法の改善による低減、各種の触媒
による分解法など多種の方法が検討されるようになって
きたが、まだ確立された方法がない。
【０００４】このような状況に対し、本発明の目的はア
ンモニアを用いない脱硝方法において、いわゆるＮＯｘ
のみでなく、Ｎ2 Ｏをも同時に分解することができる排
ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒を確立する
ことにある。
ンモニアを用いない脱硝方法において、いわゆるＮＯｘ
のみでなく、Ｎ2 Ｏをも同時に分解することができる排
ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒を確立する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第１の発明は、排ガス中のＮ2 Ｏを同ガス中のＮ
Ｏｘ（ＮＯおよび／またはＮＯ2）と同時に、触媒を用
いて除去する方法において、前記排ガスに酸素の存在下
で炭化水素を混合し、触媒担体にＣｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒからなる触媒成分の
一種以上を担持させた触媒と接触反応させることを特徴
とする排ガス中の窒素酸化物除去方法に関する。
本願の第１の発明は、排ガス中のＮ2 Ｏを同ガス中のＮ
Ｏｘ（ＮＯおよび／またはＮＯ2）と同時に、触媒を用
いて除去する方法において、前記排ガスに酸素の存在下
で炭化水素を混合し、触媒担体にＣｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒからなる触媒成分の
一種以上を担持させた触媒と接触反応させることを特徴
とする排ガス中の窒素酸化物除去方法に関する。
【０００６】第２の発明は、上記第１の発明において排
ガスの反応温度を２５０〜５００℃、好ましくは３００
〜４５０℃としたことを特徴とする排ガス中の窒素酸化
物除去方法に関する。第３の発明は、排ガス中のＮ2 Ｏ
を同ガス中のＮＯｘ（ＮＯおよび／またはＮＯ2 ）と同
時に、炭化水素と酸素の存在下で接触還元除去する触媒
において、γーアルミナ、ゼオライト、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、マグネシアのうちの一種以上またはこ
れらの複合酸化物よりなる担体に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種以上
の触媒成分を担持したことを特徴とする排ガス中の窒素
酸化物除去触媒に関する。
ガスの反応温度を２５０〜５００℃、好ましくは３００
〜４５０℃としたことを特徴とする排ガス中の窒素酸化
物除去方法に関する。第３の発明は、排ガス中のＮ2 Ｏ
を同ガス中のＮＯｘ（ＮＯおよび／またはＮＯ2 ）と同
時に、炭化水素と酸素の存在下で接触還元除去する触媒
において、γーアルミナ、ゼオライト、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、マグネシアのうちの一種以上またはこ
れらの複合酸化物よりなる担体に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種以上
の触媒成分を担持したことを特徴とする排ガス中の窒素
酸化物除去触媒に関する。
【０００７】
【実施例】排ガスに微量のプロパン、プロピレンなどの
炭化水素を混合し、Ｏ2 共存下でＮＯｘおよびＮ2 Ｏを
同時に触媒により分解除去するための条件を、触媒とし
てＣｕ（５％）およびＲｈ（０．０２％）をγ−アルミ
ナに担持させた触媒を用いた場合を例に以下に示す。 （１）温度の影響（図１、図２） 添加した炭化水素ガスの種類により、分解開始温度は異
なるが、ＮＯ分解は２００℃程度の低温から開始し、３
００〜４５０℃の間で最高の分解率が得られており、一
方Ｎ2 Ｏに関しては、それより５０〜１００℃高温側に
最高の分解効率を示す温度がある。 （２）酸素濃度の影響（図３） 一般に、燃焼排ガス中には数％程度のＯ2 が含まれてお
り、このような条件下で脱硝が可能なことはアンモニア
脱硝法の利点の一つであったが、本発明の方法において
も、Ｏ2 濃度０〜２０％、好ましくは１〜１０％の範囲
でＮＯｘ、Ｎ2 Ｏの分解が可能である。 （３）添加する還元ガスについて プロパン、プロピレンなどの炭化水素による非選択還元
の場合の反応は窒素酸化物とこれらの炭化水素との直接
の反応である。しかし、本発明で利用する炭化水素によ
る選択還元反応の機構は現在まだ明確ではなく、炭化水
素の燃焼反応の中間生成物、または各種ラジカルがこの
反応に関与していると考えられている。この方法による
分解において、分解効率は還元ガス量にあまり依存性が
ないが、これは上記のような反応機構によるものとも考
えられる。
炭化水素を混合し、Ｏ2 共存下でＮＯｘおよびＮ2 Ｏを
同時に触媒により分解除去するための条件を、触媒とし
てＣｕ（５％）およびＲｈ（０．０２％）をγ−アルミ
ナに担持させた触媒を用いた場合を例に以下に示す。 （１）温度の影響（図１、図２） 添加した炭化水素ガスの種類により、分解開始温度は異
なるが、ＮＯ分解は２００℃程度の低温から開始し、３
００〜４５０℃の間で最高の分解率が得られており、一
方Ｎ2 Ｏに関しては、それより５０〜１００℃高温側に
最高の分解効率を示す温度がある。 （２）酸素濃度の影響（図３） 一般に、燃焼排ガス中には数％程度のＯ2 が含まれてお
り、このような条件下で脱硝が可能なことはアンモニア
脱硝法の利点の一つであったが、本発明の方法において
も、Ｏ2 濃度０〜２０％、好ましくは１〜１０％の範囲
でＮＯｘ、Ｎ2 Ｏの分解が可能である。 （３）添加する還元ガスについて プロパン、プロピレンなどの炭化水素による非選択還元
の場合の反応は窒素酸化物とこれらの炭化水素との直接
の反応である。しかし、本発明で利用する炭化水素によ
る選択還元反応の機構は現在まだ明確ではなく、炭化水
素の燃焼反応の中間生成物、または各種ラジカルがこの
反応に関与していると考えられている。この方法による
分解において、分解効率は還元ガス量にあまり依存性が
ないが、これは上記のような反応機構によるものとも考
えられる。
【０００８】いずれにせよ、還元ガス量に著しい依存性
がないことは、添加する炭化水素濃度を分解すべき窒素
酸化物濃度に対応して厳密に制御する必要がないことを
意味しており、装置の簡略化が可能である。また、添加
する炭化水素は１％以下、好ましくは２０００〜３００
０ ppm以下であり、一方、一般ボイラや流動層燃焼炉の
燃焼排ガス中には２〜３％の酸素が含まれている。した
がって、ＮＯｘやＮ2 Ｏの分解に使用されなかった炭化
水素は特別に触媒などを用い燃焼除去することを行なわ
なくても、完全にＣＯ2 とＨ 2 Ｏに酸化されて排出され
る。したがって、アンモニア脱硝の場合のリークアンモ
ニアのように、余剰の炭化水素が分解されずに排出され
る心配はない。
がないことは、添加する炭化水素濃度を分解すべき窒素
酸化物濃度に対応して厳密に制御する必要がないことを
意味しており、装置の簡略化が可能である。また、添加
する炭化水素は１％以下、好ましくは２０００〜３００
０ ppm以下であり、一方、一般ボイラや流動層燃焼炉の
燃焼排ガス中には２〜３％の酸素が含まれている。した
がって、ＮＯｘやＮ2 Ｏの分解に使用されなかった炭化
水素は特別に触媒などを用い燃焼除去することを行なわ
なくても、完全にＣＯ2 とＨ 2 Ｏに酸化されて排出され
る。したがって、アンモニア脱硝の場合のリークアンモ
ニアのように、余剰の炭化水素が分解されずに排出され
る心配はない。
【０００９】また、ＮＨ3 の場合にはＳＯ2 、またはＳ
Ｏ3 と反応してＮＨ4 ＨＳＯ4 を生じ、触媒性能の低下
をもたらすが、本発明ではそのような化合物を生成する
反応はない。還元用炭化水素の供給はそのまま少量を排
ガスに混合する方法、または空気などで希釈したものを
混合する方法のいずれの方法でもよい。
Ｏ3 と反応してＮＨ4 ＨＳＯ4 を生じ、触媒性能の低下
をもたらすが、本発明ではそのような化合物を生成する
反応はない。還元用炭化水素の供給はそのまま少量を排
ガスに混合する方法、または空気などで希釈したものを
混合する方法のいずれの方法でもよい。
【００１０】なお、触媒としてはここに例で示したもの
のほか、さきに記述した各種の触媒が使用可能である。
γーアルミナ、ゼオライト、シリカを担体として、各種
金属成分を担持した触媒についての実験結果を表１に示
す。 いずれの触媒も各金属の硝酸塩水溶液を調製し、担体に
含浸させ、１００℃で１時間乾燥後５５０℃で２時間焼
成したものを使用した。各金属の担持量は５％（ただし
ＲｈおよびＰｔは０．５％）とした。
のほか、さきに記述した各種の触媒が使用可能である。
γーアルミナ、ゼオライト、シリカを担体として、各種
金属成分を担持した触媒についての実験結果を表１に示
す。 いずれの触媒も各金属の硝酸塩水溶液を調製し、担体に
含浸させ、１００℃で１時間乾燥後５５０℃で２時間焼
成したものを使用した。各金属の担持量は５％（ただし
ＲｈおよびＰｔは０．５％）とした。
【００１１】また、被処理ガス組成は、ＮＯ：１５０ p
pm、Ｎ2 Ｏ：１５０ ppm、Ｏ2 ：３％、プロピレン：１
０００ppm、残りＮ2 であり、またＳＶ：５０００、処
理温度：４００℃であった。酸化力の強いＰｔ、Ｐｄな
どの金属を主成分とする触媒を用いた場合は、添加した
炭化水素の酸化が優先して起こり、ＮＯｘ、Ｎ2 Ｏの分
解効率はよくない。また、この炭化水素との反応が優先
するため、酸素、および炭化水素の濃度が分解効率に大
きく影響し、本法には適していない。
pm、Ｎ2 Ｏ：１５０ ppm、Ｏ2 ：３％、プロピレン：１
０００ppm、残りＮ2 であり、またＳＶ：５０００、処
理温度：４００℃であった。酸化力の強いＰｔ、Ｐｄな
どの金属を主成分とする触媒を用いた場合は、添加した
炭化水素の酸化が優先して起こり、ＮＯｘ、Ｎ2 Ｏの分
解効率はよくない。また、この炭化水素との反応が優先
するため、酸素、および炭化水素の濃度が分解効率に大
きく影響し、本法には適していない。
【００１２】以上の結果で明らかなように、本発明によ
り、既設のアンモニア脱硝装置を備えた流動層燃焼炉に
おいても、設備上大きな変更を与えることなく、ＮＯｘ
およびＮ2 Ｏを同時に分解除去することが可能となる。
なお、担体としてγ−アルミナ、ゼオライト、シリカを
用いた例を示したが、このほかチタニア、ジルコニア、
マグネシアまたは以上述べたものの複合酸化物を担体と
して用いることができる。
り、既設のアンモニア脱硝装置を備えた流動層燃焼炉に
おいても、設備上大きな変更を与えることなく、ＮＯｘ
およびＮ2 Ｏを同時に分解除去することが可能となる。
なお、担体としてγ−アルミナ、ゼオライト、シリカを
用いた例を示したが、このほかチタニア、ジルコニア、
マグネシアまたは以上述べたものの複合酸化物を担体と
して用いることができる。
【００１３】本発明を流動層ボイラに適用した例を図４
に示す。本実施例において、流動層ボイラ１からの排ガ
スは、吹込み口２から導入される炭化水素ガス、または
炭化水素ガスを空気で希釈したガスと混合されて触媒槽
３に供給され、ここで窒素酸化物が分解される。その
後、前記排ガスは集塵器４を経過し、煙突５から大気中
に放出される。
に示す。本実施例において、流動層ボイラ１からの排ガ
スは、吹込み口２から導入される炭化水素ガス、または
炭化水素ガスを空気で希釈したガスと混合されて触媒槽
３に供給され、ここで窒素酸化物が分解される。その
後、前記排ガスは集塵器４を経過し、煙突５から大気中
に放出される。
【００１４】本実施例において高温集塵器が使用可能な
場合には集塵器４をボイラのすぐ後に配置することも可
能である。
場合には集塵器４をボイラのすぐ後に配置することも可
能である。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼排ガスに少量のプ
ロパン、プロピレンのような炭化水素ガスを混合し、触
媒上に導入するのみで、低温でＮＯｘと同時にＮ2 Ｏの
分解除去が可能である。
ロパン、プロピレンのような炭化水素ガスを混合し、触
媒上に導入するのみで、低温でＮＯｘと同時にＮ2 Ｏの
分解除去が可能である。
【図１】図１は、プロパン、プロピレンによるＮＯ分解
率の温度依存性を示す図である。
率の温度依存性を示す図である。
【図２】図２は、プロパン、プロピレンによるＮ2 Ｏ分
解率の温度依存性を示す図である。
解率の温度依存性を示す図である。
【図３】図３は、プロピレンによるＮＯ、ＮＯ2 および
Ｎ2 Ｏの分解における酸素濃度の影響を示した図であ
る。
Ｎ2 Ｏの分解における酸素濃度の影響を示した図であ
る。
【図４】図４は、本発明になる窒素酸化物の分解法の流
動層ボイラへの適用例の概念図である。
動層ボイラへの適用例の概念図である。
１…流動層ボイラ、２…炭化水素吹き込み口、３…触媒
層、４…集塵器、５…煙突。
層、４…集塵器、５…煙突。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 23/72 Ａ 8017−4Ｇ 23/74 Ａ 8017−4Ｇ 29/06 Ａ 6750−4Ｇ (72)発明者 松見 和佳子 広島県呉市宝町３番36号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 排ガス中のＮ2 Ｏを同ガス中のＮＯｘ
（ＮＯおよび／またはＮＯ2 ）と同時に、触媒を用いて
除去する方法において、前記排ガスに酸素の存在下で炭
化水素を混合し、触媒担体にＣｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆｅ、
Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒからなる触媒成分の一種
以上を担持させた触媒と接触反応させることを特徴とす
る排ガス中の窒素酸化物除去方法。 - 【請求項２】 請求項１において、排ガスの反応温度を
２５０〜５００℃、好ましくは３００〜４５０℃とした
ことを特徴とする排ガス中の窒素酸化物除去方法。 - 【請求項３】 排ガス中のＮ2 Ｏを同ガス中のＮＯｘ
（ＮＯおよび／またはＮＯ2 ）と同時に、炭化水素と酸
素の存在下で接触還元除去する窒素酸化物除去触媒にお
いて、γーアルミナ、ゼオライト、シリカ、チタニア、
ジルコニア、マグネシアのうちの一種以上またはこれら
の複合酸化物よりなる担体に、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種以上の
触媒成分を担持したことを特徴とする排ガス中の窒素酸
化物除去触媒。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3266542A JPH05103953A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3266542A JPH05103953A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05103953A true JPH05103953A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17432308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3266542A Pending JPH05103953A (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05103953A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07284664A (ja) * | 1994-04-20 | 1995-10-31 | Riken Corp | 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法 |
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| US5705136A (en) * | 1995-11-13 | 1998-01-06 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Catalyzed decomposition of nitrogen oxides on metal oxide supports |
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-
1991
- 1991-10-15 JP JP3266542A patent/JPH05103953A/ja active Pending
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