JPH05146639A - 触媒反応装置 - Google Patents
触媒反応装置Info
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- JPH05146639A JPH05146639A JP3312699A JP31269991A JPH05146639A JP H05146639 A JPH05146639 A JP H05146639A JP 3312699 A JP3312699 A JP 3312699A JP 31269991 A JP31269991 A JP 31269991A JP H05146639 A JPH05146639 A JP H05146639A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
-
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- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0476—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds
- B01J8/048—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds the beds being superimposed one above the other
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 排ガス中のＮＯｘを脱硝するような多段に触
媒を使用する反応系において、反応熱による触媒の機能
低下を効果的に防止することによって、処理すべきガス
中の特定成分の含有量の制限をなくして、処理系全体の
効率を向上するための手段の提供。 【構成】 触媒を多段に配置した触媒反応系において、
最適触媒反応温度域がそれぞれ異なる複数の触媒を、被
処理材の反応域に被処理材の温度に対応して配置したこ
とによって、被処理材の温度調節を行う必要がなく反応
処理を行うことができ、また、多量の処理対象物を含む
流体を好適に処理できる。
媒を使用する反応系において、反応熱による触媒の機能
低下を効果的に防止することによって、処理すべきガス
中の特定成分の含有量の制限をなくして、処理系全体の
効率を向上するための手段の提供。 【構成】 触媒を多段に配置した触媒反応系において、
最適触媒反応温度域がそれぞれ異なる複数の触媒を、被
処理材の反応域に被処理材の温度に対応して配置したこ
とによって、被処理材の温度調節を行う必要がなく反応
処理を行うことができ、また、多量の処理対象物を含む
流体を好適に処理できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維熱処理、アンモニ
ア酸化装置、酸洗処理ライン等より発生する排ガス中の
高濃度ＮＯｘを触媒を用いて接触還元する脱硝処理や有
機物の酸化反応の場合のように、発熱反応を伴う触媒反
応、有機物の合成反応のような吸熱反応を伴う触媒反応
を行う装置に関する。
ア酸化装置、酸洗処理ライン等より発生する排ガス中の
高濃度ＮＯｘを触媒を用いて接触還元する脱硝処理や有
機物の酸化反応の場合のように、発熱反応を伴う触媒反
応、有機物の合成反応のような吸熱反応を伴う触媒反応
を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】触媒を使用する反応処理として、酸洗処
理ラインからのＮＯxを含有する排ガスを脱硝処理する
場合を例に挙げて説明すると、例えば、特開昭５０−１
７３６８号公報に記載の方式がある。この排ガスの脱硝
は、排ガスを脱硝処理反応に適した１８０〜２２０℃程
度に加熱し、この加熱された排ガス中に必要量のＮＨ3
ガスを吹き込んだのち二酸化マンガン（ＭｎＯ2 ）触媒
を充填した反応塔を通して以下の反応によって還元処理
している。
理ラインからのＮＯxを含有する排ガスを脱硝処理する
場合を例に挙げて説明すると、例えば、特開昭５０−１
７３６８号公報に記載の方式がある。この排ガスの脱硝
は、排ガスを脱硝処理反応に適した１８０〜２２０℃程
度に加熱し、この加熱された排ガス中に必要量のＮＨ3
ガスを吹き込んだのち二酸化マンガン（ＭｎＯ2 ）触媒
を充填した反応塔を通して以下の反応によって還元処理
している。
【０００３】 ４ＮＯ＋４ＮＨ3 ＋Ｏ2 →４Ｎ2 ＋６Ｈ2Ｏ ６ＮＯ2 ＋８ＮＨ3 →７Ｎ2 ＋１２Ｈ2 Ｏ ４ＮＨ3 ＋３Ｏ2 →２Ｎ2 ＋６Ｈ2 Ｏ このように、排ガス中に存在するＮＯは、ＮＨ3 との触
媒表面反応によって選択還元されてＮ2 とＨ2 Ｏとな
る。
媒表面反応によって選択還元されてＮ2 とＨ2 Ｏとな
る。
【０００４】この脱硝法は、約２００℃の低温で脱硝で
きるので、省エネルギータイプであって、しかも使用す
る触媒が安価であるという利点がある。
きるので、省エネルギータイプであって、しかも使用す
る触媒が安価であるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、反応に使用
される触媒は、その触媒が反応を最適に行わせるための
最適温度があり、例えば、脱硝処理のためのＭｎＯ2 触
媒を使用した場合、被処理ガスが１８０〜２２０℃にお
いて上記反応に基づく脱硝効率は最高値を示すが、被処
理ガスが２５０℃を超えると、次の反応により脱硝能力
は極端に低下する。
される触媒は、その触媒が反応を最適に行わせるための
最適温度があり、例えば、脱硝処理のためのＭｎＯ2 触
媒を使用した場合、被処理ガスが１８０〜２２０℃にお
いて上記反応に基づく脱硝効率は最高値を示すが、被処
理ガスが２５０℃を超えると、次の反応により脱硝能力
は極端に低下する。
【０００６】４ＮＨ3 ＋５Ｏ2 → ４ＮＯ＋６Ｈ2 Ｏ そのため、ＭｎＯ2 触媒を使用して脱硝処理を行うため
には、触媒への被処理ガスの入口温度は、その最適温度
範囲内となるように調整している。一方、上記脱硝反応
は発熱反応であり、その発熱による温度上昇によって触
媒自身の反応最適温度域を超えて脱硝能力が低下する。
には、触媒への被処理ガスの入口温度は、その最適温度
範囲内となるように調整している。一方、上記脱硝反応
は発熱反応であり、その発熱による温度上昇によって触
媒自身の反応最適温度域を超えて脱硝能力が低下する。
【０００７】そのため、触媒による反応最適温度を維持
するために、被処理ガス中に空気等を混合して希釈する
か、また、多段の反応処理を行うためには中間点で被処
理ガスの冷却を行っており、これが、処理装置の脱硝処
理効率を著しく低下させている。逆に、吸熱反応の被処
理材に対しては、中間点で被処理ガスの加熱を行ってい
る。
するために、被処理ガス中に空気等を混合して希釈する
か、また、多段の反応処理を行うためには中間点で被処
理ガスの冷却を行っており、これが、処理装置の脱硝処
理効率を著しく低下させている。逆に、吸熱反応の被処
理材に対しては、中間点で被処理ガスの加熱を行ってい
る。
【０００８】本発明の目的は、このような触媒を使用す
る反応装置において、反応熱による触媒の機能低下を効
果的に防止することによって、処理すべきガス中の特定
成分の含有量の制限をなくして、処理系全体の効率を向
上するための手段を提供することにある。
る反応装置において、反応熱による触媒の機能低下を効
果的に防止することによって、処理すべきガス中の特定
成分の含有量の制限をなくして、処理系全体の効率を向
上するための手段を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、触媒を多段に
配置した触媒反応装置において、被処理材の温度に対応
する最適触媒温度域の異なる複数の触媒を、被処理材の
反応域に配置したことを特徴とする。
配置した触媒反応装置において、被処理材の温度に対応
する最適触媒温度域の異なる複数の触媒を、被処理材の
反応域に配置したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】触媒反応系に導入した被処理材の初期導入温度
からの反応による温度変化に対応して、その各過程毎の
温度で最大の反応効率を示す触媒を配置しているので、
被処理材の温度調節を行う必要がなく反応処理を行うこ
とができる。
からの反応による温度変化に対応して、その各過程毎の
温度で最大の反応効率を示す触媒を配置しているので、
被処理材の温度調節を行う必要がなく反応処理を行うこ
とができる。
【００１１】本発明は、特に、被処理材がガス体であっ
て、ＮＯx の脱硝処理、有機物の合成反応等の吸熱反応
あるいは発熱反応を伴う触媒反応系に好適に適用でき
る。
て、ＮＯx の脱硝処理、有機物の合成反応等の吸熱反応
あるいは発熱反応を伴う触媒反応系に好適に適用でき
る。
【００１２】
【実施例】本発明を高ＮＯｘガス取扱装置から発生した
排ガスの脱硝処理に適用した。
排ガスの脱硝処理に適用した。
【００１３】図１は本発明を実施した処理系を示す。
【００１４】同図において、高ＮＯｘガス取扱装置１に
おいて発生したＮＯｘを２０，０００ｐｐｍ含有する排
ガスは、ブロア２によって配管３中を通り、加熱器４か
ら反応塔５に供給され、この反応塔５への別の供給管６
から供給されるＮＨ3 ガスと反応して脱硝され、Ｎ2 と
Ｈ2 Ｏは煙突７から外気に排出される。
おいて発生したＮＯｘを２０，０００ｐｐｍ含有する排
ガスは、ブロア２によって配管３中を通り、加熱器４か
ら反応塔５に供給され、この反応塔５への別の供給管６
から供給されるＮＨ3 ガスと反応して脱硝され、Ｎ2 と
Ｈ2 Ｏは煙突７から外気に排出される。
【００１５】反応塔５には、供給口側から第一の触媒層
８と第二の触媒層９が設けられており、第一の触媒層８
には粒状のＭｎＯ2 が充填され、また、第二の触媒層９
にはハニカム状のＴｉＯ2 ・Ｖ2 Ｏ5 触媒が配設されて
いる。
８と第二の触媒層９が設けられており、第一の触媒層８
には粒状のＭｎＯ2 が充填され、また、第二の触媒層９
にはハニカム状のＴｉＯ2 ・Ｖ2 Ｏ5 触媒が配設されて
いる。
【００１６】図２は、使用するＭｎＯ2 触媒とＴｉＯ2
・Ｖ2 Ｏ5 触媒とのそれぞれの触媒温度と脱硝率との特
性を示す。
・Ｖ2 Ｏ5 触媒とのそれぞれの触媒温度と脱硝率との特
性を示す。
【００１７】第１の触媒層を形成するＭｎＯ2 触媒は、
１８０〜２２０℃において上記反応に基づく脱硝効率は
最高値を示し、第２の触媒層を形成するＴｉＯ2 ・Ｖ2
Ｏ5 触媒は、３５０〜４３０℃の範囲で最高値を示す。
１８０〜２２０℃において上記反応に基づく脱硝効率は
最高値を示し、第２の触媒層を形成するＴｉＯ2 ・Ｖ2
Ｏ5 触媒は、３５０〜４３０℃の範囲で最高値を示す。
【００１８】図３は、除去ＮＯｘ濃度と脱硝反応時の発
熱による温度上昇を示す。温度上昇はＮＯｘ濃度と略比
例しており、その温度上昇勾配は１．２５℃／１００ｐ
ｐｍであり、ＮＯｘの含有量が２０，０００ｐｐｍにも
及ぶ高ＮＯｘガス取扱装置において発生した排ガスの脱
硝処理においては約２５０℃温度上昇する。
熱による温度上昇を示す。温度上昇はＮＯｘ濃度と略比
例しており、その温度上昇勾配は１．２５℃／１００ｐ
ｐｍであり、ＮＯｘの含有量が２０，０００ｐｐｍにも
及ぶ高ＮＯｘガス取扱装置において発生した排ガスの脱
硝処理においては約２５０℃温度上昇する。
【００１９】前記の図１に示す処理系において、３００
Ｎｍ3 ／ｈの高ＮＯｘガス取扱装置１において発生した
排ガスを導入した。このガスの温度は、ブロアー２以前
では１２０℃であり、ガス加熱器４によって、ＭｎＯ2
触媒層８における最適反応温度範囲のスタート点である
１８０℃に加熱し、５．５Ｎｍ3 ／ｈのＮＨ3 ガスと混
合して第１の触媒層８に導入した。この第１の触媒層８
を出た後の被処理ガスの温度は、約３５０℃であって、
ＮＯｘの含有量は７５００ｐｐｍに減少していた。図２
に示すように、第２の触媒層９に配置されたＴｉＯ2 ・
Ｖ2 Ｏ5 触媒の反応適性温度のスタート温度は、この第
１の触媒層８を出た被処理ガスの温度と対応しており、
このままの状態で２．６Ｎｍ3 ／ｈのＮＨ3 ガスと混合
して第２の触媒層９に導通し反応せしめた。この第２の
触媒層９を出た後のガスは４３０℃であって、含有する
ＮＯｘの含有量は３０ｐｐｍ以下であって、その後の処
理なしに煙突７から大気に放散できる程度に低減してい
た。
Ｎｍ3 ／ｈの高ＮＯｘガス取扱装置１において発生した
排ガスを導入した。このガスの温度は、ブロアー２以前
では１２０℃であり、ガス加熱器４によって、ＭｎＯ2
触媒層８における最適反応温度範囲のスタート点である
１８０℃に加熱し、５．５Ｎｍ3 ／ｈのＮＨ3 ガスと混
合して第１の触媒層８に導入した。この第１の触媒層８
を出た後の被処理ガスの温度は、約３５０℃であって、
ＮＯｘの含有量は７５００ｐｐｍに減少していた。図２
に示すように、第２の触媒層９に配置されたＴｉＯ2 ・
Ｖ2 Ｏ5 触媒の反応適性温度のスタート温度は、この第
１の触媒層８を出た被処理ガスの温度と対応しており、
このままの状態で２．６Ｎｍ3 ／ｈのＮＨ3 ガスと混合
して第２の触媒層９に導通し反応せしめた。この第２の
触媒層９を出た後のガスは４３０℃であって、含有する
ＮＯｘの含有量は３０ｐｐｍ以下であって、その後の処
理なしに煙突７から大気に放散できる程度に低減してい
た。
【００２０】なお、本実施例においては、処理ガス中に
高濃度ＮＯｘを含む場合についてその脱硝装置を示した
が、別の例としては、例えば、有機物の酸化反応のよう
な発熱反応や合成反応のような吸熱反応の場合、触媒各
段のガス温度が反応により変わってくる。
高濃度ＮＯｘを含む場合についてその脱硝装置を示した
が、別の例としては、例えば、有機物の酸化反応のよう
な発熱反応や合成反応のような吸熱反応の場合、触媒各
段のガス温度が反応により変わってくる。
【００２１】従来は、各段の触媒の間に冷却器または加
熱器を設置し、各段触媒間の温度が一定になるようにコ
ントロールしていた。
熱器を設置し、各段触媒間の温度が一定になるようにコ
ントロールしていた。
【００２２】しかし、本発明によれば、各段での上昇ま
たは低下したガス温度に最適な温度域の触媒を設置すれ
ばよい。
たは低下したガス温度に最適な温度域の触媒を設置すれ
ばよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。
【００２４】（１）中間反応後の被処理ガスの温度調整
を行うことなく、連続的に触媒反応に供することがで
き、処理効率を向上できる。
を行うことなく、連続的に触媒反応に供することがで
き、処理効率を向上できる。
【００２５】（２）被処理ガスの温度に最も適した反応
触媒を使用できるので、反応効率を最大に維持でき、反
応に要する添加ガス量を少なくできる。
触媒を使用できるので、反応効率を最大に維持でき、反
応に要する添加ガス量を少なくできる。
【図１】 本発明を排ガス中のＮＯｘの脱硝に適用した
システムの説明図である。
システムの説明図である。
【図２】 実施例に使用した触媒の触媒温度と脱硝効率
の関係を示す。
の関係を示す。
【図３】 ＮＯｘの脱硝反応による被処理ガスの温度上
昇の程度を示す図である。
昇の程度を示す図である。
１ 高ＮＯｘガス取扱装置 ２ ブロア ３ 被処理ガス供給管 ４ ガス加熱器 ５ 反応塔 ６ 反応ガス供
給管 ７ 煙突 ８ 第１の触媒層 ９ 第２の触媒
層
給管 ７ 煙突 ８ 第１の触媒層 ９ 第２の触媒
層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 修一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者 原田 浩次 福岡県北九州市戸畑区大字中原46番地の59 日鐵プラント設計株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 触媒を多段に配置した触媒反応装置にお
いて、被処理材の温度に対応する最適触媒温度域の異な
る複数の触媒を、被処理材の反応域に配置したことを特
徴とする触媒反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312699A JPH05146639A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 触媒反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3312699A JPH05146639A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 触媒反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146639A true JPH05146639A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18032368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3312699A Pending JPH05146639A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 触媒反応装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05146639A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224669A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法 |
| JP2005349332A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Taiyo Nippon Sanso Corp | ガスの分離方法及び装置 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3312699A patent/JPH05146639A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224669A (ja) * | 2004-02-10 | 2005-08-25 | Toyota Motor Corp | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化方法 |
| JP2005349332A (ja) * | 2004-06-11 | 2005-12-22 | Taiyo Nippon Sanso Corp | ガスの分離方法及び装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20001222 |