JPH06262036A

JPH06262036A - 排ガスの処理方法

Info

Publication number: JPH06262036A
Application number: JP5052447A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Takahashi; 和義高橋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1993-03-12
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】排ガス中のＳＯ_x濃度が低い場合、あるいは
使用する燃料の変化によって排ガス中のＳＯ_x濃度が低
くなった場合であっても、炭素質触媒の脱硝活性を高く
維持して、高いＮＯ_x除去率を得ることができる排ガス
の処理方法を提供する。【構成】排ガスを炭素質触媒で脱硫・脱硝処理する一
方、排ガスの処理に供した炭素質触媒を加熱再生する排
ガスの処理方法において、脱硫・脱硝反応器を出た炭素
質触媒を加熱再生した後、酸素を含有するガスで処理す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は排ガスの処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ボイラー排ガス、製鉄所焼結炉排ガス、
ゴミ焼却炉排ガス等の様に硫黄酸化物（ＳＯ_x）、窒素
酸化物（ＮＯ_x）を含有する排ガスの処理方法として、
排ガスにアンモニアを混合した後、活性炭、活性コーク
ス等の炭素質触媒を充填した直交流式移動床反応器に通
過させて処理する方法が知られており、この方法は比較
的低温でＳＯ_xのみならずＮＯ_xをも除去でき、また簡
単な加熱再生によって触媒の再生使用が可能である等の
利点を有している。この方法は最近問題になっているダ
イオキシン等の有害塩素化合物、水銀等の揮発性重金属
も除去できることから注目されている。

【０００３】この方法では、排ガス中のＳＯ_x、例えば
ＳＯ₂は下式（１），（２），（３）に示すように硫酸
及びそのアンモニウム塩（酸性硫安、硫安等）に転化し
て炭素質触媒に吸着される。

【０００４】ＳＯ₂＋１／２Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ＳＯ₄ …（１）Ｈ₂ＳＯ₄＋ＮＨ₃→ＮＨ₄ＨＳＯ₄ …（２）ＮＨ₄ＨＳＯ₄＋ＮＨ₃→（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄ …（３）また排ガス中のＮＯ_x、例えばＮＯは下式（４）に示す
ようにアンモニアによって窒素まで還元されて除去され
る。ＮＯ＋ＮＨ₃＋１／４Ｏ₂→Ｎ₂＋３／２Ｈ₂Ｏ …（４）上記式（１）で示される脱硫反応は、炭素質触媒の吸着
作用を利用しているため、低温で行なうのが好ましく、
一方式（４）で示される脱硝反応は、アンモニアとの反
応によるため、チタン系触媒を用いる高温脱硝と同様
に、高温で行なうのが好ましい。

【０００５】しかしながら、温度が例えば約２００℃以
上と高いと、炭素質触媒が排ガス中の酸素と反応して消
耗するという重大な欠点が生じること、及び一般にボイ
ラー排ガス等の温度が１３０〜１５０℃前後であること
から、例えば６０〜１８０℃の如く比較的低温域で運転
されているのが実情である。

【０００６】しかし炭素質触媒による排ガス処理を低温
で行なうと、上記式（１）の如くＳＯ_xが硫酸として炭
素質触媒に吸着されやすいという利点があるが、吸着さ
れた硫酸が、同時に上記式（２）の如くアンモニアと反
応して、酸性硫安になり、さらに酸性硫安が上記式
（３）の如くアンモニアと反応して硫安となるため、上
記式（４）で示される脱硝反応に必要なアンモニアが不
足してしまう。また炭素質触媒に吸着された硫酸及びそ
のアンモニウム塩（酸性硫安及び硫安）によって触媒の
被毒が起こり、脱硝性能が低下するという問題点があ
る。

【０００７】この問題点の改善方法として、特公昭６３
−５００５２号公報には、排ガスを炭素質触媒を充填し
た第１の反応器を通過させて大部分のＳＯ_xを先ず除去
し、次いで第１の反応器からの流出ガスをアンモニアと
混入後、同様に炭素質触媒を充填した第２の反応器を通
過させて主として脱硝を行なう方法が開示されており、
この方法では、第２の反応器で高い脱硝率が得られるの
で、上記問題点が解消され、高いＳＯ_x濃度の排ガスで
も第１の反応器及び第２の反応器全体で７０〜８０％以
上の高い脱硝率が得られるという利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記特公昭６３
−５００５２号公報に記載の方法では、排ガス中のＳＯ
_x濃度が高く（４００〜５００ｐｐｍ以上）、炭素質触
媒に吸着されるＳＯ_x量（硫酸量）が多い場合には、炭
素質触媒の加熱再生（通常３００〜６００℃程度の不活
性雰囲気下に行なわれる）によって再生された触媒の脱
硝活性は高く維持できるが、排ガス中のＳＯ_x濃度が低
い（２００ｐｐｍ以下）場合、あるいは燃料の変化によ
り排ガス組成が変動してＳＯ_x濃度が低くなった場合に
は、炭素質触媒へのＳＯ_x吸着量が低くなり、加熱再生
後の炭素質触媒の脱硝活性（脱硝反応における触媒の活
性）が低下してＮＯ_x除去率が低下することが明らかに
なっている。

【０００９】ＳＯ_x濃度が低い場合に起る、上記脱硝率
の低下の問題点を解決するため、特公平２−４８２９４
号公報には、炭素質触媒に硫酸を含浸担持させた後、こ
れを加熱処理することにより炭素質触媒の脱硝活性を高
める方法が提案されている。しかしこの方法において脱
硝活性を高めた炭素質触媒は、使用初期にはその脱硝活
性が高いが、使用後間もなく脱硝活性の低下をきたし、
その後は脱硝活性が低い状態で安定化するという欠点が
ある。またこの方法は、硫酸水溶液中に炭素質触媒を含
浸させるという操作を行なうため、装置の腐食等の問題
も有している。

【００１０】従って本発明の目的は、排ガス中のＳＯ_x
濃度が低い場合、あるいは使用する燃料の変化によって
排ガス中のＳＯ_x濃度が低くなった場合であっても、炭
素質触媒の脱硝活性を高く維持して、高いＮＯ_x除去率
を得ることができる排ガスの処理方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、研究を重ねた結果、排ガスを炭素質触媒で脱硫・脱
硝処理する一方、排ガスの処理に供した炭素質触媒を加
熱再生する排ガスの処理方法において、脱硫・脱硝反応
器を出た炭素質触媒を加熱再生した後、酸素を含有する
ガスで処理すると、再生された炭素質触媒の脱硝活性を
高く維持でき、長期間高いＮＯ_x除去率が得られること
を見い出した。

【００１２】本発明は、上記知見に基づくものであり、
硫黄酸化物と窒素酸化物を含有する排ガスにアンモニア
を混入し、炭素質触媒が充填された直交流式移動床反応
器に導入して脱硫・脱硝処理する一方、排ガスの処理に
供した炭素質触媒を再生器で加熱再生する排ガスの処理
方法において、反応器から排出される炭素質触媒を加熱
再生した後、酸素を含有するガスで処理することを特徴
とする排ガスの処理方法（以下本発明の排ガス処理方法
（Ｉ）という）を要旨とする。

【００１３】また本発明は硫黄酸化物と窒素酸化物を含
有する排ガスを直接あるいはアンモニアを混入後、炭素
質触媒が充填された第１の直交流式移動床反応器に導入
して脱硫・脱硝処理した後、この処理ガス中にアンモニ
アを混入し、炭素質触媒が充填された第２の直交流式移
動床反応器に導入して脱硫・脱硝処理する一方、排ガス
の処理に供した炭素質触媒を再生器で加熱再生する排ガ
スの処理方法において、上記の第１の直交流式移動床反
応器から排出される炭素質触媒を加熱再生した後、酸素
を含有するガスで処理することを特徴とする排ガスの処
理方法（以下本発明の排ガス処理方法（ＩＩ）という）
を要旨とする。

【００１４】以下、本発明を詳説する。図１は、本発明
の排ガス処理方法（Ｉ）を実施するに好適な装置の一例
を示すものである。図１においてＳＯ_x及びＮＯ_xを含
有する排ガスは、ライン１において、ライン２を介して
供給されるアンモニアと混合されて直交流式移動床反応
器３へ導入される。反応器３へ導入される排ガスは６０
〜１８０℃程度に温調されているのが好ましい。

【００１５】排ガスは反応器３内を下降する炭素質触媒
床４と接触して脱硫・脱硝処理された後、反応器３を出
た清浄ガスは直接又は集じん器を経てライン５より大気
中に放出される。

【００１６】また、反応器３内で不活性化した炭素質触
媒は、反応器３の下部より引き抜かれ、触媒再生器６に
供給される。炭素質触媒は触媒再生器６において不活性
ガス雰囲気下に３００〜６００℃に加熱されることによ
りＳＯ_xを脱着し、再生される。

【００１７】再生された炭素質触媒は酸化器７に送ら
れ、ライン８を介して供給される酸素含有ガスによって
酸化処理される。酸素含有ガスとしては、空気又は排ガ
ス（脱硫・脱硝処理前または処理済のもののいずれでも
よい）が用いられる。酸化処理に適した温度は１５０〜
３５０℃、好ましくは２００〜２５０℃である。炭素質
触媒は、この酸化処理によってその脱硝活性を高く維持
することが可能となる。なお、酸化器７における炭素質
触媒と酸素含有ガスの接触方式は向流、直交流等いずれ
でもよい。この酸化処理は常時行なっても良く、触媒の
脱硝活性が低下した時点で行なっても良い。

【００１８】酸化処理された炭素質触媒は、振動スクリ
ーン等の分離器９で粉化した触媒及びダストを除去した
後、コンベア等によりライン１６経由で反応器３の上部
に循環される。ここで酸化器７から分離器９への流れを
逆にしてもよい。例えば分離器９でダスト等を除いた後
に酸化器７で酸化してもよい。一方、触媒再生器６で回
収された高濃度ＳＯ_x含有ガスは、水洗器１０で洗浄さ
れた後、ライン１１を経て、硫酸、硫黄、石膏等の副製
品製造工程に送られる。

【００１９】上述の本発明の排ガス処理方法（Ｉ）によ
れば、反応器を出た炭素質触媒を加熱再生後、酸素含有
ガスで酸化処理することにより、再生された炭素質触媒
の脱硝活性を高く維持することができる。

【００２０】図２は、本発明の排ガス処理方法（ＩＩ）
を実施するための好適な装置の一例を示すものである。

【００２１】図２においてＳＯ_x及びＮＯ_xを含有する
排ガスは直接、又はライン２ａ経由のアンモニアを混入
後、ライン１を介して第１の直交流式移動床反応器３に
導入される。排ガスは、第１の反応器３内を下降する炭
素質触媒床４と接触して脱硫・脱硝（主として脱硫）処
理された後、ライン５を介して第２の直交流式移動床反
応器１２に導入される。この際、ライン２ｂを介してア
ンモニアがライン５に注入される。

【００２２】第２の反応器１２に導入されたガスは第２
の反応器１２内を下降する炭素質触媒床１３と接触して
脱硫・脱硝（主として脱硝）処理される。

【００２３】第２の反応器１２を出た清浄ガスは直接、
又は集じん器で集じん処理された後、ライン１４を介し
て大気に放出される。一方、第２の反応器１２の下部か
ら排出された炭素質触媒はライン１５を介して第１の反
応器３の上部に送られる。

【００２４】第１の反応器３の下部から排出された炭素
質触媒は触媒再生器６に供給される。炭素質触媒は、触
媒再生器６において不活性ガス雰囲気下に３００〜６０
０℃に加熱されることによりＳＯ_xを脱着し、再生され
る。

【００２５】再生された炭素質触媒は酸化器７に送ら
れ、ライン８を介して供給される酸素含有ガスによって
酸化処理される。酸素含有ガスとしては、空気又は排ガ
ス（脱硫・脱硝処理前または処理済のもののいずれでも
よい）が用いられる。酸化に適した温度は１５０〜３５
０℃、好ましくは２００〜２５０℃である。炭素質触媒
はこの酸化処理によってその脱硝活性を高く維持するこ
とが可能となる。なお、酸化器７における炭素質触媒と
酸素含有ガスの接触方式は向流、直交流等いずれでもよ
い。この酸化処理は常時行なっても良く、触媒の脱硝活
性の低下した時点で行なっても良い。

【００２６】酸化処理された炭素質触媒は、振動スクリ
ーン等の分離器９で粉化した触媒及びダストを除去した
後、コンベア等によりライン１６経由で第２の反応器１
２の上部に循環される。一方、触媒再生器６で回収され
た高濃度ＳＯ_x含有ガスは、水洗器１０で洗浄された
後、ライン１１を経て、硫酸、硫黄、石膏等の副製品製
造工程に送られる。

【００２７】上述の本発明の排ガス処理方法（ＩＩ）に
よれば、第１の反応器を出た炭素質触媒を加熱再生後、
酸素含有ガスで処理することにより、再生された炭素質
触媒が脱硫活性だけでなく脱硝活性をも高く維持するこ
とができる。

【００２８】

【作用】炭素質触媒を加熱再生後、酸素含有ガスで処理
すると、再生触媒の脱硝活性が向上する理由は、完全に
は明らかではないが、以下のように推定される。すなわ
ち、炭素質触媒が酸素によって酸化され、炭素質触媒の
表面に酸性の酸化物が生成し、この酸性酸化物が脱硝反
応のための活性点となり、脱硝活性が向上する。

【００２９】

【実施例】以下の実施例により本発明を更に具体的に示
す。（実施例１）予め脱硫処理された７０ｐｐｍの硫黄酸化
物と２３０ｐｐｍの窒素酸化物を含有する石炭だきボイ
ラー排ガスを流量１００００Ｎｍ³／ｈで取り出し、こ
れに２７５ｐｐｍのアンモニアガスを混合後、１４５℃
の温度で、直交流式移動床反応器に導入した。この反応
器内には、炭素質触媒として粒状活性炭が１６．６ｍ³
充填されており、反応器内の粒状活性炭の滞留時間は５
０時間に設定された。脱硫・脱硝処理された清浄ガスは
反応器から排出された。一方、反応器下部から排出され
た炭素質触媒を触媒再生器に導き４００℃の不活性ガス
雰囲気で加熱して触媒を再生した。触媒再生器を出た炭
素質触媒を酸化器に供給し、そこに処理済みの排ガスを
通過させて２２０℃で２時間処理した。そして再生した
触媒を反応器の上部へ循環した。

【００３０】上述の条件で排ガスの処理を行なった結
果、反応器を出た清浄ガスの脱硫率は１００％、脱硝率
は８５％、アンモニアリーク量は３ｐｐｍであり、優れ
た結果が得られた。

【００３１】（比較例１）比較のため、酸化器における
酸化処理を行なわなかった以外は上記実施例１と同様に
行なった結果、脱硫率１００％、脱硝率７９％、アンモ
ニアリーク量８ｐｐｍであり、上記実施例１に比べ脱硝
率が低く、アンモニアリーク量も多かった。

【００３２】（実施例２）２００ｐｐｍの硫黄酸化物と
２５０ｐｐｍの窒素酸化物を含有する石炭だきボイラー
排ガスを流量１００００Ｎｍ³／ｈで取り出し、これに
２６０ｐｐｍのアンモニアガスを混合後、１４５℃で第
１の直交流式移動床反応器に導入した。この場合、第１
の反応器における活性炭の充填量は１６．６ｍ³、活性
炭の滞留時間は７０時間に設定されている。前記流出ガ
スに再度１６５ｐｐｍのアンモニアガスを混入し、第２
の直交流式移動床反応器に導いた。第２の反応器におけ
る活性炭の充填量は１６．６ｍ³、活性炭の滞留時間は
６０時間に設定されている。脱硫・脱硝処理後の清浄ガ
スは第２の反応器から排出された。

【００３３】第１の反応器下部から排出された活性炭を
触媒再生器に導き４００℃の不活性ガス雰囲気で加熱し
て触媒を再生した。

【００３４】触媒再生器を出た活性炭を酸化器に供給
し、そこに処理済みの排ガスを通過させて２２０℃で２
時間酸化処理した。

【００３５】再生した炭素質触媒を第２の反応器上部に
供給した。また第２の反応器下部を出た炭素質触媒を第
１の反応器上部に供給した。

【００３６】上記条件で排ガスの処理を行なった結果、
第１の反応器から流出したガスの脱硫率及び脱硝率はそ
れぞれ９５％及び３０％、アンモニアリーク量は５ｐｐ
ｍであり、第２の反応器から流出した清浄ガスの該反応
器への導入ガスに対する脱硫率及び脱硝率はそれぞれ１
００％及び８３％、アンモニアリーク量は３ｐｐｍであ
り、従って原排ガスに対する脱硫率１００％、脱硝率８
８％という優れた結果が得られた。

【００３７】（比較例２）比較のため、酸化器における
酸化処理を行なわなかった以外は上記実施例２と同様に
行なった。その結果、第１の反応器での脱硫率は９８
％、脱硝率は２５％であり、アンモニアリーク量は９ｐ
ｐｍであった。また第２の反応器での脱硫率及び脱硝率
は第２の反応器導入ガスに対してそれぞれ１００％及び
７８％であり、アンモニアリーク量は１１ｐｐｍであっ
た。従って原排ガスに対する脱硫率及び脱硝率はそれぞ
れ１００％及び８３．５％であり、脱硝率が上記実施例
２よりも低かった。また清浄ガスのアンモニアリーク量
も上記実施例２よりも高かった。

【００３８】

【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、炭素質
触媒の脱硝活性を高く維持し、高いＮＯ_x除去率を得る
ことができる排ガスの処理方法が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の排ガス処理方法（Ｉ）を実施するため
の装置の一例を示す図。

【図２】本発明の排ガス処理方法（ＩＩ）を実施するた
めの装置の一例を示す図。

【符号の説明】

３，１２直交流式移動床反応器４，１３炭素質触媒床６触媒再生器７酸化器８酸素含有ガスライン９振動スクリーン１０水洗塔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫黄酸化物と窒素酸化物を含有する排ガ
スにアンモニアを混入し、炭素質触媒が充填された直交
流式移動床反応器に導入して脱硫・脱硝処理する一方、
排ガスの処理に供した炭素質触媒を再生器で加熱再生す
る排ガスの処理方法において、反応器から排出される炭
素質触媒を加熱再生した後、酸素含有ガスで処理するこ
とを特徴とする排ガスの処理方法。
【請求項２】硫黄酸化物と窒素酸化物を含有する排ガ
スを直接あるいはアンモニアを混入後、炭素質触媒が充
填された第１の直交流式移動床反応器に導入して脱硫・
脱硝処理した後、この処理ガス中にアンモニアを混入
し、炭素質触媒が充填された第２の直交流式移動床反応
器に導入して脱硫・脱硝処理する一方、排ガスの処理に
供した炭素質触媒を再生器で加熱再生する排ガスの処理
方法において、上記の第１の直交流式移動床反応器から
排出される炭素質触媒を加熱再生した後、酸素を含有す
るガスで処理することを特徴とする排ガスの処理方法。