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JPH07213864A - 亜酸化窒素の除去方法 - Google Patents

亜酸化窒素の除去方法

Info

Publication number
JPH07213864A
JPH07213864A JP6009569A JP956994A JPH07213864A JP H07213864 A JPH07213864 A JP H07213864A JP 6009569 A JP6009569 A JP 6009569A JP 956994 A JP956994 A JP 956994A JP H07213864 A JPH07213864 A JP H07213864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mordenite
nitrous oxide
gas
transition metal
catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6009569A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Harasaki
修 原崎
Shiro Yajima
史朗 矢嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd filed Critical Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Priority to JP6009569A priority Critical patent/JPH07213864A/ja
Publication of JPH07213864A publication Critical patent/JPH07213864A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture 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】 低温度でも高い除去率で亜酸化窒素を除去す
る。 【構成】 シリカアルミナ比が10以上のモルデナイト
又はZSM−5に遷移金属を担持させ、これにハイドロ
カーボンの還元性ガスを混合した亜酸化窒素を含む被処
理ガスを接触させて、亜酸化窒素をN2 ,H2 O,CO
2 に分解して無害化除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス中に含まれる亜酸
化窒素を除去する亜酸化窒素の除去方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、人工的に排出される二酸化炭素
(CO2 )などの温室効果による気候の温暖化や、フロ
ンなどの安定化合物によるオゾン層の破壊等、地球レベ
ルでの環境破壊が問題となっている。特にオゾン層の破
壊は、地表面に到達する紫外線を増加させ、皮膚ガンな
どを多発させ人類の健康に重大な影響を与えると言われ
ている。
【0003】オゾン層の破壊を引き起こす物質として、
従来は人工的に合成された各種フロンが主体であると考
えられており、ボイラ,ディーゼル機関,焼却炉などの
各種燃焼装置から排出されるガスなどに含まれる亜酸化
窒素(N2 O)はそれ程注目されていなかった。だが、
2 Oの増加量が近年になって上昇傾向にあり、しか
も、最近の調査では、N2 Oは成層圏へ拡散してオゾン
層を破壊すると共に、温室効果の寄与も大きいことが明
らかになり、地球環境問題の一つとしてクローズアップ
されつつある。
【0004】ボイラなどから排出されるN2 Oの除去技
術としては、燃焼方式の改良によるN2 O発生の低
減、プラズマ照射によるN2 Oの分解、触媒による
2 Oの除去などが考えられる。しかし、及びは高
温材料、熱効率、コストなどの面で実用化に問題があ
る。は触媒によるN2 Oの除去が可能になれば、比較
的実用性が高いと考えられるが、現在多くの発電プラン
トに適用されている触媒ではN2 Oは除去できないこと
が確認されている。
【0005】このため、新触媒の開発が必要になり、例
えば、シリカアルミナ比が10以上のモルデナイト、又
は鉄置換型モルデナイトを触媒として使用しN2 Oを還
元除去することが提案されている(特開平 2-68120号公
報等)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
モルデナイトを触媒としてN2 Oを除去する場合、高い
除去率例えば80%以上を得るためには反応温度を約 600
℃以上と高くしなければならず、効率が悪い。
【0007】そこで、本発明は、このような事情を考慮
してなされたものであり、その目的は、低温度でも高い
除去率で亜酸化窒素を除去することができる亜酸化窒素
の除去方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、亜酸化窒
素(N2 O)を効率よく除去するために種々の研究開発
を行った結果、亜酸化窒素を含む被処理ガスにハイドロ
カーボンの還元性ガスを混入することにより亜酸化窒素
の除去性能の向上を図れることに着目し、本発明を完成
するに至ったのであり、本発明の亜酸化窒素の除去方法
は、シリカアルミナ比が10以上のモルデナイト又はZ
SM−5に遷移金属を担持させ、これにハイドロカーボ
ンの還元性ガスを混合した亜酸化窒素を含む被処理ガス
を接触させるものである。
【0009】すなわち、先ず種々の触媒(現在多くの発
電プラントに適用されているアンモニア還元触媒(SC
R),チタニア担持貴金属系触媒,ゼオライト系触媒
等)を用いてN2 Oを分解する実験を行った結果、ゼオ
ライト系触媒が有用であることが確かめられた。そし
て、数種のモルデナイトにコバルト,鉄,ニッケル等の
遷移元素をイオン交換等によって調整し、これらの触媒
のN2 Oの直接分解活性について調べた結果、触媒の活
性温度が低くなることが分った。さらに低温度でもN2
Oを高除去率で除去させるために研究開発を行った結
果、亜酸化窒素を含む被処理ガスにハイドロカーボンの
還元性ガスを混入し、これを、遷移金属カチオンで交換
したシリカアルミナ比が10以上のモルデナイト又はZ
SM−5の触媒と接触させることにより低温域での活性
が向上することを知見したのである。
【0010】本発明においてモルデナイトとしては、一
般式Na8 Al8 Si4096・24H2 Oのものなどが
あり、そのシリカアルミナ比(SiO2 /Al2 3
モル比)は10以上にする必要があり、そのモル比が小
さいと耐熱性に劣る。
【0011】ZSM−5としては、一般式M12/nAl2
Si94192 ・16H2 O(Mはカチオン,nはその価
数をそれぞれ示す。)のものなどがあり、そのシリカア
ルミナ比は10以上にする必要があり、そのモル比が小
さいと耐熱性に劣る。
【0012】遷移金属としては、コバルト,鉄,ニッケ
ル,マンガン,ルテニウム,ロジウム,イリジウムなど
があげられ、これら遷移金属をイオン交換等によってモ
ルデナイト又はZSM−5の触媒に担持させる。
【0013】ハイドロカーボンの還元性ガスとしては、
プロパン,エチレン,プロピレンなどがあげられ、その
混合量は、N2 Oを分解する反応における必要なモル数
以上であり、例えばプロパンの場合にはN2 Oに対して
1/5以上の量が必要になる。
【0014】N2 Oの分解反応は例えばプロパンの場合
は下記式のようになると考えられる。
【0015】10N2 O+2C3 8 +5O2 →10N
2 +6CO2 +8H2
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0017】モルデナイト(シリカアルミナ比:15.2)
にコバルト(Co),鉄(Fe),ニッケル(Ni),
マンガン(Mn),ルテニウム(Ru),ロジウム(R
h),イリジウム(Ir)を、ZSM−5(シリカアル
ミナ比:30)に鉄をそれぞれイオン交換して、Co/モ
ルデナイト,Fe/モルデナイト,Ni/モルデナイ
ト,Mn/モルデナイト,Ru/モルデナイト,Rh/
モルデナイト,Ir/モルデナイト,Fe/ZSM−5
の各種触媒を調整した。この調整は、10%金属塩水溶液
を 100g作成し、これにモルデナイト、ZSM−5を30
g 加え、80℃で保温しながら2日間撹拌する。撹拌後、
水洗、ろ過し、これを 110℃で 1hr乾燥した後、 350℃
で 2hrの焼成を行い、それぞれモルデナイト、ZSM−
5の触媒を調整した。
【0018】このように調整した各種の触媒に、プロパ
ン,アンモニアの還元性ガスを混入した亜酸化窒素を含
む被処理ガスを接触させ、そのN2 Oの分解活性を調
べ、その結果を図1〜図4に示した。
【0019】N2 Oの分解率は次のようにして調べた。
【0020】電気炉により温度調節可能な内径 4mmの石
英ガラス製反応器に、秤量した触媒50mgを充填して触媒
層を形成し、これを 600℃に維持しながらHeを一晩流
して前処理を行った。次に、サンプルガス(反応ガス)
が所定の組成比(N2 O0.78%,C3 8 0.77%,O2 5.6
6%−Heバランス)になるようにテドラーバックに採
取し、これを反応器の注入口にセットした。そして、所
定の測定温度に反応器を設定した後、サンプルガスを反
応器に30ml/minの流量で流した。反応温度は250〜500
℃にした。このときの反応器にガスを導入させるバイパ
スラインのN2 Oピーク面積、すなわち触媒層入口N2
O濃度と、触媒層接触後のガスをガスクロマトグラフで
分析してこのN2 Oピーク面積の比とによりN2 Oの分
解率を求めた。ガスクロマトグラフは、検出器;TC
D、カラム;ポラパックQ(3m・3mmφ)を用いて、カ
ラム温度;80℃又は40℃,ディテクター温度; 120℃,
ディテクター電流; 140mA,キャリーガス流量;45ml/m
in,36ml/min の各条件で分析を行った。
【0021】尚、図1中、Aは触媒がCo/モルデナイ
トで還元ガスがプロパンの場合、Bは触媒がFe/モル
デナイトで還元ガスがプロパンの場合、Cは触媒がNi
/モルデナイトで還元ガスがプロパンの場合、Dは触媒
がCo/モルデナイトで還元ガスがアンモニアの場合を
それぞれ示す。図2中、Eは触媒がMn/モルデナイト
で還元ガスがプロパンの場合、Fは触媒がMn/モルデ
ナイトで還元ガスがアンモニアの場合をそれぞれ示す。
図3中、Gは触媒がRu/モルデナイトで還元ガスがプ
ロパンの場合、Hは触媒がRh/モルデナイトで還元ガ
スがプロパンの場合、Jは触媒がIr/モルデナイトで
還元ガスがプロパンの場合をそれぞれ示す。図4中、K
は触媒がFe/ZSM−5で還元ガスがプロパンの場
合、Lは触媒がFe/ZSM−5で還元ガスがアンモニ
アの場合をそれぞれ示す。
【0022】図1〜図4に示される結果からも明らかな
通り、還元ガスにプロパンを用いる場合(プロパン還元
法の場合)、約 400℃以下の低温度でもN2 Oを80%以
上の高効率でN2 ,H2 O,CO2 に分解することがで
きる。特にFe/モルデナイト,Rh/モルデナイト及
びFe/ZSM−5の触媒は、約 300℃の温度で80%以
上のN2 Oを分解することができ、低温域の活性に優れ
ている。また、還元ガスにアンモニアを用いた場合、触
媒によっては例えばCo/モルデナイトやFe/ZSM
−5の触媒はプロパンを用いた場合よりは温度が高いが
450℃で80%以上のN2 Oを分解することができる。
【0023】従って、シリカアルミナ比が10以上のモ
ルデナイト又はZSM−5に遷移金属を担持させ、これ
にハイドロカーボンであるプロパンを混合した亜酸化窒
素を含む被処理ガスを接触させることにより、アンモニ
アを混合する場合よりも大幅に除去性能が向上してお
り、ガス中の亜酸化窒素を約 400℃以下の低温度で80%
以上除去することができる。
【0024】また、プロパンはアンモニアに比べ安価で
有害性も少なく、取り扱いなどの運用面も容易であるた
め、本発明に係るプロパン還元法は、ボイラの他の燃焼
装置例えばディーゼル機関,焼却炉,発電プラントにも
適用可能となり工業性に優れる。
【0025】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、シリカア
ルミナ比が10以上のモルデナイト又はZSM−5に遷
移金属を担持させ、これにハイドロカーボンの還元性ガ
スを混合した亜酸化窒素を含む被処理ガスを接触させる
ことにより、低温度でも高い除去率で亜酸化窒素を除去
できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】反応温度とN2 O分解率との関係を示す図であ
る。
【図2】Mn/モルデナイト触媒を用いた場合の反応温
度とN2 O分解率との関係を示す図である。
【図3】反応温度とN2 O分解率との関係を示す図であ
る。
【図4】Fe/ZSM−5触媒を用いた場合の反応温度
とN2 O分解率との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 29/20 ZAB A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカアルミナ比が10以上のモルデナ
    イトに遷移金属を担持させ、これにハイドロカーボンの
    還元性ガスを混合した亜酸化窒素を含む被処理ガスを接
    触させることを特徴とする亜酸化窒素の除去方法。
  2. 【請求項2】 シリカアルミナ比が10以上のZSM−
    5に遷移金属を担持させ、これにハイドロカーボンの還
    元性ガスを混合した亜酸化窒素を含む被処理ガスを接触
    させることを特徴とする亜酸化窒素の除去方法。
JP6009569A 1994-01-31 1994-01-31 亜酸化窒素の除去方法 Pending JPH07213864A (ja)

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JP6009569A JPH07213864A (ja) 1994-01-31 1994-01-31 亜酸化窒素の除去方法

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JP6009569A JPH07213864A (ja) 1994-01-31 1994-01-31 亜酸化窒素の除去方法

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JPH07213864A true JPH07213864A (ja) 1995-08-15

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JP6009569A Pending JPH07213864A (ja) 1994-01-31 1994-01-31 亜酸化窒素の除去方法

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100527963B1 (ko) * 1999-12-31 2005-11-09 현대자동차주식회사 열적 안정성이 향상된 철/지.에스.엠-5 제올라이트 촉매의제조방법
JP2008540094A (ja) * 2005-05-11 2008-11-20 ウーデ・ゲーエムベーハー ガス中の窒素酸化物濃度の低減方法
BG65640B1 (bg) * 1999-09-06 2009-04-30 Stichting Energieonderzoek Centrum Nederland Редукция на емисии на n2o

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KR100527963B1 (ko) * 1999-12-31 2005-11-09 현대자동차주식회사 열적 안정성이 향상된 철/지.에스.엠-5 제올라이트 촉매의제조방법
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