JPH09150061A

JPH09150061A - アンモニア分解触媒

Info

Publication number: JPH09150061A
Application number: JP7335894A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Ogushi; 勉大串; Takao Hirakawa; 孝男平川
Original assignee: Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
Current assignee: JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】アンモニアおよび酸素を含む排ガスから、広
範囲の温度領域において高いアンモニア除去能を有し、
特に低温域で高いアンモニア除去能を有するアンモニア
分解触媒の提供。【解決手段】ゼオライトを含有する担体にルテニウム
成分を担持したアンモニア分解触媒。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排ガス中に含まれるア
ンモニアを分解して、無害な窒素と水に酸化分解する触
媒に関するものである。さらに詳しくは本発明は、焼却
炉、各種工業装置などから排出される排ガス中の窒素酸
化物をアンモニアガスで還元し、分解除去した後に残留
するアンモニアを酸化分解する触媒に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】近年、環境問題などの観
点から燃焼炉や焼却炉などから排出される排ガス中の窒
素酸化物（ＮＯｘということがある）の量を低レベルに
抑えることが望まれている。排ガス中のＮＯｘを除去す
る方法としては、排ガス中に還元剤としてアンモニアを
注入して触媒の存在下にＮＯｘを窒素と水に接触分解し
て除去する方法が主流である。この場合、ＮＯｘを高度
に除去するためには、アンモニアの注入量を多くしてＮ
Ｈ₃／ＮＯｘ比を１以上に高めることが必要である。し
かし、ＮＨ₃／ＮＯｘ比を１以上に高めると、排ガス中
のＮＯｘの量は低レベルに抑えることができるものの、
未反応のアンモニアの量が増加するという問題がある。
アンモニアは悪臭が強く、アンモニアを含有するガスを
大気中に直接放出することは、環境保全、公害防止の見
地から好ましくない。排ガス中のアンモニアを処理する
方法としては、酸水溶液による吸収法、硫酸鉄、活性
炭、ゼオライトなどを主成分とする吸着剤を用いる方
法、触媒を用いて３００℃以下の低温で酸化分解する方
法などが知られている。従来のアンモニア分解触媒とし
ては、アルミナに白金族（Ｐｔ，Ｒｕ，Ｐｄ，ＲＰｈ，
Ｉｒ，Ｏｓ）および／または金属酸化物（Ｃｏ，Ｃｒ，
Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｍｎ）を担持した触媒（特開昭５０
−１６１４６０号公報）、ＳｉＣなどの担体に酸化クロ
ムと酸化コバルトおよび白金族を担持した触媒（特開昭
５０−２６７９６号公報）、あるいは酸化マンガンと酸
化チタンからなる触媒（特公昭６１−５２７２７号公
報）、さらに、アルミナ、シリカ、チタニアなどの担体
にニッケルと希土類元素の化合物を担持した触媒（特開
平２−１９８６３９号公報）、担体に５〜５０重量％の
コバルトと酸化ランタンとして２〜３０重量％のランタ
ンに更に０．０１〜３重量％の白金族元素を担持した触
媒（特開平５−３２９３７２号公報）等が提案されてい
る。また、脱硝機能を備えたアンモニア分解触媒として
は、チタン、バナジウム、タングステン、モリブデンか
ら選ばれる一種以上の元素の酸化物からなる組成物を第
一成分とし、白金、パラジウム、ロジウムから選ばれる
貴金属の塩類もしくはゼオライト、アルミナ、シリカな
どの多孔体にあらかじめ担持された前記貴金属を含有す
る組成物を第二成分とした組成物からなり、窒素酸化物
を接触還元すると同時に還元剤として注入した未反応の
アンモニアを分解する触媒が提案されている（特開平５
−１４６６３４号公報）。しかし、これらのアンモニア
分解触媒では、文献〔日本化学会誌（５），ｐ．６１２
−６１８（１９７７）〕等からもわかうように３００〜
４００℃の比較的高温域でアンモニア分解率が高いもの
の、２００〜３００℃程度の低温域では、一般にアンモ
ニア分解率が低いという問題点があった。

【０００３】

【発明の目的】そこで、本発明の目的は前述のような事
情を考慮してアンモニアおよび酸素を含む排ガスから、
広範囲の温度領域において高いアンモニア除去能を有
し、特に低温域で高いアンモニア除去能を有するアンモ
ニア分解触媒を提供することにある。

【０００４】

【発明の構成】本発明は、ゼオライトを含有する担体に
ルテニウム成分を担持したアンモニア分解触媒に関す
る。

【０００５】

【発明の実施の態様】本発明でのゼオライトを含有する
担体は、担体中のゼオライト含有量は好ましくは担体全
重量に対して２０重量％以上、さらに好ましくは、５０
〜１００重量％である。担体中のゼオライト含有量が２
０重量％より少ない場合は、所望のアンモニア分解活性
が得られないことがある。ゼオライトを含有する担体
は、前述のゼオライトと、チタニア、シリカ、アルミ
ナ、粘土鉱物などの公知の結合剤や成形助剤などのゼオ
ライト以外の成分を含有しても良い。前記担体に担持さ
れるルテニウム成分は、Ｒｕとして触媒全重量に対して
０．００１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜２重量
％の範囲で担持される。ルテニウム成分の担持量が０．
００１重量％より少ない場合には、所望のアンモニア分
解活性が得られないことがあり、一方担持量が１０重量
％よりも多い場合には、ルテニウムの凝集による活性低
下が起こり、また、ＮＯｘ、Ｎ₂Ｏの副生が多くなるの
で好ましくない。また、本発明の触媒は、ルテニウム成
分以外に、銅、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブ
デン、タングステン、バナジウム、ビスマス等の他の活
性金属を含有しても良い。

【０００６】本発明に用いるゼオライトとして、たとえ
ばフォージャサイト型（Ｘ型、Ｙ型、ＵＳＹ型）Ｌ型、
オフレタイト・エリオナイト混晶型、モルデナイト型、
フェリエライト型、ＺＳＭ−５型などの合成ゼオライト
または天然ゼオライトが挙げられるが、これらに限定さ
れるわけではない。これらのゼオライトは、通常、アル
カリ金属とアンモニウムイオン交換したものが使用され
る。本発明の触媒は、前述のゼオライトをチタニア粉末
やシリカゾルなどの結合剤と混合して、所望の形状に成
型した後、乾燥、焼成して、ゼオライト含有担体を調製
し、該担体にルテニウム成分の原料をイオン交換、浸
漬、含浸などの公知の方法により担持し、必要に応じて
中和、洗浄、乾燥、焼成して製造される。また、前述の
ゼオライトにルテニウム成分の原料をイオン交換、浸
漬、含浸などの公知の方法により担持し、ついで、チタ
ニア粉末などの結合剤と混合して所望の形状に成型した
後、乾燥、焼成して、触媒を製造することもできる。前
述のルテニウム成分の原料としては、酸化ルテニウム、
水酸化ルテニウム、塩化ルテニウム、臭化ルテニウム、
ヨウ化ルテニウム、硫化ルテニウム、ヘキサアンミンル
テニウム（II）塩化物などが挙げられる。前記本発明の
触媒の製造に際しては、前述の触媒成分および結合剤の
外に、粘土鉱物、ガラス繊維、パルプなどの成形助剤を
用いることもできる。柱状、パイプ状、ハニカム状、シ
ート状など任意の形状に成形された触媒の前駆体は、通
常、４００〜９００℃の温度で焼成して触媒とする。前
述のように作製された本発明の触媒は、通常のアンモニ
ア分解触媒が使用される条件で使用することができる。
具体的には、反応温度は、１５０〜６００℃の範囲で空
間速度は、１，０００〜５０，０００ｈ^-1の範囲で使用
される。

【０００７】

【実施例】以下に実施例を示し本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。

【０００８】実施例１ゼオライトとしてはＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が２０の
モルデナイト粉末１０２０ｇを使用し、無機バインダー
として粘土１８０ｇを添加し、混合する。これに、メチ
ルセルロース２４ｇ、ポリエチレンオキサイド２４ｇお
よび水１０００ｇを加えて１時間、混練し、水分調整し
た後、ピストン押出機で円柱状に成形した。この成形物
を１１０℃で一夜乾燥し、５００℃で５時間焼成した。
ペレットの寸法は直径４ｍｍで平均長さ６ｍｍであっ
た。このペレットにＲｕＣｌ₃・３Ｈ₂Ｏの水溶液を含浸
し、５００℃で５時間焼成し、Ｒｕとして０．５ｗｔ％
を含むゼオライト触媒Ａを得た。

【０００９】実施例２ゼオライトとしてはＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が８のＵ
ＳＹ型ゼオライト２５５ｇを使用し、無機バインダーと
して粘土２５ｇを添加し、混合する。これに、メチルセ
ルロース６ｇ、ポリエチレンオキサイド６ｇおよび水２
５０ｇを加えて１時間、混練し、水分調整した後、ピス
トン押出機で円柱状に成形した。この成形物を１１０℃
で一夜乾燥し、５００℃で５時間焼成した。ペレットの
寸法は直径４ｍｍで平均長さ６ｍｍであった。このペレ
ットにＲｕＣｌ₃・３Ｈ₂Ｏの水溶液を含浸し、５００℃
で５時間焼成し、Ｒｕとして０．５ｗｔ％を含むゼオラ
イト触媒Ｂを得た。

【００１０】実施例３実施例１において、Ｒｕとして２．０ｗｔ％を含むよう
に調製した以外は同様な処方によりゼオライト触媒Ｃを
得た。

【００１１】実施例４ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃モル比が１６のモルデナイト粉末２
１３ｇ、比表面積９０（ｍ²／ｇ）のアナターゼ型酸化
チタン粉末２１３ｇ、無機バインダーとして粘土７５ｇ
を添加し、混合する。これに、カルボキシメチルセルロ
ース５ｇ、ポリエチレンオキサイド５ｇおよび水２５０
ｇを加えて１時間、混練し、水分調整した後、ピストン
押出機で円柱状に成形した。この成形物を１１０℃で一
夜乾燥し、５００℃で５時間焼成した。ペレットの寸法
は直径４ｍｍで平均長さ６ｍｍであった。このペレット
にＲｕＣｌ₃・３Ｈ₂Ｏの水溶液を含浸し、５００℃で５
時間焼成し、Ｒｕとして０．５ｗｔ％を含むゼオライト
触媒Ｄを得た。

【００１２】比較例１比表面積９０（ｍ²／ｇ）のアナターゼ型酸化チタン粉
末４７５ｇに無機バインダーとして粘土２５ｇを加え混
練する。この混練物にアンモニア水６０ｇを加え、混練
物のｐＨを９．０にする。これに、カルボキシメチルセ
ルロース１０ｇとポリエチレンオキサイド１０ｇおよび
水３００ｇを加えて１時間混練する。この混合物に熱を
加えて水分調整した後、ピストン押出機で円柱状に成形
した。この成形物を１１０℃で一夜乾燥した後、５００
℃で焼成した。ペレットの寸法は直径４ｍｍで平均長さ
６ｍｍであった。このペレットにＲｕＣｌ₃・３Ｈ₂Ｏの
水溶液を含浸し、５００℃で５時間焼成し、Ｒｕとして
０．５ｗｔ％を含むゼオライト触媒Ｅを得た。

【００１３】比較例２実施例４において、ルテニウムに替えて塩化白金酸（Ｈ
₂ＰｔＣ₁₆・６Ｈ₂Ｏ）の水溶液に含浸した以外は、実施
例４と同様の方法で触媒を調製し、Ｐｔとして０．５ｗ
ｔ％を含むゼオライト触媒Ｆを得た。

【００１４】比較例３比表面積２３０（ｍ²／ｇ）の酸化アルミニウム３８０
ｇに無機バインダーとして粘土２０ｇを添加し、混合す
る。これにカルボキシメチルセルロース２ｇ、ポリエチ
レンオキサイド２ｇおよび水２５０ｇを加えて１時間混
練し、水分調整した後、ピストン押出機で円柱状に成形
した。この成形物を１１０℃で一夜乾燥し、５００℃で
５時間焼成した。ペレットの寸法は直径４ｍｍで平均長
さ６ｍｍであった。このペレットにＲｕＣｌ₃・３Ｈ₂Ｏ
の水溶液を含浸し、５００℃で５時間焼成し、Ｒｕとし
て０．５ｗｔ％を含むゼオライト触媒Ｇを得た。

【００１５】実施例５実施例１〜４の触媒Ａ〜Ｄおよび比較例１〜３の触媒Ｅ
〜Ｇについて、アンモニア含有ガスを流しそれぞれの反
応温度におけるＮＨ₃の分解率を測定した。反応条件を
次に示す。空間速度；１５，０００ｈ^-1 反応温度；２００，２５０，３００，３５０，３８０℃ アンモニア含有ガス；ＮＨ₃＝２００ｐｐｍＯ₂＝５％Ｎ₂＝ｂａｌａｎｃｅ（ガス分析法）ＮＨ₃分析法：インドフェノール法による。ＮＯｘ分析法：化学発光法による。Ｎ₂Ｏ分析法：非分散型赤外吸収法による。反応結果を表１〜２に示す。

【００１６】なお、ＮＨ₃分解率は以下の計算に従っ
た。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】前表１〜２に示す反応結果から、本発明の触媒は２００
℃〜２５０℃の低温域においてもＮＨ₃分解率が高いこ
とが分かる。

【００１９】

【効果】アンモニアを含む排ガスから広範囲の温度領
域、特に低温域で高いアンモニア除去能を有するアンモ
ニア分解触媒が提供された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゼオライトを含有する担体にルテニウム
成分を担持したアンモニア分解触媒。
【請求項２】ルテニウム成分の担持量が、Ｒｕとして
触媒全重量に対して０．００１〜１０重量％である請求
項１記載のアンモニア分解触媒。
【請求項３】担体中のゼオライトの含有量が、担体全
重量に対して２０重量％以上である請求項１または２記
載のアンモニア分解触媒。