JP2000070712A

JP2000070712A - 排ガス処理用触媒、排ガス処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP2000070712A
Application number: JP11174248A
Authority: JP
Inventors: Megumi Shida; 惠志田; Kazuki Nishizawa; 和樹西澤; Kazuo Sakanaya; 和夫魚屋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1999-06-21
Publication date: 2000-03-07
Anticipated expiration: 2019-06-21
Also published as: JP3212577B2

Abstract

(57)【要約】【課題】都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼
却炉等の各種焼却炉から排出される排ガスを浄化する排
ガス処理用触媒、排ガス処理方法及び処理装置を提供す
る。【解決手段】本発明の触媒は、酸化チタンからなる担
体と、バナジウム，タングステン，モリブデン，ニオ
ブ，タンタル、これらの金属元素の二種以上の混合物、
及びこれら金属元素の二種以上の固溶体の各酸化物から
なる群から選ばれる少なくとも一種を含む触媒成分とか
ら構成され、酸強度（Ｈ_O）が−5.６より弱い（Ｈ_O≧
−5.６）触媒であり、この触媒を用いた排ガス処理装置
は、焼却炉から排出される排ガス１１中の煤塵を除去す
る除塵装置１２と、窒素酸化物，ダイオキシン類，高縮
合度芳香族炭化水素等の有害物質を除去する触媒装置１
３とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば都市ゴミ焼
却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各種焼却炉、
熱分解炉、溶融炉等から排出される排ガスを浄化する技
術に関し、特に排ガス中に含有される窒素酸化物やダイ
オキシン類等のハロゲン化芳香族化合物を個別に、又は
同時に無害化するための排ガス処理用触媒、排ガス処理
方法及び処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例えば
都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各
種焼却炉から排出される排ガス中には、焼却対象物の種
類や焼却条件によって、窒素酸化物の他、ダイオキシン
類やＰＣＢ類に代表される有害なハロゲン化芳香族化合
物、高縮合度芳香族炭化水素等の有害物質が含有される
ことがあり、環境ホルモンとして人体や動植物に被害を
もたらし、自然環境を破壊するものとして、深刻な社会
問題化している。

【０００３】従来、排ガス中に含まれる上記有害物質の
除去のため、脱硝触媒又はダイオキシン類等の分解用触
媒として、チタニア（ＴｉＯ₂）を担体とし、活性成分
として五酸化バナジウム（Ｖ₂Ｏ₅），三酸化タングス
テン（ＷＯ₃）等の金属酸化物等を少なくとも一つ担持
したものが使用されている。

【０００４】この従来の触媒の製造方法の一例を以下に
説明する。先ず、触媒の担体としてのＴｉＯ₂の原料と
なる硫酸チタン又は塩化チタンの溶液を加熱加水分解す
るか又はＮＨ₃等により中和することで、沈殿させ、得
られた含水酸化チタンを４００〜６００℃程度で熱処理
することにより触媒担体となるＴｉＯ₂を得る。次に、
活性成分となるＶ₂Ｏ₅又はＷＯ₃のアンモニウム塩等
の原料溶液とＴｉＯ₂を混合し、混合後ハニカム状等に
成形して、４５０〜５５０℃で焼成する。

【０００５】このようにして得られた触媒は、比表面積
が５０〜６８ｍ²／ｇ程度と小さく、２００℃以下の低
温での活性が著しく低下するため、従来の廃棄物焼却排
ガスの脱硝等においては、排ガスを再度加熱すること
で、２００℃以上で分解処理を行っているのが、現状で
ある。

【０００６】また、ダイオキシン類は焼却炉内での高温
時においては熱分解されるが、ガス冷却装置を通過して
除塵装置で除塵する場合に、４００℃以下の低温領域で
はダイオキシン類の再生成がされる場合があり、問題と
なる。

【０００７】また、従来においては、排ガスは一度除塵
装置（例えばバグフィルタ）を通しており、その後にダ
イオキシン類を除去することとしている。このため、除
塵装置を通過した後では、ダイオキシン類の濃度が低濃
度（0.２〜0.３ｎｇ／Ｎｍ³）となっているので、低濃
度のダイオキシン類を高効率で除去し、例えば厚生省の
排出規制値である0.１ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ³を確保する
必要がある。

【０００８】本発明は、上記問題に鑑み、２００℃以下
の低温域における脱硝活性、ダイオキシン類及び高縮合
度芳香族炭化水素等の有害物質の分解活性を向上させ、
排ガス中の有害物質を確実に除去し、且つ排ガスから煤
塵及び気体状有機化合物を同時に除去する排ガス処理用
触媒、排ガス処理方法及び処理装置を提供することを課
題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する［請
求項１］の発明は、焼却炉，熱分解炉，溶融炉等から排
出される排ガスを浄化する排ガス処理用触媒であって、
酸化チタンからなる担体と、バナジウム，タングステ
ン，モリブデン，ニオブ，タンタル、これらの金属元素
の二種以上の混合物、及びこれら金属元素の二種以上の
固溶体の各酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一
種を含む触媒成分とから構成され、酸強度（Ｈ_O）が−
5.６より弱い（Ｈ_O≧−5.６）触媒であることを特徴と
する排ガス処理用触媒。

【００１０】［請求項２］の発明は、請求項１におい
て、触媒の比表面積が９０ｍ²／ｇ以上であることを特
徴とする。

【００１１】［請求項３］の発明は、請求項１におい
て、触媒反応温度が１００〜３００℃であることを特徴
とする。

【００１２】［請求項４］の発明は、排ガス中の有害物
質を請求項１乃至３の触媒に接触させ、排ガス中の有害
物質を分解処理することを特徴とする。

【００１３】［請求項５］の発明は、請求項４におい
て、上記排ガス中の有害物質がダイオキシン類，ポリハ
ロゲン化ビフェニル類，ハロゲン化ベンゼン類，ハロゲ
ン化フェノール類及びハロゲン化トルエン類から選ばれ
る少なくとも一種のハロゲン化芳香族化合物であること
を特徴とする。ここで、ハロゲン化とは、弗化，塩素
化，臭素化，ヨウ素化をいう。

【００１４】［請求項６］の発明は、請求項５におい
て、上記ダイオキシン類が、ポリ塩化ジベンゾ−ｐ−ダ
イオキシン類（ＰＣＤＤｓ）、ポリ塩化ジベンゾフラン
類（ＰＣＤＦｓ）、ポリ臭化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシ
ン類（ＰＢＤＤｓ）、ポリ臭化ジベンゾフラン類（ＰＢ
ＤＦｓ）、ポリ弗化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（Ｐ
ＦＤＤｓ）、ポリ弗化ジベンゾフラン類（ＰＦＤＦ
ｓ）、ポリ沃素化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（ＰＩ
ＤＤｓ）、ポリ沃素化ジベンゾフラン類（ＰＩＤＦｓ）
であることを特徴とする。

【００１５】［請求項７］の発明は、請求項４におい
て、アンモニアの存在下に、窒素酸化物を選択的に還元
して分解することを特徴とする。

【００１６】［請求項８］の発明は、焼却炉，熱分解
炉，溶融炉等から排出される排ガスを浄化する排ガス処
理装置であって、排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置
と、該除塵装置の後流側に設けた請求項１乃至３の排ガ
ス処理用触媒を有する触媒装置とからなることを特徴と
する。

【００１７】［請求項９］の発明は、請求項８におい
て、上記触媒装置に塩基性物質を導入する手段を設けた
ことを特徴とする。」

【００１８】［請求項１０］の発明は、請求項８又は９
において、上記触媒装置に導入する排ガスの温度を１０
０〜３００℃としたことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２０】本発明に係る触媒は、排ガス中に含有され
る有害物質と接触的に還元又は分解して無害化すること
のできる高比表面積で酸強度が−5.６より低い酸化触媒
である。

【００２１】ここで、上記触媒は排ガス中に含有される
ことの多い有害物質としては、窒素酸化物，ダイオキシ
ン類，高縮合度芳香族炭化水素等の有害物質や気体状有
機化合物である。

【００２２】上記酸化触媒としては、酸化チタンからな
る担体と、バナジウム，タングステン，モリブデン，ニ
オブ，タンタル、これらの金属元素の二種以上の混合
物、及びこれら金属元素の二種以上の固溶体の各酸化物
からなる群から選ばれる少なくとも一種を含む触媒成分
とから構成され、酸強度（acid strength ：Ｈ_O）が−
5.６より弱い（Ｈ_O≧−5.６）触媒である。これは、酸
強度が−5.６より強い触媒の場合には、後述する実施例
に示すように、ダイオキシン類の分解率及び脱硝率が低
下するからである。ここで、本発明において酸強度と
は、触媒表面の酸点が塩基にプロトンを与える能力或い
は塩基から電子対を受け取る能力をいい、その測定方法
は指示薬法等がある。ここで、触媒の酸強度は一般に物
質の電気陰性度、結合エネルギー、極性効果、立体効果
等により決定される。

【００２３】また、以下のような操作により酸強度を低
下させることができるが、本発明はこれに限定されるも
のではない。触媒調製時の出発原料の陰イオン種類を例えばＣｌ^-
とする。中和沈殿時のアルカリの種類を選定する。例えばアン
モニアよりも尿素のほうが酸強度は弱いものとなる。酸強度が弱いものとなる複合酸化物（Ｍｇを含む活性
成分等）を形成させる。アルカリ又はアルカリ土類金属を微量（数％以下）添
加し、強い酸点から消滅させる。焼成時の雰囲気を酸化雰囲気（例えば空気中で焼成す
る）又は還元雰囲気（例えば水素雰囲気中で焼成する）
とする。焼成温度を変化させる。

【００２４】触媒成分としては、例えば五酸化バナジウ
ム（Ｖ₂Ｏ₅），三酸化タングステン（ＷＯ₃），三酸
化モリブデン（ＭｏＯ₃），五酸化ニオブ（Ｎｂ
₂Ｏ₅），五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）等を挙げるこ
とができる。なお、耐ＳＯｘに富む点では、五酸化バナ
ジウムよりも三酸化タングステンを用いることが好まし
い。

【００２５】上記金属酸化物は、各々を単独で使用して
も複数種の金属酸化物の各粉体を混合して使用してもよ
い。また、バナジウム，タングステン，モリブデン，ニ
オブ，タンタルの各化合物、及びこれら金属元素を二種
以上含む化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種
の化合物の溶液、例えばチタン，バナジウム，タングス
テン，モリブデン，ニオブ，タンタルの硫酸塩，硝酸
塩，アンモニウム塩，塩化物，水酸化物，アルコキシ
ド，アルキル化物等の溶液を使用して、これらの溶液を
混合した後、溶媒を蒸発させ、乾燥及び酸化物とするた
めの焼成により得られる金属酸化物の粉体状の組成物を
好ましく使用することができる。

【００２６】排ガス処理に使用される触媒は、ガスとの
接触面積を大とすることが好ましいことは当然である
が、粉体状触媒の充填密度の程度によっては排ガスの流
動背圧が上がり好ましくない。この対策としては通常は
粉体をその比表面積を過度に低下させることなく所定の
密度に圧縮して得た、例えばハニカム状の成型体が使用
される。

【００２７】上述した酸化触媒は、焼却炉からの排ガス
を処理する排ガス処理用触媒で用いる場合には、その比
表面積は９０ｍ²／ｇ以上、好ましくは９０〜２００ｍ
²／ｇであることが好ましい。これは比表面積が２００
ｍ²／ｇを超えた場合、排気ガスを処理する際の２００
℃温度域において、粒子の成長により比表面積の減少が
起こり、熱安定性に乏しく活性が低下し、長期間に亙っ
て安定して使用することができないからである。また、
比表面積が９０ｍ²／ｇ未満の場合には、従来と同様に
３００℃以下での活性が著しく低下し、好ましくないか
らである。

【００２８】本発明の酸強度（Ｈ_O）が−5.６より弱い
（Ｈ_O≧−5.６）酸化触媒は、排ガス処理の温度を１０
０〜３００℃、好ましくは１５０〜２００℃で処理能力
が発揮される。

【００２９】本発明に係る触媒は、上記各種金属酸化物
を一種類で使用するものでもよいが、上述のように複数
の金属酸化物からなる組成物がより好ましく使用され
る。該触媒組成物の成分及び組成比は特に限定されるも
のではないが、代表例として酸化チタン担体１００重量
部に対して、触媒成分が２成分系では五酸化バナジウム
が１〜１０重量部と三酸化タングステンが１〜２０重量
部の配合や、五酸化バナジウムが１〜１０重量部と三酸
化モリブデンが１〜２０重量部の配合や、五酸化バナジ
ウムが１〜１０重量部と五酸化ニオブが１〜２０重量部
の配合や五酸化バナジウムが１〜１０重量部と五酸化タ
ンタルが１〜２０重量部の配合とするのが好ましい。上
記金属酸化物は単独で使用することもできるし、これに
無機物等を添加したり、基材に担持して使用することも
できる。担体基材としては、シリカ（ＳｉＯ₂）、アル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア、チタニア（Ｔｉ
Ｏ₂）、シリカアルミナ、ゼオライト等が適宜用いられ
るが、特に、チタニア（酸化チタン）、並びにチタニア
と他の元素、例えばジルコニア等との化合物又は混合物
が好ましい。

【００３０】ここで、本発明の触媒で分解処理する排ガ
ス中の有害物質とは、窒素酸化物の他、ダイオキシン類
やＰＸＢ（Ｘはハロゲンを表す。）類に代表される有害
なハロゲン化芳香族化合物、高縮合度芳香族炭化水素等
の有害物質をいうが、本発明の酸化触媒作用により分解
できる排ガス中の有害物質（又は環境ホルモン）であれ
ばこれらに限定されるものではない。

【００３１】本発明で分解処理する灰や土壌中に含まれ
る芳香族ハロゲン系化合物としては、ダイオキシン類や
ＰＣＢ類に代表される有害な物質（例えば環境ホルモ
ン）であればこれらに限定されるものではない。ここ
で、前記ダイオキシン類とは、ポリハロゲン化ジベンゾ
−ｐ−ダイオキシン類（ＰＸＤＤｓ）及びポリハロゲン
化ジベンゾフラン類（ＰＸＤＦｓ）の総称であり（Ｘは
ハロゲンを示す）、ハロゲン系化合物とある種の有機ハ
ロゲン化合物の燃焼時に微量発生するといわれる。ハロ
ゲンの数によって一ハロゲン化物から八ハロゲン化物ま
であり、これらのうち、特に四塩化ジベンゾ−ｐ−ダイ
オキシン（Ｔ₄ＣＤＤ）は、最も強い毒性を有するもの
として知られている。なお、有害なハロゲン化芳香族化
合物としては、ダイオキシン類の他にその前駆体となる
種々の有機ハロゲン化合物（例えば、フェノール，ベン
ゼン等の芳香族化合物（例えばハロゲン化ベンゼン類，
ハロゲン化フェノール及びハロゲン化トルエン等）、ハ
ロゲン化アルキル化合物等）が含まれており、灰中から
除去する必要がある。すなわち、ダイオキシン類とは塩
素化ダイオキシン類のみならず、臭素化ダイオキシン類
等のハロゲン化ダイオキシン類を表す。また、ＰＸＢ類
（ポリハロゲン化ビフェニル類）はビフェニルにハロゲ
ン原子が数個付加した化合物の総称であり、ハロゲンの
置換数、置換位置により異性体があるが、ＰＣＢ（ポリ
塩化ビフェニル）の場合では、２，６−ジクロロビフェ
ニル、２，2'−ジクロロビフェニル、２，３，５−トリ
クロロビフェニル等が代表的なものであり、毒性が強
く、焼却した場合にはダイオキシン類が発生するおそれ
があるものとして知られており、灰中から除去する必要
がある。なお、ＰＸＢ類には当然コプラナーＰＸＢも含
まれるのはいうまでもない。

【００３２】また、高縮合度芳香族炭化水素は多核芳香
族化合物の総称であり、単数又は複数のＯＨ基を含んで
もよく、発癌性物質として認められており、排ガス中か
ら除去する必要がある。

【００３３】また、多くの製造工程においては、煤塵に
加えて、例えばホルムアルデヒド，ベンゼン又はフェノ
ールのような気体状有機化合物を含む排ガスが発生する
こともある。これらの有機化合物もまた、環境汚染物質
であり、人間の健康を著しく損ねるので、排ガスから除
去する必要がある。

【００３４】また、本発明で処理される窒素酸化物と
は、通常ＮＯ及びＮＯ₂の他、これらの混合物をいい、
ＮＯｘとも称されている。しかし、該ＮＯｘにはこれら
以外に各種酸化数の、しかも不安定な窒素酸化物も含ま
れている場合が多い。従ってｘは特に限定されるもので
はないが通常１〜２の値である。雨水等で硝酸、亜硝酸
等になり、またはＮＯは光化学スモッグの主因物質の一
つであるといわれており、人体には有害な化合物であ
る。

【００３５】本発明による上記触媒を使用することによ
り、上述した有害物質である窒素酸化物，ダイオキシン
類，高縮合度芳香族炭化水素等の有害物質や気体状有機
化合物を接触的に還元又は分解して無害化処理すること
ができる。ここで、上記有害物質の内排ガス中のダイオ
キシン類，ダイオキシン類の前駆体，ＰＸＢ等のハロゲ
ン化芳香族化合物、高縮合度芳香族炭化水素は、本発明
の酸強度を弱いものとした酸化触媒の酸化分解により無
害化処理がなされる。

【００３６】また窒素酸化物については本発明の触媒を
充填した装置の前流側に塩基性物質（例えばアンモニア
等）の存在させ、還元反応により無害化処理が行われ
る。

【００３７】図１は上記触媒を用いた排ガス浄化装置の
概略図である。図１に示すように、排ガス浄化装置は、
都市ゴミ焼却炉，産業廃棄物焼却炉，汚泥焼却炉等の各
種焼却炉から排出される排ガス１１中の煤塵を除去する
除塵装置１２と、窒素酸化物，ダイオキシン類，高縮合
度芳香族炭化水素等の有害物質を除去する上述した排ガ
ス処理触媒を有する触媒装置１３とから構成されてい
る。上記除塵装置１２においては、排ガス中の煤塵及び
固体状のダイオキシン類を捕集することができ、触媒装
置１３の劣化及び触媒の目詰まりを防止している。

【００３８】以下の排ガス中の窒素酸化物及び代表的な
ハロゲン化芳香族化合物として塩素化芳香族化合物の濃
度を示す。排ガス中の窒素酸化物の濃度は、２００〜５
０体積ｐｐｍである。排ガス中のダイオキシン類等の塩
素化芳香族化合物の濃度は、数十ｍｇ〜数μｇ／Ｎｍ³
である。本発明では、上記排ガス１１と触媒の接触条件
は、好ましくは２０〜２Ｎｍ³／ｈ／ｋｇ−触媒であ
る。また、排ガス処理温度は１００〜３００℃であり、
好適には１００〜２００℃が好ましい。これは、この排
ガス処理温度範囲では、ダイオキシン類の前駆体の再合
成によりダイオキシン類が発生せず、好ましい処理温度
であるからである。

【００３９】また、除塵装置（例えばバグフィルタ等）
１２で処理する際に排ガスを冷却して低温とした場合で
あっても、２００〜１５０℃前後であれば、再可熱する
ことなく排ガス中の有害物質を処理することが可能とな
る。なお、除塵装置１２での効率のよい捕集を行うため
に、除塵装置１２の前流側で冷却装置を用いて冷却した
場合でも、触媒装置に入る前に、再加熱する場合であっ
てもダイオキシン類の再生成率が低い２５０℃を限度と
するのがよい。

【００４０】本発明の焼却炉からの排ガス浄化装置で
は、脱硝及びダイオキシン類の除去を一つの触媒装置１
３で同時に行うことができ、その場合には、塩基性物質
として例えばアンモニアを注入する注入ノズル１４を介
してアンモニアを触媒装置１３内に導入すればよい。

【００４１】また、図２に示すように、排ガス２１中の
煤塵を除塵する除塵装置としてのバグフィルタ２２の後
流側に、先ずアンモニア注入ノズル２３を具えた上述し
た触媒を有する脱硝反応装置２４を設け、その後に上述
した触媒を有するダイオキシン分解触媒装置２５を別々
に設けるようにしてもよい。なお、必要に応じて蒸気式
ガス加熱器２６を脱硝反応装置２４の前流側に設けても
よい。

【００４２】また、図３に示すように、排ガス３１中の
煤塵を除塵する除塵装置としてのバグフィルタ３２の後
に先ず、ダイオキシン分解触媒装置３３を設け、その後
流側にアンモニア注入ノズル３４を具えた脱硝反応装置
３５を設けるようにしてもよい。この場合は、排ガス触
媒反応装置３３の後流側に脱硝装置３５を設けるように
しているので、脱硝に用いるアンモニアの影響を受けな
いものとなる。さらに、ダイオキシン分解触媒反応装置
３３でダイオキシン類を分解しているので、脱硝のため
に加熱する場合であってもダイオキシン類の再合成のお
それがないものとなる。なお、必要に応じて蒸気式ガス
加熱器３６を脱硝反応装置３５の前流側に設けてもよ
い。

【００４３】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。［実施例１］硫酸チタニル水溶液を加熱加水分解し、メ
タチタン酸の沈殿物を得る。得られたメタチタン酸のケ
ーキ物を濾過した後、水洗する。次に、本ケーキ物を１
００℃で乾燥後、さらに５００℃で５時間焼成を行い、
酸化チタンの担体を得た。この酸化チタン１００重量部
に対し、パラタングステン酸アンモニウムとメタバナジ
ン酸アンモニウムとを、各々ＷＯ₃として１４重量部，
Ｖ₂Ｏ₅として４重量部となるようにシュウ酸に溶解さ
せ、酸化チタンと混練後、ハニカム状に成形し、乾燥し
た後、５００℃で５時間焼成を行い、触媒(1) を得た。

【００４４】［実施例２］実施例１において、パラタン
グステン酸アンモニウムの代わりに、所定の重量比とな
るモリブデン酸アンモニウムを用いた以外は実施例１と
同様に操作し、触媒(2) を得た。

【００４５】［実施例３］実施例１において、パラタン
グステン酸アンモニウムの代わりに、Ｎｂ₂Ｏ₅として
５重量部となるよう塩化ニオブをエタノールに溶解した
以外は実施例１と同様に操作し、触媒(3) を得た。

【００４６】［実施例４］実施例１において、パラタン
グステン酸アンモニウムの代わりに、Ｔａ₂Ｏ₅として
５重量部となるよう塩化タンタルをエタノールに溶解し
た以外は実施例１と同様に操作し、触媒(4) を得た。

【００４７】［実施例５］試験例１において、焼成温度
を３００℃とした以外は実施例１と同様に操作し、触媒
(5) を得た。

【００４８】［実施例６］塩化チタン水溶液にアンモニ
ア水を加え中和沈殿させ、オルトチタン酸の沈殿物を得
た以外は、実施例１と同様に操作し、触媒(6) を得た。

【００４９】［実施例７］硫酸チタニル水溶液に少量の
硫酸マグネシウムを添加した後、アンモニア水を加え中
和沈殿させ、オルトチタン酸の沈殿物を得た以外は、実
施例１と同様に操作し、触媒(7) を得た。

【００５０】［実施例８］硫酸チタニル水溶液を加熱加
水分解し、メタチタン酸の沈殿物を得る。得られたメタ
チタン酸のケーキ物を濾過した後、本ケーキ物に希薄な
水酸化カリウム溶液を添加し、混練する。該混練物を１
００℃で乾燥後、さらに５００℃で５時間焼成を行い、
酸化チタンの担体を得た以外は、実施例１と同様に操作
し、触媒(8) を得た。

【００５１】ここで、上記触媒(8) のＮＨ₃ＴＰＤ曲線
を図４に示す。ＮＨ₃ＴＰＤ（temperature-programmed
desorptopn)試験の概要を以下に示す。先ず前処理とし
て、４５０℃にて触媒サンプル表面の余分な吸着物を除
去する。その後、１００℃でＮＨ₃を十分吸着させた
後、一定速度で昇温させ、脱離してくるＮＨ₃量を時間
（温度）に対して定量する。＜試験条件＞サンプル量は0.１ｇとした。先ず前処理と
して、Ｈｅ流通下で昇温速度を１０℃／分とし、４５０
℃まで加熱した後、同温度で３０分加熱する。次に、Ｎ
Ｈ₃吸着処理は２０torr,100℃で15分加熱した後、更に
真空中で１００℃で１時間加熱した。更に、昇温脱離処
理としてＨｅ流通下で昇温速度を１０℃／分とし、８０
０℃まで加熱して脱離ＮＨ₃量を測定した。分析は四重
極型質量分析法によった。ここで、前記条件にて触媒表
面上の酸点に吸着したＮＨ₃（塩基）は、昇温により弱
い散点に吸着したＮＨ₃から順に脱離し、酸強度の強い
酸点に吸着したＮＨ₃ほど高温にならないと脱離しな
い。この結果、高温部でのＮＨ₃脱離量が多い触媒ほど
酸強度の強い触媒ということになる。

【００５２】図４では横軸を温度（℃：昇温開始後の経
過時間に対応する）とし、縦軸を脱離速度（ｍｍｏｌ
／ｓｅｃ・ｇ）とした。すなわち、触媒１ｇについての
単位時間あたりのＮＨ₃脱離量が示される。図４より、
本実施例品（触媒（8)）は比較品（後述する比較触媒
(2) ）と比べ高温部でのＮＨ₃脱離量が少なく、アルカ
リ添加により酸強度の強い酸点が消滅し、酸強度が低減
されたことが確認された。

【００５３】［実施例９］硫酸チタニル水溶液に尿素を
加えて中和沈殿させ、オルトチタン酸の沈殿物を得た以
外は、実施例１と同様に操作して、触媒(9) を得た。

【００５４】［実施例１０］実施例６において、焼成温
度を３００℃とした以外は実施例６と同様に操作し、触
媒(10)を得た。

【００５５】［実施例１１］実施例７において、焼成温
度を３００℃とした以外は実施例７と同様に操作し、触
媒(11)を得た。

【００５６】［実施例１２］実施例８において、焼成温
度を３００℃とした以外は実施例８と同様に操作し、触
媒(12)を得た。

【００５７】［実施例１３］実施例９において、焼成温
度を３００℃とした以外は実施例９と同様に操作し、触
媒(13)を得た。

【００５８】［比較例１］実施例１において、濾過によ
り得られたメタチタン酸をそのまま乾燥させた以外は実
施例１と同様に操作し、比較触媒(1) を得た。

【００５９】［比較例２］硫酸チタニル水溶液にアンモ
ニア水を加え中和沈殿させ、オルトチタン酸の沈殿物を
得た以外は、実施例１と同様に操作し、比較触媒(2) を
得た。

【００６０】都市ゴミ焼却装置の排ガスとし、模擬ガス
組成として「表１」，「表２」記載のガスを用い、ハニ
カム状とした触媒を充填した触媒反応装置に導入して処
理した。触媒反応装置に出口のダイオキシン類（ＤＸ
Ｎ）濃度（ＰＣＤＤｓ，ＰＣＤＦｓ，ＰＣＢの総濃度）
（ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ³Ｎ）及び分解率を測定した。な
お、酸強度は指示薬法により求めた。その試験条件及び
試験結果を「表１」に示す。分解率は以下の式(1) より
求めた。

【００６１】分解率＝（１−出口ＤＸＮ濃度／入口ＤＸＮ濃度）×１００ …(1)

【００６２】

【表１】

【００６３】

【表２】

【００６４】「表１」，「表２」から明らかなように、
本発明にかかる触媒を使用することによりダイオキシン
類分解率の向上は著しく、分解率９７％以上を確保する
ことができることが判明した。これより明らかなよう
に、本発明による触媒を使用することによりダイオキシ
ン類濃度の減少は著しく、酸強度が−5.６より弱い触媒
において特に顕著である。更に焼成温度を３００℃で処
理し、比表面積が高い（１２７ｍ²／ｇ）ものは排ガス
温度を１５０℃で0.１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ³Ｎ程度にまで
低減させ得ることは注目される。このように、本実施例
１〜４にかかる酸強度が−5.６より弱い触媒を用いるこ
とにより、排ガス中の有害物質が更に効率よく除去され
ることとなった。

【００６５】次に、同様の触媒を用い脱硝試験を行っ
た。脱硝試験は模擬ガスとして「表３」，「表４」のガ
スを用い、１５０℃と２００℃とで試験を行った。脱硝
率は以下の式(2) より求めた。その試験条件及び試験結
果を「表３」，「表４」に示す。

【００６６】脱硝率＝（１−出口ＮＯｘ濃度／入口ＮＯｘ濃度）×１００ …(2)

【００６７】

【表３】

【００６８】

【表４】

【００６９】「表３」，「表４」から明らかなように、
本発明にかかる触媒を使用することにより脱硝率の向上
は著しく、脱硝率９７％以上を確保することができるこ
とが判明した。また、１５０℃においても脱硝率８７％
以上を得ることは注目される。また、本実施例５にかか
る比表面積の高い触媒を用いることにより、排ガス中の
窒素化合物の有害物質も効率よく除去されることとなっ
た。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の「請求項
１］によれば、焼却炉，熱分解炉，溶融炉等から排出さ
れる排ガスを浄化する排ガス処理用触媒であって、酸化
チタンからなる担体と、バナジウム，タングステン，モ
リブデン，ニオブ，タンタル、これらの金属元素の二種
以上の混合物、及びこれら金属元素の二種以上の固溶体
の各酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含
む触媒成分とから構成され、酸強度（Ｈ_O）が−5.６よ
り弱い（Ｈ_O≧−5.６）触媒であるので、低温において
もダイオキシン類の分解及び脱硝率が良好なものとな
る。

【００７１】［請求項２］の発明によれば、請求項１に
おいて、触媒の比表面積が９０ｍ²／ｇ以上と高い比表
面積としたので、１００℃の低温でもダイオキシン類等
の分解が可能となり、長期間に亙って触媒活性が持続す
る。。

【００７２】［請求項３］の発明によれば、請求項１に
おいて、触媒反応温度が１００〜３００℃と低温で処理
できるので、ダイオキシン類の再生成がなく、ダイオキ
シン類を分解することができる。

【００７３】［請求項４］の発明によれば、排ガス中の
有害物質を請求項１乃至３の触媒に接触させるので、排
ガス中の有害物質を分解処理することができる。

【００７４】［請求項５］の発明は、特に、上記排ガス
中の有害物質がダイオキシン類，ポリハロゲン化ビフェ
ニル類，ハロゲン化ベンゼン類，ハロゲン化フェノール
及びハロゲン化トルエンから選ばれる少なくとも一種の
ハロゲン化素化芳香族化合物を分解処理することができ
る。

【００７５】［請求項６］の発明によれば、上記ダイオ
キシン類が、ポリ塩化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類
（ＰＣＤＤｓ）、ポリ塩化ジベンゾフラン類（ＰＣＤＦ
ｓ）、ポリ臭化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（ＰＢＤ
Ｄｓ）、ポリ臭化ジベンゾフラン類（ＰＢＤＦｓ）、ポ
リ弗化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（ＰＦＤＤｓ）、
ポリ弗化ジベンゾフラン類（ＰＦＤＦｓ）、ポリ沃素化
ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（ＰＩＤＤｓ）、ポリ沃
素化ジベンゾフラン類（ＰＩＤＦｓ）の有害物質を分解
することができる。

【００７６】［請求項７］の発明は、請求項４におい
て、アンモニアの存在下においては、更に窒素酸化物を
選択的に還元して分解処理することができる。

【００７７】［請求項８］の発明は、焼却炉，熱分解
炉，溶融炉等から排出される排ガスを浄化する排ガス処
理装置であって、排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置
と、該除塵装置の後流側に設けた請求項１の排ガス処理
用触媒を有する触媒装置とからなるので、高比表面積の
排ガス処理触媒により排ガス中のダイオキシン類，ダイ
オキシン類の前駆体，ＰＸＢ等のハロゲン化芳香族化合
物、高縮合度芳香族炭化水素の酸化分解が可能となる。

【００７８】［請求項９］の発明は、請求項７におい
て、上記触媒装置に塩基性物質を導入する手段を設けた
ので、また塩基性ガスの添加により脱硝が可能となり、
両者の併合した分解が可能となる。

【００７９】［請求項１０］の発明は、請求項７又は８
において、上記触媒装置に導入する排ガスの温度を１０
０〜３００℃としたので、特に低温で排ガス中の分解処
理が可能となる。

【００８０】また、脱硝用の触媒とハロゲン化芳香族化
合物、高縮合度芳香族炭化水素の酸化分解用の触媒とを
別々にした触媒装置を並列にしても排ガスの分解が可能
となる。

【００８１】さらに、本発明による触媒装置と低温除塵
装置とを組み合わせることにより、排ガス中のダイオキ
シン類等のハロゲン化芳香族化合物、高縮合度芳香族炭
化水素の除去及び脱硝が可能となると共に、ダスト，Ｈ
Ｃｌ，ＳＯｘ，重金属等の有害物質を一括同時に除去す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】排ガス処理装置の一例を示す概略図である。

【図２】排ガス処理装置の一例を示す概略図である。

【図３】排ガス処理装置の一例を示す概略図である。

【図４】ＮＨ₃ＴＰＤ曲線のグラフである。

【符号の説明】

１１排ガス１２除塵装置（バグフィルタ等）１３触媒装置１４アンモニア注入ノズル２１排ガス２２バグフィルタ２３アンモニア注入ノズル２４脱硝反応装置２５ダイオキシン分解触媒装置２６蒸気式ガス加熱器３１排ガス３２バグフィルタ３３ダイオキシン分解触媒装置３４アンモニア注入ノズル３５脱硝反応装置３６蒸気式ガス加熱器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ０１Ｊ 23/30 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼却炉，熱分解炉，溶融炉等から排出さ
れる排ガスを浄化する排ガス処理用触媒であって、酸化チタンからなる担体と、バナジウム，タングステ
ン，モリブデン，ニオブ，タンタル、これらの金属元素
の二種以上の混合物、及びこれら金属元素の二種以上の
固溶体の各酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一
種を含む触媒成分とから構成され、酸強度（Ｈ_O）が−
5.６より弱い（Ｈ_O≧−5.６）触媒であることを特徴と
する排ガス処理用触媒。
【請求項２】請求項１において、触媒の比表面積が９０ｍ²／ｇ以上であることを特徴と
する排ガス処理用触媒。
【請求項３】請求項１において、触媒反応温度が１００〜３００℃であることを特徴とす
る排ガス処理用触媒。
【請求項４】排ガス中の有害物質を請求項１乃至３の
触媒に接触させ、排ガス中の有害物質を分解処理するこ
とを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項５】請求項４において、上記排ガス中の有害物質がダイオキシン類，ポリハロゲ
ン化ビフェニル類，ハロゲン化ベンゼン類，ハロゲン化
フェノール類及びハロゲン化トルエン類から選ばれる少
なくとも一種のハロゲン化芳香族化合物であることを特
徴とする排ガス処理方法。
【請求項６】請求項５において、上記ダイオキシン類が、ポリ塩化ジベンゾ−ｐ−ダイオ
キシン類（ＰＣＤＤｓ）、ポリ塩化ジベンゾフラン類
（ＰＣＤＦｓ）、ポリ臭化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン
類（ＰＢＤＤｓ）、ポリ臭化ジベンゾフラン類（ＰＢＤ
Ｆｓ）、ポリ弗化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（ＰＦ
ＤＤｓ）、ポリ弗化ジベンゾフラン類（ＰＦＤＦｓ）、
ポリ沃素化ジベンゾ−ｐ−ダイオキシン類（ＰＩＤＤ
ｓ）、ポリ沃素化ジベンゾフラン類（ＰＩＤＦｓ）であ
ることを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項７】請求項４において、アンモニアの存在下に、窒素酸化物を選択的に還元して
分解することを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項８】焼却炉，熱分解炉，溶融炉等から排出さ
れる排ガスを浄化する排ガス処理装置であって、排ガス中の煤塵を除塵する除塵装置と、該除塵装置の後
流側に設けた請求項１乃至３の排ガス処理用触媒を有す
る触媒装置とからなることを特徴とする排ガス処理装
置。
【請求項９】請求項８において、上記触媒装置に塩基性物質を導入する手段を設けたこと
を特徴とする排ガス処理装置。
【請求項１０】請求項８又は９において、上記触媒装置に導入する排ガスの温度を１００〜３００
℃としたことを特徴とする排ガス処理装置。