JP2000102737A - 脱硝触媒の再生方法 - Google Patents

脱硝触媒の再生方法

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JP2000102737A
JP2000102737A JP10275082A JP27508298A JP2000102737A JP 2000102737 A JP2000102737 A JP 2000102737A JP 10275082 A JP10275082 A JP 10275082A JP 27508298 A JP27508298 A JP 27508298A JP 2000102737 A JP2000102737 A JP 2000102737A
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JP
Japan
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catalyst
aqueous solution
denitration
vanadium
ammonia
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JP10275082A
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English (en)
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Kiyoshi Nagano
清 長野
Takaaki Shinoda
高明 篠田
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.)
Takuma Co Ltd
JGC Catalysts and Chemicals Ltd
Original Assignee
Catalysts and Chemicals Industries Co Ltd
Takuma Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱硝反応設備上の制約などから、かなりのS
Oxが発生するにもかかわらず反応温度を上げることの
できないような、産業廃棄物炉を含むゴミ焼却炉などか
ら排出される排ガス中のNOx処理において、150〜
300℃の低い反応温度で使用した結果劣化したバナジ
ウム化合物と酸化チタンを含有する脱硝触媒の再生方法
の提供。 【解決手段】 硫黄酸化物により活性が劣化したバナジ
ウム化合物と酸化チタンを含有する脱硝触媒を、アンモ
ニアおよびアミンよりなる群から選ばれたアルカリ性物
質の水溶液中に浸漬した後、乾燥し、空気中で焼成する
方法であって、前記アルカリ性物質の水溶液におけるア
ルカリ性物質の濃度は、前記脱硝触媒を浸漬した後の水
溶液のpHが4.0以上を保ちうる濃度であることを特
徴とする脱硝触媒の再生方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種固定発生源な
どより排出される排ガス中の窒素酸化物をアンモニアの
存在下で接触還元除去するために使用した結果、硫黄酸
化物によりその活性が劣化したバナジウム化合物と酸化
チタンを含有する脱硝触媒の再生方法に関する。
【0002】
【従来技術】従来、排ガス中の窒素酸化物のための接触
還元除去用脱硝触媒は、バナジウム化合物と酸化チタン
を含有する脱硝触媒が優れた活性と長い寿命を示すため
工業的に多く用いられている。しかしながら、バナジウ
ム化合物と酸化チタンを含有する脱硝触媒も、長期間使
用している間に排ガス中に含まれているSO、SO
などの硫黄化合物(以下、SOxということがある)に
より脱硝活性が劣化(低下ということもある)する。反
応温度が高い領域では硫酸アンモニウムの生成が少ない
ことなどからSOxによる活性低下への影響は少ない
が、反応温度が低い領域、特に150〜300℃の低い
温度で使用する触媒は、SOxによる活性低下が著し
い。
【0003】触媒の活性劣化の原因は種々あるが、主な
原因は、排ガス中のSOが脱硝触媒による酸化反応に
よりSOへ転化し、SOがアンモニアガスと反応し
て硫酸アンモニウムを生成し、硫酸アンモニウムが脱硝
触媒に付着堆積することによる触媒被毒によるものと、
ダストに含まれるニッケル、鉄、芒硝やNa、Kなどの
アルカリ成分の触媒中への蓄積によるものである。
【0004】前述のような被毒失活による触媒の再生方
法としては、つぎのようなものがある。例えば、特開昭
51−80696号公報には触媒を水洗後焼成する方
法、特開昭52−35786号公報にはイオウ酸化物に
よって被毒された酸化鉄系触媒をpH8〜13のアンモ
ニア水を含むアルカリ性溶液で洗浄処理する方法、特開
昭54−10294号公報にはバナジウム−チタニア廃
触媒に蓚酸水溶液を接触させてバナジウムの一部を抽出
除去したのちバナジウム化合物を含浸担持し、次いで焼
成する方法、特開昭62−48537号公報にはバナジ
ウム、チタニアを含む被毒触媒を水または無機酸水溶液
で洗浄した後タングステンを含浸担持し、次いで乾燥、
焼成する方法、特開昭58−186445号公報には性
能低下をきたした触媒を超音波雰囲気で水洗する方法、
などが記載されている。また、特開昭59−98738
号公報には触媒中のアルカリ金属濃度が経時的に増加し
て脱硝性能が低下した触媒をクエン酸水溶液で処理する
方法が記載されている。
【0005】これらの従来技術に見られる洗浄処理方法
による触媒の再生方法は、硫酸アンモニウムの付着、あ
るいはニッケル、鉄、芒硝やアルカリ金属などの付着に
よる失活に対する対策のためのものである。前述の再生
方法は、硫酸アンモニウムやダストなどによる触媒の細
孔閉塞やダストに含まれるニッケル、鉄、芒硝やNa、
Kなどのアルカリ成分の触媒中への蓄積が触媒劣化の原
因である場合には、かなりな程度にまで回復効果があ
る。
【0006】しかし、低い反応温度で使用した結果、S
Oxにより劣化した触媒については従来の再生方法は必
ずしも満足のいく再生方法ではなかった。特にバナジウ
ム化合物と酸化チタンを含有する劣化した脱硝触媒を酸
水溶液で洗浄するなどということは殆どのバナジウム成
分を水で洗い流すことになり、触媒活性を回復すること
はできない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、脱硝
反応設備上の制約などから、かなりのSOxが発生する
にもかかわらず反応温度を上げることのできないよう
な、産業廃棄物炉を含むゴミ焼却炉などから排出される
排ガス中のNOx処理において、150〜300℃の低
い反応温度で使用した結果劣化したバナジウム化合物と
酸化チタンを含有する脱硝触媒の再生方法を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、五酸化バ
ナジウムと酸化チタンを含有する脱硝触媒を低い反応温
度で使用して失活した触媒、例えば200℃の反応温度
において、ゴミ焼却炉の排ガス処理に1年間使用した触
媒を分析した結果、表1に示すように全バナジウム量の
約70〜80%が4価のバナジウムに変化していること
が分かった。なお、表1は、フレッシュ触媒と前記1年
間の使用ずみ触媒との成分比較表である。また、触媒中
のNHは1.2%であり、SOの殆どはアンモニア
との結合でなく硫酸バナジルの生成に使われていると推
定される。このことは、4価のバナジウムの量からして
も納得いくものである。
【0009】
【表1】
【0010】触媒の使用反応温度が低い場合には、前述
の硫酸アンモニウムの付着による触媒劣化の外に、触媒
中の活性成分である五酸化バナジウムがSOと酸素が
直接反応して硫酸バナジル(VOSO)に変化するこ
とによる触媒劣化、あるいは触媒中の五酸化バナジウム
が生成した硫酸アンモニウムと反応して硫酸バナジルに
変化することによる触媒劣化が主原因であることを見出
し本発明を完成するに至った。
【0011】すなわち、本発明は、硫黄酸化物により活
性が劣化したバナジウム化合物と酸化チタンを含有する
脱硝触媒を、アンモニアおよびアミンよりなる群から選
ばれたアルカリ性物質の水溶液中に浸漬した後、乾燥
し、空気中で焼成する方法であって、前記アルカリ性物
質の水溶液におけるアルカリ性物質の濃度は、前記脱硝
触媒を浸漬した後の水溶液のpHが4.0以上を保ちう
る濃度であることを特徴とする脱硝触媒の再生方法に関
する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の再生方法では、硫酸バナ
ジルとなった活性成分を再生するために、アンモニア水
溶液などで中和して硫酸バナジルを四価の酸化バナジウ
ムに変えると同時に、この四価の酸化バナジルを空気中
における焼成などにより酸化して五酸化バナジウムにす
ることが必要である。また、同時にバナジウムが水に溶
解して触媒中のバナジウム含有量が低下したり、バナジ
ウムが凝集した状態で酸化チタンに担持されることも望
ましいことではない。
【0013】本発明でのアンモニア源としては、アンモ
ニアや炭酸アンモンなどが使用でき、アミン源として
は、メチルアミンなどの第1級アミン、ジメチルアミン
などの第2級アミン、トリメチルアミンなどの第3級ア
ミン、テトラメチルアンモニウムなどの第4級アミンな
どアルカリ性を示すアミン類はいずれも使用可能であ
る。
【0014】本発明の再生方法では、アンモニアおよび
/またはアミンなどのアルカリ性水溶液に、硫黄酸化物
により活性劣化したバナジウム化合物と酸化チタンを含
有する脱硝触媒を浸漬することにより、触媒中の硫酸バ
ナジルを前記アルカリ性水溶液により中和して硫酸アン
モン、硫酸水素アンモン、硫酸アミン、硫酸水素アミン
などに変換し、それが水溶液に溶解すると同時に触媒中
のバナジウム成分は水に不溶なVに変換する。こ
れを反応式で示すと次のようになる。
【0015】
【化1】 2VOSO+4NH+ 2HO→V+2(NHSO (1) 2VOSO+2NH+2HO→V+2(NH)HSO (2)
【0016】アンモニアおよび/またはアミンなどのア
ルカリ性物質を含むアルカリ性水溶液に使用済みの脱硝
触媒を浸漬した後の水溶液のpHが4.0より低い場合
には、触媒中のバナジウム成分がVOSOの状態で溶
解し、バナジウム成分が減少するので好ましくない。活
性が劣化した触媒を浸漬した後のアンモニアおよび/ま
たはアミンなどのアルカリ性物質を含むアルカリ性水溶
液のpHはとくに4.5〜12の範囲になるような初期
濃度で処理するのが好ましい。
【0017】本発明でのアンモニアおよび/またはアミ
ンなどのアルカリ性物質の使用量は、触媒中のSO
対して0.35モル倍以上であることが望ましい。触媒
中のSOは、硫酸アンモニウムや硫酸バナジルなどの
状態で存在し、硫酸バナジルの量は、触媒の使用条件な
どでも変わり、特に反応温度により大きく影響される。
反応温度が低い程硫酸バナジルの量は多くなる傾向にあ
る。アンモニアおよび/またはアミンなどのアルカリ性
物質の使用量が0.35モル倍より少ない場合にはバナ
ジウム成分の溶出量が多くなり、再生触媒の脱硝活性回
復率も悪くなることがある。好ましい使用量は0.4〜
1.0モル倍である。
【0018】また、本発明でのアンモニアおよび/また
はアミンなどのアルカリ性物質を含むアルカリ性水溶液
の濃度は0.1〜5wt%の範囲が望ましく、さらに、
処理設備と使用液量との兼ね合いなどから好ましくは
0.3〜2wt%の範囲が望ましい。
【0019】本発明の方法では、アンモニアおよび/ま
たはアミンなどのアルカリ性物質を予め水に溶かした水
溶液中に活性が低下した触媒を浸すか、水に該触媒を浸
したものの中にアンモニアおよび/またはアミンなどの
アルカリ性物質を添加して水溶液としたものを使用する
ことがてきる。劣化触媒を浸す前記水溶液の温度は、特
に制限はないが、該水溶液の温度が低すぎるとSO
の反応に時間がかかり、また、該水溶液の温度が高すぎ
ると触媒の表面部分だけで反応が起こることがあるの
で、0〜80℃、好ましくは15〜60℃の範囲が望ま
しい。また、該触媒を浸す時間は5分間以上、好ましく
は10分間〜10時間が望ましい。
【0020】前述の方法で処理した触媒中のバナジウム
成分は主にVの状態にあるので、このままの状態
では触媒活性が低いため、触媒を乾燥し、空気中で焼成
してVの状態にする必要がある。焼成条件として
は、通常の触媒製造時における焼成温度、時間が採用可
能で、具体的には250〜800℃範囲、好ましくは3
00〜700℃範囲の温度で、0.5〜10時間焼成さ
れる。
【0021】乾燥や焼成の方法は、通常の方法で行うこ
とができる。乾燥と焼成を別々の設備で行ってもよく、
また同一の設備で行ってもよい。例えば触媒を乾燥状態
のまま反応器に充填し、反応ガス、燃焼ガスあるいは間
接加熱ガスなどで焼成することもできる。
【0022】本発明の再生方法は、SOxで被毒されて
活性劣化した、バナジウム化合物と酸化チタンを含有す
る脱硝触媒の全てに適用でき、例えば、バナジウム化合
物と酸化チタンのほかに、タングステン、モリブデン、
鉄などの成分を含む触媒が挙げられる。また、SOxに
よる被毒だけでなくダストやアルカリ金属の付着による
活性劣化した触媒などに対しても、その再生効果は十分
に発揮される。
【0023】
【実施例】以下に実施例を示し本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0024】実施例1 ゴミ焼却炉の排ガス処理に、反応温度200〜210℃
で1年間使用して劣化した酸化チタン、タングステンお
よびバナジウム化合物を主成分とするハニカム状脱硝触
媒(Y)を再生し、劣化前のフレッシュ触媒(新品)と
の活性比較を反応速度定数(K)で比較した。
【0025】劣化前のフレッシュ触媒(新品)の組成は
次の通りである。 TiO:82.0wt% V : 4.0wt% WO : 9.0wt% 粘土など: 5.0wt%
【0026】このフレッシュのハニカム状触媒から2目
×2目×300mmの大きさに切出し、流通型反応器に
充填して、次の反応条件で脱硝率を測定した。
【0027】触媒に接触前後の反応ガス中のNOx濃度
をケミルミ式NOx分析計で測定し、下記の式により、
脱硝率を求め、脱硝率から反応速度定数(K)を求め
た。
【数1】脱硝率(%)=(触媒に接触前のNOx濃度−
触媒に接触後のNOx濃度)÷(触媒に接触前のNOx
濃度)×100 反応速度定数(K)=−38.99×ln(1−脱硝率
/100) (上記式中、lnは自然対数の記号を示す)
【0028】その結果、フレッシュ触媒の脱硝率は3
7.8%で、反応速度定数(K)は、18.5であっ
た。
【0029】[劣化触媒の評価]前述の劣化触媒(Y)
は、暗灰色で、分析の結果SOが10.7wt%含ま
れていた。この触媒をフレッシュ触媒の評価と同様の方
法で脱硝率をめたところ、脱硝率は21.16%で、反
応速度定数(K)は9.27であった。レッシュ触媒の
反応速度定数(K)に対する劣化触媒の反応速度定数
(K)の比[活性劣化率(K/K)]は、0.50で
ある。
【0030】[劣化触媒の再生]前述の劣化触媒(Y)
を5目×6目×480mmの大きさに切出して再生のサ
ンプルとして用いた。該サンプルを温度25℃、濃度1
wt%のアンモニア水溶液3900mlに30分間浸漬
した。サンプルを浸漬した後の処理水溶液のpHは1
0.26であった。ついでサンプルを溶液から取り出し
1晩100℃で乾燥し、ついで空気中で500℃で10
時間焼成して再生触媒Aを得た。再生触媒Aの性状を表
3に示す。
【0031】実施例2、3および比較例1〜4 実施例1において、サンプルを浸漬した後の処理水溶液
のpHを表2に示す値にアンモニア濃度により変えた以
外は実施例1と全く同様にして再生触媒B、C、D、
E、F、Gを得た。これらの再生条件は表2に、再生触
媒の性状を表3に示す。
【0032】実施例4 実施例1〜3および比較例1〜4の再生触媒A〜Gにつ
いて、実施例1のフレッシュ触媒の評価と同様の方法で
脱硝率を求め、脱硝率から反応速度定数(K)を求め
た。レッシュ触媒の反応速度定数(K)に対する再生
触媒の反応速度定数(K)の比[活性劣化率(K/
)]を表3に示す。また、再生触媒のV残存
割合(%)に対する活性劣化率の関係を図1に示す。
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】 (注)*1:( )の値はフレッシュ触媒のV
に対する再生触媒のV量の割合(%)
【0035】表3および図1から分かるように、本発明
の方法で再生した触媒A、B、Cの活性は、活性劣化率
が0.94〜1.04とレッシュ触媒の活性と同等に回
復している。
【0036】
【効果】本発明により、バナジウム成分を流出すること
なく、効率よく触媒活性を回復することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】再生触媒のV残存割合(%)に対する活
性劣化率(K/ K)の関係を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠田 高明 兵庫県尼崎市金楽寺町2丁目2番33号 株 式会社タクマ内 Fターム(参考) 4D048 AA06 AB02 BA07X BA23X BA27X BA41X BB02 BD01 BD05 DA03 4G069 AA10 BA04A BA04B BB04A BB04B BC54A BC54B BC60B CA04 CA08 CA13 DA06 EA18 GA01 GA12 GA16

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫黄酸化物により活性が劣化したバナジ
    ウム化合物と酸化チタンを含有する脱硝触媒を、アンモ
    ニアおよびアミンよりなる群から選ばれたアルカリ性物
    質の水溶液中に浸漬した後、乾燥し、空気中で焼成する
    方法であって、前記アルカリ性物質の水溶液におけるア
    ルカリ性物質の濃度は、前記脱硝触媒を浸漬した後の水
    溶液のpHが4.0以上を保ちうる濃度であることを特
    徴とする脱硝触媒の再生方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3022471A1 (fr) * 2014-06-23 2015-12-25 Lab Sa Procede de regeneration d'un catalyseur de denitrification contenant des oxydes de fer et/ou de manganese
WO2021012737A1 (zh) * 2019-07-23 2021-01-28 南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司 一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的重整制氢催化剂及其制备方法

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