JP2000262857A - アンモニア酸化塔 - Google Patents
アンモニア酸化塔Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】残留アンモニア、副生窒素酸化物および亜酸化
窒素の排出が少ないアンモニア酸化塔の提供。 【解決手段】ガス分散器５、アンモニア酸化触媒層６、
および、脱硝触媒層７が一体に形成されたアンモニア酸
化塔３３において、前記アンモニア酸化触媒層６と脱硝
触媒層７との間にアンモニアガス混合器３を設け、該ア
ンモニアガス混合器がスロート（絞り）部４を有し、前
記スロート部に供給されるアンモニアガスのバイパスガ
ス導入管１０を少なくとも２本有し、前記アンモニア酸
化塔３３に導入するアンモニア含有ガスを予め２分割
し、一方をアンモニア酸化触媒層６に導入し、他方を前
記ガス導入管からアンモニアガス混合器に導入するよう
構成したアンモニア酸化塔。
窒素の排出が少ないアンモニア酸化塔の提供。 【解決手段】ガス分散器５、アンモニア酸化触媒層６、
および、脱硝触媒層７が一体に形成されたアンモニア酸
化塔３３において、前記アンモニア酸化触媒層６と脱硝
触媒層７との間にアンモニアガス混合器３を設け、該ア
ンモニアガス混合器がスロート（絞り）部４を有し、前
記スロート部に供給されるアンモニアガスのバイパスガ
ス導入管１０を少なくとも２本有し、前記アンモニア酸
化塔３３に導入するアンモニア含有ガスを予め２分割
し、一方をアンモニア酸化触媒層６に導入し、他方を前
記ガス導入管からアンモニアガス混合器に導入するよう
構成したアンモニア酸化塔。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス中のアンモニ
アを窒素へ変換するためのアンモニア酸化塔に関する。
アを窒素へ変換するためのアンモニア酸化塔に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の湖沼および海の富栄養化に伴な
い、排水中のアンモニア態窒素は窒素として６０ｍｇ／
ｌ以下とするよう規制されている。アンモニア態窒素を
含む廃水のアンモニア処理には、生物処理法、イオン交
換法、ストリッピングー触媒酸化法などの処理が実用化
されている。
い、排水中のアンモニア態窒素は窒素として６０ｍｇ／
ｌ以下とするよう規制されている。アンモニア態窒素を
含む廃水のアンモニア処理には、生物処理法、イオン交
換法、ストリッピングー触媒酸化法などの処理が実用化
されている。
【０００３】上記の生物処理法は、下水のような汚水中
のアンモニア態窒素濃度が低く、生物化学的酸素要求量
（ＢＯＤ）が高い排水処理に適している。
のアンモニア態窒素濃度が低く、生物化学的酸素要求量
（ＢＯＤ）が高い排水処理に適している。
【０００４】また、イオン交換法は、交換速度が遅いた
めに小規模な処理に適しているが、原理的にアンモニア
態窒素を濃縮することで、排出される高濃度のアンモニ
アの処理が必要となる。ストリッピング一触媒酸化法
は、上記の生物処理法やイオン交換法より高速度で処理
できるため、化学工場、発電所などの比較的高濃度（窒
素にして１０００ｍｇ／ｌ以上）のアンモニア態窒素を
含む廃水や、あるいは、し尿等の処理に適している。
めに小規模な処理に適しているが、原理的にアンモニア
態窒素を濃縮することで、排出される高濃度のアンモニ
アの処理が必要となる。ストリッピング一触媒酸化法
は、上記の生物処理法やイオン交換法より高速度で処理
できるため、化学工場、発電所などの比較的高濃度（窒
素にして１０００ｍｇ／ｌ以上）のアンモニア態窒素を
含む廃水や、あるいは、し尿等の処理に適している。
【０００５】こうした廃水処理においては、下式に示す
ように、廃水に苛性ソーダを添加してｐＨを上げアンモ
ニア態窒素をアンモニアに変換した後、液とスチームを
接触させてアンモニアを放散させ、それを酸化触媒の存
在下で空気中の酸素により窒素に変換して処理されてい
る。
ように、廃水に苛性ソーダを添加してｐＨを上げアンモ
ニア態窒素をアンモニアに変換した後、液とスチームを
接触させてアンモニアを放散させ、それを酸化触媒の存
在下で空気中の酸素により窒素に変換して処理されてい
る。
【０００６】
【化１】
【０００７】上記の酸化触媒に関しては多くの提案がな
されている（例えば、特開平８−１９７０３９号公報）
が、残留するアンモニアを特定悪臭物質としての排出事
業所環境地表で５ｐｐｍ以下とし、かつ、副生する窒素
酸化物を排出規制値（例えば５０ｐｐｍ）以下に抑える
ことは困難であった。また、温暖化ガスである亜酸化窒
素も副生する。
されている（例えば、特開平８−１９７０３９号公報）
が、残留するアンモニアを特定悪臭物質としての排出事
業所環境地表で５ｐｐｍ以下とし、かつ、副生する窒素
酸化物を排出規制値（例えば５０ｐｐｍ）以下に抑える
ことは困難であった。また、温暖化ガスである亜酸化窒
素も副生する。
【０００８】
【化２】４ＮＨ3 ＋ ５Ｏ2 → ４ＮＯ ＋ ６Ｈ2Ｏ ４ＮＨ3 ＋ ７Ｏ2 → ４ＮＯ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ２ＮＨ3 ＋ ２Ｏ2 → Ｎ2Ｏ ＋ ３Ｈ2Ｏ このため、アンモニアの一部をバイパスさせ、後段の脱
硝工程で窒素へ変換する方法が提案（特開昭５３−１０
８０６５号公報）されている。
硝工程で窒素へ変換する方法が提案（特開昭５３−１０
８０６５号公報）されている。
【０００９】
【化３】 ４ＮＨ3 ＋ ４ＮＯ＋ Ｏ2 → ４Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ８ＮＨ3 ＋ ６ＮＯ2 → ７Ｎ2 ＋ １２Ｈ2Ｏ この脱硝工程で残留するアンモニアは、同一脱硝塔内
（例えば、上甲勲，中原敏次“触媒を用いた水処理技術
−アンモニア含有廃水の脱窒処理法−”触媒，３９
（７），５９０頁（１９９７））、または、第二の酸化
塔内（特開平８−１９７０７６号公報）に設けられた酸
化触媒で酸化させている。
（例えば、上甲勲，中原敏次“触媒を用いた水処理技術
−アンモニア含有廃水の脱窒処理法−”触媒，３９
（７），５９０頁（１９９７））、または、第二の酸化
塔内（特開平８−１９７０７６号公報）に設けられた酸
化触媒で酸化させている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術では、
アンモニアを窒素に変換するために多塔多段処理がなさ
れており、制御が困難で設備費が高くなると云った問題
があった。これを一体化して改良したものが提案（特開
昭６３−７２３２７号，特開平１０−１５１３２４号公
報）されているが、残留アンモニア、副生窒素酸化物お
よび亜酸化窒素を所定の排出規制値以下とするには十分
とは云えなかった。
アンモニアを窒素に変換するために多塔多段処理がなさ
れており、制御が困難で設備費が高くなると云った問題
があった。これを一体化して改良したものが提案（特開
昭６３−７２３２７号，特開平１０−１５１３２４号公
報）されているが、残留アンモニア、副生窒素酸化物お
よび亜酸化窒素を所定の排出規制値以下とするには十分
とは云えなかった。
【００１１】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改
善するため、一つの塔で残留アンモニア、副生窒素酸化
物および亜酸化窒素の量を所定の規制値以下に低減する
ことができるアンモニア酸化塔を提供することにある。
善するため、一つの塔で残留アンモニア、副生窒素酸化
物および亜酸化窒素の量を所定の規制値以下に低減する
ことができるアンモニア酸化塔を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。
明の要旨は次のとおりである。
【００１３】〔１〕 ガス分散器、アンモニア酸化触媒
層、および、脱硝触媒層が一体に形成されたアンモニア
酸化塔において、前記アンモニア酸化触媒層と脱硝触媒
層との間にアンモニアガス混合器を設け、該アンモニア
ガス混合器がスロート（絞り）部を有し、前記スロート
部に供給されるアンモニアガスのガス導入管を少なくと
も２本有し、前記アンモニア酸化塔に導入するアンモニ
ア含有ガスを予め２分割し、一方をアンモニア酸化触媒
層に導入し、他方を前記ガス導入管からアンモニアガス
混合器に導入するよう構成したことを特徴とするアンモ
ニア酸化塔。
層、および、脱硝触媒層が一体に形成されたアンモニア
酸化塔において、前記アンモニア酸化触媒層と脱硝触媒
層との間にアンモニアガス混合器を設け、該アンモニア
ガス混合器がスロート（絞り）部を有し、前記スロート
部に供給されるアンモニアガスのガス導入管を少なくと
も２本有し、前記アンモニア酸化塔に導入するアンモニ
ア含有ガスを予め２分割し、一方をアンモニア酸化触媒
層に導入し、他方を前記ガス導入管からアンモニアガス
混合器に導入するよう構成したことを特徴とするアンモ
ニア酸化塔。
【００１４】〔２〕 前記ガス導入管からのアンモニア
ガスの流入方向が、ガス混合器のスロート部断面に対
し、接線方向となるようガス導入管が配置されている前
記〔１〕に記載のアンモニア酸化塔。
ガスの流入方向が、ガス混合器のスロート部断面に対
し、接線方向となるようガス導入管が配置されている前
記〔１〕に記載のアンモニア酸化塔。
【００１５】〔３〕 前記ガス混合器の後流に、ガス整
流材を配置した前記〔１〕または〔２〕に記載のアンモ
ニア酸化塔。
流材を配置した前記〔１〕または〔２〕に記載のアンモ
ニア酸化塔。
【００１６】〔４〕 前記ガス整流材が金網状または格
子状の構造物、粒子状の充填物で構成されている前記
〔３〕に記載のアンモニア酸化塔。
子状の構造物、粒子状の充填物で構成されている前記
〔３〕に記載のアンモニア酸化塔。
【００１７】〔５〕 前記アンモニア酸化触媒層が酸化
チタンに銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、マンガンの少な
くとも１種を担持または混合した触媒からなり、前記脱
硝触媒層が酸化チタンにモリブデン、バナジウム、鉄、
タングステンの少なくとも一種を担持または混合した触
媒からなる前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載のアン
モニア酸化塔。
チタンに銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、マンガンの少な
くとも１種を担持または混合した触媒からなり、前記脱
硝触媒層が酸化チタンにモリブデン、バナジウム、鉄、
タングステンの少なくとも一種を担持または混合した触
媒からなる前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載のアン
モニア酸化塔。
【００１８】〔６〕 前記脱硝触媒層で処理されたガス
中の窒素酸化物濃度の値が所定の濃度範囲になるよう前
記ガス混合器に導入するガス量を制御する制御手段を備
えた前記〔５〕に記載のアンモニア酸化塔。
中の窒素酸化物濃度の値が所定の濃度範囲になるよう前
記ガス混合器に導入するガス量を制御する制御手段を備
えた前記〔５〕に記載のアンモニア酸化塔。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１の本発明の酸化塔の一例であ
る模式断面図に示すように、前記のガス分散器、アンモ
ニア酸化触媒層、アンモニアガス混合器、および、脱硝
触媒層が一体化したアンモニア酸化塔（以下、単に酸化
塔と云う）において、処理すべきアンモニア含有ガスは
アンモニア含有ガス導入管（酸化塔）１１から導入さ
れ、アンモニア酸化触媒層（以下、単に酸化触媒層と云
う）６、ガス混合器３、脱硝触媒層７を経て処理され
る。上記各部分は個別に作製し、フランジ等で一体化
し、必要に応じて取り外せるようにすることで各部の作
製、触媒の交換充填、点検等が容易である。
る模式断面図に示すように、前記のガス分散器、アンモ
ニア酸化触媒層、アンモニアガス混合器、および、脱硝
触媒層が一体化したアンモニア酸化塔（以下、単に酸化
塔と云う）において、処理すべきアンモニア含有ガスは
アンモニア含有ガス導入管（酸化塔）１１から導入さ
れ、アンモニア酸化触媒層（以下、単に酸化触媒層と云
う）６、ガス混合器３、脱硝触媒層７を経て処理され
る。上記各部分は個別に作製し、フランジ等で一体化
し、必要に応じて取り外せるようにすることで各部の作
製、触媒の交換充填、点検等が容易である。
【００２０】上記の酸化塔３３を用いて、アンモニア含
有ガスを効果的に処理するには、アンモニア含有ガスを
予め２分割し、一方を酸化触媒層６に導入し、他方を酸
化触媒層をバイパスさせてガス混合器３に導入し、酸化
触媒層６で処理したガスと混合する。このバイパスガス
の流量は、酸化塔３３で処理後のガス中の窒素酸化物濃
度を測定し、その値が所定の濃度範囲（例えば、５０ｐ
ｐｍ以下）になるように制御する。
有ガスを効果的に処理するには、アンモニア含有ガスを
予め２分割し、一方を酸化触媒層６に導入し、他方を酸
化触媒層をバイパスさせてガス混合器３に導入し、酸化
触媒層６で処理したガスと混合する。このバイパスガス
の流量は、酸化塔３３で処理後のガス中の窒素酸化物濃
度を測定し、その値が所定の濃度範囲（例えば、５０ｐ
ｐｍ以下）になるように制御する。
【００２１】バイパスガスはガス混合器３の側面から供
給され、酸化触媒層６で処理されたガスと混合される。
その際、この混合が不十分であると、局部的に高濃度の
アンモニアが脱硝触媒層７で処理したガスに含まれる。
給され、酸化触媒層６で処理されたガスと混合される。
その際、この混合が不十分であると、局部的に高濃度の
アンモニアが脱硝触媒層７で処理したガスに含まれる。
【００２２】従って、ガス混合器の混合性能が問題とな
るが、該混合器としては、スロート（絞り）部を有する
ノズル型ベンチュリ管を用いることで解決することがで
きる。上記ベンチュリ管の絞り部のガス流速は、２０ｍ
／ｓ程度になるように設計することが望ましい。あまり
流速が大きくなると圧力損失が大きくなるので、絞り部
の下流側の開放角度としては１０度前後が望ましい。ま
た、その下流部に金網状、格子状、あるいは、粒子状充
填材からなるガス流を整流する整流材を設けることで、
上記解放角度を大きくすることが可能である。
るが、該混合器としては、スロート（絞り）部を有する
ノズル型ベンチュリ管を用いることで解決することがで
きる。上記ベンチュリ管の絞り部のガス流速は、２０ｍ
／ｓ程度になるように設計することが望ましい。あまり
流速が大きくなると圧力損失が大きくなるので、絞り部
の下流側の開放角度としては１０度前後が望ましい。ま
た、その下流部に金網状、格子状、あるいは、粒子状充
填材からなるガス流を整流する整流材を設けることで、
上記解放角度を大きくすることが可能である。
【００２３】酸化触媒層６の前段にガス分散器５を設置
することが望ましい。該ガス分散器５には、ＳＵＳ製の
平板をリボン状に捻った構造のもの、アルミナ、ガラス
などのアンモニア雰囲気中で安定な粒子状の充填層で構
成したものが用いられる。こうしたガス分散器５は、酸
化触媒層６へ供給されるガスの偏流を解消することがで
きるので、本発明の目的達成により効果的である。な
お、ガス分散器５は酸化塔内部のその他の箇所に設置し
てもよい。
することが望ましい。該ガス分散器５には、ＳＵＳ製の
平板をリボン状に捻った構造のもの、アルミナ、ガラス
などのアンモニア雰囲気中で安定な粒子状の充填層で構
成したものが用いられる。こうしたガス分散器５は、酸
化触媒層６へ供給されるガスの偏流を解消することがで
きるので、本発明の目的達成により効果的である。な
お、ガス分散器５は酸化塔内部のその他の箇所に設置し
てもよい。
【００２４】上記酸化触媒層６を構成するアンモニア酸
化触媒としては、酸化チタンに少なくとも銀、銅、鉄、
ニッケル、亜鉛、マンガンの１種以上の活性成分を金属
塩とした溶液を用いて含浸，担持したものが望ましい。
上記活性成分の担持量は、酸化チタン０.１〜１０重量
％のものが好ましい。特に、酸化チタンに、銀５〜１０
重量％、鉄０.１〜０.５重量％を担持した酸化触媒は窒
素酸化物および亜酸化窒素の副性が少なく好ましい。
化触媒としては、酸化チタンに少なくとも銀、銅、鉄、
ニッケル、亜鉛、マンガンの１種以上の活性成分を金属
塩とした溶液を用いて含浸，担持したものが望ましい。
上記活性成分の担持量は、酸化チタン０.１〜１０重量
％のものが好ましい。特に、酸化チタンに、銀５〜１０
重量％、鉄０.１〜０.５重量％を担持した酸化触媒は窒
素酸化物および亜酸化窒素の副性が少なく好ましい。
【００２５】なお、上記触媒は酸化チタンと活性成分を
混練法、共沈法で混合し、乾燥、焼成、加圧成型等して
製造することができる。
混練法、共沈法で混合し、乾燥、焼成、加圧成型等して
製造することができる。
【００２６】また、脱硝触媒層７を構成する脱硝触媒
は、酸化チタンに少なくともモリブデン、バナジウム、
鉄、タングステンの１種以上を担持または混合した触媒
が望ましい。特に、酸化チタンにモリブデンおよび／ま
たはバナジウム１〜１０重量％を担持した脱硝触媒が好
ましい。この触媒も混練法、共沈法で製造することがで
きる。
は、酸化チタンに少なくともモリブデン、バナジウム、
鉄、タングステンの１種以上を担持または混合した触媒
が望ましい。特に、酸化チタンにモリブデンおよび／ま
たはバナジウム１〜１０重量％を担持した脱硝触媒が好
ましい。この触媒も混練法、共沈法で製造することがで
きる。
【００２７】上記のいずれの触媒層も、空間速度（Ｓ
Ｖ）に換算して１０００〜１００００ｈ~1程度となるよ
う構成することが好ましい。
Ｖ）に換算して１０００〜１００００ｈ~1程度となるよ
う構成することが好ましい。
【００２８】酸化塔３３の処理温度は、空間速度（Ｓ
Ｖ）および含有水蒸気濃度に依存するが、３００〜５０
０℃が実用的である。また、アンモニア含有ガスとして
は、理論的にはモル比でアンモニアの３／４以上の酸素
を含めばよいが、後段の脱硝反応にも酸素が必要なの
で、酸素は過剰なほうが望ましい。なお、前記触媒には
水蒸気が共存しても問題のないものを選択する。
Ｖ）および含有水蒸気濃度に依存するが、３００〜５０
０℃が実用的である。また、アンモニア含有ガスとして
は、理論的にはモル比でアンモニアの３／４以上の酸素
を含めばよいが、後段の脱硝反応にも酸素が必要なの
で、酸素は過剰なほうが望ましい。なお、前記触媒には
水蒸気が共存しても問題のないものを選択する。
【００２９】アンモニア含有ガスは、アンモニア態窒素
を含む溶液またはし尿から発生させた水蒸気を含むガス
などで、特に、制限されない。また、アンモニア態窒素
を含む溶液としては、発電所、化学工場、石油精製工
場、製鉄所、し尿処理場等から排出される溶液が対象と
なる。
を含む溶液またはし尿から発生させた水蒸気を含むガス
などで、特に、制限されない。また、アンモニア態窒素
を含む溶液としては、発電所、化学工場、石油精製工
場、製鉄所、し尿処理場等から排出される溶液が対象と
なる。
【００３０】本発明において、２分割された一方のアン
モニア含有ガスが、上記酸化触媒層へ供給されると、ア
ンモニアは酸素により酸化されてその大部分は窒素とな
り、一部は一酸化窒素、二酸化窒素となる。また、亜酸
化窒素は数１０ｐｐｍ程度生成する。
モニア含有ガスが、上記酸化触媒層へ供給されると、ア
ンモニアは酸素により酸化されてその大部分は窒素とな
り、一部は一酸化窒素、二酸化窒素となる。また、亜酸
化窒素は数１０ｐｐｍ程度生成する。
【００３１】
【化４】４ＮＨ3 ＋ ３Ｏ2 → ２Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ４ＮＨ3 ＋ ５Ｏ2 → ４ＮＯ ＋ ６Ｈ2Ｏ ４ＮＨ3 ＋ ７Ｏ2 → ４ＮＯ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ２ＮＨ3 ＋ ２Ｏ2 → Ｎ2Ｏ ＋ ３Ｈ2Ｏ また、前記バイパスガスを上記ガス混合器３の側面に設
けた２本以上のバイパスガス導入管１０から導入添加
し、脱硝触媒層７で処理することで、下式のよう反応し
て、残留アンモニアおよび副生窒素酸化物の排出量を低
減することができる。
けた２本以上のバイパスガス導入管１０から導入添加
し、脱硝触媒層７で処理することで、下式のよう反応し
て、残留アンモニアおよび副生窒素酸化物の排出量を低
減することができる。
【００３２】
【化５】 ４ＮＨ3 ＋ ４ＮＯ＋ Ｏ2 → ４Ｎ2 ＋ ６Ｈ2Ｏ ８ＮＨ3 ＋ ６ＮＯ2 → ７Ｎ2 ＋ １２Ｈ2Ｏ なお、酸化塔出口１４の窒素酸化物濃度が、排出規制値
の５０ｐｐｍ以下となるようバイパスガスのガス混合器
３への導入量を制御して、残留アンモニア量を１０ｐｐ
ｍ以下、亜酸化窒素を数１０ｐｐｍとする。
の５０ｐｐｍ以下となるようバイパスガスのガス混合器
３への導入量を制御して、残留アンモニア量を１０ｐｐ
ｍ以下、亜酸化窒素を数１０ｐｐｍとする。
【００３３】また、上記バイパスガスのガス混合器３へ
の供給は、該ガス混合器の絞り部４の断面に対し接線方
向に配置した２本以上のバイパスガス導入管１０から導
入することで、ガスをより効果的に混合することができ
る。上記導入管は幾つ設けてもよいが、２本設ければ十
分である。
の供給は、該ガス混合器の絞り部４の断面に対し接線方
向に配置した２本以上のバイパスガス導入管１０から導
入することで、ガスをより効果的に混合することができ
る。上記導入管は幾つ設けてもよいが、２本設ければ十
分である。
【００３４】次に、本発明を実施例に基づき具体的に説
明する。
明する。
【００３５】
【実施例】〔実施例 １〕図１は、本発明の酸化塔の一
例を示す模式断面図である。アンモニア酸化触媒充填管
１は内径４０ｃｍ×高さ４０ｃｍとした。脱硝触媒充填
管２は内径４０ｃｍ×高さ５０ｃｍとした。
例を示す模式断面図である。アンモニア酸化触媒充填管
１は内径４０ｃｍ×高さ４０ｃｍとした。脱硝触媒充填
管２は内径４０ｃｍ×高さ５０ｃｍとした。
【００３６】上記１，２の間に設けるガス混合器３は高
さ６０ｃｍ、絞り部４の内径１１ｃｍとした。また、ガ
ス分散器５は内径４０ｃｍ×高さ１０ｃｍとした。
さ６０ｃｍ、絞り部４の内径１１ｃｍとした。また、ガ
ス分散器５は内径４０ｃｍ×高さ１０ｃｍとした。
【００３７】これらはいずれも厚さ約４ｍｍのＳＵＳ３
０６管で作製し、各部はフランジ１３を介して一体化さ
れている。また、酸化塔３３の外周には厚さ１０ｃｍの
断熱材（図示省略）を巻き付けた。
０６管で作製し、各部はフランジ１３を介して一体化さ
れている。また、酸化塔３３の外周には厚さ１０ｃｍの
断熱材（図示省略）を巻き付けた。
【００３８】アンモニア酸化触媒充填管１に充填される
アンモニア酸化触媒としては、粒径４〜６ｍｍの酸化チ
タン粒子に１０重量％の銀と０.５重量％の鉄を含浸，
調製した触媒を４６ｋｇ充填した。
アンモニア酸化触媒としては、粒径４〜６ｍｍの酸化チ
タン粒子に１０重量％の銀と０.５重量％の鉄を含浸，
調製した触媒を４６ｋｇ充填した。
【００３９】脱硝触媒充填管２に充填される脱硝触媒と
しては、混練法で製造した酸化チタン８５重量％、モリ
ブデン１０重量％、バナジウム５重量％からなる直径と
高さがそれぞれ５ｍｍの円柱状触媒を４６ｋｇ充填し
た。
しては、混練法で製造した酸化チタン８５重量％、モリ
ブデン１０重量％、バナジウム５重量％からなる直径と
高さがそれぞれ５ｍｍの円柱状触媒を４６ｋｇ充填し
た。
【００４０】ガス分散器５には、４〜６ｍｍの酸化チタ
ン粒子８を１０ｋｇ充填した。
ン粒子８を１０ｋｇ充填した。
【００４１】上記触媒および酸化チタン粒子は、ＳＵＳ
３０６製の金網支持具９で上下を固定し充填層を形成し
た。
３０６製の金網支持具９で上下を固定し充填層を形成し
た。
【００４２】また、ガス混合器３の側面には、バイパス
ガスを４本のバイパスガス導入管１０から導入できるよ
うに構成し、本発明の酸化塔３３を作製した。
ガスを４本のバイパスガス導入管１０から導入できるよ
うに構成し、本発明の酸化塔３３を作製した。
【００４３】〔実施例 ２〕図２は、本発明の酸化塔の
他の一例を示す模式断面図である。ガス混合器３の高さ
５０ｃｍ、絞り部４の内径を１１ｃｍとし、ガス下流側
の絞り部に高さ２ｃｍ、格子間隔２ｃｍのＳＵＳ３０６
製の格子１５を配置した。また、ガス混合器３の側面に
はアンモニアバイパスガスを導入するバイパスガス導入
管１０を２本設けた。
他の一例を示す模式断面図である。ガス混合器３の高さ
５０ｃｍ、絞り部４の内径を１１ｃｍとし、ガス下流側
の絞り部に高さ２ｃｍ、格子間隔２ｃｍのＳＵＳ３０６
製の格子１５を配置した。また、ガス混合器３の側面に
はアンモニアバイパスガスを導入するバイパスガス導入
管１０を２本設けた。
【００４４】アンモニア酸化触媒としては、４〜６ｍｍ
の酸化チタン粒子に対し１０重量％の銅と０.５重量％
の亜鉛を含浸，調製した触媒４６ｋｇを充填した。
の酸化チタン粒子に対し１０重量％の銅と０.５重量％
の亜鉛を含浸，調製した触媒４６ｋｇを充填した。
【００４５】脱硝触媒としては、４〜６ｍｍの酸化チタ
ン粒子に対し５重量％の鉄と５重量％のタングステンを
含浸，調製した触媒４６ｋｇを充填した。
ン粒子に対し５重量％の鉄と５重量％のタングステンを
含浸，調製した触媒４６ｋｇを充填した。
【００４６】また、ガス分散器５には、外径５ｍｍ×高
さ５ｍｍのαアルミナ製のラシヒリング１６を充填し
た。
さ５ｍｍのαアルミナ製のラシヒリング１６を充填し
た。
【００４７】また、バイパスガス導入管の本数を２本と
した以外は、酸化塔の構成は実施例１と同じである。
した以外は、酸化塔の構成は実施例１と同じである。
【００４８】〔実施例 ３〕実施例１の酸化塔を用い
て、図３の構成図に示すようなガス処理設備を作製し
た。酸化塔３３の前段に、処理するアンモニア含有ガス
１７の予熱器１８と、ガスを２分割し、一方をアンモニ
ア含有ガス導入管１１へ、他方をガス混合器３へ供給す
るバイパスガス配管を設け、バイパスガス３４の流量を
制御する制御弁１９を設置した。
て、図３の構成図に示すようなガス処理設備を作製し
た。酸化塔３３の前段に、処理するアンモニア含有ガス
１７の予熱器１８と、ガスを２分割し、一方をアンモニ
ア含有ガス導入管１１へ、他方をガス混合器３へ供給す
るバイパスガス配管を設け、バイパスガス３４の流量を
制御する制御弁１９を設置した。
【００４９】また、酸化塔３３の処理ガス排出管（酸化
塔出口）１４にガスサンプリング管２０を設け、窒素酸
化物連続分析計２１へ処理ガスの一部を供給して連続分
析できるようにした。また、その分析計からの出力を制
御弁１９に入力してバイパスガス３４の流量を制御でき
るようにした。
塔出口）１４にガスサンプリング管２０を設け、窒素酸
化物連続分析計２１へ処理ガスの一部を供給して連続分
析できるようにした。また、その分析計からの出力を制
御弁１９に入力してバイパスガス３４の流量を制御でき
るようにした。
【００５０】上記の設備を用いて、アンモニア０.８３
容量％、スチーム３６容量％、酸素１３容量％、残部が
窒素からなるガス２７１Ｎｍ3／ｈを処理した。
容量％、スチーム３６容量％、酸素１３容量％、残部が
窒素からなるガス２７１Ｎｍ3／ｈを処理した。
【００５１】処理条件としては、定常状態で予熱温度４
０５℃、酸化触媒４７２℃、脱硝触媒４４０℃、バイパ
スガス量１５Ｎｍ3／ｈで、酸化塔出口１４の残留アン
モニアの濃度４ｐｐｍ、窒素酸化物の濃度３６ｐｐｍ、
亜酸化窒素の濃度４３ｐｐｍであった。
０５℃、酸化触媒４７２℃、脱硝触媒４４０℃、バイパ
スガス量１５Ｎｍ3／ｈで、酸化塔出口１４の残留アン
モニアの濃度４ｐｐｍ、窒素酸化物の濃度３６ｐｐｍ、
亜酸化窒素の濃度４３ｐｐｍであった。
【００５２】〔実施例 ４〕実施例３と同様の設備を用
いて、アンモニア０.７容量％を含む空気２７０Ｎｍ3／
ｈを処理した。処理条件としては、定常状態で予熱温度
３２０℃、酸化触媒３８０℃、脱硝触媒３７０℃、バイ
パスガス量０１６Ｎｍ3／ｈで、酸化塔出口１４の残留
アンモニアの濃度５ｐｐｍ、窒素酸化物の濃度１３ｐｐ
ｍ、亜酸化窒素の濃度９０ｐｐｍであった。
いて、アンモニア０.７容量％を含む空気２７０Ｎｍ3／
ｈを処理した。処理条件としては、定常状態で予熱温度
３２０℃、酸化触媒３８０℃、脱硝触媒３７０℃、バイ
パスガス量０１６Ｎｍ3／ｈで、酸化塔出口１４の残留
アンモニアの濃度５ｐｐｍ、窒素酸化物の濃度１３ｐｐ
ｍ、亜酸化窒素の濃度９０ｐｐｍであった。
【００５３】〔比較例 １〕図１に示す絞り部４を有す
るガス混合器３を、直管構造のガス混合器とした以外
は、実施例３と同様の条件でアンモニア含有ガスを処理
した。
るガス混合器３を、直管構造のガス混合器とした以外
は、実施例３と同様の条件でアンモニア含有ガスを処理
した。
【００５４】処理条件としては、定常状態で予熱温度４
０３℃、酸化触媒４６８℃、脱硝触媒４４１℃、バイパ
スガス量１６Ｎｍ3／ｈで、酸化塔出口の窒素酸化物の
濃度は３５ｐｐｍ、亜酸化窒素の濃度は５０ｐｐｍであ
ったが、残留アンモニアの濃度は６５０ｐｐｍと著しく
高い値を示した。
０３℃、酸化触媒４６８℃、脱硝触媒４４１℃、バイパ
スガス量１６Ｎｍ3／ｈで、酸化塔出口の窒素酸化物の
濃度は３５ｐｐｍ、亜酸化窒素の濃度は５０ｐｐｍであ
ったが、残留アンモニアの濃度は６５０ｐｐｍと著しく
高い値を示した。
【００５５】〔実施例 ５〕実施例２の酸化塔を用い
て、図４に示すような設備で発電所の機器洗浄廃水を処
理した。
て、図４に示すような設備で発電所の機器洗浄廃水を処
理した。
【００５６】アンモニア態窒素２.５７ｇ／ｌを含む廃
水２２を６１９ｋｇ／ｈで中和槽２３へ供給して２５重
量％の苛性ソーダ溶液２４を１４ｋｇ／ｈで添加し、発
生するアンモニアガスを１０Ｎｍ3／ｈの空気でパージ
して、第１放散塔２６の塔頂部へ供給し、液は第２放散
塔２７の塔頂部へ供給した。
水２２を６１９ｋｇ／ｈで中和槽２３へ供給して２５重
量％の苛性ソーダ溶液２４を１４ｋｇ／ｈで添加し、発
生するアンモニアガスを１０Ｎｍ3／ｈの空気でパージ
して、第１放散塔２６の塔頂部へ供給し、液は第２放散
塔２７の塔頂部へ供給した。
【００５７】第２放散塔２７の塔底部へ流量１１０Ｎｍ
3／ｈの放散用空気２８と、圧力７ｋｇ／ｃｍ2、流量９
１ｋｇ／ｈのスチーム２９を供給したところ、第１放散
塔２６の塔頂からはアンモニア０.８５容量％、スチー
ム４６.１容量％、酸素１１.０容量％、窒素４２.０容
量％の放散ガス３０が２１３Ｎｍ3／ｈで発生し、塔底
からはアンモニア態窒素５８ｍｇ／ｌ（窒素として４５
ｍｇ／ｌ）を含む廃液３１が６３６ｋｇ／ｈで排出され
た。
3／ｈの放散用空気２８と、圧力７ｋｇ／ｃｍ2、流量９
１ｋｇ／ｈのスチーム２９を供給したところ、第１放散
塔２６の塔頂からはアンモニア０.８５容量％、スチー
ム４６.１容量％、酸素１１.０容量％、窒素４２.０容
量％の放散ガス３０が２１３Ｎｍ3／ｈで発生し、塔底
からはアンモニア態窒素５８ｍｇ／ｌ（窒素として４５
ｍｇ／ｌ）を含む廃液３１が６３６ｋｇ／ｈで排出され
た。
【００５８】一方、第１放散塔２６の塔頂からの放散ガ
ス３０を２分割し、一方のガスに５８Ｎｍ3／ｈの希釈
用空気３２を添加し、さらに、予熱器１８で４０５℃ま
で予熱して酸化塔３３の塔底部へ供給した。
ス３０を２分割し、一方のガスに５８Ｎｍ3／ｈの希釈
用空気３２を添加し、さらに、予熱器１８で４０５℃ま
で予熱して酸化塔３３の塔底部へ供給した。
【００５９】一方、バイパスガス３４は４本のバイパス
ガス導入管を備えたガス混合器３に供給した。酸化塔出
口の窒素酸化物の濃度が４０ｐｐｍになるようにバイパ
スガス３４の流量を制御したところ、酸化塔出口の残留
アンモニアの濃度６ｐｐｍ、窒素酸化物濃度の濃度３９
ｐｐｍ、亜酸化窒素の濃度４８ｐｐｍであった。
ガス導入管を備えたガス混合器３に供給した。酸化塔出
口の窒素酸化物の濃度が４０ｐｐｍになるようにバイパ
スガス３４の流量を制御したところ、酸化塔出口の残留
アンモニアの濃度６ｐｐｍ、窒素酸化物濃度の濃度３９
ｐｐｍ、亜酸化窒素の濃度４８ｐｐｍであった。
【００６０】〔実施例 ６〕実施例１で示す酸化塔のバ
イパスガス導入管１０の本数を変えて、実施例３と同じ
条件でアンモニア含有ガスを処理した。バイパスガス導
入管の本数と処理後の処理ガス特性との関係を表１に示
す。バイパスガス導入管の本数が２本以上になると、処
理ガス特性はほぼ同じとなるので、実質的には２本設け
れば十分であることが分かる。
イパスガス導入管１０の本数を変えて、実施例３と同じ
条件でアンモニア含有ガスを処理した。バイパスガス導
入管の本数と処理後の処理ガス特性との関係を表１に示
す。バイパスガス導入管の本数が２本以上になると、処
理ガス特性はほぼ同じとなるので、実質的には２本設け
れば十分であることが分かる。
【００６１】
【表１】
【００６２】〔比較例 ２〕比較例１の直管構造のガス
混合器３を用いて、実施例６と同様に酸化塔のバイパス
ガス導入管１０の本数を変えて、アンモニア含有ガスを
処理したところ、表２に示すように、バイパスガス導入
管１０を２本以上設けたものであっても、処理ガスの残
量アンモニア等の量を下げることはできない。
混合器３を用いて、実施例６と同様に酸化塔のバイパス
ガス導入管１０の本数を変えて、アンモニア含有ガスを
処理したところ、表２に示すように、バイパスガス導入
管１０を２本以上設けたものであっても、処理ガスの残
量アンモニア等の量を下げることはできない。
【００６３】
【表２】
【００６４】〔実施例 ７〕ガス整流材の効果を見るた
め、実施例２で用いた格子１５の代わりに、ＳＵＳ３１
６製の多孔板（開口率５０％）を３枚（２ｃｍ間隔）設
置して、アンモニア含有ガスを処理したところ、酸化塔
出口における残留アンモニア濃度５ｐｐｍ、窒素酸化物
濃度４１ｐｐｍ、亜酸化窒素濃度４５ｐｐｍであった。
め、実施例２で用いた格子１５の代わりに、ＳＵＳ３１
６製の多孔板（開口率５０％）を３枚（２ｃｍ間隔）設
置して、アンモニア含有ガスを処理したところ、酸化塔
出口における残留アンモニア濃度５ｐｐｍ、窒素酸化物
濃度４１ｐｐｍ、亜酸化窒素濃度４５ｐｐｍであった。
【００６５】〔実施例 ８〕実施例７で用いた格子１５
の代わりに、ＳＵＳ３１６製の目間隔４ｍｍの金網を５
枚（１ｃｍ間隔）設置して、アンモニア含有ガスを処理
したところ、酸化塔出口における残留アンモニア濃度８
ｐｐｍ、窒素酸化物濃度４４ｐｐｍ、亜酸化窒素濃度４
５ｐｐｍであった。
の代わりに、ＳＵＳ３１６製の目間隔４ｍｍの金網を５
枚（１ｃｍ間隔）設置して、アンモニア含有ガスを処理
したところ、酸化塔出口における残留アンモニア濃度８
ｐｐｍ、窒素酸化物濃度４４ｐｐｍ、亜酸化窒素濃度４
５ｐｐｍであった。
【００６６】
【発明の効果】一塔二段触媒方式でスロート（絞り）部
を備えたガス混合器を備えたアンモニア酸化塔は、供給
されるアンモニア処理ガスを２分割しその一方をガス混
合器に設けた２本のバイパスガス導入管から導入する本
発明のアンモニア酸化塔は、従来のものよりも制御が容
易で、高いアンモニア処理能力を有しており、設備費、
運転費などを低減することができる。
を備えたガス混合器を備えたアンモニア酸化塔は、供給
されるアンモニア処理ガスを２分割しその一方をガス混
合器に設けた２本のバイパスガス導入管から導入する本
発明のアンモニア酸化塔は、従来のものよりも制御が容
易で、高いアンモニア処理能力を有しており、設備費、
運転費などを低減することができる。
【００６７】また、アンモニアを排出する化学工場、下
水処理場、し尿処理場などの排ガス処理、発電所、化学
工場のアンモニア態窒素を含む排水処理システムに用い
ることができる。
水処理場、し尿処理場などの排ガス処理、発電所、化学
工場のアンモニア態窒素を含む排水処理システムに用い
ることができる。
【図１】本発明によるアンモニア酸化塔の一例を示す模
式断面図である。
式断面図である。
【図２】本発明によるアンモニア酸化塔の一例を示す模
式断面図である。
式断面図である。
【図３】本発明によるアンモニア酸化塔の運転設備の模
式図である。
式図である。
【図４】本発明によるアンモニア態窒素含有廃液の処理
システムの構成図である。
システムの構成図である。
１…アンモニア酸化触媒充填管、２…脱硝触媒充填管、
３…ガス混合器、４…絞り部、５…ガス分散器、６…ア
ンモニア酸化触媒層、７…脱硝触媒層、８…酸化チタン
粒子、９…金網支持具、１０…バイパスガス導入管、１
１…アンモニア含有ガス導入管（酸化塔入口）、１２…
熱電対挿入管、１３…フランジ、１４…処理ガス排出管
（酸化塔出口）、１５…格子、１６…ラシヒリング、１
７…アンモニア含有ガス、１８…予熱器、１９…制御
弁、２０…ガスサンプリング管、２１…窒素酸化物連続
分析計、２２…アンモニア態窒素含有廃水、２３…中和
槽、２４…苛性ソーダ溶液、２５…空気、２６…第１放
散塔、２７…第２放散塔、２８…放散用空気、２９…ス
チーム、３０…放散ガス、３１…廃液、３２…希釈用空
気、３３…酸化塔、３４…バイパスガス。
３…ガス混合器、４…絞り部、５…ガス分散器、６…ア
ンモニア酸化触媒層、７…脱硝触媒層、８…酸化チタン
粒子、９…金網支持具、１０…バイパスガス導入管、１
１…アンモニア含有ガス導入管（酸化塔入口）、１２…
熱電対挿入管、１３…フランジ、１４…処理ガス排出管
（酸化塔出口）、１５…格子、１６…ラシヒリング、１
７…アンモニア含有ガス、１８…予熱器、１９…制御
弁、２０…ガスサンプリング管、２１…窒素酸化物連続
分析計、２２…アンモニア態窒素含有廃水、２３…中和
槽、２４…苛性ソーダ溶液、２５…空気、２６…第１放
散塔、２７…第２放散塔、２８…放散用空気、２９…ス
チーム、３０…放散ガス、３１…廃液、３２…希釈用空
気、３３…酸化塔、３４…バイパスガス。
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 23/89 Ｃ０２Ｆ 1/72 Ｂ // Ｃ０２Ｆ 1/72 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｃ (72)発明者 川越 博 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 雪竹 次太 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 岡▲崎▼ 洋文 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 林田 俊光 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 末松 孝章 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 (72)発明者 田中 明雄 東京都千代田区内神田一丁目１番14号 日 立プラント建設株式会社内 Ｆターム(参考） 4D048 AA06 AA08 AB01 AC06 BA07X BA16X BA23X BA26X BA27X BA28Y BA34X BA35Y BA36X BA38Y BA41X BB01 CA04 CC27 CC32 CC38 CC47 4D050 AA12 AB35 BB01 BC01 BC02 BC06 BD06 CA13 4G069 AA03 BA04A BA04B BB02A BB02B BC31A BC32A BC32B BC35A BC35B BC54A BC54B BC59A BC59B BC60A BC60B BC62A BC66A BC66B BC68A CA05 CA07 CA11 DA06 EA02Y EB18Y
Claims (6)
- 【請求項１】 ガス分散器、アンモニア酸化触媒層、お
よび、脱硝触媒層が一体に形成されたアンモニア酸化塔
において、 前記アンモニア酸化触媒層と脱硝触媒層との間にアンモ
ニアガス混合器を設け、該アンモニアガス混合器がスロ
ート（絞り）部を有し、前記スロート部に供給されるア
ンモニアガスのガス導入管を少なくとも２本有し、前記
アンモニア酸化塔に導入するアンモニア含有ガスを予め
２分割し、一方をアンモニア酸化触媒層に導入し、他方
を前記ガス導入管からアンモニアガス混合器に導入する
よう構成したことを特徴とするアンモニア酸化塔。 - 【請求項２】 前記ガス導入管からのアンモニアガスの
流入方向が、ガス混合器のスロート部断面に対し、接線
方向となるようガス導入管が配置されている請求項１に
記載のアンモニア酸化塔。 - 【請求項３】 前記ガス混合器の後流に、ガス整流材を
配置した請求項１または２に記載のアンモニア酸化塔。 - 【請求項４】 前記ガス整流材が金網状または格子状の
構造物、粒子状の充填物で構成されている請求項３に記
載のアンモニア酸化塔。 - 【請求項５】 前記アンモニア酸化触媒層が酸化チタン
に銀、銅、鉄、ニッケル、亜鉛、マンガンの少なくとも
１種を担持または混合した触媒からなり、前記脱硝触媒
層が酸化チタンにモリブデン、バナジウム、鉄、タング
ステンの少なくとも一種を担持または混合した触媒から
なる請求項１〜４のいずれかに記載のアンモニア酸化
塔。 - 【請求項６】 前記脱硝触媒層で処理されたガス中の窒
素酸化物濃度の値が所定の濃度範囲になるよう前記ガス
混合器に導入するガス量を制御する制御手段を備えた請
求項１〜５のいずれかに記載のアンモニア酸化塔。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073443A JP2000262857A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | アンモニア酸化塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11073443A JP2000262857A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | アンモニア酸化塔 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000262857A true JP2000262857A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13518392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11073443A Pending JP2000262857A (ja) | 1999-03-18 | 1999-03-18 | アンモニア酸化塔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000262857A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012177532A3 (en) * | 2011-06-20 | 2013-07-04 | Honeywell International Inc. | Nh3 oxidizer gas distributor |
| CN103482825A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 浙江东发环保工程有限公司 | 一种处理高氨氮脱硝催化剂生产废水的方法 |
-
1999
- 1999-03-18 JP JP11073443A patent/JP2000262857A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012177532A3 (en) * | 2011-06-20 | 2013-07-04 | Honeywell International Inc. | Nh3 oxidizer gas distributor |
| CN103619465A (zh) * | 2011-06-20 | 2014-03-05 | 霍尼韦尔国际公司 | Nh3氧化器的气体分配器 |
| US8734728B2 (en) | 2011-06-20 | 2014-05-27 | Honeywell International Inc. | NH3 oxidizer gas distributor |
| RU2621772C2 (ru) * | 2011-06-20 | 2017-06-07 | Ханивелл Интернешнл Инк. | Газораспределитель установки для окисления nh3 |
| CN103482825A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 浙江东发环保工程有限公司 | 一种处理高氨氮脱硝催化剂生产废水的方法 |
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