JP2002001066A - 脱NOx用還元剤 - Google Patents
脱NOx用還元剤Info
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Abstract
防止し、適用性の向上した脱NOx還元剤を提供するこ
と。 【解決手段】 尿素および水溶性有機溶剤を含有する水
溶液により、−10℃以下の低温度でも凍結せず、燃焼
排ガス中のNOxを効率的に除去できる脱NOx還元剤
である。
Description
る燃焼排ガス中に含まれている窒素酸化物(NOx)の
除去剤に関する。
等から排出される燃焼排ガス中のNOxは光化学スモッ
ク等の原因物質であり、その除去方法として、アンモニ
アを用いた接触還元法が発電所などで行われている。こ
れは、排ガス中にアンモニアを添加し窒素酸化物を還元
して無害な窒素ガスとして放出する方法である。近年、
自動車やガスタービンなどの都市型の燃焼機関に対して
も脱NOx規制が強化されるにつれ接触還元による窒素
酸化物の除去の必要性が生じてきたが、還元剤であるア
ンモニアは毒性ガスであり、装置上、操作上でも危険性
を伴うため、使用が困難である。そこで、例えば、特開
平2−218418に開示されているように、アンモニア代替
還元剤として、扱いが容易で安全な尿素水溶液を用いる
方法がある。これは排ガス中に添加された尿素を加水分
解触媒により分解し、生じたアンモニアによって窒素酸
化物を除去するものである。
素水溶液による方法においては冬季寒冷地において温度
が氷点下に低下した場合、溶液が固結して使用出来なく
なるといった問題が生じる。したがって、必要な濃度を
保ちながらも−10℃以下において氷結凝固または結晶
の析出を起こさないことが求められていた。
について尿素水溶液に関し種々の検討を行った結果、凝
固防止剤として水溶性有機溶剤を添加することにより本
課題を解決することを見いだし、本発明を完成した。即
ち、本発明は、尿素および水溶性有機溶剤を含有する水
溶液からなる脱NOx用還元剤である。
よび水溶性有機溶剤を含有してなる水溶液である。本発
明に使用する水溶性有機溶剤としては、メタノール、エ
タノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブ
タノール、イソプロピルアルコール、1,3−プロパンジ
オール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコー
ル類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン
類、1,8−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエ
ーテル類、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸
メチル、酢酸ブチル等のエステル類、ジエチルアミン、
トリメチルアミン、イソプロピルアミン等のアミン類、
ジメチルホルムアミド等のアミド化合物などが使用でき
るが、これらのなかでもメタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール等の炭素数1〜3の低級アルコール
およびモノエチレングリコールが効果的であり経済的に
も有利である。
度は、10〜30wt%の範囲が好ましい。尿素の水に対
する溶解度は、常温下では約38wt%であり、還元剤
としては、尿素濃度は、可能な限り高濃度であるほうが
効率的であるが、しかしながら、本発明の還元剤では、
尿素の濃度の上限は、使用温度、水溶性有機溶剤による
溶解度の低下等から30wt%が好ましい。すなわち、
10wt%未満では濃度が低すぎて還元剤として使用する
には容積効率が悪く、また30wt%超えると低温下また
は有機溶剤の存在により結晶の析出が起き易く不安定で
あり、使用困難である。
wt%の範囲が好ましい。本発明の脱NOx還元剤は、氷
点下において凍結することなく使用可能な還元剤であ
り、前記の濃度範囲は、水溶液中において尿素の結晶析
出を起こさず、且つ水溶液の凍結を起こさない範囲であ
る。−10℃以下の低温領域の所望温度において使用に
耐えられる濃度に設定する。高濃度ほど、溶液の凝固温
度を低下出来るが、20wt%未満では、所望の使用温
度において、凍結する傾向が大きく好ましくない。また
40wt%を超えると尿素の溶解度が低下して結晶が析出
するので好ましくない。
尿素および上述の水溶性有機溶剤を含む水溶液である。
これらの含有量は、NOx還元剤として所望の適用温度
において、水溶液が凍結せず、尿素が還元剤として最適
の効果と容積効率を示す量に設定する。すなわち、本発
明の還元剤において、水溶性有機溶剤は水溶液の凍結を
抑制し、一方、尿素の溶解度を低下させるので、尿素が
結晶として析出せず、還元剤として最適の効果および容
積効率を示す量を前記の範囲内で選択する。本発明の脱
NOx用還元剤は、この尿素および前記の水溶性有機溶
剤を、上記の濃度範囲で含有する水溶液として調製する
方法であれば、その調製方法は特に限定されない。通常
は、所望の濃度の尿素水溶液に所望の濃度の水溶性有機
溶剤を添加する方法、または両水溶液を混合する方法、
または先に水溶性有機溶剤の水溶液を調製してこれに所
定濃度になるよう尿素を添加溶解するなど、通常、尿素
および水溶性有機溶剤を所望の濃度で含有する水溶液を
調製できる方法であれば特に限定されない。本発明の脱
NOx用還元剤は、このように調製して−10℃以下に
おいて不凍液化するが、NOx除去率においては不凍液
化しない尿素水溶液のみよりむしろ良い結果が得られる
ことが判明した。
明する。しかし、本願発明はこれらの実施例のみに制限
されるものではない。
ノール混合水溶液を温度計、攪拌棒を備えた試験管にい
れ、−60℃の冷却バスに漫漬し、攪拌しながら凝固温
度を測定した。尿素−メタノールのそれぞれの濃度にお
ける結果を表1に示す。
に凝固点の測定を行った結果を表1に示す。 実施例3 メタノールに替えてIPA(イソプロピルアルコール)
について実施例1と同様に凝固点の測定を行った結果を
表1に示す。 実施例4 メタノールに替えてMEG(モノエチレングリコール)
について実施例1と同様に凝固点の測定を行った結果を
表1に示す。 比較例1 表1に示す量の尿素を含む尿素水溶液について実施例1
と同様に凝固点の測定をおこなった結果を表lに示す。
す装置により行った。図1の試験装置は、燃焼室から出
た燃焼ガス1に尿素水溶液タンク2からの還元剤水溶液
を混合して加水分解触媒層5で尿素を分解してNH3を発
生させ、続いて脱硝触媒層6において窒素酸化物の選択
的還元を行う。脱硝反応は温度300℃〜400℃で行
い、触媒層を通過した排ガスをNOx濃度分析計7によ
り測定する。また氷点下での使用可能性を評価するため
に尿素水溶液タンク2には外部ジャケットを装着し、冷
媒を循環させて冷却を行う。
うに行った。50リットルの容量の尿素水溶液タンク2
に水:水溶性有機溶媒:尿素=56:24:20(重量
比)の混合水溶液を入れジャケットに冷媒を流通して−
20℃に冷却した。この尿素・水溶性有機溶媒混合水溶
液を試験用模擬燃焼排ガス1にNO/発生NH3の比が
1/1となるよう加え加水分解触媒5、脱硝触媒6に20
時間連続して流通し、出口のNOx分析計7により残留
NOxを測定した。水溶性有機溶媒はメタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコール、モノエチレングリコ
ールの4種について行ったが水溶液の凝固、結晶析出は
全く発生しなかった。NOx除去率の結果は表2に示
す。
した以外は実施例5と同様に行った。出口排ガス中のN
Ox濃度は85ppmであり、NOx除去率は88%で
あった。
を大きく下げることができ、脱NOx用還元剤として、
氷点下での使用において比較的高濃度の尿素水溶液を長
時間安定して使用することができる。従って積載量の点
からも自動車排ガス用NOx除去剤として適用可能とな
った。また有機溶剤の添加によってNOx除去率はむし
ろ向上した。
化物の除去試験の一実施例を示すフローである。
Claims (5)
- 【請求項1】尿素および水溶性有機溶剤を含有する水溶
液からなる脱NOx用還元剤。 - 【請求項2】尿素10〜30wt%および水溶性有機溶剤
20〜40wt%を含む水溶液よりなる請求項1記載の脱
NOx用還元剤。 - 【請求項3】水溶性有機溶剤が、アルコール類である請
求項1または2記載の脱NOx用還元剤。 - 【請求項4】アルコール類が、炭素数1〜3の低級アル
コールである請求項3記載の脱NOx用還元剤。 - 【請求項5】アルコール類が、エチレングリコールであ
る請求項3記載の脱NOx用還元剤。
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-
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- 2000-06-20 JP JP2000183902A patent/JP2002001066A/ja active Pending
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