JP2002310410A

JP2002310410A - 排ガスの処理装置

Info

Publication number: JP2002310410A
Application number: JP2001108938A
Authority: JP
Inventors: Mitsuharu Hagi; 光晴萩; Noboru Sugishima; 昇杉島; Motonobu Kobayashi; 基伸小林
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2001-04-06
Filing date: 2001-04-06
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】長期間運転してもアルカリ性物質による触媒
の被毒劣化の発生が抑制された、排ガスの処理装置を提
供する。【解決手段】この排ガスの処理装置では、触媒層５の
前段に、集塵手段４が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火葬炉排ガス等
の、アルカリ性物質を含有する排ガスを処理するための
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼却炉等から排出されるガスは、大量の
ＮＯxを含有するほか、硫黄化合物、硫化水素、含イオ
ウ有機化合物、含窒素有機化合物、ハイドロカーボン等
からなる特有の臭気成分を含み、近時、ダイオキシン類
をも含むことがあり得る。前記排ガスが火葬炉すなわち
火葬場の焼却炉から排出されるガスである場合には、臭
いの問題もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの排ガスを効果
的に処理するために、これらの排ガスを、触媒を使用し
て処理する装置が開発されている。ところが、これら触
媒を使用する従来の排ガス処理装置には運転の長期安定
性に問題があった。排ガスが火葬炉の排ガスである場合
には特に問題であった。後述するが、火葬炉の排ガスが
特に問題となる理由はアルカリ性物質をも含有する点に
あった。そこで、本発明が解決しようとする課題は、排
ガスが火葬炉排ガスなどのようにアルカリ性物質を含有
する場合であっても、長期間安定して運転できる排ガス
処理装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、鋭意検討した。その結果、以下のこと
が分かった。すなわち、火葬炉用排ガス処理装置では、
火葬炉排ガスに含まれるＮＯx、臭気成分、ダイオキシ
ン類等を触媒層で処理した後、ダスト成分を集塵機等で
捕集するようにしていた。ここで、集塵手段をＮＯx等
の気体成分の処理後に配置する理由は次のとおりであ
る。一般には、集塵機を高温から保護する目的で、排ガ
スは集塵機上流部において冷却空気で冷却されているプ
ロセスが多い。このため、集塵機の上流部は高温条件
（例えばバグフィルターでは２３０℃以上）となり、集
塵機下流部は低温条件（例えばバグフィルターでは２３
０℃未満）となっている。ＮＯx等の気体成分を触媒で
処理する場合、排ガス温度が高温である方が触媒活性が
高くなり、活性的に有利な条件で処理でき、且つ、加熱
器等の昇温機を必要としないことであり、そのため、集
塵手段は触媒層の後段に設けられている。

【０００５】火葬炉等の排ガスも、ごみ焼却炉の排ガス
や産廃焼却炉の排ガスと同様にダストを含むので、この
ダストによる触媒層の目詰まり等、触媒層閉塞の問題が
あるが、上述の火葬炉用排ガス処理装置では、触媒層閉
塞の問題は触媒の開口率を調整することで対応してい
る。また、ごみ焼却炉の排ガスや産廃焼却炉の排ガスと
同様、触媒層被毒の問題もあるが、これも、特定の金属
を含む触媒を用いることで抑制するようにはしている。
しかし、本発明者の詳しく検討したところによれば、火
葬炉排ガスは、アルカリ性の物質をも含み、このため、
通常のダストでは見られない強い触媒被毒現象が生じて
いた。装置を長期間運転した場合、アルカリ性物質によ
る触媒の強い被毒劣化は避けなければならない。

【０００６】本発明者は、この問題を解決するために、
鋭意検討した。その結果、触媒の前段に集塵手段を配置
しておけば、上記アルカリ性物質がダストに随伴してダ
ストと同時に効果的に除去できることを見出した。その
結果、触媒を使用する火葬炉排ガスの処理であっても、
アルカリ性物質による触媒被毒の問題を効果的に解消で
きることを確認した。同様の効果は、火葬炉排ガス以外
の、アルカリ性物質含有排ガスに対しても得られる。本
発明はこのようにして完成された。したがって、本発明
にかかる排ガスの処理装置は、触媒を使用して排ガスを
処理する装置であって、前記排ガスがアルカリ物質をも
含むものであり、前記排ガスを処理するための触媒層の
前段に集塵手段を配置しておくことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明にかかる排ガスの処理装置
は、アルカリ性物質を含有した排ガスについて、脱硝、
脱臭や、脱ダイオキシン類を行う装置である。そして、
この装置は、脱硝、脱臭や、脱ダイオキシン類を行う触
媒層の前段に集塵手段を配置してある。本発明にかかる
排ガス処理装置は、燃焼炉の排ガス処理一般に使用でき
るが、好ましくは主燃焼炉と再燃焼炉を備えた火葬炉排
ガス処理に使用することである。

【０００８】そこで、以下では、アルカリ性物質を含有
する排ガスが火葬炉排ガスである場合を例に挙げて、本
発明の排ガス処理装置を詳しく説明する。本発明にかか
る排ガスの処理装置では、必要に応じアンモニアを導入
した上で、触媒を使用して、排ガスの脱硝と脱臭および
／または脱ダイオキシン類を同時に行うが、前記触媒と
しては、従来から知られている各種の脱硝触媒、ダイオ
キシン類の除去に用いられる触媒、すなわち、有機ハロ
ゲン化合物除去用触媒等が好ましく用いられる。なお、
上記ダイオキシン類とは、ポリ塩素化ジベンゾ−パラ−
ダイオキシン（いわゆるダイオキシン）の他、ポリ塩素
化ジベンゾフラン等の毒性有機ハロゲン化合物を含む意
である。

【０００９】この排ガス処理装置を火葬炉に適用する場
合には、図１に見るような、主燃焼室１と再燃焼室２を
備えた火葬炉において、再燃焼室２の後流側で実施され
る。すなわち、再燃焼室２の後流側にガス冷却域３を設
けておいて、そのさらに後流側に集塵手段４と触媒層５
を設置し、ガス冷却域３でまず排ガス温度を下げたあ
と、バグフィルター等の集塵手段４でアルカリ性物質を
含むダストを除き、そのあとの最適温度域（好ましくは
１０〜５５０℃、さらに好ましくは１００〜５５０℃、
さらにより好ましくは２００〜５５０℃の温度領域）に
設置されている触媒層５で、必要に応じアンモニアを導
入した上で、排ガスの脱硝と脱臭および／または脱ダイ
オキシン類を行うようにするのである。

【００１０】本発明の排ガス処理装置において、上記最
適温度域に設ける触媒層５は１層であってもよいが、好
ましくは、役割分担を果たす、前段の触媒層５１と後段
の触媒層５２からなるものであることである。この場合
は、例えば、アンモニアを導入しつつ前段触媒層５１で
前記窒素酸化物の還元処理をしたあと、後段触媒層５２
で未反応の窒素酸化物を未反応のアンモニアで還元処理
するようにする。後段触媒層５２では、ＮＯxが存在せ
ず、未反応のアンモニアのみが存在するようであって
も、この後段触媒層５２はこれを分解処理することがで
きる。上記アンモニアの導入方法については、特に限定
はないが、本発明の排ガス処理装置では、手動で制御な
しの一定注入方法が、簡便であるため好ましく、このよ
うな注入方法であっても、ＮＯxの還元処理に問題が生
じることはない。

【００１１】火葬炉排ガスは、触媒毒となるアルカリ性
物質を多く含むため、触媒の耐久性が問題になるが、こ
の問題は、触媒の前段にバグフィルターや電気集塵機、
セラミックフィルター等の集塵手段を配置することで解
消することができる。ダストによる触媒層閉塞の発生
も、上記集塵手段４の配置よって解決される。なお、触
媒として、バナジウム、タングステン、モリブデンより
なる群から選ばれた少なくとも１種の金属酸化物を必須
成分として含む触媒を用いることができる。しかし、こ
れらの触媒においては触媒毒の問題があるが、本発明を
用いることによって触媒被毒の問題がより確実に解消さ
れる。

【００１２】前述の前段触媒層５１と後段触媒層５２で
用いられる脱硝触媒や有機ハロゲン化合物除去用触媒
を、以下に項を分けて、詳しく説明する。なお、これら
の触媒は、それぞれの作用の大きさには差はあるが、い
ずれも、脱硝、脱臭、脱ダイオキシン類作用を有してい
る。本発明に用いるセラミックフィルタの材質は、特に
限定されないが、耐熱衝撃性、耐熱性、耐食性が要求さ
れるため、主としてコージェライト、ムライト、リチウ
ムアルミニウム、シリケート、チタン酸アルミニウム、
炭化ケイ素等の低熱膨張セラミックスが好ましい。セラ
ミックフィルタは、平均細孔径が５〜５０μｍのもの、
好ましくは１０〜２０μｍのものである。平均細孔径が
５μｍより小さい場合、圧力損失が大きくなり好ましく
なく、平均細孔径が５０μｍより大きい場合、０．１μ
ｍ程度の微細粒子の除塵効率が低下するので好ましくな
いからである。なお、セラミックフィルタの平均細孔径
は、水銀圧入法によって測定することができる。

【００１３】セラミックフィルタの肉厚は、適宜選択す
ることができるが、好ましくは０．５〜２ｍｍであり、
より好ましくは０．８〜１．２ｍｍである。肉厚が０．
５ｍｍより小さい場合、フィルタの機械的強度が低下す
るため好ましくなく、肉厚が２ｍｍより大きい場合、圧
力損失が大きくなりすぎて好ましくないからである。ま
た、目開きは、３．５〜１０ｍｍが好ましく、４〜６ｍ
ｍがさらに好ましい。目開きが小さすぎるとダストによ
る閉塞が生じ易いので好ましくなく、逆に目開きが大き
すぎると濾過面積が小さくなるため必要なフィルタ量が
大きくなりすぎて好ましくないからである。

【００１４】フィルタの長さは、排ガスの流量により適
宜選択することができるが、好ましくは１５０ｍｍ〜６
００ｍｍ、さらに好ましくは２００〜５００ｍｍであ
る。フィルタの排ガスの流れに対する断面形状は、排ガ
スを処理することができれば、円、楕円、角の何れの形
状であっても良い。本発明に用いる触媒につき、以下
に、詳しく述べる。（脱硝触媒）本発明で用いることのできる、脱硝触媒と
しては、以下に述べる第１および第２の脱硝触媒を挙げ
ることができる。第１の脱硝触媒を前段触媒とし、第２
の脱硝触媒を後段触媒として用いるのが好ましいが、両
者を入れ替えて用いてもよく、また、一方の脱硝触媒の
みを前段および後段触媒として用いてもよい。

【００１５】第１の脱硝触媒としては、公知のアンモニ
ア還元脱硝触媒が用いられて良いが、好ましくは、以下
のＡ成分とＢ成分を混合、焼成して得られる脱硝触媒が
用いられる。Ａ成分：バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、モリ
ブデン（Ｍｏ）よりなる群から選ばれる少なくとも１種
の金属の酸化物。Ｂ成分：チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）およびジルコ
ニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも１種の金属の酸
化物。上記Ｂ成分としては、例えば、Ｔｉの単独酸化物が好ま
しく、ＴｉとＳｉの２元系複合酸化物、ＴｉとＺｒの２
元系複合酸化物、ＴｉとＳｉとＺｒの３元系複合酸化物
がより好ましい。Ｂ成分としては、ＴｉとＳｉとＷの３
元系複合酸化物であっても良い。

【００１６】上記Ａ成分とＢ成分の相互割合について
は、特に限定はないが、Ａ成分の割合は、Ａ成分とＢ成
分の合計量に対して、酸化物の形で、０．５〜３０重量
％、好ましくは１〜２０重量％である。この第１の脱硝
触媒は、高いＮＯx除去性能を有するほか、上記Ａ成分
を含むため、ＮＯx負荷変動時の追従性に優れ、しか
も、Ｐ、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ等の触媒毒成分からなる特有の
ダストを含む火葬炉排ガスに対しても耐久性に優れるの
で、本発明において好ましく用いられる。第２の脱硝触
媒は、上記Ａ成分とＢ成分からなる第１の脱硝触媒を担
体触媒として、これに、下記のＣ成分および／またはＤ
成分を担持させてなる脱硝触媒が用いられる。

【００１７】Ｃ成分：白金、パラジウム、ロジウム、ル
テニウムおよびイリジウムから選ばれる少なくとも１種
の貴金属および／またはその化合物。Ｄ成分：銅、鉄、マンガン、クロム、コバルト、セリウ
ムおよびニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属お
よび／またはその化合物。上記Ｃ成分および／またはＤ成分の担持は含浸させて行
うのが好ましい。第２の脱硝触媒において、Ｃ成分は、
担体たる前記第１の脱硝触媒に対し、金属として０.０
０１〜５重量％、より好ましくは０.００５〜２.５重量
％含ませており、Ｄ成分は、酸化物の形で、０.５〜３
０重量％、より好ましくは１〜２０重量％含ませてい
る。第２の脱硝触媒において、Ｃ成分とＤ成分は双方と
もに含ませても良い。

【００１８】この第２の脱硝触媒は、高いＮＯx除去性
能と高い脱臭性能を有し、特に高いアンモニア除去性能
を有し、加えて、Ｐ、Ｃａ、Ｋ、Ｎａ等の触媒毒成分か
らなる特有のダストを含む火葬炉等の排ガスに対して、
耐久性に優れるので、本発明において好ましく用いられ
る。第１の脱硝触媒および第２の脱硝触媒の物性と形状
は、ＮＯx、未反応アンモニアおよび臭気成分の除去性
能に大きな影響を与える。脱硝触媒のＢＥＴ表面積は、
低すぎるとＮＯxの除去性能が低く、耐久性も低下する
ので、３０ｍ²／ｇ以上が好ましく、他方、高すぎる
と、初期活性は高いが触媒性能の経時変化が大きくなる
ことがあるので、１０００ｍ²／ｇ以下が好ましい。特
に好ましいＢＥＴ表面積範囲は４０〜３００ｍ²／ｇで
ある。

【００１９】脱硝触媒の開口率は６５〜９０％が好まし
く、６５〜８５％がより好ましい。開口率６５％未満の
場合、火葬炉排ガスにおいてはダストが存在するため、
ダストによる目詰まりが生じ、圧力損失が著しく上昇す
ると同時に、相対的に触媒の幾何学的表面積が低下する
のでＮＯxの低下を招き、好ましくない。開口率が９０
％を越える場合、触媒物質の厚さが相対的に低下し、Ｎ
Ｏx除去率の低下を招き好ましくない。脱硝触媒の形状
としては、ハニカム状が一般的であるが、ほかに、円柱
状、円筒状、板状、リボン状、波板状、パイプ状等が適
宜選ばれる。特に、ハニカム状等の触媒断面形状が触媒
入口から出口まで同じ形状で形成されており、ダストが
触媒中をす通りする形状である、いわゆるダストフリー
タイプの形状を有する脱硝触媒は、ダストの存在する火
葬炉排ガス処理において、ダストが触媒層を通過できる
ので、圧力損失の増大や性能の低下も招かず円滑な操業
が可能となり、好ましい結果を与える。

【００２０】脱硝触媒を用いる際の最適温度域は、好ま
しくは１０〜５５０℃であり、さらに好ましくは１００
〜５５０℃であり、さらにより好ましくは２００〜５５
０℃であり、最も好ましくは３００〜４００℃である。
温度が低すぎる場合には、活性が低く、十分な効果が得
られず、排ガス中に含まれるＳＯxの被毒により触媒寿
命も短くなる。他方、温度が高すぎる場合には、アンモ
ニア酸化によってＮＯxが発生し、脱硝効率が低下、熱
による劣化により触媒寿命が短くなる。（有機ハロゲン化合物除去用触媒）本発明で用いること
のできる、有機ハロゲン化合物除去用触媒については、
特に限定はないが、その好ましいものとして、以下に示
す第１〜４の有機ハロゲン化合物除去用触媒を挙げるこ
とができる。

【００２１】第１の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、
触媒成分としてチタン酸化物（ＴｉＯ₂）を含有し、
０．０１〜０．０５μｍの範囲に孔径分布のピークを有
する細孔群と０．１〜０．８μｍの範囲に孔径分布のピ
ークを有する細孔群とを含む細孔を有する。この第１の
有機ハロゲン化合物除去用触媒において、水銀圧入法に
よる全細孔容積が０．２〜０．６ｃｃ／ｇであり、０．
０１〜０．０５μｍの範囲に孔径分布のピークを有する
細孔群が占める細孔容積が全細孔容積の１０〜６０％で
あり、０．１〜０．８μｍの範囲に孔径分布のピークを
有する細孔群が占める細孔容積が全細孔容積の１０〜６
０％であると好ましい。

【００２２】第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、
触媒成分として、チタン酸化物およびチタンとケイ素と
の複合酸化物（ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂）を含有し、０．０１
〜０．０５μｍの範囲に孔径分布のピークを有する細孔
群と０．８〜４μｍの範囲に孔径分布のピークを有する
細孔群とを含む細孔を有する。この第２の有機ハロゲン
化合物除去用触媒において、水銀圧入法による全細孔容
積が０．２〜０．６ｃｃ／ｇであり、０．０１〜０．０
５μｍの範囲に孔径分布のピークを有する細孔群が占め
る細孔容積が全細孔容積の２０〜６０％であり、０．８
〜４μｍの範囲に孔径分布のピークを有する細孔群が占
める細孔容積が全細孔容積の１０〜５０％であると好ま
しい。

【００２３】上記第１および第２の有機ハロゲン化合物
除去用触媒が、触媒成分として、さらにバナジウム酸化
物および／またはタングステン酸化物を含むとさらに好
ましい。第３の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、触媒
成分としてチタン酸化物（ＴｉＯ₂）とバナジウム酸化
物を含有し、０．０１〜０．０５μｍの範囲に孔径分布
のピークを有する細孔群と０．１〜０．８μｍの範囲に
孔径分布のピークを有する細孔群とを含む細孔を有する
有機ハロゲン化合物除去用触媒において、触媒成分とし
てマンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ジルコニウ
ム、ニオブ、モリブデン、スズ、タンタル、ランタンお
よびセリウムよりなる群から選ばれた少なくとも１種の
金属酸化物をも含有することを特徴とする。

【００２４】この第３の有機ハロゲン化合物除去用触媒
において、水銀圧入法による全細孔容積が０．２〜０．
６ｃｃ／ｇであり、０．０１〜０．０５μｍの範囲に孔
径分布のピークを有する細孔群が占める細孔容積が全細
孔容積の１０〜７０％であり、０．１〜０．８μｍの範
囲に孔径分布のピークを有する細孔群が占める細孔容積
が全細孔容積の１０〜７０％であると好ましい。また、
バナジウム酸化物の含有量がチタン酸化物の０．１〜２
５重量％であり、マンガン、コバルト、ニッケル、亜
鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、タンタ
ル、ランタンおよびセリウムよりなる群から選ばれた少
なくとも１種の金属酸化物の含有量がチタン酸化物の
０．１〜２５重量％であるとさらに好ましい。

【００２５】第４の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、
触媒成分としてチタン酸化物（ＴｉＯ₂）と、チタン−
ケイ素複合酸化物（ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂）と、バナジウム
酸化物と、マンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ジル
コニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、タンタル、ラン
タンおよびセリウムよりなる群から選ばれた少なくとも
１種の金属酸化物をも含有することを特徴とする。この
第４の有機ハロゲン化合物除去用触媒が、０．０１〜
０．０５μｍの範囲に孔径分布のピークを有する細孔群
と０．８〜４μｍの範囲に孔径分布のピークを有する細
孔群とを含む細孔を有すると好ましい。

【００２６】この第４の有機ハロゲン化合物除去用触媒
において、水銀圧入法による全細孔容積が０．２〜０．
６ｃｃ／ｇであり、０．０１〜０．０５μｍの範囲に孔
径分布のピークを有する細孔群が占める細孔容積が全細
孔容積の２０〜８０％であり、０．８〜４μｍの範囲に
孔径分布のピークを有する細孔群が占める細孔容積が全
細孔容積の５〜７０％であるとさらに好ましい。また、
Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物の含有量がチタン酸化物の０．０
１〜７重量倍であるか、バナジウム酸化物の含有量がチ
タン酸化物とチタン−ケイ素複合酸化物の合計量の０．
１〜２５重量％であり、マンガン、コバルト、ニッケ
ル、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、
タンタル、ランタンおよびセリウムよりなる群から選ば
れた少なくとも１種の金属酸化物の含有量がチタン酸化
物とチタン−ケイ素複合酸化物の合計量の０．１〜２５
重量％であると、特に好ましい。

【００２７】以下に、第１および第２の有機ハロゲン化
合物除去用触媒を詳しく説明した後、続いて第３および
第４の有機ハロゲン化合物除去用触媒を説明する。ま
ず、第１および第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒に
ついて詳しく述べる。第１の有機ハロゲン化合物除去用
触媒も第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒も触媒成分
の主成分としてチタン酸化物（ＴｉＯ₂）を含有し、第
２の有機ハロゲン化合物除去用触媒は触媒成分の第２主
成分としてチタン−ケイ素複合酸化物（ＴｉＯ₂−Ｓｉ
Ｏ₂、以下、「Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物」という）を含有
する。

【００２８】チタン酸化物はそれ自体、有機ハロゲン化
合物の分解活性が高い。また、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物も
有機ハロゲン化合物の分解に高活性を示し、さらに非晶
質であることから比表面積が大きく、有機ハロゲン化合
物の吸着にも優れている。異なる性質を示す２種類の酸
化物を均密に混合することにより、両者の相互作用から
相乗効果が生まれ、有機ハロゲン化合物分解性能に優れ
た触媒となり得ると考えられる。第２の有機ハロゲン化
合物除去用触媒におけるＴｉ−Ｓｉ複合酸化物の含有量
は、好ましくはチタン酸化物の０．０１〜７重量倍、よ
り好ましくは０．０５〜３重量倍である。第２の有機ハ
ロゲン化合物除去用触媒において、Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化
物の含有量が前記範囲を下回る場合も上回る場合も、各
々単独の性質しか得られない上に、目的とする触媒物性
が得られないため、排ガス処理性能が低下する。

【００２９】上記チタン酸化物の供給原料としては、酸
化チタンのほか、焼成してチタン酸化物を生成するもの
であれば、無機および有機のいずれの化合物も使用する
ことができる。例えば、四塩化チタン、硫酸チタンなど
の無機チタン化合物またはシュウ酸チタン、テトライソ
プロピルチタネートなどの有機チタン化合物を用いるこ
とができる。上記Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物の調製に用いる
チタン源としては、上記の無機および有機のいずれの化
合物も使用することができ、またケイ素源としては、コ
ロイド状シリカ、水ガラス、微粒子ケイ素、四塩化ケイ
素などの無機ケイ素化合物およびテトラエチルシリケー
トなどの有機ケイ素化合物から適宜選択して使用するこ
とができる。

【００３０】上記Ｔｉ−Ｓｉ複合酸化物は、例えば、以
下の手順（ａ）〜（ｄ）によって調製することができ
る。（ａ）シリカゾルとアンモニア水を混合し、硫酸チタン
の硫酸水溶液を添加して沈澱を生じさせ、得られた沈澱
物を洗浄・乾燥し、次いで３００〜７００℃で焼成す
る。（ｂ）硫酸チタン水溶液にケイ酸ナトリウム水溶液を添
加し、反応して沈殿を生じさせ、得られた沈殿物を洗浄
・乾燥し、次いで３００〜７００℃で焼成する。（ｃ）四塩化チタンの水−アルコール溶液にエチルシリ
ケート（テトラエトキシシラン）を添加し、次いで加水
分解することにより沈殿を生じさせ、得られた沈殿物を
洗浄・乾燥し、次いで３００〜７００℃で焼成する。（ｄ）酸化塩化チタン（オキシ三塩化チタン）とエチル
シリケートとの水−アルコール溶液に、アンモニアを加
えて沈殿を生じさせ、得られた沈殿物を洗浄・乾燥し、
次いで３００〜７００℃で焼成する。

【００３１】上記の方法のうち、（ａ）の方法が特に好
ましく、さらに具体的にはケイ素源とアンモニア水をモ
ル比が所定量になるように取り、チタン源として酸性の
水溶液またはゾル状態（１〜１００ｇ／リットル（チタ
ン源はＴｉＯ２で換算）の濃度の酸性の水溶液またはゾ
ル状態）で、１０〜１００℃に保ちながら、滴下し、ｐ
Ｈ２〜１０で１０分間から３時間保持してチタンおよび
ケイ素の共沈物を生成し、この沈殿物をろ過し、充分洗
浄後、８０〜１４０℃で１０分間から３時間乾燥し、３
００〜７００℃で１〜１０時間焼成することにより目的
とするＴｉ−Ｓｉ複合酸化物を得ることができる。

【００３２】第１の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、
触媒成分として、さらにバナジウム酸化物および／また
はタングステン酸化物を含むことができ、チタン酸化物
に対して０．１〜２５重量％のバナジウム酸化物、また
はチタン酸化物に対して０．１〜２５重量％のタングス
テン酸化物、もしくはチタン酸化物に対して０．１〜２
５重量％のバナジウム酸化物および０．１〜２５重量％
のタングステン酸化物を含むのが好ましい。第２の有機
ハロゲン化合物除去用触媒は、触媒成分として、さらに
バナジウム酸化物および／またはタングステン酸化物を
含むことができ、チタン酸化物およびＴｉ−Ｓｉ複合酸
化物の合計量に対して０．１〜２５重量％の、バナジウ
ム酸化物、またはタングステン酸化物、もしくはバナジ
ウム酸化物およびタングステン酸化物を含むのが好まし
い。

【００３３】第１および第２の有機ハロゲン化合物除去
用触媒において、バナジウム酸化物および／またはタン
グステン酸化物含有量が０．１重量％より少ないと添加
効果が十分得られず、一方２５重量％を超えてもそれほ
ど大きな活性の向上は認められず、場合によっては活性
が低下することもある。バナジウム酸化物およびタング
ステン酸化物の供給原料としては、各々の酸化物のほか
に、焼成によって酸化物を生成するものであれば、無機
および有機のいずれの化合物も用いることができる。例
えば、各々の金属を含む水酸化物、アンモニウム塩、シ
ュウ酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、硝酸塩などを用いる
ことができる。

【００３４】第１の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、
上記のような触媒成分を含み、０．０１〜０．０５μｍ
の範囲に孔径分布のピークを有する細孔群（以下、第一
細孔群という場合もある）と０．１〜０．８μｍの範囲
に孔径分布のピークを有する細孔群（以下、第二細孔群
という場合もある）とを含む細孔を有することを特徴と
する。第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒は、上記の
ような触媒成分を含み、０．０１〜０．０５μｍの範囲
に孔径分布のピークを有する細孔群（以下、第一細孔群
という場合もある）と０．８〜４μｍの範囲に孔径分布
のピークを有する細孔群（以下、第三細孔群という場合
もある）とを含む細孔を有することを特徴とする。

【００３５】第１および第２の有機ハロゲン化合物除去
用触媒の細孔は、それぞれ実質的に独立した２つの孔径
分布のピークを有し、しかもそれぞれのピークを含む細
孔群の孔径分布は狭く、実質的に均一なものである。孔
径分布のピークはそれぞれの孔径範囲に１つずつあるの
が好ましい。もちろん、孔径分布が実質的に均一でな
く、孔径分布のピークがショルダーを有するようなもの
であってもよいが、孔径分布が実質的に均一な細孔を有
する触媒が特に好適に用いられる。第１および第２の有
機ハロゲン化合物除去用触媒の、水銀圧入法で測定した
全細孔容積は、０．２〜０．６ｃｃ／ｇの範囲にあるの
がよい。

【００３６】そして、第１の有機ハロゲン化合物除去用
触媒では、第一細孔群が占める細孔容積は全細孔容積の
１０〜６０％、また第二細孔群が占める細孔容積は全細
孔容積の１０〜６０％の範囲にあるのがよい。第２の有
機ハロゲン化合物除去用触媒では、第一細孔群が占める
細孔容積は全細孔容積の２０〜６０％、また第三細孔群
が占める細孔容積は全細孔容積の１０〜５０％の範囲に
あるのがよい。上記第１および第２の有機ハロゲン化合
物除去用触媒において、それぞれの細孔群が占める細孔
容積とは、それぞれの孔径範囲にある細孔が占める容積
の合計量のことである。

【００３７】第１および第２の有機ハロゲン化合物除去
用触媒の平均粒子径は０．００１〜１００μｍ、好まし
くは０．０１〜１００μｍの範囲にあるのがよい。第１
および第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒のＢＥＴ法
による比表面積は３０〜２５０ｍ²／ｇ、好ましくは４
０〜２００ｍ²／ｇの範囲にあるのがよい。第１および
第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒において、ＢＥＴ
法による比表面積が３０〜２５０ｍ²／ｇの範囲にある
のが好適である。また、平均粒子径が０．００１〜１０
０μｍの範囲にあるのが好適である。第１および第２の
有機ハロゲン化合物除去用触媒の形状については特に制
限はなく、板状、波板状、網状、ハニカム状、円柱状、
円筒状などのうちから選んだ所望の形状で用いてもよ
く、またアルミナ、シリカ、コーディライト、チタニ
ア、ステンレス金属などよりなる板状、波板状、網状、
ハニカム状、円柱状、円筒状などのうちから選んだ所望
の形状の担体に担持して使用してもよい。

【００３８】つぎに、第３および第４の有機ハロゲン化
合物除去用触媒について、詳しく述べる。第３の有機ハ
ロゲン化合物除去用触媒も第４の有機ハロゲン化合物除
去用触媒も、上記第１および第２の有機ハロゲン化合物
除去用触媒と同様に、触媒成分の主成分としてチタン酸
化物（ＴｉＯ₂）を含有する。また、第４の有機ハロゲ
ン化合物除去用触媒は、上記第２の有機ハロゲン化合物
除去用触媒と同様に、触媒成分の第２主成分としてチタ
ン−ケイ素複合酸化物（ＴｉＯ₂−ＳｉＯ₂、以下、「Ｔ
ｉ−Ｓｉ複合酸化物」という）を含有する。これらの点
を含め、以下に述べる２点を除いて、第３の有機ハロゲ
ン化合物除去用触媒は第１の有機ハロゲン化合物除去用
触媒と共通であり、第４の有機ハロゲン化合物除去用触
媒は第２の有機ハロゲン化合物除去用触媒と共通であ
る。

【００３９】第３および第４の有機ハロゲン化合物除去
用触媒が、第１および第２の有機ハロゲン化合物除去用
触媒と異なる点は、第３および第４の有機ハロゲン化合
物除去用触媒が、触媒成分の第１副成分としてバナジウ
ム酸化物を含有し、前記主成分（第３の有機ハロゲン化
合物除去用触媒ではチタン酸化物、第４の有機ハロゲン
化合物除去用触媒ではチタン酸化物とＴｉ−Ｓｉ複合酸
化物の合計量）に対して好ましくは０．１〜２５重量
％、より好ましくは１〜１５重量％含むとともに、第２
副成分としてマンガン、コバルト、ニッケル、亜鉛、ジ
ルコニウム、ニオブ、モリブデン、スズ、タンタル、ラ
ンタンおよびセリウムからなる群から選ばれた少なくと
も１種の金属酸化物（以下、単に「金属酸化物」とい
う）を前記主成分に対して好ましくは０．１〜２５重量
％、より好ましくは１〜１５重量％含むことである。バ
ナジウム酸化物と金属酸化物の各含有量が０．１重量％
より少ないと添加効果が十分得られず、他方、２５重量
％を超えてもそれほど大きな活性の向上は認められず、
場合によっては活性が低下することもある。

【００４０】第３および第４の有機ハロゲン化合物除去
用触媒が、第１および第２の有機ハロゲン化合物除去用
触媒ともう１つ異なる点は、第３の有機ハロゲン化合物
除去用触媒では、第一細孔群が占める細孔容積は全細孔
容積の１０〜７０％、また第二細孔群が占める細孔容積
は全細孔容積の１０〜７０％の範囲にあるのがよい点で
あり、また、第４の有機ハロゲン化合物除去用触媒で
は、第一細孔群が占める細孔容積は全細孔容積の２０〜
８０％、また第三細孔群が占める細孔容積は全細孔容積
の５〜７０％の範囲にあるのがよい点である。本発明に
かかる排ガス処理装置において用いられる触媒は、上述
のように、その特徴ある触媒成分および構成により、優
れた窒素酸化物、臭気成分およびダイオキシン類の除去
効果を有する。

【００４１】最後に、有機ハロゲン化合物除去用触媒に
ついて、触媒の開口率、最適温度域等を述べる。脱硝触
媒と同様、その物性と形状は、ＮＯx、未反応アンモニ
アおよび臭気成分の除去性能に大きな影響を与える。Ｂ
ＥＴ表面積は、低すぎるとＮＯxの除去性能が低く、耐
久性も低下するので、３０ｍ²／ｇ以上が好ましく、他
方、高すぎると、初期活性は高いが触媒性能の経時変化
が大きくなることがあるので、１０００ｍ²／ｇ以下が
好ましい。特に好ましいＢＥＴ表面積範囲は４０〜３０
０ｍ²／ｇである。

【００４２】開口率は６５〜９０％が好ましく、６５〜
８５％がより好ましい。開口率６５％未満の場合、火葬
炉排ガスにおいてはダストが存在するため、ダストによ
る目詰まりが生じ、圧力損失が著しく上昇すると同時
に、相対的に触媒の幾何学的表面積が低下するのでＮＯ
xの低下を招き、好ましくない。開口率が９０％を越え
る場合、触媒物質の厚さが相対的に低下し、ＮＯx除去
率の低下を招き好ましくない。最適温度域は、好ましく
は１０〜５５０℃であり、さらに好ましくは１００〜５
５０℃であり、さらにより好ましくは２００〜５５０℃
であり、最も好ましくは３００〜４００℃である。温度
が低すぎる場合には、活性が低く、十分な効果が得られ
ず、排ガス中に含まれるＳＯxの被毒により触媒寿命も
短くなる。他方、温度が高すぎる場合には、アンモニア
酸化によってＮＯxが発生し、脱ハロゲン効率が低下、
熱による劣化により触媒寿命が短くなる。前述の両触媒
層は、ともに、窒素酸化物除去効果、脱臭効果、ダイオ
キシン類除去効果に対する性能に優れており、特に、第
２の脱硝触媒を用いた触媒層は脱臭効果により優れた性
能を発揮できる。なお、例えば、より高濃度のダイオキ
シン類を除去する場合や、窒素酸化物や臭気成分等の有
害物質をより効果的に除去したい場合には、必要に応じ
て、２段以上の形態をとってもよい。必要がなければ、
触媒層は１段のみであっても良い。

【００４３】なお、アンモニアを排ガスに導入して窒素
酸化物を還元する等の公知技術の適用は、本発明におい
て適宜実施することができる。火葬炉排ガス処理プロセ
スでは、一般に、主燃焼室と再燃焼室があり、その後流
側にダスト除去のための集塵装置が設置され、そのさら
に後流側に触媒層が配置されていて、排ガスは、その後
側で、煙突をへて大気に放出される。そこで、上記本発
明の排ガス処理方法では、集塵装置の耐久性を高めるた
めに、集塵装置と再燃焼室の間に冷却器を設置すること
が好ましく、また、触媒層の温度が最適温度域になるよ
うに、触媒層の前段、つまり、集塵装置と触媒層の間に
冷却器または昇温器を設けて、排ガスを最適温度範囲に
調節してから、触媒層で排ガスの処理を行うことが好ま
しい。

【００４４】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるも
のではない。（実施例１）図２に示す排ガス処理プロセスに従い、ア
ルカリ性物質を含む排ガスを、バグフィルターに導入
し、１５０〜２５０℃の加熱器でガス温度を調整した
後、触媒層（触媒試験器）に通煙した。なお、誘引ファ
ンは燃焼排ガスを煙突から外部へ排出するために使用す
るものである。

【００４５】このとき用いた触媒は、ダイオキシン類分
解除去用脱硝触媒（ＴｉＯ₂：Ｖ₂Ｏ ₅：ＭｏＯ₃＝９０：
５：５）であり、その形状がハニカム状で、外形１５０
ｍｍ、目開き３．２ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、開口率７２
％であった。触媒の空間速度（ＳＶ）を３０００ｈ^-1、
排ガス線速（ＬＶ）は１．５Ｎｍ／ｓｅｃ（空塔）に設
定した。上記排ガス処理プロセスについて、触媒の閉塞
は排ガス通煙曝露２４００時間後においても観察されな
かった。排ガス通煙曝露直後、排ガス通煙曝露１２００
時間後および２４００時間後のダイオキシン類分解率
（％）を測定し、その結果を表１に示した。

【００４６】なお、ダイオキシン類（以下、ＤＸＮとい
うことがある。）分解率は次式に従って求めた。ＤＸＮ類除去率（％）＝〔（触媒入口ＤＸＮ類濃度）−
（触媒出口ＤＸＮ類濃度）〕÷（触媒入口ＤＸＮ類濃
度）×１００（比較例１）図３に示す排ガス処理プロセスに従い、ア
ルカリ性ダストを含む排ガスを、バグフィルターに通す
ことなく、直接に、１５０〜２５０℃の加熱器に導入し
て、ガス温度を調整した後、実施例１と同一の触媒層
（触媒試験器）に通煙した。触媒の空間速度（ＳＶ）、
排ガス線速（ＬＶ）についても、実施例１と同じ値に設
定した。

【００４７】実施例１と同様にダイオキシン類分解率
（％）を測定し、その結果を表１に示した。

【００４８】

【表１】

【００４９】実施例１では、排ガス通煙曝露２４００時
間後であってもダイオキシン類分解能がほとんど低下し
ないのに対して、比較例１では、大幅に低下することが
わかる。

【００５０】

【発明の効果】本発明にかかる排ガスの処理装置は、排
ガスが火葬炉排ガスのようにアルカリ性物質を含むもの
であっても、長期間運転しても、アルカリ性物質による
触媒の被毒劣化の発生を抑制することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる排ガス処理装置の一実施例を示
すフロー図である。

【図２】実施例１の排ガス処理プロセスを示す概略図で
ある。

【図３】比較例１の排ガス処理プロセスを示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１主燃焼室２再燃焼室４集塵手段５触媒層５１前段触媒層５２後段触媒層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林基伸兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の１株式会社日本触媒内Ｆターム(参考） 3K070 DA01 DA26 DA27 4D048 AA06 AA11 AA21 AA22 AB02 AC04 BA06Y BA07X BA08Y BA16Y BA18Y BA19Y BA21Y BA23X BA24Y BA25Y BA26X BA27Y BA28Y BA30Y BA31Y BA32Y BA33Y BA35Y BA36Y BA37Y BA38Y BA41X BA42Y BB02 BC04 CC32 CD03 CD05 CD08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触媒を使用して排ガスを処理する装置であ
って、前記排ガスがアルカリ物質をも含むものであり、
前記排ガスを処理するための触媒層の前段に集塵手段を
配置しておくことを特徴とする、排ガスの処理装置。
【請求項２】前記排ガスが火葬炉排ガスである、請求項
１に記載の排ガスの処理装置。