JP2003260331A - Reducing agent composition for denitrification of flue gas - Google Patents

Reducing agent composition for denitrification of flue gas

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JP2003260331A
JP2003260331A JP2002066245A JP2002066245A JP2003260331A JP 2003260331 A JP2003260331 A JP 2003260331A JP 2002066245 A JP2002066245 A JP 2002066245A JP 2002066245 A JP2002066245 A JP 2002066245A JP 2003260331 A JP2003260331 A JP 2003260331A
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Japan
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reducing agent
agent composition
ammonia
mass
flue gas
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JP2002066245A
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Shuichi Sugawara
秀一 菅原
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Santoku Chemical Industries Co Ltd
Mitsui and Co Ltd
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Santoku Chemical Industries Co Ltd
Mitsui and Co Ltd
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reducing agent composition for denitrification of a flue gas, the composition which is excellent in the ability for generating ammonia NH<SB>3</SB>to decrease the harmful effect by excess water, which can be massproduced and stably supplied, and which realizes denitrification even in a temperature range from 200°C to 300°C. <P>SOLUTION: The reducing agent composition 6 for the denitrification of the flue gas comprises an aqueous solution essentially comprising urea CO(NH<SB>2</SB>)<SB>2</SB>and contain ammonia NH<SB>3</SB>as an accessory component. The concentration of urea CO(NH<SB>2</SB>)<SB>2</SB>is controlled to 76.9 mass% maximum and in the range of >32.5 mass% and ≤76.9 mass%, while the concentration of the ammonia NH<SB>3</SB>is specified to ≥1 mass% and ≤15 mass%. The composition is injected to the exhaust gas 1 from an exhausting system of a diesel engine 2 or the like prior to a catalyst 12 so as to produce ammonia NH<SB>3</SB>gas as the reducing agent, and thereby, nitrogen oxides NOX in the exhaust gas 1 are reduced into nitrogen N and removed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排煙脱硝用の還元
剤組成物に関する。すなわち、排気ガス中の窒素酸化物
を還元,除去するアンモニアガスを発生可能な、排煙脱
硝用の還元剤組成物に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reducing agent composition for flue gas denitration. That is, the present invention relates to a reducing agent composition for flue gas denitration, which can generate ammonia gas that reduces and removes nitrogen oxides in exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】《技術背景》内燃機関例えばディーゼル
エンジンの排気ガス中には、窒素酸化物NOxが含有さ
れている。そして、このような窒素酸化物NOxは、そ
のまま外気に排出すると有害であり、その除去が重要な
テーマとなっている。そこで、従来より各種の乾式の排
煙脱硝(触媒存在下で排気ガス中から窒素酸化物NOx
を除去するSCR脱硝)、(本明細書中では、以下単に
排煙脱硝又は脱硝と言う)技術が、開発,使用されてい
る。そして、この種の脱硝技術としては、アンモニアN
ガスを還元剤として用い、もって触媒下で、窒素酸
化物NOxを窒素Nに還元,除去することが、広く行わ
れている。この還元剤としては、アンモニアNHが最
も直接的であるが、技術上,安全上,法規制上の制約が
多いので、その還元剤組成物が多用されている。すなわ
ち、アンモニアNHガスを発生する還元剤組成物を、
窒素酸化物NOxを含有した排気ガスに噴射し、もって
還元剤たるアンモニアNHガスを発生させて、窒素酸
化物NOxを還元,除去させていた。
BACKGROUND OF THE INVENTION Technical Background Exhaust gas from an internal combustion engine, such as a diesel engine, contains nitrogen oxides NOx. Such nitrogen oxide NOx is harmful if it is directly discharged to the outside air, and its removal is an important theme. Therefore, various types of dry flue gas denitration (from the exhaust gas in the presence of a catalyst to NOx
SCR denitration), which is referred to as flue gas denitration or denitration in the present specification, has been developed and used. And as this type of denitration technology, ammonia N
It is widely practiced to reduce and remove nitrogen oxide NOx to nitrogen N under a catalyst by using H 3 gas as a reducing agent. As the reducing agent, ammonia NH 3 is the most direct, but the reducing agent composition is widely used because it has many technical, safety and legal restrictions. That is, a reducing agent composition that generates ammonia NH 3 gas,
The nitrogen oxide NOx was injected into the exhaust gas to generate ammonia NH 3 gas as a reducing agent, thereby reducing and removing the nitrogen oxide NOx.

【0003】《従来技術》まず、従来技術として、
32.5質量%の尿素CO(NHの水溶液が、こ
の種の排煙脱硝用の還元剤組成物として一般的に用いら
れていた。例えば、特開平9−150037号公報,特
開平10−174841号公報等を参照。尿素CO(N
は、アンモニアNHガスの発生能力に優れて
おり、水への溶解性も高く、毒性等もなく、この種の還
元剤組成物として最適であり、実用的である。そして、
尿素CO(NH)と水との共晶組成(共融組成)であ
る、尿素CO(NHが32.5質量%の水溶液
が、この種の還元剤組成物として、一般的に用いられて
おり、その凝固点は−12℃〜−13℃である。すなわ
ち、このような組成の尿素CO(NHの水溶液
は、−12℃〜−13℃まで結晶化,凝固せず、液体で
ある。そして、この種の還元剤組成物は、常温下でタン
クに保管されポンプにて液送,噴射される関係上、特に
冬季における結晶化,凝固を回避する都合上、このよう
な尿素CO(NHが32.5質量%組成の水溶液
が、従来、一般的に使用されていた。
<< Prior Art >> First, as a prior art,
An aqueous solution of 32.5 mass% urea CO (NH 2 ) 2 was commonly used as a reducing agent composition for this type of flue gas denitration. See, for example, JP-A-9-150037 and JP-A-10-174841. Urea CO (N
H 2 ) 2 has an excellent ability to generate ammonia NH 3 gas, has high solubility in water, has no toxicity, etc., and is optimal and practical for this type of reducing agent composition. And
An aqueous solution containing 32.5% by mass of urea CO (NH 2 ) 2 , which is a eutectic composition (eutectic composition) of urea CO (NH 2 ) and water, is generally used as this type of reducing agent composition. It is used and its freezing point is -12 ° C to -13 ° C. That is, the aqueous solution of urea CO (NH 2 ) 2 having such a composition is a liquid without being crystallized or solidified from −12 ° C. to −13 ° C. This type of reducing agent composition is stored in a tank at room temperature and is pumped by a liquid to be injected, and in particular, in order to avoid crystallization and solidification in the winter, such urea CO (NH 2 ) An aqueous solution containing 32.5% by mass of 2 has been generally used in the past.

【0004】《従来技術》更に、従来技術として、
尿素CO(NH以外の化合物や、その水溶液が、
この種の排煙脱硝用の還元剤組成物として、用いられる
こともあった。例えば、カルバミン酸アンモニウムAmmo
nium carbamate(PUReM社製)や、ビュレット(尿
素ニ量体)や、アルコールを還元助剤として併用したも
の、等々が用いられることもあった。
<< Prior Art >> Further, as the prior art,
Compounds other than urea CO (NH 2 ) 2 and their aqueous solutions
It was sometimes used as a reducing agent composition for this type of flue gas denitration. For example, ammonium carbamate Ammo
A nium carbamate (manufactured by PUReM), a buret (urea dimer), a combination of alcohol as a reduction aid, and the like were sometimes used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】《第1の問題点につい
て》ところで、このような従来例にあっては、次の問題
が指摘されていた。第1に、32.5質量%の尿素CO
(NHを用いた、前記従来技術の排煙脱硝用の
還元剤組成物については、尿素CO(NHの濃度
が低くアンモニアNHガスの発生能力が低いという問
題の外、水が過剰となり種々の弊害を発生する、という
問題が指摘されていた。すなわち理論上、還元剤組成物
としてアンモニアNHガスを発生させる反応式、CO
(NH+HO→2NH+COにおいて、1
モルの23.1質量%の水と1対1モル組成で反応する
1モルの尿素CO(NHは、76.9質量%であ
る。これに対し、この還元剤組成物は、32.5質量%
の尿素CO(NHと67.5質量%の水とからな
るので、水は、1モル以上の部分が大量に過剰となる。
<Problem to be Solved by the Invention><FirstProblem> The following problems have been pointed out in such a conventional example. First, 32.5 mass% urea CO
Regarding the above-mentioned conventional reducing agent composition for flue gas denitration using (NH 2 ) 2, in addition to the problem that the concentration of urea CO (NH 2 ) 2 is low and the ability to generate ammonia NH 3 gas is low, It has been pointed out that there is a problem that water becomes excessive and causes various problems. That is, theoretically, a reaction formula for generating ammonia NH 3 gas as a reducing agent composition, CO
In (NH 2 ) 2 + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 , 1
One mole of urea CO (NH 2 ) 2 which reacts with 23.1% by weight of water in a 1: 1 molar composition is 76.9% by weight. On the other hand, this reducing agent composition contains 32.5% by mass.
Of urea CO (NH 2 ) 2 and 67.5% by mass of water, a large amount of 1 mol or more of water is excessive.

【0006】そして、このように過剰となると共に、発
生したアンモニアNHガスと共に排気ガス中に持ち込
まれた水は、種々の弊害を発生していた。a.排気ガス
に噴射された過剰の水が、気化熱によって排気ガスの温
度を低下させ、もって、アンモニアNHガスによる窒
素酸化物NOxの還元速度を、低下させ、脱硝効率を悪
化させてしまう、という問題が指摘されていた。なお排
気ガスの温度は、通常運転時で、400℃〜450℃程
度である。b.排気ガスに噴射された過剰の水が、窒素
酸化物NOxを希釈し、もって窒素酸化物NOxの還元
速度を低下させ、この面からも、脱硝効率を悪化させて
しまう、という問題が指摘されていた。c.排気ガスに
噴射された過剰の水は、気化によりガス量を増大させ、
もって、触媒を備えた脱硝反応器内において、排気ガス
の空間速度(SV)を増加させる。これにより、排気ガ
スの脱硝反応器内の滞留時間が短縮され、もって、窒素
酸化物NOxの還元効率つまり脱硝効率が急激に悪化し
てしまう、という問題が指摘されていた。
In addition to the excess water, the water brought into the exhaust gas together with the generated ammonia NH 3 gas has caused various harmful effects. a. Excessive water injected into the exhaust gas lowers the temperature of the exhaust gas due to the heat of vaporization, thereby reducing the reduction rate of the nitrogen oxide NOx by the ammonia NH 3 gas and denitrifying efficiency. The problem was pointed out. The temperature of the exhaust gas is about 400 ° C to 450 ° C during normal operation. b. It has been pointed out that the excess water injected into the exhaust gas dilutes the nitrogen oxide NOx, thereby reducing the reduction rate of the nitrogen oxide NOx, and also from this aspect, denitration efficiency is deteriorated. It was c. Excess water injected into the exhaust gas increases the amount of gas due to vaporization,
Therefore, the space velocity (SV) of the exhaust gas is increased in the denitration reactor equipped with the catalyst. As a result, it has been pointed out that the residence time of the exhaust gas in the denitration reactor is shortened, and the reduction efficiency of the nitrogen oxide NOx, that is, the denitration efficiency is sharply deteriorated.

【0007】《第2の問題点について》第2に、尿素C
O(NH以外の化合物を用いた、前記従来技術
の排煙脱硝用の還元剤組成物については、次のとおり。
例えばカルバミン酸アンモニウムのように、極めて特殊
な化合物であり、もって工業的に量産しにくく、安定供
給が困難である等、コスト面に問題が指摘されていた。
又、例えばアルコールを還元助剤として用いた場合は、
引火性が高く危険であり、又、脱硝特に触媒に対し悪影
響を及ぼす、という問題が指摘されていた。
<< Second Problem >> Secondly, urea C
The reducing agent composition for flue gas denitration of the prior art, which uses a compound other than O (NH 2 ) 2 , is as follows.
For example, since it is an extremely special compound such as ammonium carbamate, it is difficult to mass-produce it industrially, and it is difficult to stably supply it.
Also, for example, when alcohol is used as a reduction aid,
It has been pointed out that it is highly flammable and dangerous, and that it has a detrimental effect on denitration, especially on the catalyst.

【0008】《第3の問題点について》第3に、前記従
来技術,、つまりこの種従来例の排煙脱硝用の還元
剤組成物は、ディーゼルエンジン等の通常運転時のみ
に、使用されていた。すなわち通常運転時において、排
気ガスの温度は、400℃〜450℃程度の温度域とな
る。そして、このような高温時において、尿素CO(N
等がアンモニアNHガスを発生し、もって脱
硝つまり窒素酸化物NOxの還元が行われていた。これ
に対し、運転始動時や運転変動時においては、3分〜5
分間程度、排気ガスの温度は、200℃〜300℃程度
の温度域となる。そして、このような比較的低温時にお
いては、尿素CO(NH等はアンモニアNH
スの発生能力が低く、もって脱硝つまり窒素酸化物NO
xの還元は、事実上行われていなかった。このように、
この種従来例では、運転始動時等において脱硝が行われ
ず、排気ガスは、有害な窒素酸化物を含有したまま外気
へと排出されてしまう、という問題が指摘されていた。
<Third Problem> Thirdly, the above-mentioned conventional technique, that is, the reducing agent composition for flue gas denitration of this type of conventional example is used only during normal operation of a diesel engine or the like. It was That is, during normal operation, the temperature of the exhaust gas is in the temperature range of about 400 ° C to 450 ° C. At such a high temperature, urea CO (N
H 2 ) 2 and the like generate ammonia NH 3 gas, so that denitration, that is, reduction of nitrogen oxide NOx has been performed. On the other hand, when the operation is started or the operation is changed, it takes 3 minutes to 5 minutes.
The temperature of the exhaust gas is in the temperature range of about 200 ° C. to 300 ° C. for about a minute. At such a relatively low temperature, urea CO (NH 2 ) 2 and the like have a low ability to generate ammonia NH 3 gas, so that denitration, that is, nitrogen oxide NO
The reduction of x was practically not performed. in this way,
In this type of conventional example, it has been pointed out that denitration is not performed at the time of starting the operation and the exhaust gas is discharged to the outside air while containing harmful nitrogen oxides.

【0009】《本発明について》本発明の排煙脱硝用の
還元剤組成物は、このような実情に鑑み、上記従来例の
課題を解決すべくなされたものであって、主成分たる尿
素に、副成分としてアンモニアを、組み合わせて併用し
た水溶液よりなることを、最大の特徴とする。そして、
尿素の濃度を、32.5質量%超〜76.9質量%以下
とし、アンモニアの濃度を、1質量%〜15質量%と
し、排気ガスに噴射されて窒素酸化物の還元剤たるアン
モニアガスを発生すること、を特徴とする。もって本発
明は、第1に、アンモニアガスの発生能力に優れ、過剰
な水による弊害が削減され、第2に、量産,安定供給可
能であり、第3に、200℃〜300℃の温度域におけ
る脱硝も実現される、排煙脱硝用の還元剤組成物を提案
すること、を目的とする。
<Regarding the present invention> The reducing agent composition for flue gas denitration of the present invention has been made in view of the above circumstances in order to solve the problems of the above-mentioned conventional examples. The greatest feature is that it consists of an aqueous solution in which ammonia is used in combination as an auxiliary component. And
The concentration of urea is more than 32.5% by mass to 76.9% by mass or less, the concentration of ammonia is 1% by mass to 15% by mass, and the ammonia gas, which is a reducing agent of nitrogen oxides, is injected into the exhaust gas. Is generated. Therefore, the present invention is, firstly, excellent in the ability to generate ammonia gas, in which adverse effects due to excess water are reduced, secondly, mass production and stable supply are possible, and thirdly, a temperature range of 200 ° C to 300 ° C. The purpose of the present invention is to propose a reducing agent composition for flue gas denitration, which also realizes denitration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】《各請求項について》こ
のような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のと
おりである。まず、請求項1については次のとおり。す
なわち、この請求項1の排煙脱硝用の還元剤組成物は、
尿素を主成分とし、副成分にアンモニアを含有した、水
溶液よりなること、を特徴とする。請求項2については
次のとおり。すなわち、この請求項2の排煙脱硝用の還
元剤組成物は、請求項1において、該尿素を主成分とし
該アンモニアを副成分とした、水溶液よりなり、排気ガ
ス中の窒素酸化物を還元,除去する還元剤たるアンモニ
アガスを、発生可能なこと、を特徴とする。請求項3に
ついては次のとおり。すなわち、この請求項3の排煙脱
硝用の還元剤組成物は、請求項2において、該尿素の濃
度が、最大で76.9質量%であること、を特徴とす
る。請求項4については次のとおり。すなわち、この請
求項4の排煙脱硝用の還元剤組成物は、請求項3におい
て、該尿素の濃度が、32.5質量%超〜76.9質量
%以下であること、を特徴とする。
<< About Each Claim >> The technical means of the present invention for solving such a problem are as follows. First, claim 1 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 1 is
An aqueous solution containing urea as a main component and ammonia as a secondary component. Claim 2 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 2 is an aqueous solution containing the urea as a main component and the ammonia as an auxiliary component according to claim 1, and reduces nitrogen oxides in exhaust gas. , Ammonia gas that is a reducing agent to be removed can be generated. Claim 3 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, the concentration of the urea is at most 76.9% by mass. Claim 4 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 4 is characterized in that, in claim 3, the concentration of the urea is more than 32.5 mass% to 76.9 mass% or less. .

【0011】請求項5については次のとおり。すなわ
ち、この請求項5の排煙脱硝用の還元剤組成物は、請求
項2において、該アンモニアの濃度が、1質量%以上〜
15質量%以下であること、を特徴とする。請求項6に
ついては次のとおり。すなわち、この請求項6の排煙脱
硝用の還元剤組成物は、請求項2において、ディーゼル
エンジンの排気系に対し、触媒の手前で噴射可能となっ
ており、噴射に基づき該アンモニアガスを発生して、該
排気ガス中の窒素酸化物を窒素に還元,除去すること、
を特徴とする。請求項7については次のとおり。すなわ
ち、この請求項7の排煙脱硝用の還元剤組成物は、請求
項6において、該排気ガスの温度が300℃を超え40
0℃〜450℃程度となる通常運転時のみならず、該排
気ガスの温度が200℃〜300℃程度の運転始動時や
運転変動時においても、使用可能となっていること、を
特徴とする。請求項8については次のとおり。すなわ
ち、この請求項8の排煙脱硝用の還元剤組成物は、請求
項6において、ヒーター等の加熱手段を用い、60℃〜
80℃程度以上に加温されていること、を特徴とする。
Claim 5 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration of claim 5 has the ammonia concentration of 1% by mass or more to
It is characterized by being 15 mass% or less. Claim 6 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 6 can be injected into the exhaust system of a diesel engine before the catalyst according to claim 2, and the ammonia gas is generated based on the injection. And reducing and removing nitrogen oxides in the exhaust gas to nitrogen,
Is characterized by. Claim 7 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 7 is the same as that of claim 6, in which the temperature of the exhaust gas exceeds 300 ° C.
It can be used not only during normal operation at 0 ° C. to 450 ° C., but also at operation start-up or operation fluctuation when the temperature of the exhaust gas is about 200 ° C. to 300 ° C. . Claim 8 is as follows. That is, the reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 8 is the reducing agent composition according to claim 6, which uses a heating means such as a heater and the like.
It is characterized by being heated to about 80 ° C. or higher.

【0012】《作用について》本発明は、このようにな
っているので、次のようになる。この排煙脱硝用の還元
剤組成物は、尿素を主成分とし、アンモニアを副成分と
した、水溶液よりなる。尿素の濃度は、32.5質量%
超〜最大で76.9質量%であり、アンモニアの濃度
は、1質量%以上〜15質量%以下である。そして、デ
ィーゼルエンジン等の排気系に対し、触媒の手前で噴射
され、還元剤たるアンモニアガスを発生して、排気ガス
中の窒素酸化物を還元,除去する。
<Regarding Operation> The present invention is configured as described above, and is as follows. This reducing agent composition for flue gas denitration consists of an aqueous solution containing urea as a main component and ammonia as an auxiliary component. Urea concentration is 32.5% by mass
The super-maximum is 76.9% by mass, and the concentration of ammonia is 1% by mass or more and 15% by mass or less. Then, it is injected in front of the catalyst to the exhaust system of a diesel engine or the like to generate ammonia gas as a reducing agent to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas.

【0013】そこで第1に、この還元剤組成物は、主成
分の尿素の濃度が高く、アンモニアガスの発生能力に優
れると共に、過剰な水が削減される。すなわち、アンモ
ニアガス発生の反応式において、1対1モル組成の尿素
は76.9質量%で水は23.1質量%であるが、尿素
の濃度が、32.5質量%を超えて76.9質量%に近
づいており、その分だけ、水の濃度が23.1質量%に
近づき、過剰な水が削減されている。もって、過剰な水
が排気ガスに噴射されてしまうことが減少し、a.排気
ガスの温度低下、b.窒素酸化物の希釈、c.排気ガス
の空間速度(SV)の増加、等も少なくなる。そこで、
窒素酸化物の還元速度の低下が回避され、脱硝効率が高
く維持される。
Therefore, firstly, this reducing agent composition has a high concentration of urea as a main component, is excellent in the ability to generate ammonia gas, and reduces excess water. That is, in the reaction formula of ammonia gas generation, urea having a 1: 1 molar composition is 76.9% by mass and water is 23.1% by mass, but the concentration of urea exceeds 32.5% by mass and 76. It is approaching 9% by mass, the water concentration is approaching 23.1% by mass, and the excess water is reduced accordingly. As a result, the excess water is less likely to be injected into the exhaust gas, and a. Exhaust gas temperature reduction, b. Dilution of nitrogen oxides, c. The increase in the space velocity (SV) of the exhaust gas and the like also decrease. Therefore,
A reduction in the reduction rate of nitrogen oxides is avoided, and the denitration efficiency is kept high.

【0014】第2に、この還元剤組成物は、尿素を主成
分としアンモニアを副成分とし、簡単容易な組成よりな
る。
Secondly, this reducing agent composition has a simple and easy composition with urea as a main component and ammonia as an auxiliary component.

【0015】第3に、この還元剤組成物は、高濃度の尿
素を主成分としているので、ディーゼルエンジン等の通
常運転時、つまり排気ガスの温度が400℃〜450℃
程度となる高温域において、アンモニアガスの発生能力
に優れている。そこで、この高温域において、排気ガス
中の窒素酸化物は、確実に還元,除去され脱硝される。
これと共に、アンモニアを副成分としているので、運転
始動時や運転変動時、つまり排気ガスの温度が200℃
〜300℃程度の低温域においても、アンモニアガスの
発生能力に優れている。そこで、この低温域において
も、排気ガス中の窒素酸化物は、確実に還元,除去され
脱硝される。
Thirdly, since the reducing agent composition is mainly composed of high concentration urea, the temperature of exhaust gas is 400 to 450 ° C. during normal operation of a diesel engine or the like.
It excels in the ability to generate ammonia gas in a high temperature range. Therefore, in this high temperature range, the nitrogen oxides in the exhaust gas are reliably reduced and removed, and denitration is performed.
At the same time, since ammonia is used as an auxiliary component, the temperature of the exhaust gas is 200 ° C when the operation is started or when the operation fluctuates.
Even in a low temperature range of about 300 ° C, the ammonia gas generation ability is excellent. Therefore, even in this low temperature range, the nitrogen oxides in the exhaust gas are reliably reduced and removed, and denitration is performed.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下本発明を、図面に示す発明の
実施の形態に基づいて、詳細に説明する。図1,図2,
図3は、本発明の実施の形態の説明に供する。そして、
図1は排気系の系統説明図であり、図2は溶解度のグラ
フ、図3はアンモニア発生能力のグラフである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in detail based on the embodiments of the invention shown in the drawings. Figure 1, Figure 2,
FIG. 3 serves to explain the embodiment of the present invention. And
FIG. 1 is a system explanatory diagram of an exhaust system, FIG. 2 is a solubility graph, and FIG. 3 is a ammonia generation capacity graph.

【0017】《排気系について》まず、図1により排気
系について、説明する。ディーゼルエンジンは、自動車
を始め発電,船舶,機関車,航空機,各種機械,その他
に広く使用されている。そして、内燃機関例えばディー
ゼルエンジンから排出される排気ガス1、更にはガスタ
ービンから排出される排気ガス1中には、窒素酸化物N
Ox,一酸化炭素CO,炭化水素HC,炭素粒子PM、
等が含有されている。本発明は、このように排気ガス1
中に含有された窒素酸化物NOxを除去する、排煙脱硝
(脱窒)技術、つまりSCR(Selective Catalytic Re
duction)脱硝技術に関する。そして、排気ガス1中か
ら、有害汚染物質たる窒素酸化物NOxを還元,除去し
て、外気へと排出し、もって人体や環境を保護し、公害
防止に資することを目的とする。
<< Regarding the Exhaust System >> First, the exhaust system will be described with reference to FIG. Diesel engines are widely used in automobiles, power generation, ships, locomotives, aircraft, various machines, and others. In the exhaust gas 1 emitted from the internal combustion engine such as a diesel engine, and further in the exhaust gas 1 emitted from the gas turbine, nitrogen oxides N
Ox, carbon monoxide CO, hydrocarbon HC, carbon particles PM,
Etc. are contained. According to the present invention, the exhaust gas 1
Flue gas denitration (denitrification) technology that removes the nitrogen oxides NOx contained in it, that is, SCR (Selective Catalytic Re
duction) Denitration technology. The purpose of the invention is to reduce and remove nitrogen oxide NOx, which is a harmful pollutant, from the exhaust gas 1 and discharge it to the outside air, thereby protecting the human body and environment and contributing to pollution prevention.

【0018】まず図示例では、ディーゼルエンジン2に
は、燃料タンク3から燃料4が供給され、ディーゼルエ
ンジン2からは、排気ガス1が排出される。排気ガス1
は、ディーゼルエンジン2の運転開始時や運転変動時に
は、3〜5分間程度、200℃〜300℃程度の温度域
にあり、通常運転時には、400℃〜450℃程度の温
度域にある。そして、この排気ガス1の排気管5には、
還元剤組成物6の噴射ノズル7と脱硝反応器8とが、順
に設けられている。
First, in the illustrated example, the diesel engine 2 is supplied with fuel 4 from the fuel tank 3, and the diesel engine 2 discharges exhaust gas 1. Exhaust gas 1
Is in the temperature range of about 200 ° C. to 300 ° C. for about 3 to 5 minutes when the diesel engine 2 starts operation or changes in operation, and is in the temperature range of about 400 ° C. to 450 ° C. during normal operation. And, in the exhaust pipe 5 of this exhaust gas 1,
An injection nozzle 7 for the reducing agent composition 6 and a denitration reactor 8 are sequentially provided.

【0019】噴射ノズル7は、例えばインジェクターよ
りなり、排気管5に付設されている。そして、保管用の
タンク8から還元剤組成物6がポンプを介して供給さ
れ、排気ガス1に対し還元剤組成物6を噴霧状に噴射す
る。脱硝反応器9は、排気管5に介装されている。そし
て、多孔性のハニカムコア10のセル壁11に、還元用
の触媒12が付着,被覆されるか、又は、触媒12自体
が多孔性のハニカムコア10形状に成形されたものが使
用される。触媒12としては、バナジウム化合物,酸化
チタン,ゼオライト等が用いられる。排気系は、このよ
うになっている。
The injection nozzle 7 is made of, for example, an injector and is attached to the exhaust pipe 5. Then, the reducing agent composition 6 is supplied from the storage tank 8 via a pump, and the reducing agent composition 6 is sprayed onto the exhaust gas 1. The denitration reactor 9 is interposed in the exhaust pipe 5. Then, the reducing catalyst 12 is adhered and coated on the cell wall 11 of the porous honeycomb core 10, or the catalyst 12 itself is molded into the shape of the porous honeycomb core 10 is used. As the catalyst 12, vanadium compound, titanium oxide, zeolite or the like is used. The exhaust system is like this.

【0020】《還元剤組成物6について》以下、このよ
うに用いられる排煙排硝用の還元剤組成物6について、
図1,図2,図3等により説明する。還元剤組成物6
は、噴射ノズル7から排気管5の200℃以上の排気ガ
ス1に対して噴射され、もって、脱硝反応器9の上流側
および脱硝反応器9内で、直ちに、還元剤たるアンモニ
アNHガスを発生する。発生したアンモニアNH
スは、触媒12下において、次の化1又は化2の化学式
により、排気ガス1中の窒素酸化物NOxつまり酸化窒
素NOや二酸化窒素NOを、無害な窒素Nと水H
とに、還元,除去,変換,転化せしめる。
<< Reducing agent composition 6 >> The reducing agent composition 6 for flue gas and flue gas used as described above will be described below.
This will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 3. Reducing agent composition 6
Is injected from the injection nozzle 7 to the exhaust gas 1 of 200 ° C. or higher in the exhaust pipe 5, so that the ammonia NH 3 gas as a reducing agent is immediately supplied in the upstream side of the denitration reactor 9 and in the denitration reactor 9. Occur. The generated ammonia NH 3 gas is converted into nitrogen oxide NOx in the exhaust gas 1, that is, nitrogen oxide NO and nitrogen dioxide NO 2 in harmless nitrogen N and water under the catalyst 12 according to the chemical formula 1 or 2 below. H 2 O
And reduce, remove, transform, and convert.

【0021】[0021]

【化1】 [Chemical 1]

【0022】[0022]

【化2】 [Chemical 2]

【0023】さて、アンモニアNHガスを発生する還
元剤組成物6は、次の組成よりなる。この排煙脱硝用の
還元剤組成物6は、高濃度の尿素CO(NHを主
成分とし、アンモニアNHを副成分とする等、副成分
に低濃度のアンモニアNHを含有した、水溶液よりな
る。副成分として、アンモニアNHに加え、炭酸アン
モニウム(NHCOその他を付加する組成も可
能である。まず、主成分たる尿素CO(NHは、
還元剤組成物6中に、32.5質量%超〜76.9質量
%以下、つまり最大で76.9質量%含有されており、
最低でも32.5質量%を越えている。76.9質量%
では、水との1対1モル組成に対応し過剰な水が発生し
ないが、凝固点は比較的高くなる。又、40質量%〜5
0質量%程度が、過剰な水が比較的少ないと共に、凝固
点も76.9質量%の場合に比し降下しており、取り扱
いやすく最も実用的と言える。そして尿素CO(N
は、水への溶解性が高いと共に、400℃〜4
50℃程度の温度域において、アンモニアNHガスの
発生特性に優れており、毒性もない。すなわち尿素CO
(NHは、次の化3の化学式により、加水分解反
応に基づき、アンモニアNHガスと炭酸ガスCO
発生する。
Now, the reducing agent composition 6 for generating ammonia NH 3 gas has the following composition. The reducing agent composition 6 for flue gas denitration contained a high concentration of urea CO (NH 2 ) 2 as a main component and ammonia NH 3 as an auxiliary component, and contained a low concentration of ammonia NH 3 as an auxiliary component. , Consisting of an aqueous solution. A composition in which ammonium carbonate (NH 4 ) 2 CO 3 or the like is added as a sub-component in addition to ammonia NH 3 is also possible. First, urea CO (NH 2 ) 2 which is the main component,
The reducing agent composition 6 contains more than 32.5% by mass to 76.9% by mass or less, that is, 76.9% by mass at maximum,
It is at least 32.5 mass%. 76.9% by mass
In the above, although excess water is not generated corresponding to a 1: 1 molar composition with water, the freezing point becomes relatively high. Also, 40% by mass to 5
About 0% by mass is easy to handle and can be said to be the most practical because the amount of excess water is relatively small and the freezing point is lower than that of 76.9% by mass. And urea CO (N
H 2 ) 2 has a high solubility in water and a temperature of 400 ° C. to 4 ° C.
In the temperature range of about 50 ° C., it has excellent ammonia NH 3 gas generation characteristics and is not toxic. Ie urea CO
(NH 2 ) 2 generates ammonia NH 3 gas and carbon dioxide CO 2 based on the hydrolysis reaction according to the chemical formula of the following chemical formula 3 .

【0024】[0024]

【化3】 [Chemical 3]

【0025】次に、副成分たるアンモニアNH(アン
モニア水)は、還元剤組成物6中に、1質量%以上〜1
5質量%以下含有されている。そして、アンモニアNH
(アンモニア水)は、蒸発,気化に基づきアンモニア
NHガスを発生し、特に200℃〜300℃の温度域
において、アンモニアNHガス発生特性に優れるとい
う機能を発揮する。ところで、上記1質量%未満である
と、還元剤組成物6の200℃〜300℃の温度域にお
けるアンモニアNHガス発生量が不足する。上記15
質量%を越えると、温度が上昇した場合において水に対
する溶解度が低下するので、悪臭を伴うアンモニアNH
ガスを多量に発生するようになり、実用化に適してい
ない。
Next, the auxiliary component ammonia NH 3 (aqueous ammonia) is contained in the reducing agent composition 6 in an amount of 1% by mass or more to 1% by mass or more.
5 mass% or less is contained. And ammonia NH
3 (ammonia water) generates ammonia NH 3 gas based on evaporation and vaporization, and exhibits a function of being excellent in ammonia NH 3 gas generation characteristics particularly in a temperature range of 200 ° C to 300 ° C. By the way, when the content is less than 1% by mass, the amount of ammonia NH 3 gas generated in the temperature range of 200 ° C. to 300 ° C. of the reducing agent composition 6 is insufficient. 15 above
If the content exceeds 10% by mass, the solubility in water decreases when the temperature rises, so ammonia NH with odor
A large amount of 3 gas is generated, which is not suitable for practical use.

【0026】《データについて》水に対する溶解度や、
アンモニアNHガスの発生能力について、データに基
づき述べておく。まず図2には、工業的に使用可能な各
種組成の還元剤組成物6について、組成物たる尿素CO
(NHその他の水に対する溶解度のデータが、温
度変化と共に示されている。このデータからも理解され
るように、尿素CO(NHが、一般的には最も溶
解度が高く、もって取り扱いが容易であり、還元剤組成
物6の主成分として適している。炭酸水素アンモニウム
NHHCO,ビュレット,アンモニアNH(アン
モニア水),炭酸アンモニウム(NHCO
は、尿素CO(NHに比し、一般的には溶解度が
劣っている。尿素CO(NHは、約70℃程度に
おいて、水と1対1モル組成となる76.9質量%で溶
解可能であり、約70℃程度以上において、そのまま液
体として取り扱い可能である。約40℃程度以上におい
ては、約60質量%程度で溶解可能で、液体として取り
扱い可能であり、−12℃〜−13℃では、32.5質
量%が溶解する凝固点となる。
<< Data >> Solubility in water,
The generation capacity of ammonia NH 3 gas will be described based on the data. First, in FIG. 2, the reducing agent composition 6 having various compositions that can be industrially used, and the composition of urea CO
Solubility data for (NH 2 ) 2 and other water are shown along with temperature changes. As can be understood from this data, urea CO (NH 2 ) 2 generally has the highest solubility, is easy to handle, and is suitable as the main component of the reducing agent composition 6. Ammonium hydrogen carbonate NH 4 HCO 3 , burette, ammonia NH 3 (ammonia water), ammonium carbonate (NH 4 ) 2 CO 3, etc. are generally inferior in solubility to urea CO (NH 2 ) 2 . . Urea CO (NH 2 ) 2 can be dissolved at about 70 ° C. in 76.9% by mass, which is a 1: 1 molar composition with water, and can be handled as a liquid as it is at about 70 ° C. or higher. At about 40 ° C. or higher, it can be dissolved at about 60% by mass and can be handled as a liquid, and at −12 ° C. to −13 ° C., 32.5% by mass becomes the melting point.

【0027】次に図3には、工業的に使用可能な各種還
元剤組成物6について、100g当たりのアンモニアN
ガスの発生量g(脱アンモニアした状態)のデータ
が、組成物たる尿素CO(NHその他の水溶液中
における濃度変化と共に示されている。温度設定は、4
00℃〜450℃とする。このデータからも理解される
ように、尿素CO(NHが、一般的には、アンモ
ニアNHガス発生量が多く、還元剤組成物6として適
している。アンモニアNH(アンモニア水)は、アン
モニアNHガスの発生量が多いが、前述した図2のよ
うに、温度が上昇した場合において水に対する溶解度が
低下するので、保管中に水に溶解されない分が蒸発,気
化して、悪臭を伴うアンモニアNHガスを多量に発生
する、という難点があり、還元剤組成物6の主成分に適
していない。しかしながら、1質量%〜15質量%の低
濃度のアンモニアNH(アンモニア水)は、温度が上
昇しても、アンモニアNHガスの発生が少なく、実用
化可能である。
Next, referring to FIG. 3, for various industrially usable reducing agent compositions 6, ammonia N per 100 g was used.
The data of the generated amount g of H 3 gas (deammonified state) is shown together with the concentration change in the composition of urea CO (NH 2 ) 2 and other aqueous solutions. Temperature setting is 4
The temperature is set to 00 ° C to 450 ° C. As can be understood from this data, urea CO (NH 2 ) 2 generally has a large amount of ammonia NH 3 gas generation and is suitable as the reducing agent composition 6. Ammonia NH 3 (ammonia water) generates a large amount of ammonia NH 3 gas, but as shown in FIG. 2 above, the solubility in water decreases when the temperature rises, and therefore the amount that is not dissolved in water during storage is Is vaporized and vaporized to generate a large amount of ammonia NH 3 gas accompanied by a foul odor, which is not suitable as the main component of the reducing agent composition 6. However, ammonia NH 3 (ammonia water) with a low concentration of 1% by mass to 15% by mass produces little ammonia NH 3 gas even if the temperature rises, and can be put to practical use.

【0028】《作用等について》本発明は、以上説明し
たように構成されている。そこで、以下のようになる。
この排煙脱硝用の還元剤組成物6は、尿素CO(N
を主成分とし、アンモニアNHを副成分とす
る等、副成分にアンモニアNHを含有してなる、水溶
液よりなる。尿素CO(NHの濃度は、最大で7
6.9質量%である等、32.5質量%超〜76.9質
量%以下である。アンモニアNHの濃度は、1質量%
以上〜15質量%以下である。そして、この還元剤組成
物6は、ディーゼルエンジン2等の排気系の200℃以
上の排気ガス1に対し、触媒12の手前で噴射され、も
って直ちに、還元剤たるアンモニアNHガスを発生し
て、排気ガス1中の窒素酸化物NOxつまり酸化窒素N
Oや二酸化窒素NOを、窒素Nに還元,除去する(図
1,化1,化2を参照)。
<< Regarding Operation and the Like >> The present invention is configured as described above. Therefore, it becomes as follows.
The reducing agent composition 6 for flue gas denitration is urea CO (N
H 2 ) 2 as a main component and ammonia NH 3 as a subcomponent, and an aqueous solution containing ammonia NH 3 as a subcomponent. The maximum concentration of urea CO (NH 2 ) 2 is 7
For example, it is more than 32.5 mass% to 76.9 mass% or less. Ammonia NH 3 concentration is 1% by mass
It is not less than -15% by mass. Then, the reducing agent composition 6 is injected before the catalyst 12 to the exhaust gas 1 of 200 ° C. or higher in the exhaust system of the diesel engine 2 or the like, and immediately produces ammonia NH 3 gas as a reducing agent. , Nitrogen oxide NOx in exhaust gas 1, that is, nitrogen oxide N
O and nitrogen dioxide NO 2 are reduced to nitrogen N and removed (see FIG. 1, chemical formula 1, chemical formula 2).

【0029】そこで、この排煙脱硝用の還元剤組成物6
は、次の第1,第2,第3のようになる。第1に、この
還元剤組成物6は、主成分である尿素CO(NH
の濃度が、32.5質量%超〜76.9質量%以下と高
く、高濃度で水に溶解している。そこで、還元剤たるア
ンモニアNHガスの発生能力に優れ、高い転化率でア
ンモニアNHガスを発生すると共に、過剰な水が削減
されてなる。すなわち理論上、加水分解反応によりアン
モニアNHガスを発生させる反応式において、1対1
モル組成の尿素CO(NHは76.9質量%で、
水は23.1質量%であるが、実際上、この還元剤組成
物6において、尿素CO(NHの濃度が、32.
5質量%を超えており濃度76.9質量%に近づいてお
り、その分だけ水の濃度が、濃度23.1質量%に近づ
いており、その分だけ過剰な水が削減されている。
Then, this reducing agent composition 6 for flue gas denitration
Becomes the following first, second, and third. First, the reducing agent composition 6 contains urea CO (NH 2 ) 2 which is the main component.
Has a high concentration of more than 32.5% by mass to 76.9% by mass or less, and is dissolved in water at a high concentration. Therefore, excellent generation capability of the reducing agent serving ammonia NH 3 gas, while generating ammonia NH 3 gas at a high conversion, the excess water is being reduced. That is, theoretically, in the reaction formula for generating ammonia NH 3 gas by the hydrolysis reaction, 1: 1
The molar composition of urea CO (NH 2 ) 2 is 76.9% by mass,
Water is 23.1% by mass, but in reality, in this reducing agent composition 6, the concentration of urea CO (NH 2 ) 2 was 32.
It exceeds 5% by mass and approaches the concentration of 76.9% by mass, and the concentration of water approaches the concentration of 23.1% by mass, and the excess water is reduced accordingly.

【0030】もって結果的に、還元剤組成物6中の過剰
な水が、排気ガス1の排気系に噴射されて持ち込まれる
ことが、その分だけ減少する。そこでa.過剰の水が排
気ガス1に噴射され、気化熱によって排気ガス1の温度
低下を招くことも減少し、もって、アンモニアNH
スによる窒素酸化物NOxの還元速度(脱硝速度)を、
低下させてしまうことも減少する。b.過剰の水が排気
ガス1に噴射され、排気ガス1中の窒素酸化物NOxを
希釈することも減少し、もって、アンモニアNHガス
による窒素酸化物NOxの還元速度(脱硝速度)を、低
下させてしまうことも減少する。c.過剰の水が排気ガ
ス1に噴射され噴射され、気化することによりガス量を
増大させることも減少し、もって、脱硝反応器9内にお
いて、排気ガス1の空間速度(SV)を増加させること
も少なくなり、排気ガス1の脱硝反応器内の滞留時間
が、短縮されることなく維持される。これらにより、こ
の還元剤組成物6を使用すると、窒素酸化物NOxの還
元効率(脱硝効率)が、高く維持されるようになる。
As a result, excess water in the reducing agent composition 6 is less likely to be injected and introduced into the exhaust system of the exhaust gas 1 by that amount. So a. Excessive water is injected into the exhaust gas 1 and the reduction in the temperature of the exhaust gas 1 due to the heat of vaporization is also reduced. Therefore, the reduction rate (denitration rate) of the nitrogen oxide NOx by the ammonia NH 3 gas is
It also reduces the reduction. b. Excessive water is injected into the exhaust gas 1 and the dilution of the nitrogen oxide NOx in the exhaust gas 1 is also reduced, thereby reducing the reduction rate (denitration rate) of the nitrogen oxide NOx by the ammonia NH 3 gas. The number of accidents is reduced. c. Excessive water is injected into the exhaust gas 1 and is injected and vaporized to increase the amount of gas, and thus decrease the space velocity (SV) of the exhaust gas 1 in the denitration reactor 9. Therefore, the residence time of the exhaust gas 1 in the denitration reactor is maintained without being shortened. As a result, when this reducing agent composition 6 is used, the reduction efficiency (denitration efficiency) of the nitrogen oxide NOx is maintained high.

【0031】第2に、この還元剤組成物6は、尿素CO
(NHを主成分とし、アンモニアNH(アンモ
ニア水)を副成分としてなる。このように簡単な組成よ
りなり、容易に生産,供給,入手可能である。
Secondly, this reducing agent composition 6 contains urea CO
(NH 2 ) 2 is the main component, and ammonia NH 3 (ammonia water) is the auxiliary component. Since it has such a simple composition, it can be easily produced, supplied and obtained.

【0032】第3に、この還元剤組成物6は、まず、高
濃度の尿素CO(NHを主成分としている。そこ
で、ディーゼルエンジン2等の通常運転時において、効
果的な脱硝が実施される。すなわち、排気ガス1の温度
が300℃を超え400℃〜450℃程度となる高温の
温度域において、還元剤たるアンモニアNHガスの発
生能力に優れており、高い転化率でアンモニアNH
スを発生するので、排気ガス1中の窒素酸化物NOx
は、確実に還元、除去される。これと共に、この還元剤
組成物6は、アンモニアNH(アンモニア水)を副成
分としてなる。そこで、ディーゼルエンジン2等の運転
始動時や運転変動時においても、効果的な脱硝が実施さ
れる。すなわち、排気ガス1の温度が200℃〜300
℃程度の比較的低温の温度域においても、還元剤たるア
ンモニアNHガスの発生能力に優れており、高い転化
率でアンモニアNHガスを発生するので、排気ガス1
中の窒素酸化物NOxは、確実に還元、除去される。
Thirdly, the reducing agent composition 6 has a high concentration of urea CO (NH 2 ) 2 as a main component. Therefore, during normal operation of the diesel engine 2 and the like, effective denitration is performed. That is, in the high temperature range where the temperature of the exhaust gas 1 exceeds 300 ° C. and is about 400 ° C. to 450 ° C., the ability to generate the ammonia NH 3 gas as a reducing agent is excellent, and the ammonia NH 3 gas is converted at a high conversion rate. NOx in the exhaust gas 1 as it is generated
Is reliably reduced and removed. At the same time, the reducing agent composition 6 contains ammonia NH 3 (ammonia water) as an auxiliary component. Therefore, effective denitration is performed even when the diesel engine 2 or the like is started or changes in operation. That is, the temperature of the exhaust gas 1 is 200 ° C to 300 ° C.
Even at relatively low temperature range of approximately ° C., has excellent generation capability of the reducing agent serving ammonia NH 3 gas, since the generation of ammonia NH 3 gas at a high conversion rate, the exhaust gas 1
The nitrogen oxide NOx therein is surely reduced and removed.

【0033】ところで、還元剤組成物6の結晶化,凝固
を防止するため、(特に、尿素CO(NHの濃度
が76.9質量%に近づくほど、凝固点が上昇するの
で、)保管用のタンク8やタンク8前にヒーター等の加
熱手段を付設して、保管中の還元剤組成物6を60℃〜
80℃程度以上に加温する。このように、加熱手段を付
設しておくことにより、常温下、特に冬季における結晶
化,凝固が確実に防止される。
By the way, in order to prevent the reducing agent composition 6 from crystallizing and solidifying (especially, as the concentration of urea CO (NH 2 ) 2 approaches 76.9% by mass, the solidifying point rises). Tank 8 for heating or a heating means such as a heater is attached in front of the tank 8 to reduce the reducing agent composition 6 in storage at 60 ° C to
Heat to above 80 ° C. By thus providing the heating means, crystallization and solidification at room temperature, especially in winter, can be reliably prevented.

【0034】[0034]

【実施例】ここで、本発明の実施例について述べてお
く。本発明の還元剤組成物6、つまり尿素CO(N
を主成分とし、アンモニアNH(アンモニア
水)を副成分とした還元剤組成物6について、200℃
の温度下において、アンモニアNHガスの発生能力を
テストした。まず、テスト条件については、次のとお
り。 ○図1において、ディーゼルエンジン2と排気管5を分
断し、排気ガス1の代わりに、窒素酸化物NOxを含ま
ない加熱エアーを、排気管5に供給した。これと共に、
脱硝反応器9から、触媒12を取り外した。これらは、
窒素酸化物NOxの還元反応とは区別し、単にアンモニ
アNHガスの発生能力のみを、検証する目的による。 ○加熱エアーは、標準状態換算で1Nm/min、温
度200℃に設定。 ○実施例の還元剤組成物6は、次の表1,表2に示すよ
うに、尿素CO(NH が73.3質量%(モル比
単位で45%)、アンモニアNHが2.3%(モル比
単位で5%)、水HOが24.4質量%(モル比単位
で50%)よりなる。 ○比較例の還元剤組成物6は、次の表1,表2に示すよ
うに、尿素CO(NH が76.9質量%(モル比
単位で50%)、水HOが23.1質量%(モル比単
位で50%)とした(アンモニアを含まず、尿素のみの
水溶液)。 ○そして図1において、噴射ノズル7により、排気管5
中の加熱エアーに対し、3.69g/minの割合で、
実施例の還元剤組成物6および比較例の還元剤組成物6
を、順次噴射した。
EXAMPLES Examples of the present invention will now be described.
Ku. The reducing agent composition 6 of the present invention, that is, urea CO (N
HTwo)TwoWith ammonia as the main componentThree(ammonia
200 ° C. for the reducing agent composition 6 containing water as an auxiliary component
Under the temperature of ammonia NHThreeThe ability to generate gas
Tested First, regarding the test conditions,
Ri. ○ In Fig. 1, the diesel engine 2 and the exhaust pipe 5
Turn off and include nitrogen oxide NOx instead of exhaust gas 1
Unheated air was supplied to the exhaust pipe 5. With this,
The catalyst 12 was removed from the denitration reactor 9. They are,
Differentiated from the reduction reaction of nitrogen oxide NOx,
A NHThreeIt depends on the purpose of verifying only the gas generation capacity. ○ Heating air is 1Nm in standard state conversionThree/ Min, temperature
Set to 200 ℃. The reducing agent composition 6 of the example is shown in Tables 1 and 2 below.
Sea urchin, CO (NH Two)TwoIs 73.3 mass% (molar ratio
45%), ammonia NHThreeIs 2.3% (molar ratio
5% in units), water HTwoO is 24.4 mass% (molar ratio unit
50%). The reducing agent composition 6 of the comparative example is shown in Tables 1 and 2 below.
Sea urchin, CO (NH Two)TwoIs 76.9 mass% (molar ratio
50% in units), water HTwoO is 23.1% by mass (molar ratio simple
50%) (ammonia not included, urea only
Aqueous solution). ○ And in FIG. 1, the exhaust pipe 5 is provided by the injection nozzle 7.
At a rate of 3.69 g / min for the heated air inside,
Example 6 reducing agent composition 6 and Comparative example reducing agent composition 6
Were sequentially ejected.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】○そして図1において、脱硝反応器9の触
媒12があった位置の手前で、ガス状態となった加熱エ
アーを採取した。 ○それから、採取した加熱エアーを1Nm/minに
換算して、含有されたアンモニアNHガスの濃度を、
単位g/Nm・minで測定した。その結果は、次の
表3に示したようになった。すなわち、実施例の還元剤
組成物6は、比較例(アンモニアを含まず、尿素のみの
水溶液)に比し、2倍のアンモニアNHガスを発生す
ることが、検証された。このように、この還元剤組成物
6は、250℃の比較的低温の温度域においても、還元
剤たるアンモニアNHガスの発生能力に優れており、
効果的な脱硝を実施可能である。
In FIG. 1, the heated air in a gas state was sampled before the position where the catalyst 12 of the denitration reactor 9 was located. ○ Then, the temperature of the collected heated air was converted into 1 Nm 3 / min, and the concentration of the contained ammonia NH 3 gas was
It was measured in the unit g / Nm 3 · min. The results are shown in Table 3 below. That is, it was verified that the reducing agent composition 6 of the example generated twice the amount of ammonia NH 3 gas as compared with the comparative example (aqueous solution containing urea alone without ammonia). As described above, the reducing agent composition 6 has an excellent ability to generate ammonia NH 3 gas as a reducing agent even in a relatively low temperature range of 250 ° C.,
Effective denitration can be carried out.

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】[0039]

【発明の効果】《本発明の特徴について》本発明に係る
排煙脱硝用の還元剤組成物は、以上説明したように、主
成分たる尿素に、副成分としてアンモニア、組み合わせ
て併用した水溶液よりなることを、最大の特徴とする。
そして、尿素の濃度を、32.5質量%超〜76.9質
量%以下とし、アンモニアの濃度を、1質量%〜15質
量%程度とし、排気ガスに噴射されて窒素酸化物の還元
剤たるアンモニアガスを発生すること、を特徴とする。
そこで、次の効果を発揮する。
<Features of the Invention> As described above, the reducing agent composition for flue gas denitration according to the present invention is prepared from an aqueous solution in which urea as a main component and ammonia as a subcomponent are used in combination. The greatest feature is.
The concentration of urea is more than 32.5% by mass to 76.9% by mass or less, the concentration of ammonia is about 1% by mass to 15% by mass, and it is injected into the exhaust gas to serve as a reducing agent of nitrogen oxides. Generating ammonia gas.
Therefore, the following effects are exhibited.

【0040】《第1の効果について》第1に、過剰な水
による弊害が削減される。すなわち、この還元剤組成物
は、尿素の濃度が高く、還元剤たるアンモニアガスの発
生能力に優れると共に、過剰な水が削減されてなり、過
剰な水を排気ガスの排気系に持ち込むことが少ない。そ
こで、過剰な水に起因した、a.排気ガスの温度低下、
b.窒素酸化物の希釈、c.排気ガスの空間速度(S
V)の増加、等々が防止される。もって、前述したこの
種従来例に比し、窒素酸化物の還元速度の低下が回避さ
れ、窒素酸化物の還元効率つまり脱硝効率に優れてい
る。
<< Regarding the First Effect >> First, the harmful effects of excess water are reduced. That is, this reducing agent composition has a high concentration of urea, is excellent in the ability to generate ammonia gas as a reducing agent, and is reduced in excess water, so that excess water is rarely introduced into the exhaust gas exhaust system. . There, a. Exhaust gas temperature drop,
b. Dilution of nitrogen oxides, c. Space velocity of exhaust gas (S
V) increase, etc. are prevented. Therefore, as compared with the above-described conventional example of this type, a reduction in the reduction rate of nitrogen oxides is avoided, and the reduction efficiency of nitrogen oxides, that is, the denitration efficiency is excellent.

【0041】《第2の効果について》第2に、量産,安
定供給可能である。すなわち、この還元剤組成物は、尿
素を主成分としアンモニアを副成分とした、簡単容易な
組成よりなり、工業的に生産され、安定的に供給可能で
ある。すなわち、カルバミン酸アンモニウム等を使用し
た前述したこの種従来例のように、量産,安定供給が困
難であることはなく、コスト面に優れている。又、アル
コールを還元助剤として用いた例のように、脱硝特に触
媒に対し悪影響を及ぼすこともない。
<< Second Effect >> Secondly, mass production and stable supply are possible. That is, the reducing agent composition has a simple and easy composition containing urea as a main component and ammonia as an auxiliary component, is industrially produced, and can be stably supplied. That is, unlike the conventional example of this type using ammonium carbamate or the like, mass production and stable supply are not difficult, and the cost is excellent. Further, unlike the case where alcohol is used as a reduction aid, it does not adversely affect denitration, especially the catalyst.

【0042】《第3の効果について》第3に、200℃
〜300℃の温度域において、脱硝が実現される。すな
わち、この還元剤組成物はアンモニアを副成分としてお
り、200℃〜300℃の温度域においても、還元剤た
るアンモニアガスの発生能力に優れている。そこで、デ
ィーゼルエンジン等の通常運転時、つまり排気ガスの温
度が400℃〜450℃程度の高温の温度域において、
確実な脱硝が行われるのは勿論のこと、運転始動時や運
転変動時、つまり排気ガスの温度が200℃〜300℃
程度となる比較的低温の温度域においても、効果的な脱
硝が実現されるようになる。前述したこの種従来例のよ
うに、運転始動時等の3分〜5分間程度、脱硝が行われ
ず、有害な窒素酸化物を含有した排気ガスが、そのまま
外気へ排出されるようなことは、確実に防止される。こ
のように、この種従来例に存した課題がすべて解決され
る等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるもの
がある。
<< Third Effect >> Thirdly, 200 ° C.
Denitration is realized in the temperature range of up to 300 ° C. That is, this reducing agent composition contains ammonia as an auxiliary component and is excellent in the ability to generate ammonia gas as a reducing agent even in the temperature range of 200 ° C to 300 ° C. Therefore, during normal operation of a diesel engine or the like, that is, in the high temperature range of the exhaust gas temperature of about 400 ° C to 450 ° C,
Not only is reliable denitration performed, but also at the time of operation start-up or operation fluctuations, that is, the temperature of the exhaust gas is 200 ° C to 300 ° C.
Effective denitration can be realized even in a relatively low temperature range. As in the conventional example of this kind described above, denitration is not performed for about 3 to 5 minutes at the time of starting the operation, etc., and exhaust gas containing harmful nitrogen oxides is directly discharged to the outside air. Certainly prevented. As described above, the effects of the present invention are remarkably large, such that all the problems existing in this type of conventional example are solved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る排煙脱硝用の還元剤組成物につい
て、発明の実施の形態の説明に供し、排気系の系統説明
図である。
FIG. 1 is a system explanatory diagram of an exhaust system, which is used to explain an embodiment of the invention, regarding a reducing agent composition for flue gas denitration according to the present invention.

【図2】同発明の実施の形態の説明に供し、還元剤組成
物の溶解度を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the solubility of the reducing agent composition, which is used for the description of the embodiment of the present invention.

【図3】同発明の実施の形態の説明に供し、還元剤組成
物のアンモニア発生能力を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the ammonia generating ability of the reducing agent composition, which is used for explaining the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 排気ガス 2 ディーゼルエンジン 3 燃料タンク 4 燃料 5 排気管 6 還元剤組成物 7 噴射ノズル 8 タンク 9 脱硝反応器 10 ハニカムコア 11 セル壁 12 触媒 1 exhaust gas 2 diesel engine 3 fuel tank 4 fuel 5 exhaust pipe 6 reducing agent composition 7 injection nozzle 8 tanks 9 Denitration reactor 10 Honeycomb core 11 cell wall 12 catalyst

───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/20 B01D 53/34 ZAB 3/24 53/36 101Z Fターム(参考) 3G091 AA18 AA28 AB05 BA14 CA05 CA17 GA06 GB01W GB09W GB10W 4D002 AA12 AC10 BA06 CA11 DA07 DA57 DA70 GA01 GB03 GB08 4D048 AA06 AB02 AC03 AC04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F01N 3/20 B01D 53/34 ZAB 3/24 53/36 101Z F term (reference) 3G091 AA18 AA28 AB05 BA14 CA05 CA17 GA06 GB01W GB09W GB10W 4D002 AA12 AC10 BA06 CA11 DA07 DA57 DA70 GA01 GB03 GB08 4D048 AA06 AB02 AC03 AC04

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 尿素を主成分とし、副成分にアンモニア
を含有した、水溶液よりなること、を特徴とする排煙脱
硝用の還元剤組成物。
1. A reducing agent composition for flue gas denitration, which comprises an aqueous solution containing urea as a main component and ammonia as a subcomponent.
【請求項2】 請求項1に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、該尿素を主成分とし、該アンモニアを
副成分とした、水溶液よりなり、排気ガス中の窒素酸化
物を還元,除去する還元剤たるアンモニアガスを、発生
可能なこと、を特徴とする排煙脱硝用の還元剤組成物。
2. The reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 1, comprising an aqueous solution containing urea as a main component and ammonia as a secondary component, and nitrogen oxides in exhaust gas. A reducing agent composition for flue gas denitration, which is capable of generating ammonia gas which is a reducing agent for reducing and removing hydrogen.
【請求項3】 請求項2に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、該尿素の濃度が、最大で76.9質量
%であること、を特徴とする排煙脱硝用の還元剤組成
物。
3. The reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 2, wherein the concentration of the urea is at most 76.9% by mass. Reducing agent composition.
【請求項4】 請求項3に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、該尿素の濃度が、32.5質量%超〜
76.9質量%以下であること、を特徴とする排煙脱硝
用の還元剤組成物。
4. The reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 3, wherein the urea concentration is more than 32.5% by mass.
A reducing agent composition for flue gas denitration, which is 76.9% by mass or less.
【請求項5】 請求項2に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、該アンモニアの濃度が、1質量%以上
〜15質量%以下であること、を特徴とする排煙脱硝用
の還元剤組成物。
5. The flue gas denitration according to claim 2, wherein the concentration of the ammonia is 1% by mass or more and 15% by mass or less. Reducing agent composition.
【請求項6】 請求項2に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、ディーゼルエンジンの排気系に対し、
触媒の手前で噴射可能となっており、噴射に基づき該ア
ンモニアガスを発生して、該排気ガス中の窒素酸化物を
窒素に還元,除去すること、を特徴とする排煙脱硝用の
還元剤組成物。
6. The reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 2, which is used for an exhaust system of a diesel engine,
A reducing agent for flue gas denitration, characterized in that it can be injected before the catalyst, and the ammonia gas is generated based on the injection to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas to nitrogen. Composition.
【請求項7】 請求項6に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、該排気ガスの温度が300℃を超え4
00℃〜450℃程度となる通常運転時のみならず、該
排気ガスの温度が200℃〜300℃程度の運転始動時
や運転変動時においても、使用可能となっていること、
を特徴とする排煙脱硝用の還元剤組成物。
7. The reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 6, wherein the temperature of the exhaust gas exceeds 300 ° C. 4
It can be used not only during normal operation of about 00 ° C to 450 ° C, but also during start-up or operation fluctuation when the temperature of the exhaust gas is about 200 ° C to 300 ° C.
A reducing agent composition for flue gas denitration.
【請求項8】 請求項6に記載した排煙脱硝用の還元剤
組成物であって、ヒター等の加熱手段を用い、60℃〜
80℃程度以上に加温されていること、を特徴とする排
煙脱硝用の還元剤組成物。
8. The reducing agent composition for flue gas denitration according to claim 6, wherein a heating means such as a hitter is used,
A reducing agent composition for flue gas denitration, which is heated to about 80 ° C. or higher.
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WO2012060155A1 (en) 2010-11-02 2012-05-10 日立造船株式会社 Exhaust gas emission purification device
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