JP2004033876A

JP2004033876A - Method of decomposing ureas in exhaust gas, and method and apparatus for treating exhaust gas

Info

Publication number: JP2004033876A
Application number: JP2002192959A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nagahata; 長畑　寛; Nobuyasu Kanda; 神田　伸靖; Kazuki Tanihata; 谷端　一樹
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP4130099B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of decomposing ureas in exhaust gas finally into nitrogen, and an exhaust gas treatment apparatus suitable for the method. <P>SOLUTION: The exhaust gas treatment apparatus 100 has an absorption column 10 as a collecting means for absorbing ureas in exhaust gas 60 into water 50 by bringing the exhaust gas 60 into contact with the water 50, a vaporizer 23 as an introduction means for introducing ammonia by hydrolyzing urea into an exhaust gas (a primary treatment gas 61) from which the urea is removed by passing through the column 10, a heater 20 such as an in-line burner having a combustion part 21 upstream from the vaporizer 23, and a reactor 30 as a catalytic reaction means comprising an ammonia decomposition catalyst part 31 for decomposing ammonia etc., in the primary treatment gas 61 and a denitrification catalyst part 33 for decomposing nitrogen oxides etc., produced in the course of the decomposition of ammonia. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中に含まれる尿素類を分解し、除去する排ガス中の尿素類の分解除去方法、および該方法に適した排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化学製品の工場等から排出される排ガス中に含まれる尿素類は、酸の水溶液を使用して中和し、硫酸アンモニウム等に変換した後処理する方法が採られてきた。しかし、この処理方法では、水溶液中に移行した硫酸アンモニウム等を別途処理するための排水処理設備が必要となる。
【０００３】
近年では、環境に対する意識の高まりとともに排ガス中に含まれる化学物質に対する各種の規制も厳しくなる傾向にある。尿素のように比較的毒性の低い物質についても、未処理のまま環境中に放出するのではなく、最終的に窒素まで分解した後大気等に放出することが望まれている。しかし、これまでのところ、排ガス中に含まれる尿素類を排ガスの処理設備の中で分解する効率的な処理方法は提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、排ガス中に含まれる尿素類を最終的に分解除去する方法、および該方法に適した排ガス処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずる副反応を避けながら、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは酸化分解することにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を排ガス処理設備の中で最終的に窒素と水と二酸化炭素まで分解して無害化できる。
【０００６】
請求項２に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、排ガスから尿素類を分離した後、該尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを排ガス中に導入して排ガス中で酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずるような副反応を避けながら、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは排ガス中に導入して酸化分解せしめることにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を排ガス処理設備の中で最終的に窒素と水と二酸化炭素まで分解して無害化できる。また、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの接触還元作用により分解が可能になるという副次的効果も得られる。
【０００７】
請求項３に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、請求項２において、排ガス中からの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことを特徴とする。　この特徴によれば、排ガス中からの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことにより、以下に述べるように、尿素分解除去プロセス全体の効率を各段に向上させることができる。
まず第１に、本発明の排ガス中の尿素類の分解除去方法では、副生物の生成を避けるため加水分解によって尿素をアンモニアに変換する工程を必須とするが、尿素類を分離するために使用する水は、そのまま加水分解に利用できる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、加水分解工程で別途水を供給する必要がなくなるか、新たに供給する量を大幅に削減できる。
【０００８】
第２に、尿素類の加水分解工程におけるアンモニアへの変換効率を十分なものとするためには、尿素類と水との接触機会を十分確保することが要求される。したがって、加水分解工程で別途水を供給する場合には、尿素類と水との混合が大きな課題となる。本発明方法では、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、上記要求を満足できる。
【０００９】
さらに、水への尿素類の吸収の際に尿素を濃縮するようにした場合は、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換することが可能になるので、アンモニアへの変換効率が格段に向上するとともに、加水分解設備も小型化できる。
【００１０】
請求項４に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項において、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことにより、アンモニアの酸化分解だけでなく、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで還元することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。
【００１２】
請求項５に記載の排ガスの処理方法の発明は、排ガスと水を接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させて除去し、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、尿素類を加水分解してアンモニアとして再導入し、該アンモニアを含む排ガスを酸化触媒により処理し、アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガスの処理方法の発明によれば、まず第１に、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させることにより、効率的に捕集することができるとともに、必要に応じて濃縮することも容易にできる。
第２に、水に吸収された尿素類はそのまま加水分解工程でアンモニアに変換できる。つまり、別途水との混合手段を設ける必要がない。
第３に、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、加水分解で得られたアンモニアを再導入し、排ガス中で酸化分解することにより最終的に窒素まで分解できるので、排ガス処理設備の中で効率良く尿素類を除去できる。
【００１３】
請求項６に記載の排ガスの処理方法の発明は、請求項５において、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることを特徴とする。
この特徴によれば、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることにより、アンモニアの酸化分解だけでなく、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。さらに、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの作用により接触還元して分解が可能になるという副次的効果も期待できる。
【００１４】
請求項７に記載の排ガス処理装置の発明は、排ガスと水とを接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させる捕集手段と、尿素類が除去された排ガスに、尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段と、該アンモニアが導入された排ガスを処理するためのアンモニア分解触媒および脱硝触媒を備えた触媒反応手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この排ガス処理装置の発明は、尿素類を含む排ガス処理に適しており、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで効率よく分解して除去できる装置である。
すなわち、まず捕集手段によって、排ガス中の尿素類を水に吸収させることにより、尿素分解プロセス全体としての効率を高めることができる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、別途水を供給する装置を設ける必要がない。また、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、水と尿素類との接触、混合が十分に行われ、別途混合手段を設けなくても加水分解効率を高めることができる。
【００１６】
さらに、捕集手段として、例えば循環式のスクラバー等を用いた場合には、水への吸収の際に尿素を濃縮することが可能になり、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換できるようになるので、変換効率の向上と加水分解設備の小型化が可能になる。
【００１７】
またさらに、触媒反応手段として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを備えることにより、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。さらに、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの作用により接触還元して分解が可能になるという副次的効果も期待できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排ガス中の尿素類の分解除去方法は、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することにより実施できる。
【００１９】
本発明における「排ガス」は、尿素を含む排ガスであれば特に制限はなく、例えば、合成樹脂製品の製造、加工工程等で排出される尿素含有排ガスが対象となる。排ガス中に含まれる尿素類の量は、例えば、１０００ｐｐｍ程度あるいはそれ以上の濃度でも十分に処理できる。
【００２０】
本発明において「尿素類」とは、尿素のほか、尿素の関連化合物としてのシアヌル酸、メラミン、ビュウレット等が含まれる。
【００２１】
尿素類は、排ガス中に含まれた状態で加水分解してもよいが、排ガスから一旦分離して加水分解することもできる。排ガス中に含まれた尿素類を直接加水分解する場合は、排ガス中に水を注入し、所定温度（後記）まで加熱すればよい。
【００２２】
＜尿素類の分離＞
排ガスから尿素類を分離する場合には、スクラバー等の既知のガス洗浄設備を利用して分離操作を行うことができるが、尿素は水への溶解性が高いので、水に吸収させて分離することが好ましい。また、尿素の吸収に使用した水は、後に行う加水分解工程における水分の供給源ともなる。この際、尿素が水に溶解し十分混合状態にあることから、アンモニアへの変換効率を向上させ得る。したがって、例えばスクラバー等を用いて排ガス中の尿素類を水に吸収させて分離することが好ましく、水中の尿素濃度を高める（濃縮する）ことが可能な循環形式のスクラバーであればより好ましい。また、尿素類の溶解量は水の温度が高いほど増加するので、吸収に使用する水としては３０〜５０℃程度の温水が好ましい。
【００２３】
＜尿素類の加水分解＞
尿素類は、水の存在下で加熱することにより、次に示す反応式（Ｉ）に基づき加水分解してアンモニアに変換することができる。
【００２４】
【化１】

尿素は水の存在下では、式（Ｉ）に示すように加水分解してアンモニアと二酸化炭素を生成するが、水が存在しない場合、緩熱条件では式（ＩＩ）に示すようにアンモニアに加えてビュウレット、さらにはメラミンを生成し、急熱条件では式（ＩＩＩ）に示すようにアンモニアに加えてシアヌル酸、さらにはイソシアン酸を生成する。本発明で加水分解を行うのは、式（Ｉ）の反応を選択的に生ぜしめ、式（ＩＩ）や式（ＩＩＩ）の反応を回避して、イソシアン酸などを生成させることなく、排ガス中の尿素を効率良くアンモニアへ変換するためである。
【００２５】
尿素類の加水分解は、例えば、適切な触媒の存在下９０〜１１０℃程度の温度で水を作用させる方法や、触媒を用いずに２００℃〜４５０℃程度の温度で水を作用させる方法により行うことができる。尿素類の加水分解に使用可能な触媒としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等の金属酸化物、アルカリ金属の水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）、アルカリ金属の炭酸塩（例えばＮａ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３など）、アルカリ金属の珪酸塩（例えば、Ｎａ_２ＳｉＯ_３、Ｋ_２ＳｉＯ_３など）、ゼオライト等が挙げられる。これらの加水分解触媒の中でも、アンモニアへの高い変換効率が期待できるゼオライトを用いることが好ましい。
【００２６】
＜アンモニアの酸化分解＞
尿素類の加水分解により生成したアンモニアは、酸化分解して窒素に変換する。具体的には、排ガス中で尿素類をアンモニアに変換した後、あるいは尿素類が除去された排ガス中にアンモニア（尿素類の加水分解により生成）を導入した後、２００〜４５０℃の温度条件で酸化触媒により処理する。
【００２７】
酸化触媒としては、既知のアンモニア分解触媒と脱硝触媒を組み合わせて使用することが好ましい。アンモニア分解触媒としては、例えばＭｎＯ_２をＴｉＯ_２に担持させたマンガン系触媒や、ＰｔをＡｌ_２Ｏ_３に担持させた白金系触媒などを用いることが好ましい。脱硝触媒としては、例えばＶ_２Ｏ_５とＷＯ_３をＴｉＯ_２に担持させたＶ−Ｗ−Ｔｉ系触媒などを用いることが好ましい。このように、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを組み合わせて用いることにより、アンモニアの分解作用に加えて窒素酸化物の脱硝作用が期待できる。
【００２８】
すなわち、アンモニア分解触媒によるアンモニアの分解反応は、以下の反応式（ＩＶ）に基づき進行する。しかし、副反応として式（Ｖ）の反応も生じ、一定量の窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）が不可避的に生ずると考えられる。また、排ガス中に尿素の他に窒素酸化物が含まれている場合もありうる。反応式（ＶＩ）は、アンモニアの選択的接触還元による窒素酸化物の分解反応（脱硝反応）である。
【００２９】
【化２】

マンガン系触媒などのアンモニア分解触媒は、窒素酸化物の分解作用はほとんど持たないので、脱硝触媒を組み合わせて用い、式（ＶＩ）の反応を起こさせることにより、生成した（あるいは排ガス中に存在する）窒素酸化物を窒素まで分解することができる。なお、脱硝触媒自体もアンモニアの分解作用を有することが多いが、その反応速度は緩慢であるため、脱硝触媒単独で用いるよりも、アンモニア分解触媒と組み合わせて用いることが好ましい。
【００３０】
また、脱硝触媒は、尿素類を直接分解する作用も併せ持つため、排ガス中に未分離の尿素類が少量含まれていたり、処理過程で尿素関連物質が生成したりした場合でも、脱硝触媒により窒素まで分解できることが期待される。
【００３１】
アンモニア分解触媒および脱硝触媒による排ガスの処理温度は、２００〜４５０℃程度であり、好ましくは２５０〜３５０℃、望ましくは２５０〜３２０℃である。上記（ＩＶ）〜（ＶＩ）の反応式から理解できるように、アンモニアの分解により生じた窒素酸化物を脱硝触媒を用いて効率良く分解するためには、排ガスの流れ方向の上流にアンモニア分解触媒を配置し、その後（下流側）に脱硝触媒を配置することが好ましい。
以上のアンモニア分解触媒と脱硝触媒による処理により、アンモニアは窒素まで分解されるので、排ガス中の尿素類を確実に分解、除去することができるようになる。
【００３２】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排ガス処理装置１００の全体構成を示す図面である。この排ガス処理装置１００は、尿素類を含む排ガスから尿素類を除去する目的に適した装置である。排ガス処理装置１００は、排ガス６０と水５０とを接触させ、排ガス６０中に含まれる尿素類を水５０に吸収させる捕集手段としての吸収塔１０、該吸収塔１０を通過することにより尿素類が除去された排ガス（１次処理ガス６１）に尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段としての気化器２３、該気化器２３より上流側に燃焼部２１を備えたインラインバーナー等の加熱装置２０、並びに、１次処理ガス６１中のアンモニア等を窒素まで分解するためのアンモニア分解触媒部３１とアンモニアの分解の過程で生じる窒素酸化物等を分解する脱硝触媒部３３とからなる触媒反応手段としての反応塔３０を主要な構成として備えている。
【００３３】
また、図１中、符号４１は排ガス６０を装置内に導入するためのブロア、符号４９は清浄ガスを装置外へ導出するためのブロアであり、さらに、符号４３は吸収塔１０の水を循環させるためのポンプであり、符号４７は吸収塔１０から排出された１次処理ガス６１に、反応塔３０から排出された清浄ガスの熱を付与して予熱するための熱交換器である。また、符号６５は１次処理ガス流路、符号６７はアンモニア添加ガス流路、符号６９は清浄ガス流路、符号７１は水循環経路、符号７３は尿素水経路を、それぞれ示す。
【００３４】
吸収塔１０としては、既知の構成のスクラバーを用いることができる。スクラバーの代表的な例を図２に示す。図２（ａ）は充填塔式スクラバー１１Ａの例を示すものであり、同図（ｂ）はスプレー塔式スクラバー１１Ｂの例を示している。
図２（ａ）に例示した充填塔式スクラバー１１Ａは、内部にポールリング、テラレット、ハイレックス等の充填物１２を備えており、排ガス６０は、装置下部のガス導入口１４より導入されて上部のガス排出口１６から排出される。水５０は上部の水導入口１５より導入されて塔内を流下するように構成されているので、気液向流状態で効率良く接触が行われ、尿素類が水に吸収される。
【００３５】
図２（ｂ）のスプレー塔式スクラバー１１Ｂは、装置内の上部に噴霧器１３を備えており、ここから水５０が微細粒子として噴霧拡散される。排ガス６０は、装置下部のガス導入口１４より導入されて上部のガス排出口１６から排出されるので、気液向流状態で効率良く接触が行われ、尿素類が水に吸収される。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）に例示する以外にも、例えば、多孔板製棚段を所定間隔で水平に複数段配備したトレイ方式スクラバーや、多数の溝を有する波型エレメントを所定間隔で傾斜配置したスキー方式スクラバー、管径を絞ったスロート部を介して排ガス６０と水５０を噴霧状に導入して高速で壁面や液面に衝突させるベンチュリー式スクラバー等の既知のスクラバーを利用することができる。
【００３７】
気化器２３としては、例えば既知のインジェクションノズル等を使用できるが、尿素類を含む水を気化するため、ステンレス等の材質のものを用いることが好ましい。図３に、気化器２３の好ましい例を示す。この気化器２３は、尿素水導入管２７が挿入されたケーシング２５の内部にゼオライト等の触媒８０が配備されたものであり、触媒８０の作用により尿素類からアンモニアへの加水分解反応が効率的に行われる。そして、アンモニアへの変換効率に優れる結果として、加熱装置２０からアンモニア添加ガス流路６７に至る加水分解反応領域を小さくすることができ、装置全体の小型化が可能になる。かかる構成の気化器２３の具体例としては、特開平１０−２４４１３１号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００３８】
触媒反応手段としての反応塔３０は、アンモニア分解触媒部３１と、脱硝触媒部３３とを備えたものである。アンモニア分解触媒としては、ＭｎＯ_２／ＴｉＯ_２、脱硝触媒としてはＶ_２Ｏ_５・ＷＯ_３／ＴｉＯ_２を、それぞれ１：２の体積で使用している。なお、図１では、反応塔３０は一体型であるが、アンモニア分解触媒部３１と脱硝触媒部３３とを別塔に配置してもよい。
【００３９】
上記のような構成の排ガス処理装置１００において、例えば１０００ｐｐｍ程度の尿素類を含む排ガス６０は、ブロア４１によって吸収塔１０の下部より導入され吸収塔１０内を上昇する。ここで、吸収塔１０の入口における排ガス６０の温度は、例えば１００〜１１０℃程度であり、流量は１０００〜３０００ｍ^３／ｈである。一方、水（３０〜５０℃の温水）は、吸収塔１０の上部から導入され、吸収塔１０内を流下する。この過程で、気液接触が十分に行われ、排ガス６０中の尿素類は水に吸収される。なお、吸収塔１０の形式に応じて、水と排ガス６０の導入位置は任意に選択できるので、図１のように気液向流方式に限らず、気液並流方式にすることも可能である。
【００４０】
水５０は、水循環経路７１によって吸収塔１０を繰返し通過するため、排ガス６０中の尿素類を濃縮することが可能であり、吸収塔１０出口における尿素濃度を３２重量％程度まで高めることができる。このように、水５０への尿素類の吸収の際に尿素を濃縮するようにした場合は、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換することが可能になるので、アンモニアへの変換効率を格段に向上させることができるとともに、加水分解設備を小型化することが可能になる。
【００４１】
図１において、吸収塔１０の上部から排出された１次処理ガス６１（尿素類が略除去されている）は、１次処理ガス流路６５を通って加熱装置２０に導入される。吸収塔１０を通過した１次処理ガス６１は、水温近くまで冷やされた状態にあるので、１次処理ガス流路６５の途中に配備された熱交換器４７において後述する反応塔３０から排出された清浄ガスと熱交換を行うことにより、１５０〜２００℃程度まで予備加熱される。
【００４２】
１次処理ガス６１は、加熱装置２０で２００〜４５０℃程度、好ましくは２５０〜３５０℃、望ましくは２５０〜３２０℃まで加熱される。吸収塔１０の水循環経路７１から分岐された尿素水経路７３を通じて運ばれた尿素水（尿素類が溶解した水）５１は、気化器２３内でアンモニアに加水分解されて１次処理ガス６１中に導入される。
すなわち、気化器２３は、図３に示すように、加熱された１次処理ガス６１中に挿入配備されており、尿素水５１は、尿素水導入管２７を通じてケーシング２５内に導入される。そして、周囲を取り巻く高温の１次処理ガス６１により熱せられて気化するとともに、触媒８０の作用により尿素類の加水分解が速やかに進行し、前記式（Ｉ）の反応によりケーシング２５内でアンモニア（ガス）に効率良く変換される。生成したアンモニアガスは、図３に示すように、ケーシング２５に設けられた排出部２９より１次処理ガス６１中に排出される。なお、尿素類は、水分の存在下で２００〜４５０℃に加熱することにより加水分解するため、気化器２３における触媒８０は必須ではないが、尿素類からアンモニアへの変換効率は尿素の分解効率に大きな影響を与えるので、触媒８０を使用することが望ましい。
【００４３】
アンモニアを含む排ガスは、アンモニア添加ガス流路６７を通じて反応塔３０に導入され、順次アンモニア分解触媒部３１と脱硝触媒部３３において処理され、前記した反応式（ＩＶ）、（ＶＩ）の反応を経てアンモニアが最終的に窒素まで分解される。
【００４４】
反応塔３０から排出された清浄ガスは、ブロア４９に吸引され、清浄ガス流路６９を通じて大気中に放出される。この際、清浄ガスの熱量は、熱交換器４７により１次処理ガス６１の予熱として有効利用される。
【００４５】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるものであることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の排ガス中の尿素類の分解除去方法によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずる副反応を回避し、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは酸化分解することにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで分解できる。
【００４７】
本発明の排ガスの処理方法によれば、まず第１に、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させることにより、効率的に捕集することができるとともに、必要に応じて容易に濃縮することもできる。第２に、水に吸収された尿素類はそのまま加水分解工程でアンモニアに変換できる。つまり、別途水との混合手段を設ける必要がない。第３に、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、加水分解で得られたアンモニアを再導入し、排ガス中で酸化分解することにより最終的に窒素まで分解できるので、効率良く尿素類を除去できる。
【００４８】
本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで効率よく分解して除去できる。すなわち、まず捕集手段によって、排ガス中の尿素類を水に吸収させることにより、尿素分解プロセス全体としての効率を高めることができる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、別途水を供給する装置を設ける必要がない。また、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、水と尿素類との接触、混合が十分に行われ、別途混合手段を設けなくても加水分解効率を高めることができる。さらに、捕集手段として、例えば循環式のスクラバー等を用いた場合には、水への吸収の際に尿素を濃縮することが可能になり、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換できるようになるので、変換効率の向上と加水分解設備の小型化が可能になる。またさらに、触媒反応手段として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを備えることにより、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る排ガス処理装置の概要を説明する図面。
【図２】吸収塔の説明の供する図面であり、（ａ）は充填塔式スクラバー、（ｂ）はスプレー塔式スクラバーを示す模式図。
【図３】気化器の説明に供する模式図。
【符号の説明】
１０　吸収塔
１１Ａ　充填塔式スクラバー
１１Ｂ　スプレー塔式スクラバー
１２　充填材
１３　噴霧装置
１４　ガス導入口
１５　水導入口
１６　ガス排出口
１７　水排出口
２０　加熱装置
２１　燃焼部
２３　気化器
２５　ケーシング
２７　尿素水導入管
２９　排出部
３０　反応塔
３１　アンモニア分解触媒部
３３　脱硝触媒部
４１　ブロア
４３　ポンプ
４５　弁
４７　熱交換器
４９　ブロア
５０　水
５１　尿素水
６０　排ガス
６１　１次処理ガス
６５　１次処理ガス流路
６７　アンモニア添加ガス流路
６９　清浄ガス流路
７１　水循環経路
７３　尿素水経路
８０　触媒
１００　排ガス処理装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for decomposing and removing urea in exhaust gas for decomposing and removing urea contained in exhaust gas, and an exhaust gas treatment apparatus suitable for the method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a method has been adopted in which urea contained in exhaust gas discharged from factories of chemical products is neutralized using an aqueous solution of an acid, converted into ammonium sulfate, and then treated. However, this treatment method requires wastewater treatment equipment for separately treating ammonium sulfate and the like transferred into the aqueous solution.
[0003]
In recent years, various regulations on chemical substances contained in exhaust gas have tended to be stricter as awareness of the environment has increased. It is desired that a substance having relatively low toxicity, such as urea, is not released to the environment without being treated, but is finally decomposed to nitrogen and then released to the atmosphere. However, up to now, there has not been proposed an efficient treatment method for decomposing urea contained in exhaust gas in an exhaust gas treatment facility.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for finally decomposing and removing urea contained in exhaust gas, and an exhaust gas treatment apparatus suitable for the method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention of a method for decomposing and removing urea in exhaust gas according to claim 1 is to hydrolyze urea contained in exhaust gas to convert it to ammonia, and to oxidize and decompose the ammonia. It is characterized by converting to nitrogen.
According to the invention of the method for decomposing and removing urea in exhaust gas, the urea contained in the exhaust gas is hydrolyzed so that urea can be converted with high conversion efficiency while avoiding side reactions that occur when thermally decomposed. Can be converted to ammonia. Since the generated ammonia can be converted into nitrogen by oxidative decomposition, urea in the exhaust gas can be finally decomposed into nitrogen, water and carbon dioxide in the exhaust gas treatment equipment to make it harmless.
[0006]
The method for decomposing and removing urea in exhaust gas according to claim 2 is to separate urea from the exhaust gas, hydrolyze the urea to convert it to ammonia, and introduce the ammonia into the exhaust gas. It is characterized in that it is oxidatively decomposed in exhaust gas and converted into nitrogen.
According to the invention of the method for decomposing and removing urea in exhaust gas, urea contained in exhaust gas is hydrolyzed, thereby avoiding side reactions that occur when thermally decomposed, and achieving high conversion efficiency of urea. Can be converted to ammonia. Since the generated ammonia can be converted into nitrogen by introducing it into the exhaust gas and decomposing it by oxidation, urea in the exhaust gas can be finally detoxified into nitrogen, water and carbon dioxide in the exhaust gas treatment equipment to make it harmless . In addition, even when nitrogen oxides are contained in the exhaust gas, a secondary effect that decomposition can be performed by the catalytic reduction action of ammonia is obtained.
[0007]
The invention of the method for decomposing and removing urea in exhaust gas according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, the separation of urea from the exhaust gas is carried out by absorbing water. According to this feature, the efficiency of the entire urea decomposition and removal process can be improved at each stage by separating urea from the exhaust gas by absorbing the urea into water, as described below.
First, the method of the present invention for decomposing and removing urea in exhaust gas requires a step of converting urea to ammonia by hydrolysis in order to avoid the formation of by-products. The water used can be directly used for hydrolysis. That is, water used for absorbing urea is a water supply source in the hydrolysis, so that it is not necessary to separately supply water in the hydrolysis step, or the amount of newly supplied water can be significantly reduced.
[0008]
Secondly, in order to make the conversion efficiency of ammonia into ammonia in the hydrolysis step of urea sufficient, it is required to ensure a sufficient contact opportunity between urea and water. Therefore, when water is separately supplied in the hydrolysis step, mixing of urea and water is a major problem. In the method of the present invention, the above requirement can be satisfied by absorbing urea in water in advance.
[0009]
Furthermore, when urea is concentrated during the absorption of urea into water, it is possible to convert urea to ammonia with a high concentration of urea, so the conversion efficiency to ammonia is significantly improved. In addition, the hydrolysis equipment can be downsized.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of decomposing and removing urea in exhaust gas according to any one of the first to third aspects, wherein the oxidative decomposition of ammonia is performed using an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst. It is characterized by.
[0011]
According to this feature, by performing oxidative decomposition of ammonia using an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst, not only oxidative decomposition of ammonia but also nitrogen oxides inevitably generated by a side reaction in the oxidative decomposition process of ammonia. Can be reacted with ammonia by the action of a denitration catalyst to efficiently reduce it to nitrogen. Urea remaining in the exhaust gas without being converted into ammonia can also be efficiently decomposed by the denitration catalyst.
[0012]
The invention of the method for treating exhaust gas according to claim 5 is to contact the exhaust gas with water, to remove urea contained in the exhaust gas by absorbing the water, and to remove part or all of the exhaust gas from which the urea has been removed. , The urea is hydrolyzed and re-introduced as ammonia, the exhaust gas containing the ammonia is treated with an oxidation catalyst, and the ammonia is oxidatively decomposed and converted into nitrogen.
According to the invention of the exhaust gas treatment method, firstly, the urea contained in the exhaust gas can be efficiently collected by absorbing the urea contained in the water and, if necessary, concentrated. Easy.
Second, ureas absorbed in water can be directly converted to ammonia in the hydrolysis step. That is, there is no need to provide a separate mixing means with water.
Thirdly, ammonia obtained by hydrolysis is re-introduced to a part or all of the exhaust gas from which urea has been removed, and can be finally decomposed to nitrogen by oxidative decomposition in the exhaust gas. Ureas can be efficiently removed in the solution.
[0013]
The invention of the method for treating exhaust gas according to claim 6 is characterized in that, in claim 5, an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst are used as the oxidation catalyst.
According to this feature, by using the ammonia decomposition catalyst and the denitration catalyst as the oxidation catalyst, not only the oxidative decomposition of ammonia but also the nitrogen oxide unavoidably generated by the side reaction in the oxidative decomposition process of ammonia can be denitrated. It can react with ammonia by the action of the catalyst to efficiently decompose to nitrogen. Urea remaining in the exhaust gas without being converted into ammonia can also be efficiently decomposed by the denitration catalyst. Furthermore, even when the exhaust gas contains nitrogen oxides, a secondary effect that catalytic decomposition by the action of ammonia and decomposition becomes possible can be expected.
[0014]
The invention of an exhaust gas treatment apparatus according to claim 7 is a collection means for bringing exhaust gas and water into contact with each other to absorb urea contained in the exhaust gas into water, and urea in the exhaust gas from which the urea has been removed. It is characterized by comprising an introduction means for hydrolyzing and introducing as ammonia, and a catalyst reaction means provided with an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst for treating an exhaust gas into which the ammonia is introduced.
[0015]
The invention of the exhaust gas treatment apparatus is an apparatus suitable for treating an exhaust gas containing urea and capable of efficiently decomposing and removing urea in the exhaust gas into nitrogen, water and carbon dioxide.
That is, the efficiency of the entire urea decomposition process can be increased by first absorbing the urea in the exhaust gas with water by the collecting means. That is, since water used for absorbing urea is a water supply source for hydrolysis, it is not necessary to provide a separate water supply device. Further, by absorbing urea in water in advance, the contact and mixing of water and urea are sufficiently performed, and the hydrolysis efficiency can be increased without providing a separate mixing means.
[0016]
Further, when a circulating scrubber or the like is used as the collecting means, for example, urea can be concentrated at the time of absorption into water, so that urea can be converted to ammonia in a high concentration state. Therefore, the conversion efficiency can be improved and the size of the hydrolysis equipment can be reduced.
[0017]
Furthermore, by providing an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst as catalyst reaction means, nitrogen oxides inevitably generated by a side reaction in the oxidative decomposition process of ammonia are reacted with ammonia by the action of the denitration catalyst to improve efficiency. Can decompose well to nitrogen. Urea remaining in the exhaust gas without being converted into ammonia can also be efficiently decomposed by the denitration catalyst. Furthermore, even when the exhaust gas contains nitrogen oxides, a secondary effect that catalytic decomposition by the action of ammonia and decomposition becomes possible can be expected.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The method for decomposing and removing urea in exhaust gas according to the present invention can be carried out by hydrolyzing urea contained in exhaust gas to convert it to ammonia, and oxidatively decomposing the ammonia to convert it to nitrogen.
[0019]
The “exhaust gas” in the present invention is not particularly limited as long as it is an exhaust gas containing urea, and includes, for example, urea-containing exhaust gas discharged in the production and processing steps of synthetic resin products. The urea contained in the exhaust gas can be sufficiently treated at a concentration of, for example, about 1000 ppm or more.
[0020]
In the present invention, the “ureas” include, in addition to urea, cyanuric acid, melamine, buret, and the like as urea-related compounds.
[0021]
The urea may be hydrolyzed while being contained in the exhaust gas, but may also be separated from the exhaust gas once and hydrolyzed. In the case of directly hydrolyzing urea contained in the exhaust gas, water may be injected into the exhaust gas and heated to a predetermined temperature (described later).
[0022]
<Urea separation>
When separating urea from the exhaust gas, the separation operation can be performed using a known gas scrubber such as a scrubber, but since urea has high solubility in water, it is absorbed in water and separated. Is preferred. The water used for urea absorption also serves as a water supply source in the hydrolysis step performed later. At this time, since urea is dissolved in water and is in a sufficiently mixed state, the conversion efficiency to ammonia can be improved. Therefore, it is preferable to separate the urea in the exhaust gas by absorbing the urea in the water using water, for example, using a scrubber, and it is more preferable to use a circulation type scrubber capable of increasing (concentrating) the urea concentration in the water. Further, since the amount of urea dissolved increases as the temperature of the water increases, the water used for absorption is preferably warm water of about 30 to 50 ° C.
[0023]
<Hydrolysis of ureas>
By heating in the presence of water, ureas can be converted into ammonia by hydrolysis based on the following reaction formula (I).
[0024]
Embedded image

Urea hydrolyzes in the presence of water as shown in formula (I) to produce ammonia and carbon dioxide, but in the absence of water, it is added to ammonia as shown in formula (II) under mild heat conditions. To produce burette and further melamine, and under rapid heating conditions to produce cyanuric acid and further isocyanic acid in addition to ammonia as shown in formula (III). The hydrolysis in the present invention selectively causes the reaction of the formula (I), avoids the reaction of the formula (II) or the formula (III), and does not produce isocyanic acid or the like, and the exhaust gas For efficient conversion of urea to ammonia.
[0025]
The hydrolysis of urea is carried out, for example, by a method in which water is acted at a temperature of about 90 to 110 ° C in the presence of an appropriate catalyst, or a method in which water is acted at a temperature of about 200 to 450 ° C without using a catalyst. It can be carried out. Examples of the catalyst that can be used for the hydrolysis of ureas include metal oxides such as alumina, silica, and titania; hydroxides of alkali metals (eg, NaOH, KOH); and carbonates of alkali metals (eg, Na ₂ CO ₃ , K ₂ CO ₃ Etc.), alkali metal silicates (eg, Na ₂ SiO ₃ , K ₂ SiO ₃ And zeolite). Among these hydrolysis catalysts, it is preferable to use a zeolite that can be expected to have a high conversion efficiency to ammonia.
[0026]
<Oxidative decomposition of ammonia>
Ammonia generated by the hydrolysis of ureas is oxidatively decomposed and converted to nitrogen. Specifically, after converting urea into ammonia in the exhaust gas, or introducing ammonia (generated by hydrolysis of urea) into the exhaust gas from which the urea has been removed, at a temperature condition of 200 to 450 ° C. Treat with an oxidation catalyst.
[0027]
As the oxidation catalyst, it is preferable to use a combination of a known ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst. As the ammonia decomposition catalyst, for example, MnO ₂ To TiO ₂ Manganese catalyst supported on Pt ₂ O ₃ It is preferable to use a platinum-based catalyst or the like supported on. As a denitration catalyst, for example, V ₂ O ₅ And WO ₃ To TiO ₂ It is preferable to use a VW-Ti-based catalyst or the like supported on a catalyst. As described above, by using the ammonia decomposition catalyst and the denitration catalyst in combination, it is possible to expect the denitration of nitrogen oxides in addition to the decomposition of ammonia.
[0028]
That is, the decomposition reaction of ammonia by the ammonia decomposition catalyst proceeds based on the following reaction formula (IV). However, the reaction of the formula (V) also occurs as a side reaction, and a certain amount of nitrogen oxide (NO _x ) Is inevitable. Further, the exhaust gas may contain nitrogen oxides in addition to urea. Reaction formula (VI) is a decomposition reaction of nitrogen oxides by a selective catalytic reduction of ammonia (denitration reaction).
[0029]
Embedded image

Since an ammonia decomposition catalyst such as a manganese catalyst has almost no decomposition effect of nitrogen oxides, it is produced (or is present in exhaust gas) by causing a reaction of the formula (VI) using a denitration catalyst in combination. ) Nitrogen oxides can be decomposed to nitrogen. Although the denitration catalyst itself often has an ammonia decomposing action, its reaction rate is slow. Therefore, it is preferable to use the denitration catalyst in combination with the ammonia decomposition catalyst rather than using the denitration catalyst alone.
[0030]
In addition, since the denitration catalyst also has a function of directly decomposing urea, even if a small amount of unseparated urea is contained in the exhaust gas or urea-related substances are generated in the treatment process, the nitrogen removal by the denitration catalyst is performed. It is expected that it can be decomposed.
[0031]
The treatment temperature of the exhaust gas with the ammonia decomposition catalyst and the denitration catalyst is about 200 to 450 ° C, preferably 250 to 350 ° C, and more preferably 250 to 320 ° C. As can be understood from the above reaction formulas (IV) to (VI), in order to efficiently decompose nitrogen oxides generated by decomposition of ammonia using a denitration catalyst, an ammonia decomposition catalyst must be provided upstream of the exhaust gas flow direction. It is preferable to arrange a denitration catalyst after that (downstream side).
Since the ammonia is decomposed into nitrogen by the above treatment using the ammonia decomposition catalyst and the denitration catalyst, urea in the exhaust gas can be decomposed and removed reliably.
[0032]
Next, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a drawing showing an overall configuration of an exhaust gas treatment apparatus 100 according to one embodiment of the present invention. This exhaust gas treatment device 100 is a device suitable for the purpose of removing urea from exhaust gas containing urea. The exhaust gas treatment device 100 includes an absorption tower 10 serving as a collecting means for bringing the exhaust gas 60 into contact with the water 50 and absorbing the urea contained in the exhaust gas 60 into the water 50. Such as a vaporizer 23 as an introducing means for hydrolyzing urea into the exhaust gas (primary processing gas 61) from which urea has been removed and introducing it as ammonia, an in-line burner having a combustion section 21 upstream of the vaporizer 23, or the like. A catalyst comprising a heating device 20, an ammonia decomposition catalyst unit 31 for decomposing ammonia and the like in the primary processing gas 61 to nitrogen, and a denitration catalyst unit 33 for decomposing nitrogen oxides and the like generated in the process of decomposing ammonia. A reaction tower 30 as a reaction means is provided as a main component.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 41 denotes a blower for introducing exhaust gas 60 into the apparatus, reference numeral 49 denotes a blower for leading clean gas out of the apparatus, and reference numeral 43 circulates water in the absorption tower 10. Reference numeral 47 denotes a heat exchanger for applying heat of the clean gas discharged from the reaction tower 30 to the primary processing gas 61 discharged from the absorption tower 10 to preheat the same. Reference numeral 65 denotes a primary processing gas flow path, reference numeral 67 denotes an ammonia-added gas flow path, reference numeral 69 denotes a clean gas flow path, reference numeral 71 denotes a water circulation path, and reference numeral 73 denotes a urea water path.
[0034]
As the absorption tower 10, a scrubber having a known configuration can be used. FIG. 2 shows a typical example of a scrubber. FIG. 2 (a) shows an example of a packed tower type scrubber 11A, and FIG. 2 (b) shows an example of a spray tower type scrubber 11B.
The packed tower type scrubber 11A illustrated in FIG. 2 (a) is provided with a filler 12 such as a pole ring, a terraret, and a Hi-Rex therein. Is discharged from the gas discharge port 16. Since the water 50 is introduced from the upper water inlet 15 and flows down the tower, the water 50 is efficiently contacted in a gas-liquid countercurrent state, and the urea is absorbed by the water.
[0035]
The spray tower type scrubber 11B shown in FIG. 2B is provided with an atomizer 13 at the upper part in the apparatus, from which water 50 is spray-dispersed as fine particles. Since the exhaust gas 60 is introduced from the gas inlet 14 at the lower part of the apparatus and discharged from the gas outlet 16 at the upper part, the contact is efficiently performed in a gas-liquid countercurrent state, and the urea is absorbed by the water.
[0036]
2A and 2B, for example, a tray type scrubber in which a plurality of perforated plate shelves are horizontally arranged at predetermined intervals or a corrugated element having a large number of grooves at predetermined intervals. A known scrubber such as a ski-type scrubber with an inclined arrangement, a venturi-type scrubber that introduces exhaust gas 60 and water 50 in a spray form through a throat portion with a reduced pipe diameter and collides with a wall surface or a liquid surface at a high speed is used. Can be.
[0037]
As the vaporizer 23, for example, a known injection nozzle or the like can be used, but a material such as stainless steel is preferably used to vaporize water containing urea. FIG. 3 shows a preferred example of the vaporizer 23. In the vaporizer 23, a catalyst 80 such as zeolite is provided inside a casing 25 into which a urea water introduction pipe 27 is inserted, and the hydrolysis of urea to ammonia is efficiently performed by the action of the catalyst 80. Done in As a result of the excellent conversion efficiency to ammonia, the hydrolysis reaction region from the heating device 20 to the ammonia-added gas flow path 67 can be reduced, and the entire device can be reduced in size. Specific examples of the vaporizer 23 having such a configuration include those described in JP-A-10-244131.
[0038]
The reaction tower 30 as a catalyst reaction means includes an ammonia decomposition catalyst unit 31 and a denitration catalyst unit 33. As the ammonia decomposition catalyst, MnO ₂ / TiO ₂ And V as a denitration catalyst ₂ O ₅ ・ WO ₃ / TiO ₂ Are used in a volume of 1: 2 respectively. In FIG. 1, the reaction tower 30 is an integral type, but the ammonia decomposition catalyst section 31 and the denitration catalyst section 33 may be arranged in separate towers.
[0039]
In the exhaust gas treatment apparatus 100 configured as described above, the exhaust gas 60 containing, for example, about 1000 ppm of urea is introduced from the lower part of the absorption tower 10 by the blower 41 and rises in the absorption tower 10. Here, the temperature of the exhaust gas 60 at the inlet of the absorption tower 10 is, for example, about 100 to 110 ° C., and the flow rate is 1000 to 3000 m. ³ / H. On the other hand, water (30 to 50 ° C. warm water) is introduced from the upper part of the absorption tower 10 and flows down in the absorption tower 10. In this process, the gas-liquid contact is sufficiently performed, and the urea in the exhaust gas 60 is absorbed by water. In addition, since the introduction positions of water and exhaust gas 60 can be arbitrarily selected according to the type of the absorption tower 10, not only the gas-liquid countercurrent method as shown in FIG. 1 but also a gas-liquid cocurrent method can be used. is there.
[0040]
Since the water 50 repeatedly passes through the absorption tower 10 through the water circulation path 71, the urea in the exhaust gas 60 can be concentrated, and the urea concentration at the outlet of the absorption tower 10 can be increased to about 32% by weight. As described above, when urea is concentrated at the time of absorption of urea into the water 50, it is possible to convert the urea to ammonia in a state where the concentration of the urea is high. It is possible to remarkably improve the size and reduce the size of the hydrolysis equipment.
[0041]
In FIG. 1, the primary processing gas 61 (the urea has been substantially removed) discharged from the upper part of the absorption tower 10 is introduced into the heating device 20 through the primary processing gas channel 65. Since the primary processing gas 61 that has passed through the absorption tower 10 is cooled to a temperature close to the water temperature, the primary processing gas 61 is discharged from the later-described reaction tower 30 in the heat exchanger 47 provided in the middle of the primary processing gas channel 65. By performing heat exchange with the cleaned clean gas, preheating is performed to about 150 to 200 ° C.
[0042]
The primary processing gas 61 is heated by the heating device 20 to about 200 to 450 ° C, preferably 250 to 350 ° C, and desirably 250 to 320 ° C. Urea water (water in which urea is dissolved) 51 transported through a urea water path 73 branched from a water circulation path 71 of the absorption tower 10 is hydrolyzed to ammonia in the vaporizer 23 and becomes a primary processing gas 61. be introduced.
That is, as shown in FIG. 3, the vaporizer 23 is inserted and provided in the heated primary processing gas 61, and the urea water 51 is introduced into the casing 25 through the urea water introduction pipe 27. Then, while being heated and vaporized by the high-temperature primary processing gas 61 surrounding the surroundings, the hydrolysis of urea proceeds rapidly by the action of the catalyst 80, and the reaction of the formula (I) causes the ammonia ( Gas). The generated ammonia gas is discharged into the primary processing gas 61 from a discharge unit 29 provided in the casing 25, as shown in FIG. Since ureas are hydrolyzed by heating to 200 to 450 ° C. in the presence of moisture, the catalyst 80 in the vaporizer 23 is not essential, but the conversion efficiency of ureas to ammonia is the decomposition efficiency of urea. Therefore, it is desirable to use the catalyst 80 because it greatly influences the temperature.
[0043]
The exhaust gas containing ammonia is introduced into the reaction tower 30 through the ammonia-added gas flow path 67, is sequentially treated in the ammonia decomposition catalyst section 31 and the denitration catalyst section 33, and undergoes the reaction of the above-mentioned reaction formulas (IV) and (VI). Ammonia is finally decomposed to nitrogen.
[0044]
The clean gas discharged from the reaction tower 30 is sucked into the blower 49 and discharged to the atmosphere through the clean gas channel 69. At this time, the calorie of the clean gas is effectively used by the heat exchanger 47 as preheating of the primary processing gas 61.
[0045]
As described above, the present invention has been described with respect to various embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is applicable to other embodiments within the scope of the invention described in the claims. Of course.
[0046]
【The invention's effect】
According to the method for decomposing and removing urea in exhaust gas of the present invention, by hydrolyzing urea contained in exhaust gas, it is possible to avoid side reactions that occur when thermally decomposed, and to convert urea with high conversion efficiency. Can be converted to ammonia. Since the generated ammonia can be converted to nitrogen by oxidative decomposition, urea in the exhaust gas can be decomposed into nitrogen, water and carbon dioxide.
[0047]
According to the method for treating exhaust gas of the present invention, firstly, the urea contained in the exhaust gas can be efficiently collected by absorbing the urea contained in the water and, if necessary, easily concentrated. You can also. Second, ureas absorbed in water can be directly converted to ammonia in the hydrolysis step. That is, there is no need to provide a separate mixing means with water. Third, ammonia obtained by hydrolysis is re-introduced to a part or all of the exhaust gas from which urea has been removed, and can be finally decomposed to nitrogen by oxidative decomposition in the exhaust gas. Can be removed.
[0048]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the exhaust gas processing apparatus of this invention, urea in an exhaust gas can be decomposed and removed efficiently to nitrogen, water, and carbon dioxide. That is, the efficiency of the entire urea decomposition process can be increased by first absorbing the urea in the exhaust gas with water by the collecting means. That is, since water used for absorbing urea is a water supply source for hydrolysis, it is not necessary to provide a separate water supply device. Further, by absorbing urea in water in advance, the contact and mixing of water and urea are sufficiently performed, and the hydrolysis efficiency can be increased without providing a separate mixing means. Further, when a circulating scrubber or the like is used as the collecting means, for example, urea can be concentrated at the time of absorption into water, so that urea can be converted to ammonia in a high concentration state. Therefore, the conversion efficiency can be improved and the size of the hydrolysis equipment can be reduced. Furthermore, by providing an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst as catalyst reaction means, nitrogen oxides inevitably generated by a side reaction in the oxidative decomposition process of ammonia are reacted with ammonia by the action of the denitration catalyst to improve efficiency. Can decompose well to nitrogen. Urea remaining in the exhaust gas without being converted into ammonia can also be efficiently decomposed by the denitration catalyst.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of an exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are drawings for explaining an absorption tower, wherein FIG. 2A is a schematic view showing a packed tower scrubber, and FIG. 2B is a schematic view showing a spray tower scrubber.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a vaporizer.
[Explanation of symbols]
10 Absorption tower
11A packed tower scrubber
11B spray tower scrubber
12 filler
13 Spraying device
14 Gas inlet
15 Water inlet
16 Gas outlet
17 Water outlet
20 heating device
21 Combustion unit
23 vaporizer
25 Casing
27 Urea water introduction pipe
29 Discharge unit
30 reaction tower
31 Ammonia decomposition catalyst section
33 DeNOx catalyst section
41 Blower
43 pump
45 valves
47 heat exchanger
49 Blower
50 water
51 Urea water
60 exhaust gas
61 Primary processing gas
65 Primary processing gas flow path
67 Ammonia-added gas flow path
69 Clean gas channel
71 Water circulation route
73 Urea water route
80 catalyst
100 Exhaust gas treatment device

Claims

A method for decomposing and removing urea in exhaust gas, comprising hydrolyzing urea contained in exhaust gas to convert it to ammonia, and oxidatively decomposing the ammonia to convert it to nitrogen.

After separating urea from the exhaust gas, the urea is hydrolyzed and converted into ammonia, and the ammonia is introduced into the exhaust gas, oxidatively decomposed in the exhaust gas and converted into nitrogen. Method for decomposing and removing ureas.

3. The method for decomposing and removing urea in exhaust gas according to claim 2, wherein the separation of urea from the exhaust gas is performed by absorbing the urea into water.

The method for decomposing and removing urea in exhaust gas according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxidative decomposition of ammonia is performed using an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst.

Exhaust gas and water are brought into contact, and urea contained in the exhaust gas is absorbed by water and removed,
To some or all of the exhaust gas from which urea has been removed, urea is hydrolyzed and reintroduced as ammonia,
A method for treating exhaust gas, comprising treating the exhaust gas containing ammonia with an oxidation catalyst, and oxidizing and decomposing the ammonia to convert it to nitrogen.

The method for treating exhaust gas according to claim 5, wherein an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst are used as the oxidation catalyst.

A collecting means for bringing the exhaust gas into contact with water and absorbing urea contained in the exhaust gas into the water,
Introduction means for hydrolyzing the urea and introducing it as ammonia into the exhaust gas from which the urea has been removed;
Catalytic reaction means comprising an ammonia decomposition catalyst and a denitration catalyst for treating exhaust gas in which ammonia has been introduced,
An exhaust gas treatment device equipped with: