JP2004058019A - 廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒 - Google Patents
廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004058019A JP2004058019A JP2002223479A JP2002223479A JP2004058019A JP 2004058019 A JP2004058019 A JP 2004058019A JP 2002223479 A JP2002223479 A JP 2002223479A JP 2002223479 A JP2002223479 A JP 2002223479A JP 2004058019 A JP2004058019 A JP 2004058019A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- organic nitrogen
- nitrogen compound
- waste gas
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
【解決手段】Fe、Cu、Ag及びCoから選ばれた少なくとも一種の金属もしくは金属化合物からなる分解触媒。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の無害化方法に関し、更に詳しくは、該廃ガス中に含まれる有機窒素化合物を効率的に分解し得る触媒及びこれを用いた分解処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機窒素化合物たとえばアクリロニトリルは、合成繊維、合成ゴム、合成樹脂(AA樹脂、ABS樹脂など)、塗料、その他の化学原料として使用される有用な化学物質であり、近年、その年間生産量が66万トン規模までに達しているが、近年、発ガン性をはじめとする人体への強い毒性が指摘されている。
【0003】
アクリロニトリルの大気等への年間排出量は約1500トンと他の揮発性有機化合物に比べると少ないものの、大気中での半減期が2−4日であり、ホルムアルデヒド(数時間)と比べると滞留時間が長いため、本来一般大気中にはそれほど高濃度で存在しないとみられているにも拘わらず、実測によれば、一般大気環境濃度は0.3ppbと高濃度の数値を示している。
このような状況を踏まえ、アクリロニトリルは、環境省により定められた大気汚染物質の中でも22種の優先取組物質の一つとして指定されるに至っている。
【0004】
アクリロニトリルモノマーの製造過程で生じるアクリロニトリルを含むガスからアクリロニトリルを回収する方法としては、たとえば、特開平11−199580号や特開2001−213857号などが知られているが、これらの方法は煩雑で大掛かりな装置を必要とし、またその回収率を高めるのには限界があり、大気排出直前の廃ガス中には依然としてアクリロニトリルが高濃度で残存するといった問題があった。
【0005】
また、大気排出直前の廃ガス中に含まれるアクロトニトリルの大気拡散への処理方法としては、単純な酸化的熱分解(焼却)による方法が考えられるが、この場合には、アクリロニトリル中の窒素原子がHCNもしくはNOxなどの、人体有害物質や環境汚染物質を惹起するといった新たな問題が生じる。
【0006】
そのため、発生源での完全無害化が必須であるとともに、ニトリル類等の有機窒素化合物の使用現場における作業環境保全、大気汚染環境の尊守の観点からも、完全無害化する方法の開発が強く要請されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の問題点を克服するためになされたものであって、有機窒素化合物を含む処理ガスをHCNもしくはNOxなどの人体有害物質や環境汚染物質を副生することなく効率的に無害化することができ、大気汚染対策や作業環境保全などとして極めて有効な触媒を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、酸化的熱分解作用を示す金属触媒の中でも特定な金属触媒はHCNもしくはNOx等を副生することなく有機窒素化合物中の窒素をN2まで分解できることを知見し本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
(1)Fe、Cu、Ag及びCoから選ばれた少なくとも一種の金属もしくは金属化合物からなる、廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒。
(2)有機窒素化合物がニトリル化合物であることを特徴とする上記(1)に記載の有機窒素化合物の分解触媒。
(3)ニトリル化合物がアクリロニトリルであることを特徴とする上記(1)乃至(3)何れかに記載の有機窒素化合物の分解触媒。
(4)金属もしくは金属化合物が担体に担持されていることを特徴とする上記(1)乃至(3)何れかに記載の廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒。
(5)担体が、ゼオライト又は金属酸化物であることを特徴とする上記(1)乃至(4)何れかに記載の廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒。
(6)廃ガス中に含まれる有機窒素化合物を上記(1)乃至(5)何れかに記載の触媒の存在下で、酸化的に熱分解させることを特徴とする廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解処理方法。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の廃ガスに含まれる有機窒素化合物の分解触媒は、Fe、Cu、Ag及びCoから選ばれた少なくとも一種の金属もしくは金属化合物を含むことを特徴としている。
【0011】
一般に、有機化合物を酸化的熱分解処理するに当たり、PtおよびPdなどの金属もしくは金属化合物触媒が一般的に使用されているが、有機窒素化合物を含む廃ガスに対してこのような金属触媒の有効性を検証した例はなく、また、有機窒素化合物に含まれる窒素原子を人体に有害なHCNや環境汚染物質であるNOxなどのを副生することなく、N2ガスまで転換可能とする特有な触媒についての報告は何らされていない。
【0012】
本発明者らは、環境汚染対策及び作業環境保全等の観点から、廃ガスに含まれる有機窒素化合物を酸化的に熱分解処理する際に有効な触媒を長年研究した結果、Fe、Cu、Ag及びCoから選ばれた少なくとも一種の金属もしくは金属化合物が極めて有効であるとの知見を得た。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
【0013】
本明細書でいう、「廃ガスに含まれる有機窒素化合物」とは、ポリアクリロニトリルなどの有機窒素系樹脂、合成ゴム、ABS樹脂、AS樹脂、合成塗料、有機窒素化合物モノマーなどの有機窒素化合物を使用、生産、取り扱う化学工場等において排出されるガス中に含まれる微量(1〜300ppm程度)の有機窒素化合物を意味する。
このような有機窒素化合物としては、具体的には、アクリロニトリル、アセトニリルなどのニトリル化合物、ジメチルホルムアミドなどのアミド化合物、メチルアミンなどのアミン化合物が挙げられるが、ニトリル化合物特にアクリロニトリルが好ましい。
【0014】
本発明に係る廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒は、Fe、Cu、Ag及びCoから選ばれた少なくとも一種の金属もしくは金属化合物である。
【0015】
この場合、金属化合物としては、たとえば、酸化物、硝酸塩、酢酸塩、塩化物、を挙げることができる。
本発明で好ましく用いられる触媒は、FeおよびCu系触媒である。
【0016】
本発明に係る触媒はそのまま直接使用してもよいが、触媒活性や取り扱い性の観点から担体に担持させて用いることが好ましい。担体としては従来この種の触媒担体として用いられるものが全て使用できるが、ZSM−5、フェリエライト、モルデナイトなどのゼオライト類、Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、SiO2−Al2O3などの金属酸化物を用いることが望ましい。
触媒の使用量は、酸素濃度、水蒸気濃度、排気ガス流速などの条件により適宜定めればよいが、担体を用いる場合、触媒の使用量は担体に対して1〜5重量%程度としおくことが望ましい。
【0017】
本発明に係る触媒は、従来公知の触媒調製法、たとえば、含侵法、共沈法、イオン交換法などによって簡単に調製することができる。
このような触媒の具体的な調製法を例示すれば以下の通りである。
含浸法においてAl2O3担持Cu触媒(Cu含有量5重量%)を調製する場合、規定量のAl2O3担体に必要なCuを含む硝酸銅水溶液を調製する。Al2O3をこの硝酸銅水溶液に浸し、水を蒸発乾固させる。110度24時間乾燥した後、500度4時間焼成して目的の触媒を得る。
【0018】
本発明において、廃ガス中に含まれる有機窒素化合物を分解するには、有機窒素化合物含有廃ガスを上記触媒の存在下で酸化的に熱分解処理すればよい。
【0019】
酸化的熱分解条件に特に制限はないが、酸素ガス単独もしくは酸素ガスと水蒸気の共存下で行うことが好ましい。
酸素ガス単独の場合、その濃度は1〜20%、酸素ガスと水蒸気を併用する場合、酸素濃度1〜20重量%;水蒸気濃度0.5〜10%、酸素/水蒸気比0.1〜40程度の条件を選定するのがよい。
【0020】
反応温度に制限はないが、通常150〜500℃であり、また、反応圧力は減圧、常圧、加圧の何れでもよいが、大気圧で行うことが望ましい。
また、触媒床の体積は、有機窒素化合物を含む廃ガスの供給速度を考慮することにより、適宜定めればよいが、通常、空間速度500〜200000h−1好ましくは50000−100000h−1とされる。
【0021】
また、本発明の有機窒素化合物を含む廃ガスを分解処理するために使用される装置に特別な制限はないが、固定床流通反応装置などを用いることが望ましい。
【0022】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
【0023】
実施例1
イオン交換法により、ZSM−5担持Cu触媒体及びフェリエライト担持Cu触媒をそれぞれ以下のように調製した。
ZSM−5担持Cu触媒は、酢酸銅0.4gを100mlのイオン交換蒸留水に溶かし、80℃に加熱した後、NH4−ZSM−5 2.9gを本溶液に加えて、還流させながら24時間撹拌し、イオン交換した。その吸引濾過し、100mlのイオン交換蒸留水で洗浄し、110℃12時間乾燥、500℃、4時間焼成して上記各触媒を調製した。
前記で得た各担持触媒0.1gをとり、内径8mmの石英反応管に充填し、その反応管を固定床流通反応装置に設置した。マスフローコントローラーで流量を調節し、5%O2/He混合気を160ml/minの流量で反応管に流通し、500℃、2時間前処理した。前処理された各担持触媒は、下記組成(1)と(2)からなる、アクリロニトリルと酸化性ガスとの混合ガスを総流量160ml/minで導入した。
(1)有機窒素化合物(200ppm)+O2(5%)
(2)有機窒素化合物(200ppm)+O2(5%)+H2O(0.5%)
ついで、各分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図1に示す。
【0024】
実施例2
酢酸銅に代え硝酸銅を用い含侵法により、ZSM−5担持Cu触媒体及びフェリエライト担持Cu触媒をそれぞれ調製した以外は実施例1と同様にして、各分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図2に示す。
【0025】
実施例3
酢酸銅に代え塩化鉄(II)を用い固相イオン交換法によりZSM−5担持Fe触媒体及びフェリエライト担持Fe触媒をそれぞれ調製した以外は実施例1と同様にして、各反応分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図3に示す。
【0026】
実施例4
含侵法を用いAl2O3担持Fe触媒及びTiO2担持Fe触媒をそれぞれ調製した以外は実施例1と同様にして、各反応分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図4に示す。
【0027】
実施例5
含侵法を用いZr2O3担持Ag触媒及びTiO2担持Ag触媒をそれぞれ調製した以外は実施例1と同様にして、各反応分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図5に示す。
【0028】
実施例6
イオン交換法を用いZSM−5担持Co触媒および含侵法を用いAl2O3担持Co触媒をそれぞれ調製した以外は実施例1と同様にして、各反応分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図6に示す。
【0029】
比較例1
含侵法を用いAl2O3担持Pt触媒及びAl2O3担持Pd触媒をそれぞれ調製し、かつ混合ガスとして(1)を用いた以外は実施例1と同様にして、各反応分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図7に示す。
なお、図中のNOx,e.t.c.は副生成物として得られたNOx、HCN、NH3、N2O、アセトニトリルを合計したものである。
【0030】
比較例2
含侵法を用いAl2O3担持Pt触媒及びAl2O3担持Pd触媒をそれぞれ調製し、かつ混合ガスとして(2)を用いた以外は実施例1と同様にして、各反応分解温度で生成するN2濃度をガスクロマトグラフで測定した。その結果を図8に示す。
なお、図中のNOx,e.t.c.は副生成物として得られたNOx、HCN、NH3、N2O、アセトニトリルを合計したものである。
【0031】
【発明の効果】
本発明に係る触媒は、有機窒素化合物を含む処理ガスをHCNもしくはNOxなどの人体有害物質や環境汚染物質を副生することなく効率的に無害化することができ、大気汚染対策や作業環境保全などとして極めて有効な触媒ということができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(実施例1の分解触媒)
【図2】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(実施例2分解触媒)
【図3】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(実施例3の分解触媒)
【図4】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(実施例4の分解触媒)
【図5】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(実施例5の分解触媒)
【図6】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(実施例6の分解触媒)
【図7】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(比較例1の分解触媒)
【図8】有機窒素化合物中の窒素のN2への転化率と分解温度の関係を示すグラフ(比較例2の分解触媒)
Claims (6)
- Fe、Cu、Ag及びCoから選ばれた少なくとも一種の金属もしくは金属化合物からなる、廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒。
- 有機窒素化合物がニトリル化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機窒素化合物の分解触媒。
- ニトリル化合物がアクリロニトリルであることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機窒素化合物の分解触媒。
- 金属もしくは金属化合物が担体に担持されていることを特徴とする請求項1乃至3何れかに記載の廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒。
- 担体が、ゼオライト又は金属酸化物であることを特徴とする請求項1乃至4何れかに記載の廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒。
- 廃ガス中に含まれる有機窒素化合物を請求項1乃至5何れかに記載の触媒の存在下で、酸化的に熱分解させることを特徴とする廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002223479A JP4096052B2 (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 廃ガス中に含まれるニトリル化合物の分解処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002223479A JP4096052B2 (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 廃ガス中に含まれるニトリル化合物の分解処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004058019A true JP2004058019A (ja) | 2004-02-26 |
JP4096052B2 JP4096052B2 (ja) | 2008-06-04 |
Family
ID=31943220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002223479A Expired - Lifetime JP4096052B2 (ja) | 2002-07-31 | 2002-07-31 | 廃ガス中に含まれるニトリル化合物の分解処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4096052B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8575054B2 (en) | 2004-07-15 | 2013-11-05 | Nikki-Universal Co., Ltd. | Catalyst for purifying organic nitrogen compound-containing exhaust gas and method for purifying the exhaust gas |
WO2020138327A1 (ja) | 2018-12-27 | 2020-07-02 | 日揮ユニバーサル株式会社 | アンモニア分解用触媒及び排ガスの処理方法 |
-
2002
- 2002-07-31 JP JP2002223479A patent/JP4096052B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8575054B2 (en) | 2004-07-15 | 2013-11-05 | Nikki-Universal Co., Ltd. | Catalyst for purifying organic nitrogen compound-containing exhaust gas and method for purifying the exhaust gas |
WO2020138327A1 (ja) | 2018-12-27 | 2020-07-02 | 日揮ユニバーサル株式会社 | アンモニア分解用触媒及び排ガスの処理方法 |
KR20210106509A (ko) | 2018-12-27 | 2021-08-30 | 니키 유니바사루 가부시키가이샤 | 암모니아 분해용 촉매 및 배기 가스의 처리 방법 |
US11911747B2 (en) | 2018-12-27 | 2024-02-27 | Nikki-Universal Co., Ltd. | Catalyst for ammonia decomposition and exhaust gas treatment method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4096052B2 (ja) | 2008-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Long et al. | Temperature-programmed desorption/surface reaction (TPD/TPSR) study of Fe-exchanged ZSM-5 for selective catalytic reduction of nitric oxide by ammonia | |
US5720931A (en) | Catalytic oxidation of organic nitrogen-containing compounds | |
EA005631B1 (ru) | Способ уменьшения содержания n2o и nox в газах | |
CN1283132A (zh) | 用于催化降低气体中一氧化二氮含量的镁碱沸石/铁基催化剂及其制备方法和应用 | |
Tahir et al. | Catalytic destruction of volatile organic compound emissions by platinum based catalyst | |
AU638166B2 (en) | The catalytic decomposition of dinitrogen monoxide which is pure or present in gas mixtures | |
US5582810A (en) | Removal of nitrous oxide from gaseous effluents comprised thereof | |
EP1029580B1 (en) | Method for removing nitrogen oxides in exhaust gas | |
KR101154040B1 (ko) | 선택적촉매환원용 폐활성탄 촉매의 활성화 재생방법 | |
JP2004058019A (ja) | 廃ガス中に含まれる有機窒素化合物の分解触媒 | |
KR20160095929A (ko) | 암모니아 제거용 백금/바나듐/티타니아 촉매의 제조방법 | |
JP3287301B2 (ja) | ダイオキシン類の分解方法 | |
CN110918117A (zh) | 一种用于消除含氮有机物的催化剂及其制备方法 | |
JP3505751B2 (ja) | 塩素化有機化合物の分解法 | |
KR20010109533A (ko) | 천연망간 광석을 이용하여 암모니아 및/또는 아민류에의한 악취를 제거하기 위한 방법 | |
KR100460665B1 (ko) | 폐가스에 함유된 질소 산화물 및 다이옥신의 동시 제거방법 | |
KR100406364B1 (ko) | 질소산화물과염소계유기화합물제거용크로미아/제올라이트촉매및이를이용한폐가스중의질소산화물및염소계유기화합물제거방법 | |
JP3521933B2 (ja) | 排ガス中の窒素酸化物除去用触媒 | |
CZ302209B6 (cs) | Zpusob@rozkládání@organických@sloucenin@obsahujících@chlor@@které@jsou@obsaženy@ve@spalinách@@a@katalyzátor@pro@použití@pri@tomto@zpusobu | |
JP4997515B2 (ja) | 化学物質の無害化反応プロセス | |
JP4664608B2 (ja) | アンモニア分解用触媒およびアンモニアの分解方法 | |
JPH10309437A (ja) | アンモニア分解処理装置 | |
JP2010247130A (ja) | 窒素酸化物分解の前処理方法 | |
JPH06327975A (ja) | 排ガス中の窒素酸化物還元用触媒 | |
JP2864643B2 (ja) | NO▲下x▼ガスの処理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060509 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060606 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060612 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060808 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071204 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080212 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4096052 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |