JP2005103390A

JP2005103390A - アンモニア、有機態窒素化合物及び有機化合物含有排ガスの処理方法

Info

Publication number: JP2005103390A
Application number: JP2003338075A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Ikeda; 光明池田; Kazunori Yoshino; 和徳吉野; Kimihiro Nakama; 公博中間; Toshikatsu Ikenoue; 敏勝池之上
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-04-21

Abstract

【課題】アンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を含有する排ガスを分解処理する方法を提供する。
【解決手段】前段触媒層に充填される触媒が、Ａ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなり、中段触媒層に充填される触媒が、Ｘ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｙ成分：Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｅ，からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなり、また後段触媒層に充填される触媒が、Ａ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガス中に含まれるアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を分解し、窒素ガスと炭酸ガスと水とに変換、浄化する処理方法に関する。

飼料・肥料製造装置、食品製造装置、コーヒー焙煎装置等から排出される臭気は近隣住民の生活快適性を著しく損ない、また、同時に排出されるアンモニアは有害物質であったり、配管系を腐食するなど悪影響を及ぼすためその除去技術が研究されている。

例えば、アンモニアに関しては、アンモニア放散ガス中のアンモニアを触媒により酸化分解する方法が記載されている。酸化触媒の出口においてアンモニア及び窒素酸化物が等量となるように反応温度を制御し、生成した窒素酸化物を残留アンモニアとともに還元触媒で反応させ窒素と水に変換する。また還元触媒入口でアンモニアを分注する方法が提案されている（特許文献１参照）。

酸化触媒出口のアンモニアと窒素酸化物を等量となるように反応温度で制御する場合、入口ガスの処理対象成分がアンモニアのみであれば濃度変動が生じてもある程度の対応は可能であるが、アンモニア及び有機態窒素化合物および有機物共存ガスの場合、有機物の濃度が高くなるとアンモニア及び有機態窒素化合物からのＮＯｘ生成率が一般的に増大する。従って、有機物の濃度変動によりＮＯｘ生成率が大きく変化するため制御困難に陥る。また、有機態窒素化合物や有機物の中にはアンモニアやＮＯｘ以上に臭気の高い物質があるため、これらの処理が完全に行なわれなければならないことから比較的高温処理が要求されるが、高温になるほど前期現象は大きくなるという問題があった。

特開昭５４−１９７８５７号公報

本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決し、特にアンモニア、有機態窒素化合物、有機物含有排ガスを前段触媒層、中段触媒層及び後段触媒層からなる三段触媒層によりアンモニア、有機態窒素化合物、有機物を効率的、かつ低コストで低臭気、低ＮＯｘの浄化ガスに分解処理する方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）アンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を含有する排ガスを、前段、中段及び後段からなる三段触媒層処理する方法において、前段触媒層に充填される触媒が、Ａ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなり、かつ、入口温度２５０〜３５０℃、空間速度５００００〜２０００００Ｈｒ^−１で運転され、中段触媒層に充填される触媒が、Ｘ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｙ成分：Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｅ，からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなり、また後段触媒層に充填される触媒が、Ａ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなるアンモニアおよび有機態窒素化合物および有機物含有排ガスの処理方法である。
（２）前記前段触媒及び後段触媒がそれぞれＡ成分及びＢ成分の合計質量において、Ａ成分が酸化物として９８〜９９．９９質量％の範囲、Ｂ成分が金属及び／又は金属酸化物として０．０１〜２質量％の範囲の量であり、前記中段触媒はＸ成分及びＹ成分の合計質量において、Ｘ成分が酸化物として８０〜９５質量％の範囲、Ｙ成分が酸化物として５〜２０質量％の範囲の量である前記（１）記載のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法である。
（３）前記前段触媒及び後段触媒がそれぞれアンモニア、有機態窒素化合物お及び有機物の分解触媒であり、前記中段触媒が窒素酸化物還元触媒である前記（１）又は（２）記載のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法である。
（４）前段触媒の平均粒径が３ｍｍ以上、９ｍｍ以下の球状触媒である前記（１）、（２）又は（３）記載のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法である。

本発明は、アンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を含有する排ガスを、前段触媒層に充填した触媒上で入口温度２５０〜３５０℃、空間速度５００００〜２０００００Ｈｒ^−１で反応させることにより、アンモニア、有機態窒素化合物、有機物の一部を窒素酸化物、炭酸ガスに酸化し、中段触媒層で残留有機態窒素化合物や残留有機物の分解および生成窒素酸化物を残留アンモニアで脱硝除去し、後段触媒層で残留ＣＯや残留アンモニアの酸化処理を行なうことにより有害なアンモニア、有機態窒素化合物、有機物を効率的、かつ低コストで低臭気、低ＮＯｘの浄化ガスに分解処理することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、飼料・肥料製造装置、食品製造装置、コーヒー焙煎装置等から排出されるアンモニア、有機態窒素化合物、有機物を含有する排ガスを低臭気、低ＮＯｘで処理でき、アンモニア濃度は１００〜５０００ｐｐｍ、有機態窒素化合物濃度は０〜１００ｐｐｍ（窒素換算）、有機物濃度は１００〜６０００ｐｐｍ（メタン換算）の範囲が好ましい。

本発明で使用する前段触媒及び後段触媒は、それぞれＡ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物を含有する触媒であり、その組成は、Ａ成分及びＢ成分の合計質量において、Ａ成分が酸化物として９８〜９９．９９質量％の範囲、Ｂ成分が金属及び／又は金属酸化物として０．０１〜２質量％の範囲の量を含有する触媒である。前段触媒は、アンモニア除去率が調節しやすく、ダストや触媒被毒物質の影響を比較的受け難い３〜９ｍｍ、好ましくは５〜７ｍｍの平均粒径を持つ球状触媒が適切である。ダストや触媒被毒物質がない場合は小目ピッチのハニカム触媒やコルゲート触媒を用いることもできる。入口温度は２５０〜３５０℃が好ましい。２５０℃以下では最終的な臭気濃度が高くなる場合が多く、３５０℃以上ではアンモニア除去率や生成窒素酸化物濃度が高くなり過ぎるためである。空間速度は５００００〜２０００００Ｈｒ^−１が好ましい。５００００Ｈｒ^−１以下ではアンモニア除去率が制御し難く、２０００００Ｈｒ^−１以上では高いアンモニア除去率が得られないためである。
中段触媒は、Ｘ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｙ成分：Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｅ，からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物を含有する触媒である。好ましくは、Ｘ成分が酸化物として８０〜９５質量％の範囲、Ｙ成分が酸化物として５〜２０質量％の範囲の量を含有する触媒である。なお、前段、中段及び後段触媒は含浸法、浸漬法、成形法などこの分野の公知方法で調製することができる。

前段触媒のアンモニア除去率は、設定した入口温度で５０〜９０％、より好ましくは６０〜８０％となるよう触媒の空間速度を設定する。生成する窒素酸化物濃度は主に、入口温度、アンモニア除去率、アンモニア及び有機物濃度により変化するが、上記除去率に調節することで後段触媒出口での低窒素酸化物化が図れる。

本発明の方法はアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を含有する排ガスを無害化するのに好適に利用できる。

以下、本発明を実施例にて詳細に説明する。図１は本発明であるアンモニア、有機態窒素化合物、有機物含有排ガスの処理システムを示す概略図である。

アンモニア、有機態窒素化合物、有機物を含む排ガス１は、ブロアー２で処理装置に導入され、熱交換器３で昇温され、更に加熱器４にて所定温度まで昇温される。その後、反応器５に充填された前段触媒層６を通過後、中段触媒層７を通り、最後に後段触媒層８で処理された後、熱交換器３で熱回収され浄化ガス９として排出される。
実施例１
アンモニア濃度３０００ｐｐｍ、有機態窒素化合物濃度４０ｐｐｍ（窒素換算）、有機物濃度６０００ｐｐｍ（メタン換算）を含む排ガス［ガス量１１４００ｍ^３（Ｎ）／ｈｒ］は、ブロアーで処理装置に導入され、熱交換器で昇温され、更に加熱器にて２７０℃に昇温された。その後、Ｐｔ／アルミナ触媒（５ｍｍ球状、Ｐｔ２ｇ／Ｌ）０．１２ｍ^３（ＳＶ９５０００ｈｒ^−１）が充填された前段触媒層を通過後、ハニカム状触媒（６０セル／ｉｎｃｈ^２、リブ厚０．５ｍｍ、Ｖ_２Ｏ_５：ＷＯ_３：ＳｉＯ_２：ＴｉＯ_２＝７：５：８：８０重量比）１．３２ｍ^３が充填された中段触媒層を通り、最後に前段触媒と同様のＰｔ／アルミナ触媒０．５７ｍ３が充填された後段触媒層で処理された。
このとき、排ガスの臭気濃度５００００に対し、浄化ガスは１１００であった。また、浄化ガス中のＮＨ３は１ｐｐｍ以下、ＮＯｘ濃度は１７０ｐｐｍ（１６ｖｏｌ％乾燥酸素換算、８時間平均）であった。
実施例２
前段触媒の入口温度を２８５℃に変更した以外は実施例１と同様の方法でアンモニア、有機態窒素化合物、有機物含有排ガスの処理を行った。その結果、浄化ガスの臭気濃度は１３００であり、ＮＨ_３は１ｐｐｍ以下、ＮＯｘ濃度は１８０ｐｐｍ（１６ｖｏｌ％乾燥酸素換算、８時間平均）であった。
実施例３
前段触媒のＳＶを８００００ｈｒ^−１に変更した以外は実施例１と同様の方法でアンモニア、有機態窒素化合物、有機物含有排ガスの処理を行った。その結果、浄化ガスの臭気濃度は５００であり、ＮＨ_３は１ｐｐｍ以下、ＮＯｘ濃度は９０ｐｐｍ（１６ｖｏｌ％乾燥酸素換算、８時間平均）であった。
比較例１
前段触媒をなくし（中段触媒＋後段触媒）、排ガス濃度をアンモニア濃度２４００ｐｐｍ、有機態窒素化合物濃度３０ｐｐｍ（窒素換算）、有機物濃度４０００ｐｐｍ（メタン換算）に変更した以外は実施例１と同様の方法で処理したところ、排ガスの臭気濃度２５０００に対し、浄化ガスは４０００であった。また、浄化ガス中のＮＨ_３は１ｐｐｍ以下、ＮＯｘ濃度は３００ｐｐｍ（１６ｖｏｌ％乾燥酸素換算、８時間平均）であった。

本発明のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を含有する排ガスを処理する方法を示す概略図である。

符号の説明

１…排ガス
２…ブロワー
３…熱交換器
４…加熱器
５…反応器
６…前段触媒
７…中段触媒
８…後段触媒
９…浄化排出ガス

Claims

アンモニア、有機態窒素化合物及び有機物を含有する排ガスを、前段、中段及び後段からなる三段触媒層で処理する方法において、
前段触媒層に充填される触媒が、Ａ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなり、かつ、入口温度２５０〜３５０℃、空間速度５００００〜２０００００Ｈｒ^−１で運転され、
中段触媒層に充填される触媒が、Ｘ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｙ成分：Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｅ，からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなり、
また後段触媒層に充填される触媒が、Ａ成分：Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属酸化物、Ｂ成分：Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属及び／又はその金属酸化物よりなることを特徴とするアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法。
前記前段及び後段触媒はそれぞれＡ成分およびＢ成分の合計質量において、Ａ成分が酸化物として９８〜９９．９９質量％の範囲、Ｂ成分が金属及び／又は金属酸化物として０．０１〜２質量％の範囲の量であり、前記中段触媒はＸ成分及びＹ成分の合計質量において、Ｘ成分が酸化物として８０〜９５質量％の範囲、Ｙ成分が酸化物として５〜２０質量％の範囲の量である請求項１記載のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法。
前記前段触媒及び後段触媒がそれぞれアンモニア分解触媒であり、前記中段触媒が窒素酸化物還元触媒である請求項１又は２記載のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法。
前段触媒の平均粒径が３ｍｍ以上、９ｍｍ以下の球状触媒である請求項１、２又は３記載のアンモニア、有機態窒素化合物及び有機物含有排ガスの処理方法。