JP2881535B2 - ＮＯｘ還元剤の合成方法 - Google Patents
ＮＯｘ還元剤の合成方法Info
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- JP2881535B2 JP2881535B2 JP5058600A JP5860093A JP2881535B2 JP 2881535 B2 JP2881535 B2 JP 2881535B2 JP 5058600 A JP5058600 A JP 5058600A JP 5860093 A JP5860093 A JP 5860093A JP 2881535 B2 JP2881535 B2 JP 2881535B2
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- reducing agent
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、排ガス中の窒素酸化
物（ＮＯｘ）を触媒の存在下に選択的に還元する接触脱
硝システムに関し、特に同システムで使用される還元剤
の新規合成方法に関するものである。
物（ＮＯｘ）を触媒の存在下に選択的に還元する接触脱
硝システムに関し、特に同システムで使用される還元剤
の新規合成方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】上記選択的接触脱硝システムで一般に使
用されている還元剤は、アンモニアであり、１ｍ3 のＮ
Ｏｘを処理するために必要なアンモニアの使用量は０．
７６ｋｇ（液体アンモニアでは約１００円）である。ま
た、最も安価とされている液体アンモニアを還元剤とし
て使用する場合、貯蔵の安全性、保守の容易性などに問
題がある。そのため、特に中・小型脱硝システムでは高
価なアンモニア水、尿素水などの使用が検討され、実施
されている例もある。
用されている還元剤は、アンモニアであり、１ｍ3 のＮ
Ｏｘを処理するために必要なアンモニアの使用量は０．
７６ｋｇ（液体アンモニアでは約１００円）である。ま
た、最も安価とされている液体アンモニアを還元剤とし
て使用する場合、貯蔵の安全性、保守の容易性などに問
題がある。そのため、特に中・小型脱硝システムでは高
価なアンモニア水、尿素水などの使用が検討され、実施
されている例もある。
【０００３】上記のような点から、選択的接触脱硝シス
テム用還元剤として、より安価でかつ安全なものが切望
されている。
テム用還元剤として、より安価でかつ安全なものが切望
されている。
【０００４】
【従来の技術】従来、工業的方法でアンモニアを製造す
るには、鉄系触媒の存在下に、Ｎ2 とＨ2 を４００〜５
００℃、３００〜４００ａｔｍの高温高圧条件で反応さ
せ、ＮＨ3 を合成していた。この合成ＮＨ3 は通常は冷
却・液化して液体アンモニアとして貯蔵・輸送されてい
た。そして、選択的接触脱硝システムにおける使用の際
に、液体アンモニアを蒸発させ、得られたＮＨ3 ガスを
脱硝触媒床上流で排ガスダクトに注入し、脱硝反応に供
していた。
るには、鉄系触媒の存在下に、Ｎ2 とＨ2 を４００〜５
００℃、３００〜４００ａｔｍの高温高圧条件で反応さ
せ、ＮＨ3 を合成していた。この合成ＮＨ3 は通常は冷
却・液化して液体アンモニアとして貯蔵・輸送されてい
た。そして、選択的接触脱硝システムにおける使用の際
に、液体アンモニアを蒸発させ、得られたＮＨ3 ガスを
脱硝触媒床上流で排ガスダクトに注入し、脱硝反応に供
していた。
【０００５】ＮＨ3 合成法としては、近年、Ｒｕ系触媒
を用いる低圧合成法が注目されている（特開平２−２５
８０６６、特開平３−１０６４４５、特開昭６０−２４
６２１９公報参照）。
を用いる低圧合成法が注目されている（特開平２−２５
８０６６、特開平３−１０６４４５、特開昭６０−２４
６２１９公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のＮＨ3 合成プロ
セスでは、触媒の性能低下を防止しかつＮＨ3 を効率的
に合成するために、炭化水素類の部分燃焼から得られた
原料Ｈ2 ガスを十分に精製する必要があり、ＮＨ3 合成
プロセスがはなはだ複雑なものとなっていた。
セスでは、触媒の性能低下を防止しかつＮＨ3 を効率的
に合成するために、炭化水素類の部分燃焼から得られた
原料Ｈ2 ガスを十分に精製する必要があり、ＮＨ3 合成
プロセスがはなはだ複雑なものとなっていた。
【０００７】この発明は、上記の点に鑑み、選択的接触
脱硝システム用還元剤として、より安価でかつ安全なも
のを簡便な操作で製造することができる還元剤の新規合
成方法を提供することを目的とする。
脱硝システム用還元剤として、より安価でかつ安全なも
のを簡便な操作で製造することができる還元剤の新規合
成方法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、上記目的
を達成すべく工夫を重ねた結果、ＮＨ3 性アルカリ水溶
液にＣＯ2 が容易に吸収されることから、合成ＮＨ3 を
水に吸収させ、この水溶液をＣＯ2 吸収液として使用す
ることにより、アンモニウム炭酸塩水溶液を製造できる
ことを見出し、この発明を完成した。
を達成すべく工夫を重ねた結果、ＮＨ3 性アルカリ水溶
液にＣＯ2 が容易に吸収されることから、合成ＮＨ3 を
水に吸収させ、この水溶液をＣＯ2 吸収液として使用す
ることにより、アンモニウム炭酸塩水溶液を製造できる
ことを見出し、この発明を完成した。
【０００９】すなわち、この発明によるＮＯｘ還元剤の
合成方法は、ＣＨ3 ＯＨの加水分解によって得られたＨ
2 とＣＯ2 を含む分解生成ガスを吸収塔に導き、このＨ
2 と空気分離で得られたＮ2 とから合成したＮＨ3 を含
む合成ＮＨ3 含有ガスを吸収塔に導き、この吸収塔にお
いて吸収液として水を用い、温度４０〜１００℃で水に
ＣＯ2 とＮＨ3 を吸収させ、アンモニウム炭酸塩水溶液
を製造することを特徴とするものである。
合成方法は、ＣＨ3 ＯＨの加水分解によって得られたＨ
2 とＣＯ2 を含む分解生成ガスを吸収塔に導き、このＨ
2 と空気分離で得られたＮ2 とから合成したＮＨ3 を含
む合成ＮＨ3 含有ガスを吸収塔に導き、この吸収塔にお
いて吸収液として水を用い、温度４０〜１００℃で水に
ＣＯ2 とＮＨ3 を吸収させ、アンモニウム炭酸塩水溶液
を製造することを特徴とするものである。
【００１０】この合成方法において、全操作を１０ｋｇ
／ｃｍ2 Ｇ以下の圧力で行うことが好ましい。
／ｃｍ2 Ｇ以下の圧力で行うことが好ましい。
【００１１】ＮＨ3 合成原料ガスの精製を簡便化するた
めに、Ｎ2 を膜またはＰＳＡまたはこれらの組み合せ法
を用いた空気分離により製造し、他方Ｈ2 をＣＨ3 ＯＨ
の加水分解によって製造する。
めに、Ｎ2 を膜またはＰＳＡまたはこれらの組み合せ法
を用いた空気分離により製造し、他方Ｈ2 をＣＨ3 ＯＨ
の加水分解によって製造する。
【００１２】ＮＨ3 合成反応にとってＣＯ2 の共存は好
ましくないので、ＮＨ3 合成の前にＣＯ2 を分離除去す
る。
ましくないので、ＮＨ3 合成の前にＣＯ2 を分離除去す
る。
【００１３】ＮＨ3 合成の一方の原料であるＨ2 として
は、分解生成ガスをアンモニア水で洗浄し、さらにシリ
カ、ゼオライト等の吸湿剤で脱湿することにより、十分
な純度のものが得られる。
は、分解生成ガスをアンモニア水で洗浄し、さらにシリ
カ、ゼオライト等の吸湿剤で脱湿することにより、十分
な純度のものが得られる。
【００１４】この発明による還元剤の合成方法では、Ｎ
Ｈ3 合成反応熱（発熱）でＣＨ3 ＯＨ加水分解反応熱
（吸熱）を十分賄えるので、システム起動と制御用以外
には熱エネルギーを供給する必要がなく、好適な反応温
度も両反応とも３００〜４００℃と同じ温度レベルであ
るので、同じ伝熱媒体が使用できる等、両反応を組み合
せることに有利性がある。
Ｈ3 合成反応熱（発熱）でＣＨ3 ＯＨ加水分解反応熱
（吸熱）を十分賄えるので、システム起動と制御用以外
には熱エネルギーを供給する必要がなく、好適な反応温
度も両反応とも３００〜４００℃と同じ温度レベルであ
るので、同じ伝熱媒体が使用できる等、両反応を組み合
せることに有利性がある。
【００１５】この発明による合成方法の目的生成物であ
るアンモニウム炭酸塩すなわち（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 また
は（ＮＨ4 ）ＨＣＯ3 の水溶液は、吸収塔の塔底から取
り出される。このアンモニウム炭酸塩水溶液は選択的接
触脱硝システムの脱硝触媒床上流で排ガスダクトに直接
噴霧されたり、気化（炭酸塩熱分解）した後、選択的接
触脱硝システムに供給される。
るアンモニウム炭酸塩すなわち（ＮＨ4 ）2 ＣＯ3 また
は（ＮＨ4 ）ＨＣＯ3 の水溶液は、吸収塔の塔底から取
り出される。このアンモニウム炭酸塩水溶液は選択的接
触脱硝システムの脱硝触媒床上流で排ガスダクトに直接
噴霧されたり、気化（炭酸塩熱分解）した後、選択的接
触脱硝システムに供給される。
【００１６】
【実施例】図１にこの発明による還元剤の合成方法の概
要を示す。
要を示す。
【００１７】ＣＨ3 ＯＨにスチーム（Ｈ2 Ｏ）を混合
し、この混合物をＣＨ3 ＯＨ加水分解反応器(1) に導入
する。この反応器(1) には分解触媒(2) が充填されてお
り、ここで下記の反応が起こる。
し、この混合物をＣＨ3 ＯＨ加水分解反応器(1) に導入
する。この反応器(1) には分解触媒(2) が充填されてお
り、ここで下記の反応が起こる。
【００１８】
【化１】 ＣＨ3 ＯＨとＨ2 Ｏの混合比は、触媒表面への炭素の析
出やＣＯの副生を防止するためにモル比Ｈ2 Ｏ／ＣＨ3
ＯＨ＞１．０、望ましくは１．５〜２．５の範囲で制御
される。反応温度は３００〜４００℃とし、反応熱は外
部から触媒床に供給される。熱源は後述するＮＨ3 合成
反応の発熱による事が望ましいが、これに限定されな
い。
出やＣＯの副生を防止するためにモル比Ｈ2 Ｏ／ＣＨ3
ＯＨ＞１．０、望ましくは１．５〜２．５の範囲で制御
される。反応温度は３００〜４００℃とし、反応熱は外
部から触媒床に供給される。熱源は後述するＮＨ3 合成
反応の発熱による事が望ましいが、これに限定されな
い。
【００１９】ＣＨ3 ＯＨ加水分解反応器(1) の出口ガス
すなわち分解生成ガスは温度３００〜４００℃を有し、
ＣＨ3 ＯＨ加水分解反応によって生成したＨ2 とＣ
Ｏ2 、過剰分のＨ2 Ｏ、微量の未反応ＣＨ3 ＯＨ、およ
び副生ＣＯより主として構成されている。この分解生成
ガスを１００℃前後に冷却した後、吸収塔(3) の下部に
導入する。冷却によりスチーム（Ｈ2 Ｏ）は一部凝縮す
る。
すなわち分解生成ガスは温度３００〜４００℃を有し、
ＣＨ3 ＯＨ加水分解反応によって生成したＨ2 とＣ
Ｏ2 、過剰分のＨ2 Ｏ、微量の未反応ＣＨ3 ＯＨ、およ
び副生ＣＯより主として構成されている。この分解生成
ガスを１００℃前後に冷却した後、吸収塔(3) の下部に
導入する。冷却によりスチーム（Ｈ2 Ｏ）は一部凝縮す
る。
【００２０】吸収塔(3) では塔頂から合成ＮＨ3 を吸収
した水が流下し、この水に生成ＣＯ2 と未反応ＣＨ3 Ｏ
Ｈが吸収される。
した水が流下し、この水に生成ＣＯ2 と未反応ＣＨ3 Ｏ
Ｈが吸収される。
【００２１】一方、Ｎ2 製造機(4) により生産されたＮ
2 は、吸収塔(3) の塔頂から出るＨ2 含有ガスに混合さ
れる。この混合において、モル比Ｈ2 ／Ｎ2 は好ましく
は１．５前後であるが、これに限られるものではない。
2 は、吸収塔(3) の塔頂から出るＨ2 含有ガスに混合さ
れる。この混合において、モル比Ｈ2 ／Ｎ2 は好ましく
は１．５前後であるが、これに限られるものではない。
【００２２】この混合ガスはＮＨ3 合成触媒(7) を充填
したＮＨ3 合成反応器(5) に導入され、以下の反応によ
り、ＮＨ3 が合成される。
したＮＨ3 合成反応器(5) に導入され、以下の反応によ
り、ＮＨ3 が合成される。
【００２３】
【化２】 ＮＨ3 合成の反応温度は３００〜４００℃とし、反応熱
を外部に放散する。
を外部に放散する。
【００２４】ＮＨ3 合成反応器(5) の出口ガスすなわち
合成ＮＨ3 含有ガスは、合成ＮＨ3と未反応Ｈ2 と未反
応Ｎ2 よりなり、入口ガスにＣＯが含まれている場合こ
の出口ガスには微量のＣＨ3 ＯＨが含まれている。
合成ＮＨ3 含有ガスは、合成ＮＨ3と未反応Ｈ2 と未反
応Ｎ2 よりなり、入口ガスにＣＯが含まれている場合こ
の出口ガスには微量のＣＨ3 ＯＨが含まれている。
【００２５】この合成ＮＨ3 含有ガスを１００℃前後に
冷却し、吸収塔(3) の中段に導入する。吸収塔(3) では
塔頂より、ＣＯ2 を吸収した水が流下し、ＮＨ3 を吸収
する。
冷却し、吸収塔(3) の中段に導入する。吸収塔(3) では
塔頂より、ＣＯ2 を吸収した水が流下し、ＮＨ3 を吸収
する。
【００２６】吸収塔(3) 内で、分解生成ガスからＣＯ2
とＣＨ3 ＯＨが水に吸収除去された、合成ＮＨ3 含有ガ
スからＮＨ3 が水に吸収除去され、ＮＨ3 合成反応によ
って消費されたＨ2 が分解生成ガスの導入によって補わ
れる。
とＣＨ3 ＯＨが水に吸収除去された、合成ＮＨ3 含有ガ
スからＮＨ3 が水に吸収除去され、ＮＨ3 合成反応によ
って消費されたＨ2 が分解生成ガスの導入によって補わ
れる。
【００２７】吸収塔(3) 塔頂から出るＨ2 含有ガスは、
シリカ、ゼオライト等の吸湿剤を充填した脱湿器(6) に
より湿分を除去した後、前述のようにＮ2 混入後、ＮＨ
3 合成反応器(5) に導かれる。
シリカ、ゼオライト等の吸湿剤を充填した脱湿器(6) に
より湿分を除去した後、前述のようにＮ2 混入後、ＮＨ
3 合成反応器(5) に導かれる。
【００２８】この実施例では、合成ＮＨ3 含有ガスと脱
湿器出口ガスで熱交換を行っているが、各々個別に冷却
および加熱を行ってもよい。
湿器出口ガスで熱交換を行っているが、各々個別に冷却
および加熱を行ってもよい。
【００２９】吸収塔(3) の塔底から、吸収したＮＨ3 お
よびＣＯ2 に相当する量の（ＮＨ4）2 ＣＯ3 の水溶液
を製品として取り出し、残りの溶液にＨ2 Ｏバランスを
とるための純水を加え、塔内液の温度を５０℃以下、望
ましくは３０℃以下に冷却した後、塔頂より塔内を流下
させる。
よびＣＯ2 に相当する量の（ＮＨ4）2 ＣＯ3 の水溶液
を製品として取り出し、残りの溶液にＨ2 Ｏバランスを
とるための純水を加え、塔内液の温度を５０℃以下、望
ましくは３０℃以下に冷却した後、塔頂より塔内を流下
させる。
【００３０】また、全操作を１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ以下の
圧力で行う。
圧力で行う。
【００３１】
【発明の効果】この発明によれば、より安価でかつ安全
で貯蔵しやすい選択的接触脱硝システム用還元剤とし
て、アンモニウム炭酸塩水溶液を簡便な操作で製造する
ことができる。
で貯蔵しやすい選択的接触脱硝システム用還元剤とし
て、アンモニウム炭酸塩水溶液を簡便な操作で製造する
ことができる。
【図１】この発明の実施例を示すフローシートである。
１：ＣＨ3 ＯＨ加水分解反応器 ３：吸収塔 ４：Ｎ2 製造機 ５：ＮＨ3 合成反応器 ６：脱湿器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C01C 1/26 C01C 1/02 - 1/04 C01B 3/22 - 3/58
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣＨ3 ＯＨの加水分解によって得られた
Ｈ2 とＣＯ2 を含む分解生成ガスを吸収塔に導き、この
Ｈ2 と空気分離で得られたＮ2 とから合成したＮＨ3 を
含む合成ＮＨ3 含有ガスを吸収塔に導き、この吸収塔に
おいて吸収液として水を用い、温度４０〜１００℃で水
にＣＯ2 とＮＨ3 を吸収させ、アンモニウム炭酸塩水溶
液を製造することを特徴とする、ＮＯｘ還元剤の合成方
法。 - 【請求項２】 全操作を１０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ以下の圧力
で行うことを特徴とする、請求項１記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5058600A JP2881535B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ＮＯｘ還元剤の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5058600A JP2881535B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ＮＯｘ還元剤の合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06271312A JPH06271312A (ja) | 1994-09-27 |
| JP2881535B2 true JP2881535B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=13089008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5058600A Expired - Lifetime JP2881535B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ＮＯｘ還元剤の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2881535B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10124548A1 (de) * | 2001-05-19 | 2002-11-28 | Degussa | Verfahren zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden mit Ammoniak im mageren Abgas eines Verbrennungsprozesses |
| JP6198798B2 (ja) | 2015-10-26 | 2017-09-20 | 日鉄鉱業株式会社 | 炭酸リチウム製造方法 |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP5058600A patent/JP2881535B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06271312A (ja) | 1994-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19981201 |