JP2919541B2 - Nitrogen oxide removal catalyst - Google Patents

Nitrogen oxide removal catalyst

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JP2919541B2
JP2919541B2 JP2071124A JP7112490A JP2919541B2 JP 2919541 B2 JP2919541 B2 JP 2919541B2 JP 2071124 A JP2071124 A JP 2071124A JP 7112490 A JP7112490 A JP 7112490A JP 2919541 B2 JP2919541 B2 JP 2919541B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はボイラ、ガスタービン、ディーゼルエンジン
及び各種工業プロセスから排出される排ガス中に含まれ
る窒素酸化物(以下、NOxという)の除去用触媒に関す
る。
The present invention relates to a catalyst for removing nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) contained in exhaust gas discharged from boilers, gas turbines, diesel engines and various industrial processes. About.

特に、本発明はNOxを含有する排ガスに還元剤として
アンモニア等を加え、400℃以上の高温で効率よくNOxを
無害な窒素と水に還元し、しかも耐久性の優れた触媒に
関する。
In particular, the present invention relates to a catalyst that adds ammonia or the like as a reducing agent to an exhaust gas containing NOx, efficiently reduces NOx to harmless nitrogen and water at a high temperature of 400 ° C. or higher, and has excellent durability.

<従来の技術> 現在、排気ガス中のNOxを除去する方法としては、高
濃度の酸素を含む排ガスでもNOxを選択的に除去でき、
また使用する還元剤も少量ですみ、経済的であるため、
アンモニアを還元剤として用いる選択的接触還元法が主
流となっている。
<Prior art> At present, as a method for removing NOx in exhaust gas, NOx can be selectively removed even from exhaust gas containing high concentration of oxygen,
In addition, since only a small amount of reducing agent is used and it is economical,
A selective catalytic reduction method using ammonia as a reducing agent has become mainstream.

アンモニアを還元剤とする選択的接触還元法に用いら
れる触媒としてアルミナ、シリカ、ゼオライトまたは酸
化チタン等の担体にパナジウム、銅、タングステン、モ
リブデン、鉄等の酸化物を担持した触媒がこれまで数多
く提案されている中でも、チタンを主成分とする触媒は
排ガス中のSOxの影響を受けず、また、排ガス中のSO2
らSO3への酸化能力が低いことから現在では広く実用化
されている。一方、ガスタービン排ガスやディーゼルエ
ンジン排ガスのように、排ガス温度が500℃を越えるも
のもあり、これ等の高温排ガス中のNOxを処理するため
の触媒が特開昭55−167044号公報及び特開昭57−127426
号公報に既に開示されている。
Many catalysts have been proposed that support oxides such as panadium, copper, tungsten, molybdenum and iron on a carrier such as alumina, silica, zeolite or titanium oxide as a catalyst used in the selective catalytic reduction method using ammonia as a reducing agent. Among them, a catalyst containing titanium as a main component is not widely affected by SOx in exhaust gas, and has a low ability to oxidize SO 2 in an exhaust gas to SO 3 . On the other hand, there are gas exhaust gas temperatures exceeding 500 ° C., such as gas turbine exhaust gas and diesel engine exhaust gas, and catalysts for treating NOx in such high-temperature exhaust gas are disclosed in JP-A-55-167044 and JP-A-5-167044. Showa 57-127426
This is already disclosed in the official gazette.

<発明が解決しようとする課題> しかし、上記公報に記載された触媒は高温において
は、アンモニアの酸化(または分解)反応がNOxの還元
と同時に起こるため脱硝活性が今一つ充分でなく、ま
た、耐熱性にも問題があり、実用触媒としては決して満
足できるものでないのが現状である。
<Problems to be Solved by the Invention> However, at high temperatures, the catalyst described in the above-mentioned publication has insufficient denitration activity because the oxidation (or decomposition) reaction of ammonia occurs at the same time as the reduction of NOx. However, there is also a problem with the properties of the catalyst, and at present it is not satisfactory as a practical catalyst.

そこで、本発明の目的は400℃以上の高温において、
高い脱硝活性を有し、かつ長期間に亘って効率良くNOx
を除去できる触媒を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to use a high temperature of 400 ° C. or more,
High NOx removal activity and efficient NOx over a long period
It is an object of the present invention to provide a catalyst capable of removing water.

<課題を解決するための手段> 本発明者等は上記目的を達成するために鋭意検討した
結果、本発明を完成させた。
<Means for Solving the Problems> The present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, completed the present invention.

すなわち、本発明は排ガス中の窒素酸化物をアンモニ
ア等の還元剤と反応せしめて接触的に還元して窒素酸化
物を除去する触媒において、該触媒がチタン(Ti)およ
びケイ素(Si)からなる二元系酸化物、および/または
チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびケイ素(Si)
からなる三元系酸化物を触媒Aとし、タングステン
(W)および/またはスズ(Sn)の酸化物を触媒B成分
とし、さらに、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)
およびネオジウム(Nd)から選ばれた少くとも一種の元
素を担持した酸化アルミニウム(Al2O3)に対する酸化
ケイ素(SiO2)の比が8以上のゼオライトを触媒C成分
としてなり、該触媒A成分および触媒C成分、または触
媒A成分、触媒B成分および触媒C成分を含有してなる
ことを特徴とする窒素酸化物除去用触媒に関する。
That is, the present invention relates to a catalyst for removing nitrogen oxides by reacting nitrogen oxides in exhaust gas with a reducing agent such as ammonia and catalytically reducing the nitrogen oxides, the catalyst comprising titanium (Ti) and silicon (Si). Binary oxides and / or titanium (Ti), zirconium (Zr) and silicon (Si)
The catalyst A is composed of a ternary oxide consisting of: and the oxide of tungsten (W) and / or tin (Sn) is the component of the catalyst B. Further, cerium (Ce), praseodymium (Pr)
And zeolite having a silicon oxide (SiO 2 ) ratio of at least 8 to aluminum oxide (Al 2 O 3 ) carrying at least one element selected from the group consisting of neodymium and neodymium (Nd) is used as the catalyst C component. And a catalyst for removing nitrogen oxides, comprising a catalyst C component, or a catalyst A component, a catalyst B component and a catalyst C component.

以下、本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明者等はチタンおよびケイ素からなる二元系複合
酸化物(以下、TiO2−SiO2と略記する)ならびにチタ
ン、ジルコニウムおよびケイ素からなる三元系複合酸化
物(以下TiO2−ZrO2−SiO2と略記する)を主成分とする
触媒を特開昭52−122293号公報に提案している。また、
チタン、リンおよびケイ素からなら三元系複合酸化物
(以下、TiO2−P2O5−SiO2と略記する)ならびにチタ
ン、リン、ジルコニウムおよびケイ素からなる四元系複
合酸化物(以下、TiO2−P2O3−ZrO2−SiO2と略記する)
を主成分とする触媒も特開昭57−127426号公報に既に提
案している。
The present inventors have proposed a binary composite oxide composed of titanium and silicon (hereinafter abbreviated as TiO 2 —SiO 2 ) and a ternary composite oxide composed of titanium, zirconium and silicon (hereinafter TiO 2 —ZrO 2 −). A catalyst containing SiO 2 as a main component has been proposed in JP-A-52-122293. Also,
If titanium, phosphorus and silicon are used, a ternary composite oxide (hereinafter abbreviated as TiO 2 —P 2 O 5 —SiO 2 ) and a quaternary composite oxide (hereinafter referred to as TiO 2 ) composed of titanium, phosphorus, zirconium and silicon 2 -P 2 O 3 -ZrO 2 -SiO 2 )
A catalyst containing as a main component has already been proposed in JP-A-57-127426.

本発明者らは、上記触媒の400〜700℃程度の高温度領
域における脱硝活性について改良を試みた結果、TiO2
SiO2および/またはTiO2−ZrO2−SiO2(触媒A成分)に
タングステンおよび/またはスズの酸化物(触媒B成
分)とさらに、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)
およびネオジウム(Nd)から選ばれた少くとも一種の元
素を予め担持したAl2O3に対するSiO2の比が8以上のゼ
オライト(触媒C成分)を含有してなる触媒は高温にお
ける脱硝活性の向上が顕著であり、特に耐熱性が大幅に
改善されることを見い出した。
The present inventors have attempted to improve the denitration activity of the above catalyst in a high temperature range of about 400 to 700 ° C., and as a result, TiO 2
SiO 2 and / or TiO 2 —ZrO 2 —SiO 2 (catalyst A component) and tungsten and / or tin oxide (catalyst B component) plus cerium (Ce) and praseodymium (Pr)
A catalyst containing zeolite (catalyst C component) having a ratio of SiO 2 to Al 2 O 3 of at least 8 previously supported with at least one element selected from neodymium (Nd) and neodymium (Nd) (catalyst C component) has an improved denitration activity at high temperatures Was remarkable, and it was found that the heat resistance was significantly improved.

本発明触媒の高温活性の向上および耐熱性の向上の作
用機構について、現時点では定かではないが、以下の如
く推察される。しかし、この推察の当否によって本発明
が限定されるものではない。
The mechanism of the improvement of the high-temperature activity and the heat resistance of the catalyst of the present invention is not clear at present, but is presumed as follows. However, the present invention is not limited by the right or wrong of this presumption.

ゼオライトは比表面積が大きく固体酸性をもつと同時
に、それ自身脱硝活性を有することが良く知られている
が、本発明の如く予めセリウム(Ce)、プラセオジウム
(Pr)およびネオジウム(Nd)から選ばれた少なくとも
一種の元素をゼオライトに担持し固定化することによ
り、ゼオライトの酸性質が最適にコントロールされ、こ
のことが、高温で通常副反応として起こるとされてい
る。NH3のNOxへの酸化(または、N2への分解)を極力抑
制しその結果脱硝活性が著るしく向上するものと考えら
れる。
It is well known that zeolite has a large specific surface area and has solid acidity, and at the same time has a denitration activity itself. However, as in the present invention, zeolite is previously selected from cerium (Ce), praseodymium (Pr) and neodymium (Nd). By supporting and immobilizing at least one element on the zeolite, the acid properties of the zeolite are optimally controlled, and it is said that this usually occurs as a side reaction at high temperatures. It is considered that oxidation of NH 3 to NOx (or decomposition to N 2 ) is suppressed as much as possible, and as a result, the denitration activity is significantly improved.

さらに、ゼオライトは一般に高温にさらされると経時
的にゼオライトのもつ酸性質が減少するばかりでなく、
ゼオライト構造自体も変化するために、脱硝活性が低下
する傾向が認められることは周知の事実であるが、本発
明触媒の如く予めセリウム(Ce)、プラセオジウム(P
r)およびネオジウム(Nd)から選ばれた少なくとも一
種の元素が担持されて、固定化されたゼオライトは、高
温に長時間さらされても、その酸性質の減少およびゼオ
ライトの構造の変化が抑制されるために耐熱性に優れた
ものになると考えられる。
In addition, zeolites generally not only lose their acid properties over time when exposed to high temperatures,
It is a well-known fact that the denitration activity tends to decrease because the zeolite structure itself also changes. However, as in the catalyst of the present invention, cerium (Ce), praseodymium (P
r) and at least one element selected from neodymium (Nd) are supported, and the immobilized zeolite has a reduced acidity and a suppressed change in zeolite structure even when exposed to high temperatures for a long time. Therefore, it is considered to be excellent in heat resistance.

触媒A成分であるTiO2−SiO2またはTiO2−ZrO2−SiO2
の含有量が40重量%未満では耐熱性が悪くなり、95重量
%を越えると400℃以上でNH3の酸化(または分解)が起
こり、脱硝活性が低下するため、本発明においては触媒
A成分の全触媒中に占める割合は40〜95重量%が好まし
い結果を与える。
TiO 2 —SiO 2 or TiO 2 —ZrO 2 —SiO 2 which is a catalyst A component
If the content is less than 40% by weight, the heat resistance deteriorates, and if it exceeds 95% by weight, the oxidation (or decomposition) of NH 3 occurs at 400 ° C. or higher, and the denitration activity decreases. Is preferably 40 to 95% by weight in the total catalyst to give a preferable result.

触媒A成分の組成は原子百分率でチタンが40〜95%、
ケイ素および/またはジルコニウムが5〜60%の範囲が
好ましく、比表面積は30m2/g以上、特に、50m2/g以上が
好ましい。
The composition of the catalyst A component is 40 to 95% titanium by atomic percentage,
The content of silicon and / or zirconium is preferably in the range of 5 to 60%, and the specific surface area is preferably 30 m 2 / g or more, particularly preferably 50 m 2 / g or more.

触媒B成分の同触媒成分中の含有量が15重量%を越え
ると、脱硝活性の向上もあまり期待できず、触媒の原料
費が高くなるために、その含有量は0〜15重量%が好ま
しい。
If the content of the catalyst B component in the same catalyst component exceeds 15% by weight, the improvement of the denitration activity cannot be expected much, and the raw material cost of the catalyst increases. Therefore, the content is preferably 0 to 15% by weight. .

また、触媒C成分として用いられるゼオライトは、Si
O2/Al2O3比が8未満の場合、排ガス中のSOxとAl2O3が反
応してその構造を破壊するのみならず、脱硝性能も低い
水準のためSiO2/Al2O3比は8以上が好ましい。例えば好
適なゼオライトとしては、モルデナイト、フェリエライ
ト、ZSM−5等が挙げられる。触媒C成分中の予め担持
されるCe,PrおよびNdから選ばれた少なくとも1種の元
素の担持量が、0.1重量%未満では、脱硝性能が低いば
かりでなく、耐熱性も悪く、10重量%を越えると脱硝性
能の向上も期待できないばかりでなく、触媒の原料費が
高くなるため、その担持量は01〜10重量%が好ましい。
なお、上記した元素は金属イオン、金属または酸化物と
して担持されるが、該元素の担持量は金属として換算し
た値から得られたものをいう。触媒C成分の全触媒成分
中における含有量が5重量%未満では、脱硝性能が低く
60重量%を越えると耐熱性が悪くなり、さらに成型性も
劣るため5〜60重量%の範囲が好ましい結果を与える。
The zeolite used as the catalyst C component is Si
When the O 2 / Al 2 O 3 ratio is less than 8, not only does SOx in the exhaust gas react with Al 2 O 3 to destroy its structure, but also SiO 2 / Al 2 O 3 because the denitration performance is low. The ratio is preferably 8 or more. For example, suitable zeolites include mordenite, ferrierite, ZSM-5, and the like. When the amount of at least one element selected from Ce, Pr and Nd previously supported in the catalyst C component is less than 0.1% by weight, not only the denitration performance is low but also the heat resistance is poor, and the amount is 10% by weight. If the ratio exceeds the above, not only the improvement of the denitration performance cannot be expected, but also the raw material cost of the catalyst increases, so the loading amount is preferably from 01 to 10% by weight.
The above-mentioned elements are carried as metal ions, metals or oxides, and the amount of such elements refers to those obtained from values converted as metals. When the content of the catalyst C component in all the catalyst components is less than 5% by weight, the denitration performance is low.
If it exceeds 60% by weight, the heat resistance becomes poor, and the moldability is also poor. Therefore, a range of 5 to 60% by weight gives a preferable result.

本発明において用いられるTiO2−SiO2を調製するに
は、まずチタン源は塩化チタン類、硫酸チタンなどの無
機性チタン化合物および硫酸チタン、テトライソプロピ
ルチタネートなどの有機性チタン化合物などから選ぶこ
とができ、またケイ素源はコロイド状シリカ、水ガラ
ス、四塩化ケイ素など無機性のケイ素化合物およびテト
ラエチルシリケートなど有機ケイ素化合物などから選ぶ
ことができる。そしてこれら原料中には、微量の不純
物、混入物のあるものがあるが、えられるTiO2−SiO2
物性に大きく影響を与えるものでない限り問題とならな
い。
To prepare TiO 2 -SiO 2 used in the present invention, first, a titanium source is selected from titanium chlorides, inorganic titanium compounds such as titanium sulfate and titanium sulfate, and organic titanium compounds such as tetraisopropyl titanate. The silicon source can be selected from colloidal silica, water glass, inorganic silicon compounds such as silicon tetrachloride, and organic silicon compounds such as tetraethyl silicate. Some of these raw materials contain trace amounts of impurities and contaminants. However, this does not pose a problem as long as it does not significantly affect the physical properties of the obtained TiO 2 —SiO 2 .

好ましいTiO2−SiO2の調製法としては、以下の方法が
挙げられる。
Preferred methods for preparing TiO 2 —SiO 2 include the following methods.

四塩化チタンをシリカゾルと共に混合し、アンモニ
アを添加して沈澱を生成せしめ、この沈澱を洗滌、乾燥
後300〜650℃で焼成せしめる方法。
A method in which titanium tetrachloride is mixed with a silica sol, ammonia is added to form a precipitate, and the precipitate is washed, dried and calcined at 300 to 650 ° C.

四塩化チタンのケイ酸ナトリウム水溶液を添加し、
反応せしめて沈澱を生成させ、これを洗浄、乾燥後300
え650℃で焼成せしめる方法。
Add an aqueous solution of titanium tetrachloride sodium silicate,
After reacting to form a precipitate, which was washed and dried,
Baking at 650 ° C.

四塩化チタンの水−アルコール溶液にエチルシリケ
ート〔(C2H5O)4Si〕を添加し加水分解反応せしめ沈澱
を形成させ、これを洗浄、乾燥後300〜650℃で焼成せし
める方法。
A method in which ethyl silicate [(C 2 H 5 O) 4 Si] is added to a water-alcohol solution of titanium tetrachloride to cause a hydrolysis reaction to form a precipitate, which is washed, dried and calcined at 300 to 650 ° C.

酸化塩化チタン(TiOCl2)とエチルシリケートの水
−アルコール溶液にアンモニアを加えて沈澱を形成せし
め、これを洗浄、乾燥後300〜650℃で焼成せしめる方
法。
A method in which ammonia is added to a water-alcohol solution of titanium oxychloride (TiOCl 2 ) and ethyl silicate to form a precipitate, which is washed, dried and calcined at 300 to 650 ° C.

以上の好ましい方法のうちでもとくにの方法が好ま
しく、この方法は具体的には以下のごとく実施される。
すなわち、上記チタン源およびケイ素源の化合物をTiO2
とSiO2のモル比が所定量になるようにとり、酸性の水溶
液状態またはゾル状態でチタンおよびケイ素を酸化物換
算して1〜100g/の濃度とし10〜100℃に保つ。
Among the above preferred methods, a particularly preferred method is preferred, and this method is specifically carried out as follows.
That is, the compound of the titanium source and the silicon source is TiO 2
The molar ratio of SiO 2 and SiO 2 is set to a predetermined amount, and titanium and silicon are converted to oxides at a concentration of 1 to 100 g / in an acidic aqueous solution or sol, and the temperature is kept at 10 to 100 ° C.

その中へ撹拌下中和剤としてアンモニア水を滴下し、
10分間ないし3時間pH2〜10にてチタンおよびケイ素よ
りなる共沈化合物を生成せしめ、濾別しよく洗浄したの
ち80〜140℃で1〜10時間乾燥し、450〜700℃で1〜10
時間焼成してTiO2−SiO2ができる。
Ammonia water is dripped into it as a neutralizing agent with stirring,
A coprecipitated compound consisting of titanium and silicon is formed at pH 2 to 10 for 10 minutes to 3 hours, filtered, washed well, dried at 80 to 140 ° C. for 1 to 10 hours, and dried at 450 to 700 ° C. for 1 to 10 hours.
After firing for a time, TiO 2 —SiO 2 is obtained.

また、TiO2−ZrO2−SiO2については、TiO2−SiO2と同
様の方法で調製されるものであり、ジルコニウム源とし
て、塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウムなどの無機性
ジルコニウム化合物および蓚酸ジルコニウムなど有機性
ジルコニウム化合物のなかから選ぶことができる。すな
わち、ジルコニウム化合物をチタン化合物と共に上述の
方法と同様に扱うことによりTiO2−ZrO2−SiO2は容易に
調製しうるのである。そして、このジルコニウムの存在
量は、TiO2+ZrO2+SiO2の合計量に対しZrO2に換算して
30重量%までの範囲内にあるのが好ましい。
TiO 2 —ZrO 2 —SiO 2 is prepared in the same manner as TiO 2 —SiO 2, and zirconium sources include inorganic zirconium compounds such as zirconium chloride and zirconium sulfate and organic compounds such as zirconium oxalate. Can be selected from among the reactive zirconium compounds. That is, TiO 2 —ZrO 2 —SiO 2 can be easily prepared by treating the zirconium compound together with the titanium compound in the same manner as described above. The amount of zirconium is converted to ZrO 2 with respect to the total amount of TiO 2 + ZrO 2 + SiO 2
It is preferably in the range up to 30% by weight.

つぎにTiO2−SiO2、およびTiO2−ZrO2−SiO2と共に用
いる他の触媒成分の出発原料としては酸化物、水酸化
物、アンモニウム塩、シュウ酸塩、ハロゲン化合物など
から適宜選ばれる。
Next, starting materials of other catalyst components used together with TiO 2 —SiO 2 and TiO 2 —ZrO 2 —SiO 2 are appropriately selected from oxides, hydroxides, ammonium salts, oxalates, halogen compounds and the like.

また、本発明で使用されるセリウム、プラセオジウム
および/またはネオジウムを予め担持したゼオライトの
調製は、Ce、Pr、Ndの硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、アン
モニウム塩、シュウ酸塩、ハロゲン化物等の水溶液を水
素型ゼオライトに添加して、イオン交換法、浸漬法、ま
たは混合混練法等により担持した後、乾燥し、必要に応
じて焼成することにより行なわれる。
Further, the preparation of the zeolite pre-loaded with cerium, praseodymium and / or neodymium used in the present invention may be performed by using nitrate, sulfate, hydroxide, ammonium salt, oxalate, halide, etc. of Ce, Pr, Nd. It is carried out by adding an aqueous solution to a hydrogen-type zeolite, supporting the solution by an ion exchange method, a dipping method, or a mixing and kneading method, and then drying and, if necessary, firing.

本発明触媒の調製法の一例を示せば、硝酸セリウムを
含む水溶液にゼオライトを添加し、よく混合混練した後
80℃〜140℃の温度範囲で乾燥し、必要に応じて300℃か
ら800℃の温度範囲において、窒素等の不活性ガスまた
は空気雰囲気下で1時間ないし10時間焼成する。つぎに
このセリウムを担持したゼオライトと上述の方法で得た
TiO2−SiO2の粉体に、モノエタノールアミンを含む水溶
液にパラタングステン酸アンモニウムを溶解させた溶液
と、成形助剤を加え、混合、混練し、押し出し成形機で
ハニカム状に成形する。
As an example of a method for preparing the catalyst of the present invention, zeolite is added to an aqueous solution containing cerium nitrate, and after well mixed and kneaded.
It is dried at a temperature in the range of 80 ° C. to 140 ° C., and if necessary, calcined at a temperature in the range of 300 ° C. to 800 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or air for 1 hour to 10 hours. Next, this cerium-supported zeolite was obtained by the method described above.
A solution obtained by dissolving ammonium paratungstate in an aqueous solution containing monoethanolamine and a forming aid are added to TiO 2 —SiO 2 powder, mixed, kneaded, and formed into a honeycomb shape by an extruder.

成形物を、50〜120℃の温度範囲で乾燥後、400〜700
℃の温度範囲好ましくは、500℃〜650℃の温度範囲で1
〜10時間、好ましくは2〜6時間空気流中で焼成して触
媒を得ることができる。
After drying the molded product in the temperature range of 50 to 120 ° C, 400 to 700
° C temperature range, preferably 500 ° C to 650 ° C.
The catalyst can be obtained by calcining in a stream of air for up to 10 hours, preferably 2 to 6 hours.

また、別法としてTiO2−SiO2の粉体とセリウムを担持
したゼオライト粉体を予めハニカム状とし、これにタン
グステンを含む水溶液を含浸させて担持させる方法も採
用できる。また、さらに担体を使用することも可能であ
る。担体としては、例えばアルミナ、シリカ、シリカ−
アルミナ、ベントナイト、ケイソウ土、シリコンカーバ
イド、チタニア、ジルコニア、マグネシア、コーディラ
イト、ムライト、軽石、無機繊維などを用いることがで
き、例えば粒状のシリコンカーバイトにTiO2−SiO2とセ
リウムを担持したゼオライト粉体および他の触媒成分を
スラリー状としそれを含浸法により担持させる方法で調
製することができる。もちろん本発明の触媒の調製法は
これらな方法に限定されるものではない。
As another method, a method in which a TiO 2 —SiO 2 powder and a zeolite powder supporting cerium are formed in a honeycomb shape in advance and impregnated with an aqueous solution containing tungsten to support the honeycomb is supported. Further, it is also possible to use a carrier. As the carrier, for example, alumina, silica, silica-
Alumina, bentonite, diatomaceous earth, silicon carbide, titania, zirconia, magnesia, cordierite, mullite, pumice, inorganic fibers, and the like can be used.For example, zeolite in which TiO 2 —SiO 2 and cerium are supported on granular silicon carbide It can be prepared by a method in which powder and other catalyst components are made into a slurry state and supported by an impregnation method. Of course, the method for preparing the catalyst of the present invention is not limited to these methods.

触媒形状としては上記のハニカム状にとどまらず、円
柱状、円筒状、板状、リボン状、波板状、パイプ状、ド
ーナツ状、格子状、その他一体化成型されたもの等適宜
選択することできる。
The shape of the catalyst is not limited to the above-described honeycomb shape, and may be appropriately selected from a columnar shape, a cylindrical shape, a plate shape, a ribbon shape, a corrugated plate shape, a pipe shape, a donut shape, a lattice shape, and other integrally molded shapes. .

本発明の触媒が使用される処理の対象となる排ガスの
組成としては、通常SOx 0〜3000ppm、酸素1〜20容量
%、炭酸ガス1〜15容量%、水蒸気5〜15容量%、煤塵
0.01〜30g/Nm3およびNOx(主にNO)20〜1000ppmの程度
に含有するものである。通常のボイラー排ガスはこの範
囲に入るが、特にガス組成を限定しない。本発明の触媒
は、例えばSOxを含まない含NOx排ガス、およびハロゲン
化合物を含む含NOx排ガス等の特殊な排ガスをも処理す
ることができるからである。
The composition of the exhaust gas to be treated using the catalyst of the present invention is usually SOx 0 to 3000 ppm, oxygen 1 to 20 volume%, carbon dioxide gas 1 to 15 volume%, steam 5 to 15 volume%, dust
0.01~30g / Nm 3 and NOx are those which contain the degree of (mainly NO) 20~1000ppm. Although ordinary boiler exhaust gas falls within this range, the gas composition is not particularly limited. This is because the catalyst of the present invention can treat special exhaust gas such as NOx-containing exhaust gas not containing SOx and NOx-containing exhaust gas containing a halogen compound.

また、処理条件としては排ガスの種類、性状によって
異なるが、まずアンモニア(NH3)の添加量は、NOx1部
に対して0.5〜3部が好ましい。例えばボイラーの排ガ
ス組成ではNOxのうちの大部分がNOであるので、NOとNH3
のモル比1:1の近辺が特に好ましい。過剰のNH3は未反応
分として排出されないよう留意しなければならないから
である。さらに、未反応分のNH3を極力抑制する必要の
ある場合はNH3/NOxのモル比を1以下で使用することが
好ましい。次に、反応温度は300〜700℃、特に400〜650
℃が好ましく、空間速度は、1000〜100000hr-1、特に30
00〜30000hr-1の範囲が好適である。圧力は特に限定は
ないが0.01〜10kg/cm2の範囲が好ましい。
Although the treatment conditions vary depending on the type and properties of the exhaust gas, the amount of ammonia (NH 3 ) added is preferably 0.5 to 3 parts with respect to 1 part of NOx. For example, in the boiler exhaust gas composition, most of NOx is NO, so NO and NH 3
A molar ratio of about 1: 1 is particularly preferred. This is because care must be taken not to discharge excess NH 3 as unreacted components. Further, when it is necessary to suppress unreacted NH 3 as much as possible, it is preferable to use a molar ratio of NH 3 / NOx of 1 or less. Next, the reaction temperature is 300-700 ° C, especially 400-650
° C is preferred and the space velocity is between 1000 and 100000 hr -1 , especially 30
A range from 00 to 30000 hr -1 is preferred. The pressure is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 10 kg / cm 2 .

反応器の形式としては特に限定はないが、通常の固定
床、移動床、流動床等の反応器が適用できる。
The type of the reactor is not particularly limited, but a usual fixed bed, moving bed, fluidized bed, or other reactor can be used.

<実施例> 以下に実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではな
い。
<Examples> Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1 TiO2−SiO2を以下に述べる方法で調製した。Example 1 TiO 2 —SiO 2 was prepared by the method described below.

水80に四塩化チタン(TiCl4)11.4kgを氷冷撹拌下
徐々に滴下し、次にスノーテックス−0(日産化学
(株)製シリカゾルSiO2として20〜21重量%含有)4.5k
gを加えた。これを温度約30℃に保持しつつよく撹拌し
ながらアンモニア水を徐々に滴下し、pHが7になるまで
加え、さらにそのまま放置して、2時間熟成した。
11.4 kg of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) is gradually dropped into water 80 with ice cooling and stirring, and then Snowtex-0 (containing 20 to 21% by weight as silica sol SiO 2 manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) 4.5 k
g was added. While maintaining the temperature at about 30 ° C. and stirring well, ammonia water was gradually added dropwise until the pH reached 7, and the mixture was left to stand and aged for 2 hours.

かくして得られたTiO2−SiO2ゲルを濾過し、水洗後12
0℃で10時間乾燥し、さらに水洗した後600℃で3時間焼
成した。得られた粉体の組成は酸化物としてTiO2/SiO2
=4(モル比)で、BET表面は180m2/gであった。ここで
得られた粉体を以後TS−1と呼ぶ。
The TiO 2 -SiO 2 gel thus obtained was filtered, washed with water 12
It was dried at 0 ° C. for 10 hours, washed with water, and fired at 600 ° C. for 3 hours. The composition of the obtained powder is TiO 2 / SiO 2 as oxide.
= 4 (molar ratio) and the BET surface was 180 m 2 / g. The powder obtained here is hereinafter referred to as TS-1.

次に水素型ゼオライトにCeを以下に述べる方法で担持
した。硝酸セリウム(Ce(NO33.6H2O)9.30gをH2O150
gに溶解させ、東ソ−製水素型モルデナイト(TSZ−600H
OA)297gと共にニーダーでよく撹拌、混練する。その後
120℃で3時間乾燥し600℃で3時間焼成した。得られた
ゼオライト中のCeの含有量は1重量%であった。ここで
得られた粉体を以後Ce−Mと呼ぶ。
Next, Ce was supported on the hydrogen-type zeolite by the method described below. Cerium nitrate (Ce (NO 3) 3 .6H 2 O) 9.30g of H 2 O150
g) and hydrogenated mordenite (TSZ-600H
OA) Stir and knead well with a kneader together with 297 g. afterwards
It was dried at 120 ° C. for 3 hours and fired at 600 ° C. for 3 hours. The Ce content in the obtained zeolite was 1% by weight. The powder obtained here is hereinafter referred to as Ce-M.

モノエタノールアミン21mlを水210mlと混合し、これ
にパラタングステン酸アンモニウム58.3gを加え溶解さ
せ、均一な溶液とした。次にこの溶液を上記の粉体TS−
1650gとCe−M300gに加えニーダで適量の水を添加しつつ
よく混合混練した後、押し出し成形機で直径4mm、長さ5
mmのペレット状に成形した。ついで、60℃で乾燥し、60
0℃で5時間空気流通下で焼成した。得られた完成触媒
中のTS−1,Ce−M,およびWO3の含有量は重量%でそれぞ
れ65%,30%,5%であった。
21 ml of monoethanolamine was mixed with 210 ml of water, and 58.3 g of ammonium paratungstate was added and dissolved to obtain a uniform solution. Next, this solution was mixed with the above powder TS-
1650 g and Ce-M 300 g were mixed and kneaded while adding an appropriate amount of water with a kneader in addition to a kneader.Then, the diameter was 4 mm and the length was 5 with an extruder.
It was formed into a pellet of mm. Then dried at 60 ° C, 60
Calcination was carried out at 0 ° C. for 5 hours under flowing air. TS-1 obtained the finished catalyst, Ce-M, and the content of WO 3 is 65%, respectively, by weight%, 30%, was 5%.

実施例2 4塩化チタン11.4kg、酸塩化ジルコニウム〔ZrOCl2
8H2O〕1.2kgおよびスノーテックス−0.34kgを用いた以
外は実施例1に準じてTiO2−ZrO2−SiO2を調製した。得
られた粉体の組成は酸化物としてTiO2:ZrO2:SiO2=80:
5:15(モル比)でBET表面積は210m2/gであった。得られ
た粉体をTZS−1と呼び、このTZS−1を用いて実施例1
と同様にして同様の組成の触媒を調製した。得られた完
成触媒中のTZS−1、Ce−MおよびWO3の含有量は重量%
でそれぞれ65%,30%。5%であった。
Example 2 11.4 kg of titanium tetrachloride, zirconium oxychloride [ZrOCl 2.
8H 2 O was repeated except for using 1.2kg and Snowtex -0.34kg was prepared TiO 2 -ZrO 2 -SiO 2 analogously as described in Example 1. The composition of the obtained powder was TiO 2 : ZrO 2 : SiO 2 = 80:
At a ratio of 5:15 (molar ratio), the BET surface area was 210 m 2 / g. The obtained powder was called TZS-1, and Example 1 was performed using this TZS-1.
A catalyst having the same composition as described above was prepared. The content of TZS-1, Ce-M and WO 3 in the obtained finished catalyst was expressed by weight%.
65% and 30% respectively. 5%.

実施例3〜10 実施例1で得られたTiO2−SiO2粉体(TS〜1)を用い
てWO3,SnO2およびCe担持ゼオライトの組成、さらにゼオ
ライトに予め担持する元素をPrまたはNdに変えて、実施
例1に準じて触媒を調製した。得られた触媒組成は重量
%で示すと下記の通りである。
Examples 3 to 10 Using the TiO 2 —SiO 2 powder (TS-1) obtained in Example 1, the composition of WO 3 , SnO 2 and Ce-supported zeolite, and the elements pre-supported on the zeolite were Pr or Nd. And a catalyst was prepared according to Example 1. The obtained catalyst composition is as follows in terms of% by weight.

<触媒の活性テスト> 実施例1〜10の各触媒について次のような方法で脱硝
率を求めた。
<Catalyst activity test> The denitration rate of each of the catalysts of Examples 1 to 10 was determined by the following method.

触媒20mlを電気炉に投入した内径16mmの石英製反応管
に充填し、下記組成の合成ガスを触媒層に導入した。反
応器入口より出口ガス中のNOx濃度を柳本製作所製化学
発光式NOx計(BCL−77A型)により測定し、次式に従っ
て脱硝率を算出した。
20 ml of the catalyst was charged into a quartz reaction tube having an inner diameter of 16 mm charged into an electric furnace, and a synthesis gas having the following composition was introduced into the catalyst layer. The NOx concentration in the gas from the inlet to the outlet of the reactor was measured by a chemiluminescent NOx meter (BCL-77A type) manufactured by Yanagimoto Seisakusho, and the denitration rate was calculated according to the following equation.

反応ガス条件 ガス量 3.33Nl/min 空間速度(SV) 10000Hr-1 NH3/NOx(モル比) 1.0 ガス組成 NOx 100ppm O2 15% SO2 200ppm H2O 10% N2 残り 得られた結果を表1に示す また、実施例1、5、6および7について次のような
方法で耐久試験を行なった。
Reaction gas conditions Gas volume 3.33Nl / min Space velocity (SV) 10000Hr -1 NH 3 / NOx (molar ratio) 1.0 Gas composition NOx 100ppm O 2 15% SO 2 200ppm H 2 O 10% N 2 remaining As shown in Table 1, durability tests were performed on Examples 1, 5, 6, and 7 by the following method.

脱硝率を求めた同一装置および同一ガスを用いて流通
下で600℃の熱暴露を行ない経過時間に伴う500℃での脱
硝率の変化を調べた。得られた結果を表2に示す。
Using the same apparatus and the same gas for which the denitration rate was determined, heat exposure was performed at 600 ° C under circulation using the same gas, and the change in the denitration rate at 500 ° C with elapsed time was examined. Table 2 shows the obtained results.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 海老原 えい子 (56)参考文献 特開 昭63−12350(JP,A) 特開 昭57−127426(JP,A) 特開 昭52−122293(JP,A) 特開 平2−83039(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/56 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued from the front page Examiner Eiko Ebihara (56) References JP-A-63-12350 (JP, A) JP-A-57-127426 (JP, A) JP-A-52-122293 (JP, A) Kaihei 2-83039 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B01J 21/00-38/74 B01D 53/56

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】排ガス中の窒素酸化物をアンモニア等の還
元剤と反応せしめて接触的に還元して窒素酸化物を除去
する触媒において、該触媒がチタン(Ti)およびケイ素
(Si)からなる二元系酸化物、および/またはチタン
(Ti)、ジルコニウム(Zr)およびケイ素(Si)からな
る三元系酸化物を触媒A成分とし、タングステン(W)
および/またはスズ(Sn)の酸化物を触媒B成分とし、
さらに、セリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)および
ネオジウム(Nd)から選ばれた少なくとも一種の元素を
予め担持した、酸化アルミニウム(Al2O3)に対する酸
化物ケイ素(SiO2)の比が8以上のゼオライトを触媒C
成分としてなり、該触媒A成分および触媒C成分、また
は触媒A成分、触媒B成分および触媒C成分を含有して
なることを特徴とする窒素酸化物除去用触媒。
1. A catalyst for removing nitrogen oxides by reacting nitrogen oxides in exhaust gas with a reducing agent such as ammonia and catalytically reducing the nitrogen oxides, the catalyst comprising titanium (Ti) and silicon (Si). A binary oxide and / or a ternary oxide composed of titanium (Ti), zirconium (Zr) and silicon (Si) is used as a catalyst A component, and tungsten (W)
And / or tin (Sn) oxide as catalyst B component,
Furthermore, the ratio of silicon oxide (SiO 2 ) to aluminum oxide (Al 2 O 3 ), which previously supports at least one element selected from cerium (Ce), praseodymium (Pr) and neodymium (Nd), is 8 or more. Zeolite as catalyst C
A catalyst for removing nitrogen oxides, which comprises the catalyst A component and the catalyst C component, or the catalyst A component, the catalyst B component, and the catalyst C component as components.
【請求項2】触媒A成分は40〜95重量%、触媒B成分は
0〜15重量%および触媒C成分は5〜60重量%の範囲で
あり、さらに触媒A成分の組成が原子百分率でチタン
(Ti)40〜95%であり、ケイ素(S)および/またはジ
ルコニウム(Zr)5〜60%の範囲にあり、かつ触媒C成
分中のセリウム(Ce)、プラセオジウム(Pr)およびネ
オジウム(Nd)から選ばれた少なくとも1種の元素の担
持量が0.1〜10重量%である請求項(1)記載の窒素酸
化物除去用触媒。
2. The catalyst A component has a content of 40 to 95% by weight, the catalyst B component has a content of 0 to 15% by weight and the catalyst C component has a content of 5 to 60% by weight. (Ti) 40 to 95%, silicon (S) and / or zirconium (Zr) in the range of 5 to 60%, and cerium (Ce), praseodymium (Pr) and neodymium (Nd) in the catalyst C component The catalyst for removing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the carried amount of at least one element selected from the group consisting of (a) and (b) is 0.1 to 10% by weight.
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