JP3029512B2 - Method for removing nitrous oxide from combustion gas - Google Patents

Method for removing nitrous oxide from combustion gas

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JP3029512B2
JP3029512B2 JP4318678A JP31867892A JP3029512B2 JP 3029512 B2 JP3029512 B2 JP 3029512B2 JP 4318678 A JP4318678 A JP 4318678A JP 31867892 A JP31867892 A JP 31867892A JP 3029512 B2 JP3029512 B2 JP 3029512B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼ガスの亜酸化窒素
除去方法に関する。
The present invention relates to a method for removing nitrous oxide from a combustion gas.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】石
炭、重油、石油コークス、産業廃棄物等を燃料とする流
動層燃焼は800℃程度の低温燃焼のため、公害性ガス
である一酸化窒素(以下NOという)、二酸化窒素(以
下NO2 という)等の窒素酸化物の放出が少ないが、地
球の温暖化、オゾン層の破壊の原因となる亜酸化窒素
(以下N2 Oという)の発生量が多く、その低減策の開
発が必要とされている。
2. Description of the Related Art Fluidized bed combustion using coal, heavy oil, petroleum coke, industrial waste, or the like as fuel is carried out at a low temperature of about 800 ° C., so that nitrogen monoxide (a pollutant gas) is used. The emission of nitrogen oxides (hereinafter referred to as NO) and nitrogen dioxide (hereinafter referred to as NO 2 ) is small, but the amount of nitrous oxide (hereinafter referred to as N 2 O) that causes global warming and destruction of the ozone layer Therefore, there is a need to develop measures to reduce it.

【0003】N2 Oの低減には、これまで燃焼炉から排
出された燃焼ガス中に含まれるN2Oを300〜400
℃の低温で、触媒やプラズマ放電等を用いて分解する手
法の開発が進められている。しかしながらその実用化に
はシステムの簡素化、良好な触媒の開発、プラントコス
トの低減等の課題が残されている。この方法の最大の課
題は既設のプラントに新たにN2 O除去プラントを組み
込まなくてはならない点にある。プラント設置面積の上
でベストなシステムレイアウトを行っている既設プラン
トに新たにN2 O除去システムを加えることは困難とい
える。
[0003] reduction of N 2 O, the N 2 O contained in the combustion gas discharged from the combustion furnace to which 300-400
Development of a method of decomposing at a low temperature of ° C. using a catalyst, plasma discharge, or the like has been advanced. However, its practical use still has problems such as simplification of the system, development of a good catalyst, and reduction of plant cost. The biggest problem with this method is that a new N 2 O removal plant must be incorporated into the existing plant. It can be said that it is difficult to add a new N 2 O removal system to an existing plant that has the best system layout in terms of the plant installation area.

【0004】ところで、特開昭63−12328号公報
には、燃焼炉のフリーボード部にアルミナを主成分とす
る粒子を噴霧し、燃焼ガスを脱硝処理する方法が開示さ
れている。しかしこの特許公報では、主としてNOの除
去について述べており、地球の温暖化、オゾン層の破壊
の原因となるN2 Oの除去については全く言及していな
い。同特許公報では、NOの分解反応式として、 2NO→N2 +O2 (1) が挙げられているが、同時に生起するもう1つの分解反
応式として、 4NO→2N2 O+O2 (2) を挙げており、後者の反応式(2)によれば、NOの分
解により地球の温暖化、オゾン層の破壊の原因となるN
2 Oが新たに生成することになる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-12328 discloses a method in which particles containing alumina as a main component are sprayed on a freeboard portion of a combustion furnace to denitrify a combustion gas. However, this patent publication mainly describes the removal of NO, and does not mention at all the removal of N 2 O which causes global warming and destruction of the ozone layer. In this patent publication, 2NO → N 2 + O 2 (1) is cited as a NO decomposition reaction equation, but 4NO → 2N 2 O + O 2 (2) is cited as another decomposition reaction equation that occurs simultaneously. According to the latter reaction equation (2), N decomposing NO causes global warming and ozone layer destruction.
2 O will be newly generated.

【0005】また同特許公報には、下式に示すように、
NOの一部が酸化されてNO2 を生ずることも記載され
ている。 2NO+O2 →2NO2 (3) このように特開昭63−12328号公報に記載の脱硝
方法は、NOの除去には有効であるが、N2 Oの除去に
は無効であり、逆にNOの分解によりN2 Oが新たに生
成することから、N2 Oの除去方法としては採用できな
いことが明らかである。
[0005] Further, as shown in the following equation,
Some of the NO is described also produce oxidized NO 2. 2NO + O 2 → 2NO 2 (3) As described above, the denitration method described in JP-A-63-12328 is effective for removing NO, but is ineffective for removing N 2 O. It is clear that N 2 O is newly generated by the decomposition of the compound, so that it cannot be adopted as a method for removing N 2 O.

【0006】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、燃焼ガス中のN2 Oを効果的に除去できる方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art and to provide a method capable of effectively removing N 2 O in a combustion gas.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記特開昭63−123
28号公報に記載の脱硝方法は、アルミナを用いるもの
であるが、本発明者の検討によれば、上記(3)で示す
酸化反応は、γ−アルミナ以外のアルミナを用いたとき
の固有の反応であり、上記特許公報に記載の脱硝方法は
γ−アルミナ以外のアルミナを用いていると断定した。
そして更に検討を加えた結果、α−アルミナは流動層燃
焼温度条件(例えば700〜900℃)におけるN2
の分解除去には無効であるが、α−アルミナの代りにγ
−アルミナを用いると、α−アルミナを用いた場合には
達成できなかった流動層燃焼温度条件におけるN2 Oの
分解除去が可能であることを見い出した。またγ−アル
ミナと金属化合物との混合物を用いた場合にもN2 Oの
分解除去が可能であり、γ−アルミナ単独の場合よりも
高いN2 Oの選択的分解活性を得ることが可能であるこ
とを見い出した。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned JP-A-63-123 is disclosed.
The denitration method described in Japanese Patent Publication No. 28 uses alumina, but according to the study of the present inventor, the oxidation reaction shown in the above (3) is inherent in the case where alumina other than γ-alumina is used. This is a reaction, and it was concluded that the denitration method described in the above patent publication uses alumina other than γ-alumina.
As a result of further study, α-alumina was N 2 O under fluidized bed combustion temperature conditions (for example, 700 to 900 ° C.).
Is not effective for the decomposition removal of γ, but γ is used instead of α-alumina.
It has been found that when -alumina is used, it is possible to decompose and remove N 2 O under fluidized bed combustion temperature conditions which could not be achieved when α-alumina was used. Also, when a mixture of γ-alumina and a metal compound is used, N 2 O can be decomposed and removed, and a higher N 2 O selective decomposition activity can be obtained than in the case of using γ-alumina alone. I found something.

【0008】本発明はこれらの知見に基づき完成された
ものであり、本発明の燃焼ガスの亜酸化窒素(N2 O)
除去方法は、流動層燃焼炉内にγ−アルミナ又はγ−ア
ルミナと金属化合物との混合物を装入し、同燃焼炉内で
燃焼ガスをγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物
との混合物で処理して燃焼ガス中のN2 Oを分解するこ
とを特徴とする。
[0008] The present invention has been completed based on these findings, and the nitrous oxide (N 2 O) of the combustion gas of the present invention has been developed.
The removal method includes charging γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound into a fluidized bed combustion furnace, and using the mixture of γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound in the combustion furnace. It is characterized in that N 2 O in the combustion gas is decomposed by processing.

【0009】以下、本発明を詳説する。本発明のN2
除去方法は、流動層燃焼炉で発生する燃焼ガスを対象と
している。燃焼炉内に流動層形成物質(流動媒体:砂、
石灰石、石炭灰等)を装入し、炉下部より燃焼および粒
子の流動に寄与する空気を流入させ、燃料(石炭、重
油、石油コークス、産業廃棄物等)の燃焼と炉内の収熱
部の熱バランスにより炉内温度を700〜900℃に制
御する、いわゆる常圧型、加圧型、バブリング型、循環
型等の流動層燃焼炉では、燃焼により地球の温暖化、オ
ゾン層の破壊に寄与するN2 Oが発生する。このN2
は、各種燃焼反応で生成し、大気汚染物質としてその放
出が規制されているNOあるいはNO2 とは異なるもの
である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. N 2 O of the present invention
The removal method targets combustion gas generated in a fluidized bed combustion furnace. Fluidized bed forming material (fluid medium: sand,
Limestone, coal ash, etc.) and air that contributes to combustion and particle flow from the lower part of the furnace, and burns fuel (coal, heavy oil, petroleum coke, industrial waste, etc.) and the heat collector in the furnace In a fluidized-bed combustion furnace such as a normal pressure type, a pressurization type, a bubbling type, or a circulation type, in which the temperature inside the furnace is controlled to 700 to 900 ° C. by the heat balance, combustion contributes to global warming and destruction of the ozone layer. N 2 O is generated. This N 2 O
Is different from NO or NO 2, which is generated by various combustion reactions and whose emission is regulated as an air pollutant.

【0010】N2 Oは燃料中に含まれる窒素分が燃焼に
ともないNCOあるいはNHi化学種として気相中に生
成し、同時に燃焼により生成したNOと反応してN2
が生成するとされているが、その詳細はいまだ明らかで
はない。 NCO+NO→N2 O+CO NHi+NO→N2 O+i/2H2 一般的な流動層燃焼炉では50〜160ppmのN2
が放出される。
[0010] N 2 O is produced in the gas phase as a nitrogen component contained in the fuel as NCO or NHi chemical species upon combustion, and simultaneously reacts with NO generated by combustion to produce N 2 O.
, But the details are not yet clear. NCO + NO → N 2 O + CO NHi + NO → N 2 O + i / 2H 2 50 to 160 ppm of N 2 O in a general fluidized bed combustion furnace
Is released.

【0011】本発明の方法は、上記N2 Oを、アルミナ
の1種であるγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合
物との混合物で分解除去するものである。アルミナは産
業上重要な無機材料でその利用範囲も広い。そのためそ
の性質、構造等の研究が進められているが、その詳細は
いまだ明らかではない。しかしながら産業上大別すると
アルミナ水和物を脱水して得られる安定なα−アルミナ
と、その中間生成物である準安定なγ−アルミナとが挙
げられる。γ−アルミナを詳細に分類すると、κ、θ、
δ、γ、η、χ、ρの7種類に分けられるが、ここでは
それらを総称してγ−アルミナとする。アルミナは煙道
(300〜400℃)における排ガス中の分解触媒とし
ては活性が低く、触媒効果が少ないが、高温になると活
性が高くなるとされているが、今回、特に、γ−アルミ
ナが流動層燃焼温度条件(700〜900℃)における
2 Oの選択的分解活性が高いことを発見した。
In the method of the present invention, the above-mentioned N 2 O is decomposed and removed with γ-alumina, which is one kind of alumina, or a mixture of γ-alumina and a metal compound. Alumina is an industrially important inorganic material and its use is wide. Therefore, research on its properties, structure, and the like is ongoing, but the details are not yet clear. However, industrially roughly classified, there are stable α-alumina obtained by dehydrating alumina hydrate and metastable γ-alumina which is an intermediate product thereof. When γ-alumina is classified in detail, κ, θ,
Although it is divided into seven types, δ, γ, η, χ, and ρ, these are collectively referred to as γ-alumina. Alumina has low activity as a decomposition catalyst in flue gas (300 to 400 ° C.) in flue gas (300 to 400 ° C.) and has little catalytic effect, but it is said that its activity becomes high at high temperatures. It has been discovered that N 2 O has a high selective decomposition activity under combustion temperature conditions (700 to 900 ° C.).

【0012】さらにγ−アルミナに、Na,Kなどのア
ルカリ金属、Mg,Caなどのアルカリ土類金属、C
u,Ag,Auなどの銅族金属、Znなどの亜鉛族金
属、Ti,Zrなどのチタン族金属、V,Taなどのバ
ナジウム族金属、Fe,Co,Niなどの鉄族金属、C
rなどのクロム族金属、Mnなどのマンガン族金属など
の金属の化合物、例えば酸化物、炭酸塩、ハロゲン化物
(塩化物、臭化物など)、硫酸塩、硫化物、硝酸塩、亜
硝酸塩、有機酸塩(ギ酸塩、酢酸塩、安息香酸塩など)
などを混合してなる、γ−アルミナと金属化合物との混
合物を用いると、N2 Oの選択的分解活性を更に高める
ことができることを発見した。ここにγ−アルミナと金
属化合物との混合物はγ−アルミナを主体とし、少量の
金属化合物を含むものが好ましい。
Further, alkali metals such as Na and K, alkaline earth metals such as Mg and Ca, C
copper group metals such as u, Ag and Au; zinc group metals such as Zn; titanium group metals such as Ti and Zr; vanadium group metals such as V and Ta; iron group metals such as Fe, Co and Ni;
Compounds of metals such as chromium group metals such as r and manganese group metals such as Mn, for example, oxides, carbonates, halides (chlorides, bromides, etc.), sulfates, sulfides, nitrates, nitrites, and organic acid salts (Formate, acetate, benzoate, etc.)
It has been discovered that the use of a mixture of γ-alumina and a metal compound, which is obtained by mixing the above, can further enhance the selective decomposition activity of N 2 O. Here, the mixture of γ-alumina and the metal compound is preferably a mixture mainly composed of γ-alumina and containing a small amount of the metal compound.

【0013】本発明の方法において、燃焼ガス中のN2
Oの分解除去は、燃焼炉内にγ−アルミナ又はγ−アル
ミナと金属化合物との混合物を装入し、同燃焼炉内で燃
焼ガスをγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物と
の混合物で処理することにより達成される。流動層燃焼
炉内へのγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物と
の混合物の装入は、(A)γ−アルミナ又はγ−アルミ
ナと金属化合物との混合物を流動層燃焼炉内のフリーボ
ード部に投入することにより、または(B)γ−アルミ
ナ又はγ−アルミナと金属化合物との混合物を流動層燃
焼炉内の流動層の流動媒体として充填することにより行
なうのが好ましい。そこで、γ−アルミナ又はγ−アル
ミナと金属化合物との混合物の装入方法(A)および
(B)について以下詳細に説明する。
In the method of the present invention, N 2 in the combustion gas is used.
For decomposition and removal of O, γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound is charged into a combustion furnace, and combustion gas is mixed with γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound in the combustion furnace. It is achieved by processing. The charging of γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound into a fluidized-bed combustion furnace includes the steps of: (A) transferring γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound to a freeboard in a fluidized-bed combustion furnace It is preferably carried out by charging the mixture into (B) γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound as a fluidized medium of a fluidized bed in a fluidized bed combustion furnace. Then, the charging methods (A) and (B) of γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound will be described in detail below.

【0014】方法(A) 流動層燃焼炉においては、流動媒体(通常、砂、石灰
石、石炭灰などが用いられる)によって形成される流動
層の上部にフリーボード部が存在する。この方法(A)
によれば、γ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物
との混合物をこのフリーボート部に投入する。投入され
たγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物との混合
物は、燃焼炉において燃料の燃焼により生じた燃焼ガス
と接触して、燃焼ガス中のN2 Oを分解除去する。この
場合のγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物との
混合物の投入量は、投入しない場合に発生するN2 Oに
対し、燃焼炉内に滞留するγ−アルミナ又はγ−アルミ
ナと金属化合物との混合物がモル比で1〜100の範囲
で存在する量が好ましく、これにより例えば90%以上
の脱N2 O率が達成可能である。
Method (A) In a fluidized bed combustion furnace, a freeboard portion exists above a fluidized bed formed by a fluidized medium (usually, sand, limestone, coal ash, or the like is used). This method (A)
According to the method, γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound is charged into the free boat portion. The charged γ-alumina or the mixture of γ-alumina and the metal compound comes into contact with the combustion gas generated by the combustion of the fuel in the combustion furnace, and decomposes and removes N 2 O in the combustion gas. In this case, the input amount of the mixture of γ-alumina or γ-alumina and the metal compound is such that γ-alumina or γ-alumina and the metal compound which stay in the combustion furnace with respect to N 2 O generated when not charged are added. Is preferably present in a molar ratio in the range of 1 to 100, whereby a de-N 2 O rate of, for example, 90% or more can be achieved.

【0015】方法(B) この方法(B)は、γ−アルミナ又はγ−アルミナと金
属化合物との混合物を流動層燃焼炉内の流動層の流動媒
体として充填するものである。流動層内のγ−アルミナ
又はγ−アルミナと金属化合物との混合物は、燃焼炉内
で燃料の燃焼により生じた燃焼ガスと接触して燃焼ガス
中のN2 Oを分解除去する。この場合γ−アルミナ又は
γ−アルミナと金属化合物との混合物の充填量は流動層
の流動化に必要な量であるので、N2 Oの分解に必要と
される量よりもはるかに過剰である。従って発生したN
2 Oは流動層内のγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属
化合物との混合物によってほぼ定量的に分解除去され
る。なお、上記流動層はγ−アルミナ又はγ−アルミナ
と金属化合物との混合物のみによって形成するのが好ま
しいが、必要に応じてγ−アルミナと通常の流動媒体
(砂、石灰石、石炭灰など)との混合物によって形成す
ることもできる。
Method (B) In this method (B), γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound is charged as a fluidized medium of a fluidized bed in a fluidized bed combustion furnace. The γ-alumina or the mixture of γ-alumina and the metal compound in the fluidized bed comes into contact with the combustion gas generated by the combustion of the fuel in the combustion furnace to decompose and remove N 2 O in the combustion gas. In this case, the filling amount of γ-alumina or the mixture of γ-alumina and the metal compound is an amount necessary for fluidization of the fluidized bed, and is much larger than an amount required for decomposition of N 2 O. . Therefore the generated N
2 O is almost quantitatively decomposed and removed by γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound in the fluidized bed. The fluidized bed is preferably formed only of γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound. However, if necessary, γ-alumina and a normal fluid medium (sand, limestone, coal ash, etc.) may be used. Can also be formed.

【0016】[0016]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。 実施例1 モデル実験として、γ−アルミナ単品によるN2 O分解
実験を行ない、流動層燃焼温度条件(700〜900
℃)におけるγ−アルミナのN2 O分解活性を測定し、
同様の実験により測定された同条件におけるα−アルミ
ナのN2 O分解活性と比較した。詳細は以下のとおりで
ある。
The present invention will be further described with reference to the following examples. Example 1 As a model experiment, an N 2 O decomposition experiment was performed using γ-alumina alone, and a fluidized bed combustion temperature condition (700 to 900) was used.
C)), the N 2 O decomposition activity of γ-alumina was measured,
It was compared with the N 2 O decomposition activity of α-alumina under the same conditions measured by a similar experiment. Details are as follows.

【0017】使用試剤 γ−アルミナ(粒径0.2〜1.0mm粒子) α−アルミナ(粒径0.2〜1.0mm粒子)実験方法 この実験には、図1に示す装置を用いた。図1に示す装
置は、内径6mmの石英管1と、石英管1の長さ方向中
央部を包囲する電気炉2と、石英管1の底部に連結され
たN2 Oガス導入管3と、N2 Oガス導入管3の中間部
に設けられたN2 Oガス流量計4と、石英管1の上部に
連結されたガス排出管5と、ガス排出管5の中間部に設
けられたN2 O分析計6とを有する。
[0017] Using reagents γ- alumina (particle size 0.2~1.0mm particles) alpha-alumina (particle size 0.2~1.0mm particles) experiment This experiment using the apparatus shown in FIG. 1 . The apparatus shown in FIG. 1 includes a quartz tube 1 having an inner diameter of 6 mm, an electric furnace 2 surrounding a central portion in the longitudinal direction of the quartz tube 1, an N 2 O gas introducing tube 3 connected to the bottom of the quartz tube 1, and N 2 O gas introduction pipe N 2 O gas flow meter 4 provided in the middle of 3, a gas discharge pipe 5 connected to the top of the quartz tube 1 was provided in an intermediate portion of the gas exhaust pipe 5 N 2 O analyzer 6.

【0018】上記の各試剤(γ−アルミナ又はα−アル
ミナ)を石英管1に充填長が100mmとなるように充
填して試剤層7を形成した。なお、試剤層7の上端に
は、薄い石英ウール層9a1 、充填長30mmのケイ砂
層8aおよび薄い石英ウール層9a2 からなる3層充填
体が、そして試剤層7の下端には、同様に、薄い石英ウ
ール層9b1 、充填長30mmのケイ砂層8bおよび薄
い石英ウール層9b2 からなる3層充填体がそれぞれ形
成されて、試剤層7を保持固定している。
Each of the above-mentioned reagents (γ-alumina or α-alumina) was filled into a quartz tube 1 so as to have a filling length of 100 mm to form a reagent layer 7. At the upper end of the reagent layer 7, a three-layer packing body composed of a thin quartz wool layer 9 a 1 , a silica sand layer 8 a having a filling length of 30 mm and a thin quartz wool layer 9 a 2 , and at the lower end of the reagent layer 7, , A thin quartz wool layer 9b 1 , a silica sand layer 8b having a filling length of 30 mm, and a thin quartz wool layer 9b 2 are formed to hold and fix the reagent layer 7.

【0019】窒素で希釈されてN2 O濃度が500pp
mのN2 OガスをN2 Oガス導入管3からN2 Oガス流
量計4経由で流量1リットル/分(常温、常圧)の割合
で石英管1の底部に供給し、電気炉2で試剤層7の温度
を変化させながら、N2 Oガスを試剤層7中を通過させ
た。そして石英管1の頂部からガス排出管5に排出され
たガスをN2 O分析計6に導き、ここで排出ガス中のN
2 O濃度を分析して各試剤についてのN2 O除去率を測
定した。測定結果は図2に示す。図2より、流動層燃焼
温度条件(700〜900℃)でγ−アルミナは満足で
きる高いN2 O分解活性を示した。また、分解生成物は
2 とO2 ガスでありNOあるいはNO2 ガスの生成は
確認されなかった。一方、α−アルミナは、流動層温度
条件(700〜900℃)では、N2 O分解活性を全く
示さないことが確認された。
N 2 O concentration of 500 pp
m N 2 O gas is supplied from the N 2 O gas introduction pipe 3 to the bottom of the quartz tube 1 at a flow rate of 1 liter / min (normal temperature, normal pressure) via the N 2 O gas flow meter 4, and the electric furnace 2 The N 2 O gas was allowed to pass through the reagent layer 7 while changing the temperature of the reagent layer 7 in the above. Then, the gas discharged from the top of the quartz tube 1 to the gas discharge pipe 5 is led to the N 2 O analyzer 6, where the N 2
The 2 O concentration was analyzed to determine the N 2 O removal rate for each reagent. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, γ-alumina showed a satisfactory high N 2 O decomposition activity under fluidized bed combustion temperature conditions (700 to 900 ° C.). The decomposition products were N 2 and O 2 gas, and generation of NO or NO 2 gas was not confirmed. On the other hand, it was confirmed that α-alumina did not show any N 2 O decomposition activity under fluidized bed temperature conditions (700 to 900 ° C.).

【0020】また図1の装置を用いて、γ−アルミナを
充填した試剤層7にNOあるいはNO2 ガスを導入、接
触させ、その分解活性を各温度毎に調べたが、いずれの
ガスも流動層燃焼温度条件(700〜900℃)では分
解しないことが確認された。従って、本発明において用
いられるγ−アルミナは、窒素酸化物の分解において分
解反応がα−アルミナと根本的に異なり、γ−アルミナ
はN2 Oだけを選択的に分解する能力があることが明ら
かとなった。
Using the apparatus shown in FIG. 1, NO or NO 2 gas was introduced into and contacted with the reagent layer 7 filled with γ-alumina, and its decomposition activity was examined at each temperature. It was confirmed that it did not decompose under the layer combustion temperature condition (700 to 900 ° C.). Therefore, it is clear that γ-alumina used in the present invention has a fundamentally different decomposition reaction from α-alumina in the decomposition of nitrogen oxides, and γ-alumina has the ability to selectively decompose only N 2 O. It became.

【0021】実施例2 図3に示す小型バブリング流動層燃焼炉を用いて燃焼ガ
スのN2 O除去処理を行なった。同図に示す燃焼炉は内
径40mm、長さ700mmの石英管11からなり、こ
の石英管11の下部に設けられた多孔板12上に流動媒
体であるケイ砂を層高が60mmとなるように充填し
た。そして石英管11の底部に設けられた空気供給管1
3から石英管11に25リットル/分の空気を供給して
流動媒体を流動させて流動層14を形成させた。燃料で
ある石炭(粒径は0.5〜1.0mmであり、成分は炭
素69.0%、水素6.4%、酸素9.6%、窒素1.
6%、灰分13.5%である)を石英管11の頂部より
内挿された燃料供給管15から石英管11内へ160g
/hrの割合で連続的に供給し、石英管11の外周部に
設けた加熱用ヒーター16によって流動層14内の温度
を850℃に保持しつつ燃焼させた(なお流動層内温度
は熱電対17によって測定した)。同時にγ−アルミナ
を石英管11の頂部から内挿された試剤供給管18より
石英管11のフリーボード部19へ10g/hrの割合
で連続的に供給した。燃焼後のガスは、石英管11の頂
部に設けたガス排出管20より排出させた。
Example 2 A small bubbling fluidized bed combustion furnace shown in FIG. 3 was used to remove N 2 O from combustion gas. The combustion furnace shown in FIG. 1 includes a quartz tube 11 having an inner diameter of 40 mm and a length of 700 mm. Silica sand, which is a fluid medium, is placed on a porous plate 12 provided below the quartz tube 11 so that the bed height becomes 60 mm. Filled. The air supply tube 1 provided at the bottom of the quartz tube 11
From 3, air was supplied to the quartz tube 11 at 25 liters / minute to flow the fluid medium to form the fluidized bed 14. Coal as fuel (particle size is 0.5 to 1.0 mm, components are 69.0% of carbon, 6.4% of hydrogen, 9.6% of oxygen, and 1.
160 g from the fuel supply pipe 15 inserted from the top of the quartz tube 11 into the quartz tube 11.
/ Hr continuously and burned while maintaining the temperature in the fluidized bed 14 at 850 ° C. by the heater 16 provided on the outer periphery of the quartz tube 11 (the temperature in the fluidized bed is a thermocouple. 17). At the same time, γ-alumina was continuously supplied at a rate of 10 g / hr from the reagent supply tube 18 inserted into the free board portion 19 of the quartz tube 11 from the top of the quartz tube 11. The gas after combustion was discharged from a gas discharge pipe 20 provided at the top of the quartz tube 11.

【0022】排出ガスについてN2 O濃度を測定したと
ころ、Oppmであった。一方、N2 O除去剤であるγ
−アルミナを供給しなかった場合の排出ガスのN2 O濃
度は105ppmであった。このことから、γ−アルミ
ナをフリーボード部に供給することにより、γ−アルミ
ナがN2 Oを完全に分解し、100%のN2 O除去率が
達成されることが明らかとなった。なお、NO濃度は、
γ−アルミナの供給の有無に関係なく、ほぼ160pp
mであった。
When the N 2 O concentration of the exhaust gas was measured, it was O ppm. On the other hand, γ which is an N 2 O remover
The N 2 O concentration of the exhaust gas when no alumina was supplied was 105 ppm. From this, it became clear that by supplying γ-alumina to the free board portion, γ-alumina completely decomposed N 2 O, and a 100% N 2 O removal rate was achieved. The NO concentration is
Approximately 160 pp, regardless of the supply of γ-alumina
m.

【0023】比較例1 γ−アルミナの代りにα−アルミナを石英管11のフリ
ーボード部19に供給した以外は実施例2と同様にして
行なった。その結果、排出ガスのN2 O濃度は102p
pmであり、α−アルミナを供給しなかった場合の排出
ガスのN2 O濃度105ppmと殆んど変らず、α−ア
ルミナはN2 Oの分解には無効であることが明らかとな
った。
Comparative Example 1 The procedure of Example 2 was repeated except that α-alumina was supplied to the free board portion 19 of the quartz tube 11 instead of γ-alumina. As a result, the N 2 O concentration of the exhaust gas was 102 p.
pm, which was almost the same as the N 2 O concentration of the exhaust gas of 105 ppm when α-alumina was not supplied, and it became clear that α-alumina was ineffective in decomposing N 2 O.

【0024】実施例3 流動層の流動媒体として、実施例2で用いたケイ砂の代
りに、N2 O除去剤であるγ−アルミナを用い、このγ
−アルミナによって流動層を形成したことおよびγ−ア
ルミナを石英管のフリーボード部に供給しなかったこと
以外は実施例2と同様に実施した。その結果、流動媒体
としてケイ砂を用いた場合の排ガス中のN2 O濃度が1
05ppmであるのに対し、本実施例における排ガス中
のN2 O濃度はOppmであり、100%のN2 O除去
率が達成された。なお、排ガス中のNO濃度は、γ−ア
ルミナを用いた場合とケイ砂を用いた場合とでほぼ同一
(160ppm程度)であった。
Example 3 As the fluidizing medium of the fluidized bed, instead of the silica sand used in Example 2, γ-alumina as an N 2 O remover was used.
Example 2 was carried out in the same manner as in Example 2 except that a fluidized bed was formed with alumina and γ-alumina was not supplied to the free board portion of the quartz tube. As a result, when silica sand is used as the fluid medium, the N 2 O concentration in the exhaust gas is 1
The N 2 O concentration in the exhaust gas in this example was O ppm, whereas the N 2 O concentration was 05 ppm, and a 100% N 2 O removal rate was achieved. The NO concentration in the exhaust gas was almost the same (about 160 ppm) when using γ-alumina and when using silica sand.

【0025】比較例2 流動媒体として、γ−アルミナの代りにα−アルミナを
用いた以外は実施例3と同様に行なった。その結果、排
ガス中のN2 O濃度は103ppmであり、α−アルミ
ナはN2 Oの分解に殆んど無効であることが明らかとな
った。
Comparative Example 2 The same procedure as in Example 3 was carried out except that α-alumina was used instead of γ-alumina as a fluid medium. As a result, the N 2 O concentration in the exhaust gas was 103 ppm, and it became clear that α-alumina was almost ineffective in decomposing N 2 O.

【0026】実施例4 N2 O除去剤として、不純物としてSiO2 を0.3wt
%含むほぼ純粋なγ−アルミナ及びγ−アルミナと酸化
クロムと酸化マグネシウムとの混合物[γ−Al2 3
/Cr2 3 /MgO=85/12/3(wt/wt/wt)]
をそれぞれ用いた以外は実施例1と同様にしてN2 O分
解実験を行なった。温度を変化させた場合のN2 O除去
率を測定した結果を図4に示す。図4より、γ−アルミ
ナと酸化クロムと酸化マグネシウムとの混合物を用いた
方が、ほぼ純粋なγ−アルミナを用いた場合よりもN2
O除去率曲線の立ち上がりがシャープであり、脱N2
活性が高いことが明らかとなった。
Example 4 0.3 wt% of SiO 2 as an impurity as an N 2 O remover
% Of γ-alumina and a mixture of γ-alumina, chromium oxide and magnesium oxide [γ-Al 2 O 3
/ Cr 2 O 3 / MgO = 85/12/3 (wt / wt / wt)]
The N 2 O decomposition experiment was performed in the same manner as in Example 1 except that each was used. FIG. 4 shows the result of measuring the N 2 O removal rate when the temperature was changed. FIG. 4 shows that the mixture of γ-alumina, chromium oxide and magnesium oxide has a higher N 2 value than the case of using almost pure γ-alumina.
The rise of the O removal rate curve is sharp, and the removal of N 2 O
The activity was found to be high.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、燃焼
ガスからN2 O(亜酸化窒素)を効果的に分解、除去す
る方法が提供された。
As described above, according to the present invention, a method for effectively decomposing and removing N 2 O (nitrous oxide) from a combustion gas is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】γ−アルミナおよびα−アルミナによるN2
分解特性を調べるためのモデル実験に使用した装置の概
略図
FIG. 1: N 2 O with γ-alumina and α-alumina
Schematic diagram of the equipment used in the model experiment to investigate decomposition characteristics

【図2】温度を変動させた場合のγ−アルミナおよびα
−アルミナによるN2 O分解特性を示すグラフ
FIG. 2: γ-alumina and α when temperature is varied
- a graph showing the N 2 O decomposition characteristics of Alumina

【図3】本発明の燃焼ガスのN2 O除去方法を実施する
ための装置の概略図
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for performing the method for removing N 2 O from combustion gas of the present invention.

【図4】温度を変化させた場合のほぼ純粋なγ−アルミ
ナおよびγ−アルミナと酸化クロムと酸化マグネシウム
との混合物によるN2 O分解特性を示すグラフ
FIG. 4 is a graph showing N 2 O decomposition characteristics of substantially pure γ-alumina and a mixture of γ-alumina, chromium oxide and magnesium oxide when the temperature is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英管 2 電気炉 3 N2 Oガス導入管 4 N2 Oガス流量計 5 ガス排出管 6 N2 O分析計 7 試剤層 8a,8b ケイ砂層 9a1 ,9a2 ,9b1 ,9b2 石英ウール層 11 石英管 12 多孔板 13 空気供給管 14 流動層 15 燃料供給管 16 加熱用ヒーター 17 熱電対 18 試料供給管 19 フリーボード部 20 ガス排出管1 quartz tube 2 electric furnace 3 N 2 O gas introduction pipe 4 N 2 O gas flow meter 5 gas discharge pipe 6 N 2 O analyzer 7 reagent layer 8a, 8b silicate sand 9a 1, 9a 2, 9b 1 , 9b 2 quartz Wool layer 11 Quartz tube 12 Perforated plate 13 Air supply tube 14 Fluidized bed 15 Fuel supply tube 16 Heating heater 17 Thermocouple 18 Sample supply tube 19 Free board unit 20 Gas exhaust tube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23C 10/00 F23G 5/30 ZAB B01D 53/86 ZAB B01D 53/94 B01J 21/04 ZAB ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F23C 10/00 F23G 5/30 ZAB B01D 53/86 ZAB B01D 53/94 B01J 21/04 ZAB

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流動層燃焼炉内にγ−アルミナ又はγ−
アルミナと金属化合物との混合物を装入し、同燃焼炉内
で燃焼ガスをγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合
物との混合物で処理し、燃焼ガス中の亜酸化窒素を分解
することを特徴とする燃焼ガスの亜酸化窒素除去方法。
1. A γ-alumina or γ-alumina in a fluidized bed combustion furnace.
It is characterized by charging a mixture of alumina and a metal compound, treating the combustion gas with γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound in the same furnace, and decomposing nitrous oxide in the combustion gas. A method for removing nitrous oxide from a combustion gas.
【請求項2】 流動層燃焼炉内のフリーボード部にγ−
アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物との混合物を投
入する、請求項1に記載の方法。
2. The free board portion in the fluidized bed combustion furnace has γ-
The method according to claim 1, wherein alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound is introduced.
【請求項3】 流動層燃焼炉内の流動層の流動媒体とし
てγ−アルミナ又はγ−アルミナと金属化合物との混合
物を充填する、請求項1に記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein γ-alumina or a mixture of γ-alumina and a metal compound is filled as a fluidized medium of the fluidized bed in the fluidized bed combustion furnace.
【請求項4】 金属化合物が、アルカリ金属、アルカリ
土類金属、銅族金属、亜鉛族金属、チタン族金属、バナ
ジウム族金属、鉄族金属、クロム族金属又はマンガン族
金属の酸化物、炭酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、硫化
物、硝酸塩、亜硝酸塩又は有機酸塩である、請求項1〜
3のいずれか1項に記載の方法。
4. The metal compound is an oxide or carbonate of an alkali metal, alkaline earth metal, copper group metal, zinc group metal, titanium group metal, vanadium group metal, iron group metal, chromium group metal or manganese group metal. , A halide, a sulfate, a sulfide, a nitrate, a nitrite or an organic acid salt.
4. The method according to any one of the above items 3.
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