JP3165719B2 - 吸着剤の再生方法 - Google Patents

吸着剤の再生方法

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基伸 小林
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  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸着剤の加熱再生法に
関する。詳しくは、産業活動からの排出される有害ガ
ス、特に窒素酸化物、硫黄酸化物、アンモニア、塩素、
フッ素、塩化水素等の無機ガスを吸着処理できる吸着剤
の加熱再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、産業活動から排出される有害ガス
による産業公害が社会問題として取り上げられている。
これらのガスのうち低濃度で排出されるような場合、処
理ガス量が多量となるため、通常の触媒等による処理方
法では経済的、時間的に大きな負担となり実用上適して
いない。
【0003】このような低濃度の有害ガスの処理方法と
して、吸着剤を用いた有害ガスの処理方法が有効な手段
として考えられている。この方法を用いることにより、
大量の有害ガスを吸着剤に接触させ、有害ガスを吸着
し、次いで吸着剤を加熱し、吸着した有害ガスを脱離さ
せ、高濃度となった有害ガスを触媒等の化学的方法によ
り処理しうることが提案されている。
【0004】また、このような吸着剤を用いた処理方法
では、吸着剤の再生処理が不可欠であり、この再生方法
としては、一般的に加熱再生法が行なわれている。しか
し、吸着剤の吸着容量を向上するように吸着剤に改良を
加えると脱離性が低下し、そのため脱離温度も高くな
り、再生ガスの温度をかなりの高温にまで昇温しなくて
はならないという問題点が生じ、経済的に不利であっ
た。
【0005】また、有害ガスを吸着剤から完全に脱離さ
せないと、2回目以降の吸着能が極端に低下し再生使用
回数が減少するという問題点があった。従って、低温で
再生できる吸着能の低い吸着剤を用い頻繁に加熱再生を
行なう方法が従来用いられて来た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有害
ガスの吸着容量の大きい吸着剤の再生法において、比較
的低温で再生可能であり経済的にも優れた吸着剤の再生
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記目的の
解決のため鋭意研究の結果、再生ガス中に炭素数が2〜
4の炭化水素を含有させ、この炭化水素を吸着剤で燃焼
させることにより、上記目的が達成できることを見出し
発明を完成した。
【0008】さらに詳しくは、本発明は、Pt、Pd、
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、La
及びCeからなる群から選ばれた少なくとも一種類の金
属酸化物又は硫酸塩を添加してなる、有害ガスを吸着除
去するための吸着剤であって、有害ガスを吸着し、その
吸着力の低下した吸着剤を再生するに際し、炭素数が2
〜4の炭化水素を含有するガスを該吸着剤に通過させ、
該吸着剤上で燃焼させ吸着剤を再生することを特徴とす
有害ガス用吸着剤の再生方法である。
【0009】
【0010】本発明で使用される炭素数2〜4の炭化水
素とは、例えばエタン、エチレン、プロパン、プロピレ
ン、ブタン、ブチレン等の常温でガス状となるものをい
うが、場合によっては、メタノール、エタノール、プロ
パノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、ホ
ルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアルデヒド類等
の含酸素炭化水素及びそれらの混合物も使用でき、これ
らのうち好ましくは液化石油ガス(LPG)である。
【0011】これらの炭化水素は、分子状酸素を含有す
るガスと混合し、再生用ガスとして用いられる。この分
子状酸素とは、酸素、空気、または酸素を反応に不活性
なガス、例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等のガスに
より希釈したガスをいい、これらのうち、コスト、取扱
い性等を考慮すると、本発明には空気を使用することが
好ましい。
【0012】再生ガスにおいての炭素数2〜4の炭化水
素の濃度は、吸着物質、吸着量等のより適宜変更でき限
定されるものではないが、好ましくは有害ガスの脱離温
度及び吸着剤の熱安定性から100〜10000ppm
好ましくは200〜5000ppmで使用される。
【0013】本発明で行なわれる再生法における吸着剤
入口の再生ガス温度は、吸着剤上で炭化水素が燃焼しは
じめる温度でさえあれば良く吸着剤の成分、炭化水素の
種類にもよるが、100℃〜400℃、好ましくは20
0℃〜350℃である。
【0014】また、再生に要するの時間は、吸着剤に吸
着した有害ガスの種類若しくは吸着量、吸着剤の性質、
型状若しくは使用量、再生用ガスの濃度若しくは空間速
度等により適宜選択されるものである。
【0015】本発明の再生法が使用できる吸着剤は、通
常、有害ガスを吸着できるもの、例えば、ガンマー、デ
ルタ、イーター若しくはカイ型等のアルミナ、シリカ、
シリカゲル、アナターゼ若しくはルチル型のチタニア又
はジルコニア等の酸化物、ロー若しくはハイ−アルミナ
−シリカ、アルミナ−カルシア、アルミナ−マグネシ
ア、アルミナ−チタニア、アルミナ−ジルコニア、アル
ミナ−ボリア、アルミナ−チタニア−リン、シリカ−チ
タニア、シリカ−ジルコニア、シリカ−マグネシア、チ
タニア−ジルコニア又はチタニア−ボリア等の複合酸化
物、並びに活性炭、活性白土、カオリン、アスベスト、
セライト、モンモリロナイト、ベントナイト、ケイソウ
土、ケイソウ土−リン、A型、X型、Y型、R型、S型
若しくはT型等のゼオライト、モルデナイト又はフェサ
ライト等の天然物若しくはその類似の合成化合物等であ
る。これらのうち、好ましくは、ガンマー、デルタ、イ
ーター若しくはカイ型等のアルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、ロー若しくはハイ−アルミナ−シリカ、アルミナ−
カルシア、アルミナ−マグネシア、アルミナ−ジルコニ
ア、チタニア−ジルコニア又はチタニア−シリカ等の複
合酸化物、並びに活性炭、活性白土、Y型ゼオライト、
モルデナイト、フェリライト等の天然物若しくはその類
似の合成化合物である。さらに、好ましくは、ガンマ
ー、デルタ、イーター若しくはカイ型等のアルミナ、ジ
ルコニア、ロー若しくはハイ−アルミナ−シリカ、アル
ミナ−カルシア、アルミナ−マグネシア又はシリカ−チ
タニア等の複合酸化物、並びに活性白土、Y型ゼオライ
ト若しくはモルデナイト等の天然物若しくはその類似の
合成物である。
【0016】これらの吸着剤は、適当な型状、球状、円
柱状、円筒状、ハニカム状等に成形し、使用することが
できるほか、通常触媒用の不活性担体に担持して使用す
ることもできる。
【0017】本発明の有害ガス用吸着剤は、上記吸着剤
にPt、Pd、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、C
u、Mo、La及びCeからなる群から選ばれた少なく
とも一種類の金属酸化物又は硫酸塩(以下、添加成分と
いう)、好ましくはPt、Pd、Mn、Co、Ni及び
Cuからなる群から選ばれる少なくとも一種の金属酸化
物又は硫酸塩を含有させたものである。これらの添加成
分を上記吸着剤に含有させることで、吸着剤上で炭化水
素が効率よく燃焼可能となり、吸着剤をより効率よく再
生する方法が可能となるものである。
【0018】この添加成分の添加量は、上記吸着剤に対
し、0.1重量%〜50重量%、好ましくは0.1重量
%〜10重量%である。0.1重量%未満であるとき
は、炭化水素の燃焼効率が悪くなり、50重量%を越え
るときは、有害ガスの吸着率が低下し、充分な吸着量を
得ようとすると吸着剤の量を多くしなければならず吸着
剤の価格が高くなる。
【0019】
【作用】本発明による再生法は再生ガス中に炭素数が2
〜4の炭化水素を含有させ、吸着剤上でこの炭素水素を
燃焼させることにより、吸着した有害ガスを脱離させ、
吸着剤を再生する方法である。
【0020】即ち再生ガス中に含まれる炭化水素が吸着
剤中に含まれる燃焼活性点で燃焼を起こすことにより、
局部的に活性点の温度が急激に上昇し同一活性点で吸着
していた有害ガスや燃焼活性点に隣接する吸着活性点に
吸着していた有害ガスが脱離されると考えられる。
【0021】従がって、吸着活性点は、燃焼活性点と同
一であることが好ましいが、燃焼活性成分を吸着剤に高
度に分散させて、吸着活性点と隣接しあうことが望まし
いと考えられる。
【0022】
【発明の効果】本発明による吸着剤の再生法では、通常
高温ガスだけで再生を行なう場合よりも低いガス温度で
吸着剤の再生ができ、再生ガスを昇温する為のコストが
低くさらに装置の材質も耐熱性が要求されないことか
ら、経済的に優れた吸着剤の再生法である。また、吸着
していた有害ガスを完全に吸着剤から脱離させることが
できることから吸着剤を繰り返し使用することができ
る。
【0023】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。
【0024】吸着剤の調製および合成ガスの吸着手順 ガンマーアルミナ粉体(商品名A−11、住友化学工業
(株)製)500gを、硝酸マンガン[Mn(NO32
・6H2O]762g及び酢酸カルシウム[Ca(CH3
COO)2・H2O]121gを溶解せしめた水溶液1リ
ットルに添加してスラリー状にした。これを、温浴上で
水分を蒸発させた後100℃で10時間乾燥し、次いで
500℃で3時間焼成してAl23−MnO2−CaO
粉体を得た。この粉体に適量の水を添加しつつニーダで
よく混合した後、押出成型機で直径4mm長さ5mmの
ペレット状に成型した。これらペレットを100℃で1
0時間乾燥した後、550℃で5時間空気雰囲気下で焼
成した。このようにして得られた吸着剤の組成は、酸化
物として重量比でAl23:MnO2:CaO=65:
30:5であった。また、この吸着剤の比表面積は18
0m2/gであり、また細孔容積は0.48cc/gで
あった。
【0025】この吸着剤について、窒素酸化物の吸着性
能(NOx除去率)を下記の方法より評価した。吸着剤
72mlを内径30mmのガラス製反応管に充填し下記
の表1の示す条件で合成ガスを吸着剤層に導入した。
【0026】
【表1】
【0027】上記合成ガスを導入してから20時間経過
後の上記吸着剤層の入口および出口における合成ガス中
の二酸化窒素(NO2)濃度を化学発光式NOx計によ
り測定し、下記の式に従がってNOx除去率を算出し、
得られた結果を表3に示した。
【0028】
【外1】
【0029】実施例1 図1において示す再生装置図の反応管(符号3の部分)
に、上記吸着手順により得られた窒素酸化物を20時間
吸着した吸着剤を、充填し、あらかじめヒータ4で35
0℃に昇温した空気とプロピレンを下記の表2の条件に
なるように調製した後、反応管に流し、吸着剤の再生を
行なった。
【0030】
【表2】
【0031】再生を行なった吸着剤を、さらに前述した
条件と同一条件で窒素酸化物の吸着を行ない20時間後
の吸着剤のNOx除去率を求めた。これらの手順をさら
に10回吸着再生を繰り返し行なった後の吸着剤の窒素
酸化物の吸着能の変化を調べた。その結果を表3に示
す。
【0032】比較例1 実施例1において、プロピレンを導入しないほかは同一
の方法で、吸着剤の再生処理と窒素酸化物の吸着を行な
いNOx除去率を求めるとともに10回吸着再生を繰り
返し行なった後の吸着剤の窒素酸化物の吸着能の変化を
実施例1と同様に測定した。その結果を表3に示す。
【0033】
【表3】
【0034】表3に示すようにプロピレンを添加した再
生法では、10回吸着再生を繰り返してもNOx除去率
の変化は認められず完全に再生が行なわれているが、プ
ロピレンを添加しない再生法では、NOx除去率の変化
が認められ吸着剤の吸着能が低下した。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係る実施例及び比較例で用いた装置の
図である。図面の右側から有害ガスまたは再生用ガスを
流す。図面には便宜上、実施例に対応した態様であり、
炭素数が2〜4の炭化水素の1種であるプロピレンをバ
イパスより流入する状態を示すものである。
【符号の説明】
1.反応管 2.保温材 3.吸着剤 4.ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 20/00 - 20/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Pt、Pd、V、Cr、Mn、Fe、C
    o、Ni、Cu、Mo、La及びCeからなる群から選
    ばれた少なくとも一種類の金属酸化物又は硫酸塩を添加
    してなる、有害ガスを吸着除去するための吸着剤であっ
    て、有害ガスを吸着し、その吸着力の低下した吸着剤を
    再生するに際し、炭素数が2〜4の炭化水素を含有する
    ガスを該吸着剤に通過させ、該吸着剤上で燃焼させ吸着
    剤を再生することを特徴とする有害ガス用吸着剤の再生
    方法。
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