JP3234239B2 - Method for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas and catalyst for removal - Google Patents

Method for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas and catalyst for removal

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JP3234239B2
JP3234239B2 JP40581690A JP40581690A JP3234239B2 JP 3234239 B2 JP3234239 B2 JP 3234239B2 JP 40581690 A JP40581690 A JP 40581690A JP 40581690 A JP40581690 A JP 40581690A JP 3234239 B2 JP3234239 B2 JP 3234239B2
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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、排ガス中の窒素酸化物
除去方法および除去用触媒に係り、特にガスタービン出
口における排ガスのような高温排ガス中の窒素酸化物を
好適に除去する窒素酸化物除去方法および除去用触媒に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and a catalyst for removing nitrogen oxides from exhaust gas, and more particularly to a method for suitably removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas such as exhaust gas at the outlet of a gas turbine. The present invention relates to a removing method and a removing catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】排ガス中の窒素酸化物を除去する方法と
しては、排ガス中にアンモニア(NH 3 )を注入後触媒
を用いて接触的に還元する、いわゆる接触アンモニア還
元法が広く用いられている。本法に使用される触媒とし
ては従来、(1)酸化チタン(TiO2 )にバナジウム
(V)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、鉄
(Fe)などの元素を添加したもの(特公昭52−69
54号公報、特公昭52−22839号公報など)
(2)銅(Cu)、鉄(Fe)などを置換担持したゼオ
ライト触媒(特公昭54−8351号公報など)などが
用いられている。
2. Description of the Related Art A method for removing nitrogen oxides from exhaust gas and
Therefore, ammonia (NH Three) After injection the catalyst
So-called catalytic ammonia reduction
The original method is widely used. The catalyst used in this method
Conventionally, (1) titanium oxide (TiO)Two) To vanadium
(V), tungsten (W), molybdenum (Mo), iron
(Fe) and other elements (JP-B-52-69)
No. 54, Japanese Patent Publication No. 52-22839, etc.)
(2) Zeo that carries copper (Cu), iron (Fe), etc.
Light catalysts (Japanese Patent Publication No. 54-8351 etc.)
Used.

【0003】近年電力需要のピークを緩和するため、ガ
スタービン発電設備の設置が増加しているが、ガスター
ビン出口温度は500〜6000Cとボイラ排ガスなどに
比べ100〜2000C程度高温であり、使用される触媒
は、耐熱性に優れるとともに高温域における脱硝率の高
いことが必要になる。このため、前記触媒のうちこの要
求を比較的満しているTiO2 −WO3 系触媒やFe置
換ゼオライト触媒を用いた脱硝装置の実用化が行なわれ
ようとしている。
[0003] To mitigate the peak of the recent power demand, but installation of the gas turbine generator is increasing, the gas turbine outlet temperature is 100 to 200 0 C about hot compared to like 500 to 600 0 C and the boiler flue gas In some cases, the catalyst used must have excellent heat resistance and a high denitration rate in a high temperature range. Therefore, a denitration apparatus using a TiO 2 -WO 3 -based catalyst or an Fe-substituted zeolite catalyst which relatively satisfies this requirement among the above-mentioned catalysts is about to be put into practical use.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
TiO2 −WO3 系触媒を用いるものは耐熱性に優れて
おり、500〜6000Cで長時間安定した脱硝性能を維
持できる特徴があるが、この温度域における触媒活性が
低く、ボイラ排ガス脱硝の場合の2〜3倍の触媒を使用
しなければならないという問題点があった。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the above prior arts,
Those using TiO 2 -WO 3 catalyst is excellent in heat resistance, 500 to 600 0 C is characterized to maintain for a long time stable denitration performance, but the catalytic activity in this temperature range is low, the boiler flue gas denitration In this case, there is a problem that two to three times the amount of the catalyst must be used.

【0005】また、Fe置換ゼオライトを用いたものは
500〜6000Cの活性には優れるものの、ゼオライト
の成形性が悪く高強度のものが得がたく、長期間の安定
な運転に問題があった。また、無機結合剤を用いて高強
度を得ようとすると、ゼオライトとの反応により高温活
性が低下し、高温活性に優れるという特徴が活かされな
いという問題があった。
Moreover, those using Fe-substituted zeolite although superior in 500 to 600 0 C activity, of high strength poor moldability zeolite difficult to obtain, there is a problem with long-term stable operation Was. Further, when an attempt is made to obtain high strength by using an inorganic binder, there has been a problem that the high-temperature activity is reduced due to the reaction with zeolite, and the feature of being excellent in high-temperature activity is not utilized.

【0006】本発明の目的は、ガスタービン出口ガスを
はじめとする500〜6000Cの高温排ガスに対しても
優れた活性および強度を示す、高温排ガス中の窒素酸化
物除去方法および除去用触媒を提供することにある。
An object of the present invention show excellent activity and strength against high temperature exhaust gas of 500 to 600 0 C, including gas turbine outlet gas, nitrogen oxide removal method and a catalyst for removing the high temperature exhaust gas Is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本願で特許請求される発明は以下の通りである。 (1) 500℃以上の高温の窒素酸化物含有排ガスに、
還元剤としてのアンモニアを混合し、触媒と接触させて
窒素酸化物を還元する排ガス中の窒素酸化物除去方法に
おいて、上記触媒としてFe置換ゼオライトを第1成
分、チタンタングステン酸化物からなる組成物を第
2成分とし、両者重量比(第1成分/第2世分)で
/99/1となるように混合し、焼成したものを用い
ることを特徴とする高温排ガス中の窒素酸化物除去方
(2)(1)において、ゼオライトがモルデナイトであ
ることを特徴とする高温排ガス中の窒素酸化物除去方
法。 (3) 500℃以上の窒素酸化物含有排ガスをアンモニ
アにより接触還元する高温排ガス中の窒素酸化物除去用
触媒において、0.2〜5重量%のFeを担持したFe
置換ゼオライトと、チタンとタングステンの酸化物とを
混合後、焼成してなることを特徴とする高温排ガス中の
窒素酸化物除去用触媒 (4) 500℃以上の窒素酸化物含有排ガスをアンモニ
アにより接触還元する高温排ガス中の窒素酸化物除去用
触媒において、鉄化合物溶液を水素置換ゼオライトと混
練するか、または上記ゼオライトに含浸後、乾燥・焼成
したFe置換ゼオライトと、硫酸法により得られたメタ
チタン酸スラリ中にタングステン化合物をTi/Wの原
子比が9/1〜99/1の割合となるように混合後
燥・焼成したチタン・タングステン酸化物とを混合
焼成してなることを特徴とする高温排ガス中の窒素酸化
物除去用触媒 (5) 窒素酸化物含有排ガスをアンモニアにより接触還
元する高温排ガス中の窒素酸化物除去用触媒において、
Fe置換ゼオライトと、チタン・タングステン酸化物と
の混合物に無機繊維を添加後水を加えて混練し、これ
を金属基板、無機繊維製織布または網状体に塗布後
燥・焼成してなることを特徴とする高温排ガス中の窒素
酸化物除去用触媒。
[Means for Solving the Problems In order to achieve the above-mentioned problems
The invention claimed in the present application is as follows. (1) For exhaust gas containing nitrogen oxides at a high temperature of 500 ° C or higher,
In a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas, which comprises mixing ammonia as a reducing agent and contacting it with a catalyst to reduce nitrogen oxides, a composition comprising Fe-substituted zeolite as a first component and an oxide of titanium and tungsten as the catalyst. things were the second component, the weight of both ratio (first component / second generation minute) 1
A method for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas, wherein a mixture obtained by mixing and sintering so as to be 9/1 to 9/1 is used . (2) In (1), the zeolite is mordenite.
Of removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas
Law. (3) In a catalyst for removing nitrogen oxides in a high-temperature exhaust gas in which a nitrogen oxide-containing exhaust gas of 500 ° C. or more is catalytically reduced with ammonia, Fe carrying 0.2 to 5% by weight of Fe is used.
A catalyst for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas, which is obtained by mixing a substituted zeolite with an oxide of titanium and tungsten and calcining the mixture . (4) In a catalyst for removing nitrogen oxides in a high-temperature exhaust gas in which a nitrogen oxide-containing exhaust gas of 500 ° C. or more is catalytically reduced with ammonia, an iron compound solution is kneaded with a hydrogen-substituted zeolite, or impregnated in the zeolite and dried. -Tungsten mixed with the calcined Fe-substituted zeolite and the metatitanate slurry obtained by the sulfuric acid method so that the atomic ratio of Ti / W becomes 9/1 to 99/1 , and then dried and calcined titanium・ Mix with tungsten oxide
A catalyst for removing nitrogen oxides in high-temperature exhaust gas, which is obtained by calcining . (5) In a catalyst for removing nitrogen oxides in a high-temperature exhaust gas in which a nitrogen oxide-containing exhaust gas is catalytically reduced with ammonia,
And Fe-substituted zeolite, after adding inorganic fibers to the mixture of titanium-tungsten oxide, by adding water and kneaded, after applying this metal substrate, the inorganic fiber woven fabric or mesh-like body, made by drying and baking A catalyst for removing nitrogen oxides from a high-temperature exhaust gas, characterized in that:

【0008】[0008]

【作用】上記触媒のうちFe置換ゼオライトは、500
〜6000Cで高活性な触媒成分として作用する。TiO
2 −WO3 系組成物は、活性を有する無機結合剤として
作用してFe置換ゼオライトの成形時の強度を向上させ
る。さらに無機繊維は触媒中に分散して強度向上に寄与
するとともに、触媒中の細孔形成を助け、活性向上効果
がある。
The Fe-substituted zeolite among the above catalysts is 500
600 acts as a highly active catalyst component 0 C. TiO
2 -WO 3 based composition, acts as an inorganic binder having the activity of improving the strength at the time of molding of the Fe-substituted zeolite. Further, the inorganic fibers are dispersed in the catalyst to contribute to the improvement of the strength, and also help the formation of pores in the catalyst, and have the effect of improving the activity.

【0009】このため本発明の触媒は、次のような優れ
た特徴を有する。 (a)500〜600℃における脱硝活性は、Fe置換
モルデナイトと同等で、TiO2 −WO3 系触媒の活性
より2倍程度と高い。 (b)触媒成形体の強度は、TiO2 −WO3 と同等で
あり実用上問題のない強度のものが得られる。また、ゼ
オライトとTiO2 −WO3 との反応はほとんど無視で
きるため、粘度鉱物などをバインダに用いたゼオライト
成形体触媒にみられるような高温におけるゼオライト構
造の崩壊−活性低下現象がほとんどない
Therefore, the catalyst of the present invention has the following excellent properties.
It has features. (A) The denitration activity at 500 to 600 ° C. is equivalent to that of the Fe-substituted mordenite, and is about twice as high as the activity of the TiO 2 —WO 3 based catalyst. (B) The strength of the molded catalyst is equivalent to that of TiO 2 -WO 3, and a strength having no practical problem can be obtained. Further, since the reaction between zeolite and TiO 2 -WO 3 can be almost ignored, there is almost no phenomenon of the collapse of the zeolite structure and the decrease in activity at high temperatures as seen in a zeolite molded catalyst using a viscous mineral or the like as a binder .

【0010】発明者らが本発明を完成するに到った経緯
を簡単に述べる。550〜6000Cの高温域での脱硝率
が最も高いものはFe置換モルデナイトであり、これに
匹敵するものは見つかっていない。すなわち、Fe置換
モルデナイトの次に活性の高いのはTi−W触媒である
が、Fe置換モルデナイトの約1/3である。Cu−モ
ルデナイトも脱硝触媒として知られているが、これは低
温域での活性は高いが、高温での活性は低い。また、ゼ
オライトにNi、Pd、Coを担持したものについてテ
ストしてみたが、高温域では還元剤としてのNH3 を酸
化してNOxを発生するため、かえってNOxが増加す
る。また、Znは活性がほとんどなく、Agは高価とい
う問題がある。
A brief description will be given of how the inventors have completed the present invention. 550 to 600 0 C for having the highest denitrification rate in a high temperature range is Fe substituted mordenite, have not found to be comparable thereto. That is, the Ti-W catalyst has the second highest activity after the Fe-substituted mordenite, but about one third of the Fe-substituted mordenite. Cu-mordenite is also known as a denitration catalyst, which has a high activity in a low temperature range but has a low activity at a high temperature. Further, Ni in the zeolite, Pd, I tried to test for those carrying Co, to generate NOx by oxidizing the NH 3 as a reducing agent in a high temperature range, rather NOx increases. Further, there is a problem that Zn has almost no activity and Ag is expensive.

【0011】次にFe置換ゼオライトの補強材として必
要な性質は、次のものがある。 (1)微粒子になりやすく、かつ高温でシンタリングし
ないこと。 (2)ゼオライトと反応して劣化させないこと。 (3)ガス中のSOxによる硫酸塩化しないこと。 (4)それ自身がNH3 の分解活性を示して脱硝率の低
下を引き起さないこと。
Next, the properties required as a reinforcing material of the Fe-substituted zeolite include the following. (1) It is easy to become fine particles and does not sinter at high temperatures. (2) Not deteriorating by reacting with zeolite. (3) Sulfation by SOx in the gas must not occur. (4) The compound itself exhibits NH 3 decomposition activity and does not cause a decrease in the denitration rate.

【0012】各種の材料についてテストした結果、Ti
2 は、シンタリングしやすく、かつNH3 を分解して
2 Oを生成する。WO3 は、微粒子になりずらく、結
合性がない。また、ゼオライトと反応して劣化させる。
Co、Feは、NH3 分解が著しく、NOxを発生す
る。SiO2 、Al2 3 は、Fe−モルデナイト中の
Feが微量これらに移動して高いNH3 分解活性を示
す。また、高温で長時間使用するとボロボロになること
がわかった。Ti−Feは、NH3 分解活性が高く、4
500C以上ではNOxが逆に増加する。Ti−Moは、
550〜6000Cで使用するとMoO3 が蒸発するとい
う問題がある。以上のような理由によって、補強用助剤
として使用できるものは極めて限定されることがわかっ
た。その中で、比較的好結果を与えるのが酸性白土、活
性白土であったが、硫酸塩化するという問題を有するこ
とがわかった。
As a result of testing various materials, Ti
O 2 easily sinters and decomposes NH 3 to produce N 2 O. WO 3 does not easily become fine particles and has no binding property. In addition, it reacts with zeolite and deteriorates.
Co and Fe decompose NH 3 remarkably and generate NOx. SiO 2 and Al 2 O 3 show high NH 3 decomposition activity because a small amount of Fe in Fe-mordenite moves to these. Moreover, it turned out that it becomes tattered if it uses it for a long time at high temperature. Ti—Fe has a high NH 3 decomposition activity,
Above 50 0 C, NOx increases conversely. Ti-Mo is
550-600 0 When used in C is MoO 3 there is a problem that evaporates. For the reasons described above, it has been found that those which can be used as the reinforcing aid are extremely limited. Among them, acid clay and activated clay gave relatively good results, but they were found to have a problem of sulfation.

【0013】本発明になる脱硝法を実施するためのフロ
ーは第1図のようになる。ガスタービン1から排出され
る500〜6500Cの排ガスは、NH3 4が注入された
後、本発明になる板状触媒を組み合わせて充填したもの
またはハニカム状に成形したものの充填層2に導かれ、
排ガス中のNOxが触媒作用によりNH3 で還元されて
2 とH2 Oに転換されて除去される。触媒層を通過し
た排ガスは、そのまま煙突3から排出されるか、また
は、必要に応じて廃熱回収用ボイラ(HRSG)に導か
れて有効利用される。
FIG. 1 shows a flow chart for carrying out the denitration method according to the present invention. 500 to 650 0 C of the exhaust gas discharged from the gas turbine 1, after NH 3 4 is injected, those that have been filled by combining the plate-shaped catalyst according to the present invention or a honeycomb shape molded Although guide the filling layer 2 He
NOx in the exhaust gas is reduced by NH 3 by a catalytic action, converted into N 2 and H 2 O, and removed. The exhaust gas that has passed through the catalyst layer is discharged from the chimney 3 as it is, or guided to a waste heat recovery boiler (HRSG) for effective use as needed.

【0014】第1図の触媒層には、前述した本発明にな
るFe置換ゼオライトとTiO2 −WO3 組成物とから
なる触媒が充填されており、その形状は、板状、ハニカ
ム状 、または通ガス圧力損失が許せば粒状であってもよい。
通常は板状、ハニカム状に成形したものを流れ方向に触
媒面を平行に配した状態で使用される。
The catalyst layer shown in FIG. 1 is filled with a catalyst comprising the Fe-substituted zeolite according to the present invention and the TiO 2 -WO 3 composition described above, and its shape is plate-like, honeycomb-like, or It may be granular as long as the gas passing pressure loss permits.
Usually, a plate-shaped or honeycomb-shaped product is used in a state where the catalyst surface is arranged parallel to the flow direction.

【0015】これらの触媒に用いられるFe置換ゼオラ
イトは、塩化鉄、硝酸鉄、硫酸鉄または各種有機酸の鉄
塩水溶液と水素置換型ゼオライト、望ましくは水素置換
型モルデナイト(Si/Al 原子比━20〜35)と
を加熱設備のあるニーダ中で水を蒸発させながら混練し
てペースト状にした後、乾燥後300〜6000Cで焼成
することによりゼオライト中の水素の一部または全部を
Feで置換して得られる。ゼオライトに担持されるFe
の割合は0.2〜5wt0/0 であり、特に0.5〜2w
0/0 で高活性、高耐久性のものが得られる。他方、T
iO2 −WO3 組成物は、硫酸法で製造されたメタチタ
ン酸スラリ中にパラタングステン酸アンモニウム、タン
グステン酸などの焼成によりWO3 を生成するタングス
テン化合物をTi/W原子比9/1〜99/1の割合で
添加後、加熱ニーダで加熱混練した後、乾燥し、250
〜6000Cで焼成して得られる。
The Fe-substituted zeolite used for these catalysts is an aqueous solution of iron chloride, iron nitrate, iron sulfate or an iron salt of various organic acids and a hydrogen-substituted zeolite, preferably a hydrogen-substituted mordenite (Si / Al atomic ratio: about 20%). 35) and after the water was kneaded while evaporating a paste in a kneader in which a heating equipment and by baking after drying 300 to 600 0 C a part or all of the hydrogen in the zeolite with Fe Obtained by substitution. Fe supported on zeolite
The proportion is 0.2~5wt 0/0, especially 0.5~2w
t 0/0 with high activity, of high durability can be obtained. On the other hand, T
The iO 2 -WO 3 composition is obtained by converting a tungsten compound which generates WO 3 by sintering ammonium paratungstate, tungstic acid or the like into a metatitanate slurry manufactured by a sulfuric acid method with a Ti / W atomic ratio of 9/1 to 99 /. After adding at a ratio of 1, the mixture was heated and kneaded with a heating kneader, dried, and dried at 250.
600 obtained by firing at 0 C.

【0016】上記方法で得られたFe−ゼオライトとT
iO2 −WO3 組成物は、必要に応じて粉砕され200
メッシュ以下の粉末にされた後、両者の混合比率が10
/90〜90/10の割合で混合され、これにSiO2
−Al2 3 系無機繊維を5〜40wt0/0 添加後、水
を加えながらニーダで混練して水分約400/0 のペース
ト状にされる。このペーストを金属基板、無機繊維製織
布もしくは網状体よりなる触媒支持基材に塗布またはコ
ーティングされるか、押し出し成形機によりハニカム状
に成形された後、乾燥および500〜6500Cで焼成さ
れ、触媒として用いられる。
The Fe-zeolite obtained by the above method and T
The iO 2 -WO 3 composition is ground, if necessary, for 200 minutes.
After the powder is reduced to a mesh size or less, the mixing ratio of the two is 10
/ 90-90 / 10 and mixed with SiO 2
-Al 2 O 3 system 5~40wt inorganic fibers 0/0 after the addition is while adding water and kneaded by a kneader to form a paste moisture of about 40 0/0. This paste a metal substrate, or applied or coated on the inorganic fiber woven fabric or catalyst support substrate made of a mesh-like body, after being formed into a honeycomb shape by an extrusion molding machine, and fired in a dry and 500 to 650 0 C , Used as a catalyst.

【0017】本発明になる触媒の特長は上記のとおり、
Fe置換ゼオライトとTiO2 −WO3 組成物を混合し
た形で用いることにあり、各操作の修飾は本発明の範囲
に含まれる。
The features of the catalyst according to the present invention are as described above.
Modification of each operation is included in the scope of the present invention, in which the Fe-substituted zeolite and the TiO 2 -WO 3 composition are used in a mixed form.

【0018】5000C以上の高温における窒素酸化物の
NH3還元において、用いるNH3 には、(1)式の脱
硝反応に利用されるものと、(2)式により分解してN
Oを生成するものとがある。換言すれば、両反応は競争
反応であり、(1)式の反応を促進し、(2)式の反応
を最少限にすることが高温脱硝のキーポイントである。
[0018] In 500 0 NH 3 reduction of nitrogen oxides in C or more high temperature, the NH 3 to be used, and those used in the denitration reaction of (1), is decomposed by (2) N
Some generate O. In other words, both reactions are competing reactions, and promoting the reaction of equation (1) and minimizing the reaction of equation (2) are the key points in high-temperature denitration.

【0019】 NH3 +NO+1/4O2 →N2 +3/2H2 O …(1) NH3 +3/4O2 →NO+3/2H2 O …(2) Fe−ゼオライト、特にFe−モルデナイトは(1)式
の反応活性が著しく高く、(2)式は無視できるが、F
e−Al2 3 、Fe−シリカなどは(2)式の反応が
主体である。このため、Fe−モルデナイトの強度を高
めるため各種バインダを用いると、バインダそのものの
触媒作用により(2)式の分解反応が進みやすくなる
上、ゼオライトの構造を破壊してFe−Al2 3 、F
e−SiO 2 類似化合物を生成し、(1)式の減少に止
まらず(2)式の反応の増大をもたらす。これが高温劣
化の主因と考えられ、従っていかに(2)の副反応の生
じにくい物質をバインダに用いて強度の高いFe−ゼオ
ライト成形体を得るかが5000C以上の脱硝を実用的な
ものになし得るかどうかを左右する。
[0019] NHThree+ NO + / OTwo→ NTwo+ 3 / 2HTwoO ... (1) NHThree+ 3 / 4OTwo → NO + 3 / 2HTwoO (2) Fe-zeolite, especially Fe-mordenite is represented by the formula (1)
Has a remarkably high reaction activity, and the equation (2) can be ignored.
e-AlTwoOThree, Fe-silica, etc., have the reaction of formula (2)
It is the subject. Therefore, the strength of Fe-mordenite is increased.
When using various binders to improve the
The decomposition reaction of the formula (2) proceeds easily due to the catalytic action.
Above, the structure of zeolite is destroyed and Fe-AlTwoOThree, F
e-SiO TwoProduces a similar compound and reduces equation (1)
On the other hand, the reaction of the formula (2) is increased. This is high temperature
It is considered to be the main cause of
High strength Fe-zeo by using hard-to-repel material for binder
500 to get a light molded body0Practical denitration of C or more
It depends on what you can do.

【0020】本発明者らは、そのような物質を探索した
結果、ほとんどの物質が、(2)の反応に高い活性を示
すか、さもなくば、ゼオライトとの反応による構造破壊
を引き起こし、使用できないという結論に達した。最も
有効な手段は、もともと(1)の反応活性に比較的優れ
(2)の副反応が少なく、強度も実用上十分でるだけの
結合性を有するTiO2 −WO3 触媒をバインダに用い
てFe−ゼオライトを成形することであることを見い出
し、本発明の触媒を完成するに到った。すなわち、Ti
2 −WO3 触媒は、もともと(2)の副反応には不活
性であるだけでなく、ゼオライトともほとんど反応しな
い上、ゼオライト粒子に比べ極めて微粒化されやすくゼ
オライトの粒子間を埋めて充分な成形体強度を示す優れ
た性質を有することを確認した。
The present inventors have searched for such substances, and as a result, most of the substances show high activity in the reaction of (2) or cause structural destruction by reaction with zeolite, I came to the conclusion that I couldn't. The most effective means is to use a TiO 2 -WO 3 catalyst which is originally excellent in the reaction activity of (1), has relatively few side reactions of (2), and has sufficient binding strength for practical use as a binder. -It was found that the zeolite was shaped, and the catalyst of the present invention was completed. That is, Ti
The O 2 -WO 3 catalyst is not only inert to the side reaction of (2), but also hardly reacts with zeolite, and is extremely easily atomized as compared with zeolite particles. It was confirmed that the molded article had excellent properties indicating the strength of the molded article.

【0021】これより、Fe−ゼオライトの優れた高温
活性をそこなうことなく、強度の高い触媒体を実現でき
る。
Thus, a high-strength catalyst can be realized without deteriorating the excellent high-temperature activity of Fe-zeolite.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明を具体的実施例を用いて、さら
に詳細に説明する。 実施例1 Si/Al原子比23のH型モルデナイト(東洋ソーダ
製 TSZ−650、平均粒径9μm)粉末100g
を、硝酸鉄(Fe(NO3 3 ・9H2 O) 21.7
gを水265gに溶解した中に投入し、攪拌しながら蒸
発乾固した。得られたペーストを1300Cで2h乾燥
後、常圧の電気炉で5000Cで2hr焼成して、Fe−
モルデナイトを調製した。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. Example 1 100 g of H-type mordenite having an Si / Al atomic ratio of 23 (TSZ-650 manufactured by Toyo Soda, average particle size of 9 μm)
Is converted to iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 .9H 2 O) 21.7
g was dissolved in 265 g of water, and the mixture was evaporated to dryness with stirring. After 2h drying obtained paste at 130 0 C, and 2hr calcined at 500 0 C in an electric furnace at atmospheric pressure, Fe-
Mordenite was prepared.

【0023】一方、硫酸法により調製されたメタチタン
酸スラリ(石原産業製、TiO2 含有量30wt0/0
TiO2 に対するSO4 の割合 10wt0/0 )100
0gにパラタングステン酸アンモン(5(NH4 2
・12WO3 ・5H2 O)51.5gを加え、加熱混練
しながら水を蒸発させた後、1300Cで乾燥後5500C
で2hr大気中で焼成した。得られた粉末をハンマミル
で粉砕しバインダーとして用いた。
On the other hand, metatitanic acid slurry (manufactured by Ishihara Sangyo prepared by sulfuric acid method, TiO 2 content 30 wt 0/0,
Ratio of SO 4 with respect to TiO 2 10wt 0/0) 100
0 g of ammonium paratungstate (5 (NH 4 ) 2 O)
· 12WO 3 · 5H 2 O) 51.5g was added, to the water evaporated while heating and kneading, dried 550 130 0 C 0 C
For 2 hours in the air. The obtained powder was ground with a hammer mill and used as a binder.

【0024】上記方法により得られたFe−モルデナイ
ト粉末50gとTiO2 −WO3 組成物50gを混合
し、これに無機繊維(カオリン系、繊維径3μ)を30
gおよび水80gを加えて、混練し均一なペースト状物
質を得た。Eガラス製ヤーン(線径9μ、2000本/
ヤーン)を1インチ当り10目で織った網状物にSiO
2 とTiO2 を主成分とする触媒成分をコーティング
後、50/0 HCl水で処理し、ガラス中のCaを300/
0 除去したもの(無機繊維基材)を上下2枚重ねたもの
の間に前記触媒ペーストを挟んで上下一対の圧延ローラ
で厚味1.1mmになるように加圧しながら基材に触媒ペ
ーストを塗布した。得られた板状触媒は風乾後6000C
で2hr焼成した。実施例2実施例1におけるFe−モ
ルデナイトの調製法において硝酸鉄の使用量を7.2g
にして他は同様にして触媒を調製した。 実施例3〜6 実施例1のFe−モルデナイトとTiO2 −WO3 組成
物の混合割合50/50を90/10、70/30、3
0/70、10/90に変更し他は同様にして触媒を調
製した。 比較例1および2 実施例1のFe−モルデナイト単独およびTiO2 −W
3 組成物単独で板状触媒を調製した。 比較例3〜5 実施例1におけるTiO2 −WO3 組成物に替え、ベン
トナイト(東洋ベントナイト製)、酸性白土(キシダ化
学製)、および活性白土(キシダ化学製)を用い触媒を
調製した。
The Fe-mordenite obtained by the above method
50g powder and TiOTwo-WOThreeMix 50g of composition
Then, 30 inorganic fibers (kaolin type, fiber diameter 3μ) were added to this.
g and 80 g of water, and kneaded to obtain a uniform paste.
I got the quality. E glass yarn (wire diameter 9μ, 2000 /
Yarn) is woven at 10 stitches per inch to form a SiO
TwoAnd TiOTwoCoating with catalyst component mainly composed of
Later 50/0HCl water to reduce Ca in the glass to 30%.0/
0What removed (inorganic fiber base material) two upper and lower layers
A pair of upper and lower rolling rollers sandwiching the catalyst paste between
While pressing to a thickness of 1.1 mm with
A paste was applied. The obtained plate catalyst was air dried to 6000C
For 2 hours. Example 2 Fe-Mo in Example 1
The amount of iron nitrate used in the preparation of rudenite was 7.2 g
A catalyst was prepared in the same manner as described above. Examples 3 to 6 Fe-mordenite and TiO of Example 1Two-WOThreecomposition
The mixing ratio of 50/50 is 90/10, 70/30, 3
Change the catalyst to 0/70, 10/90 and adjust the catalyst in the same way.
Made. Comparative Examples 1 and 2 Fe-mordenite alone of Example 1 and TiOTwo-W
OThreeA plate catalyst was prepared with the composition alone. Comparative Examples 3 to 5 TiO in Example 1Two-WOThreeBen instead of composition
Tonite (made by Toyo Bentonite), acid clay (Kisida
) And activated clay (Kishida Chemical)
Prepared.

【0025】実施例1〜6および比較例1〜5の触媒に
対し、初期および6000Cにおいて300h保持した場
合の脱硝活性と曲げ強度を表1と表2の条件で測定し
た。得られた結果は表3に示す通りである。
[0025] For catalysts of Examples 1-6 and Comparative Examples 1-5, the denitration activity and the bending strength in the case of 300h held in the initial and 600 0 C as measured under the conditions of Table 1 and Table 2. The results obtained are shown in Table 3.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】[0028]

【表3】 [Table 3]

【0029】Fe−モルデナイト単味の触媒である比較
例1は、脱硝性能は高いものの強度はほとんどない。T
iO2 −WO3 触媒単味の比較例2は、強度が高く60
0℃の耐熱テストによる活性変化は小さいものの、脱硝
活性の絶対値はFe−モルデナイトに比べ著しく小さ
い。また、比較例3〜5の粘度鉱物をバインダーに用い
たものは初期活性、強度とも優れているが、6000C−
300hの耐熱テストにより活性は大きく低下し比較例
2を下まわる。
Comparative Example 1, which is a simple catalyst of Fe-mordenite, has high denitration performance but little strength. T
Comparative Example 2, which had only the iO 2 -WO 3 catalyst, had a high strength of 60%.
Although the activity change by the heat test at 0 ° C. is small, the absolute value of the denitration activity is significantly smaller than that of Fe-mordenite. Furthermore, clay minerals that using the binder initial activity of Comparative Examples 3 to 5, but also excellent strength, 600 0 C-
The activity was significantly reduced by the heat resistance test of 300 hours, and was lower than that of Comparative Example 2.

【0030】これに対し、本発明になる実施例1〜6の
ものは、いずれも、強度、耐熱テスト前後の脱硝活性に
優れており、優れた触媒であることは明確である。ま
た、Fe−モルデナイト中のFe含有量を変化させた実
施例1および2の性能に大差がなく本発明の効果がFe
−モルデナイトのFe含有量に依存しないことは明白で
ある。一方、実施例1および実施例3〜6の結果から、
Fe−モルデナイトとTiO2 −WO3 の混合割合は、
Fe−モルデナイトが多すぎると強度面で不利になり、
逆にTiO2 −WO3 が多くなると脱硝活性の面で不利
となることを示しており、両者の混合比は、望ましくは
70/30〜30/70に選定することがよい。
On the other hand, all of Examples 1 to 6 according to the present invention are excellent in strength and denitration activity before and after the heat resistance test, and are clearly excellent catalysts. Further, there was no significant difference in the performance between Examples 1 and 2 in which the Fe content in Fe-mordenite was changed.
-It is clear that it does not depend on the Fe content of the mordenite. On the other hand, from the results of Example 1 and Examples 3 to 6,
The mixing ratio of Fe-mordenite and TiO 2 -WO 3 is as follows:
If the amount of Fe-mordenite is too large, it is disadvantageous in strength,
Conversely, it indicates that an increase in TiO 2 -WO 3 is disadvantageous in terms of denitration activity, and the mixing ratio of the two is desirably set to 70/30 to 30/70.

【0031】また、図2は、実施例1ならびに比較例2
および比較例3の触媒を6000Cで保持した場合の活性
と強度を経時的に測定した結果をプロットしたものであ
る。これから本発明になる実施例1の触媒は活性強度の
点に優れるだけでなく、6000Cの高温下でも高い脱硝
性能と強度を維持することがわかる。
FIG. 2 shows Example 1 and Comparative Example 2.
And the activity and strength of the case where the catalyst of Comparative Example 3 was held at 600 0 C plots the results measured over time. Not only is the catalyst of Example 1 according to the present invention will now excellent point of the active intensity, it can be seen that to maintain a high denitrification performance and strength at high temperatures of 600 0 C.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明によれば、5000C以上の高温下
で長時間高い脱硝率と強度を有する触媒を用いた脱硝装
置を実現できるため、ガスタービン出口の500〜60
0Cの排ガスを冷却することなくかつ少ない触媒で脱硝
できるようになる。これにより、プロセスそのものがシ
ンプルになるだけでなく、触媒使用量を低減して高い脱
硝率を達成できる効果がある。
According to the present invention, it is possible to realize a denitration apparatus using a catalyst having a long high denitrification rate and strength under high temperature of 500 0 C, 500-60 gas turbine outlet
0 0 becomes possible denitrification of C exhaust gas and less catalyst without cooling. This not only simplifies the process itself, but also has the effect of reducing the amount of catalyst used and achieving a high denitration rate.

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

【図1】ガスタービン排ガス通路に本発明になる窒素酸
化物除去触媒を設けた装置の系統図である。
FIG. 1 is a system diagram of an apparatus provided with a nitrogen oxide removing catalyst according to the present invention in a gas turbine exhaust gas passage.

【図2】本発明の実施例と比較例との6000Cにおける
強度および脱硝率の経時変化を示した図である。
2 is a graph showing changes with time of the intensity and the denitrification rate in the 600 0 C for example and the comparative example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ガスタービン、2…触媒、3…煙突、4…アンモニ
ア。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine, 2 ... Catalyst, 3 ... Chimney, 4 ... Ammonia.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−68120(JP,A) 特開 昭63−126560(JP,A) 特開 昭50−140362(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/94 B01D 53/86 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-2-68120 (JP, A) JP-A-63-126560 (JP, A) JP-A-50-140362 (JP, A) (58) Investigation Field (Int.Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-38/74 B01D 53/94 B01D 53/86

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 00℃以上の高温の窒素酸化物含有排
ガスに、還元剤としてのアンモニアを混合し、触媒と接
触させて窒素酸化物を還元する排ガス中の窒素酸化物除
去方法において、上記触媒としてFe置換ゼオライトを
第1成分、チタンタングステン酸化物からなる組成
物を第2成分とし、両者重量比(第1成分/第2成
分)で1/99/1となるように混合し、焼成した
のを用いることを特徴とする高温排ガス中の窒素酸化物
除去方法。
To 1. A 5 00 ° C. or higher high-temperature nitrogen oxide-containing exhaust gas, ammonia as a reducing agent are mixed, the nitrogen oxide removal method of the catalyst and is contacted with the exhaust gas to reduce nitrogen oxides, the As a catalyst, Fe-substituted zeolite is used as a first component, and a composition comprising an oxide of titanium and tungsten is used as a second component, and the two are in a weight ratio (first component / second component).
A method for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas, characterized by using a mixture which has been mixed and calcined so as to be 1/9 to 9/1 in 1 minute .
【請求項2】 請求項1において、ゼオライトがモルデ
ナイトであることを特徴とする高温排ガス中の窒素酸化
物除去方法。
2. The method according to claim 1, wherein the zeolite is mordenite.
【請求項3】 500℃以上の窒素酸化物含有排ガスを
アンモニアにより接触還元する高温排ガス中の窒素酸化
物除去用触媒において、0.2〜5重量%のFeを担持
したFe置換ゼオライトと、チタンとタングステンの酸
化物とを混合後、焼成してなることを特徴とする高温排
ガス中の窒素酸化物除去用触媒。
3. A catalyst for removing nitrogen oxides in a high-temperature exhaust gas in which a nitrogen oxide-containing exhaust gas at 500 ° C. or higher is catalytically reduced with ammonia, comprising a Fe-substituted zeolite supporting 0.2 to 5% by weight of Fe; A catalyst for removing nitrogen oxides in high-temperature exhaust gas, which is obtained by mixing and sintering tungsten oxide.
【請求項4】 500℃以上の窒素酸化物含有排ガスを
アンモニアにより接触還元する高温排ガス中の窒素酸化
物除去用触媒において、鉄化合物溶液を水素置換ゼオラ
イトと混練するか、または上記ゼオライトに含浸後、乾
燥・焼成したFe置換ゼオライトと、硫酸法により得ら
れたメタチタン酸スラリ中にタングステン化合物をTi
/Wの原子比が9/1〜99/1の割合となるように
合後乾燥・焼成したチタン・タングステン酸化物とを
混合、焼成してなることを特徴とする高温排ガス中の
窒素酸化物除去用触媒。
4. A catalyst for removing nitrogen oxides in a high-temperature exhaust gas by catalytically reducing a nitrogen oxide-containing exhaust gas of 500 ° C. or higher with ammonia, wherein an iron compound solution is kneaded with a hydrogen-substituted zeolite or after impregnation with the zeolite. , Dried and calcined Fe-substituted zeolite, and a meta-titanate slurry obtained by a sulfuric acid method containing a tungsten compound with Ti
/ Atomic ratio of W is after mixing <br/> case such that the ratio of 9/99/1, and a titanium-tungsten oxide was dried and calcined mixed, characterized by comprising by firing Catalyst for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas.
【請求項5】 窒素酸化物含有排ガスをアンモニアによ
り接触還元する高温排ガス中の窒素酸化物除去用触媒に
おいて、Fe置換ゼオライトと、チタン・タングステン
酸化物との混合物に無機繊維を添加後水を加えて混練
し、これを金属基板、無機繊維製織布または網状体に塗
布後乾燥・焼成してなることを特徴とする高温排ガス
中の窒素酸化物除去用触媒。
5. A nitrogen oxide removing catalyst of the hot flue gas nitrogen oxide-containing exhaust gas catalytic reduction with ammonia, and the Fe-substituted zeolite, after adding inorganic fibers to the mixture of titanium-tungsten oxide, water A catalyst for removing nitrogen oxides from high-temperature exhaust gas, which is kneaded, applied to a metal substrate, a woven fabric made of inorganic fiber or a net , dried and fired.
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