JP3366417B2 - Prevention method of ammonium sulfate precipitation in selective reduction denitration method - Google Patents

Prevention method of ammonium sulfate precipitation in selective reduction denitration method

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JP3366417B2
JP3366417B2 JP04315794A JP4315794A JP3366417B2 JP 3366417 B2 JP3366417 B2 JP 3366417B2 JP 04315794 A JP04315794 A JP 04315794A JP 4315794 A JP4315794 A JP 4315794A JP 3366417 B2 JP3366417 B2 JP 3366417B2
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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、アンモニア(NH3
により燃焼排ガス中のNOxを選択的に無害化処理する
方法すなわち燃焼排ガスのアンモニアによる選択還元脱
硝法に関し、さらに具体的には、この脱硝法において処
理済排出ガス中に含まれる未反応アンモニアすなわちス
リップアンモニアを酸化分解し、これに続く熱回収等の
後工程での硫安の生成析出を防止する方法に関する。
The present invention relates to ammonia (NH 3 )
The present invention relates to a method for selectively detoxifying NOx in combustion exhaust gas by means of a method, that is, a selective reduction denitration method using ammonia in combustion exhaust gas, and more specifically, unreacted ammonia, that is, slip contained in exhaust gas treated in this denitration method. The present invention relates to a method of oxidatively decomposing ammonia and preventing the production and precipitation of ammonium sulfate in a subsequent step such as subsequent heat recovery.

【0002】[0002]

【従来の技術】都市ゴミ、産業廃棄物等の焼却時におい
ては、それら廃棄物の由来、種類にもよるが、その燃焼
排ガス中にNOxやSOx、或いは塩化水素、臭気等が
生成する。このためこれらに対する種々の対策が採ら
れ、さらに研究が進めらており、また下水処理場で発生
する汚泥についても結局は焼却処理されるものであり、
それら都市ゴミ等と同様な排ガス上の問題を生じる。
2. Description of the Related Art When incinerating municipal waste, industrial waste, etc., NOx and SOx, hydrogen chloride, odor, etc. are generated in the combustion exhaust gas depending on the origin and type of the waste. For this reason, various measures have been taken against these, further research has been advanced, and the sludge generated at the sewage treatment plant will eventually be incinerated.
Exhaust gas problems similar to those of municipal waste occur.

【0003】また、単一の駆動源(エネルギ−源)から
電気、機械及び熱エネルギ−を生産し、ビル、工場、ホ
テル、病院等の諸施設で使用する動力、照明、空調、給
湯、その他に必要な諸エネルギ−を総合的に賄う、いわ
ゆるコ−ジェネレ−ションシステムは、エネルギ−を高
効率に利用可能とするものとして注目され、これまで逐
次採用され、普及してきている。
Further, electricity, mechanical and thermal energy are produced from a single drive source (energy source) and used in various facilities such as buildings, factories, hotels, hospitals, lighting, air conditioning, hot water supply, etc. The so-called cogeneration system, which comprehensively supplies various energy required for the above, has been attracting attention as one that enables energy to be used with high efficiency, and has been successively adopted and has been popularized.

【0004】このうち、その駆動源として、天然ガスを
主体とする都市ガスを用いるシステムでは、そのガスの
燃焼時におけるNOx、SOx等の生成、排出が、他の
化石燃料に比べてきわめて少なく、クリ−ンであり、ま
たエネルギ−供給の安定性の面からも高い評価を受け、
特に注目されている。
Of these, in a system that uses city gas mainly composed of natural gas as its drive source, NOx, SOx, etc. are generated and emitted at the time of combustion of the gas much less than other fossil fuels. Clean and highly evaluated in terms of energy supply stability,
It has been especially noticed.

【0005】図1は、その駆動源として都市ガスを用い
る場合における上記コ−ジェネレ−ションシステムの一
例を示すものである〔「公害と対策」Vol.25 N
o.4(1989)p.25〜30〕。この例の場合、
都市ガスをコンプレッサ−により昇圧、燃焼させ、ガス
タ−ビンを駆動して発電を行い、これを動力用、照明用
等に供する一方、燃焼排ガスの熱は、排熱ボイラ−及び
これに続くエコノマイザ−により回収し、生産用、空調
用或いは給湯用等として供給するものである。
FIG. 1 shows an example of the above cogeneration system when city gas is used as its driving source ["Pollution and Countermeasures" Vol. 25 N
o. 4 (1989) p. 25-30]. In this example,
City gas is boosted and combusted by a compressor, a gas turbine is driven to generate electric power, and this is used for power, lighting, etc., while the heat of combustion exhaust gas is exhaust heat boiler and subsequent economizer. It is collected by and is supplied for production, air conditioning, hot water supply, or the like.

【0006】しかし、この種のコ−ジェネレ−ションシ
ステムでは、通常、そのようにガスタ−ビン又はガスエ
ンジンを使用し、ガス燃料の燃焼を空気を用いて行うも
のであるため、その排ガス中にNOxを含み、このため
一定規模以上のコ−ジェネレ−ション施設については、
大気汚染防止法上の規制の対象とされている。
However, in this type of cogeneration system, a gas turbine or a gas engine is usually used, and the combustion of the gas fuel is carried out using air. For co-generation facilities that include NOx and are above a certain scale,
It is subject to regulations under the Air Pollution Control Law.

【0007】コ−ジェネレ−ションシステムからのNO
xに対する大気汚染防止法上の規制値すなわちその許容
上限値は、ガスタ−ビンの場合、発電規模約230kW
(換算値)以上で、294ppm、ガスエンジンの場合
には、発電規模約110kW(換算値)以上で、600
ppmとされているが、地方自治体によっては、この値
をさらに下回る指導基準を設け、指導しており、例えば
東京都の場合、その上限値をガスタ−ビンで100pp
m(発電規模:2000kW以上)、ガスエンジンでは
200ppm(発電規模:換算値、約110kW以上)
としている。
NO from the cogeneration system
In the case of a gas turbine, the power generation scale is about 230 kW, which is the regulation value under the Air Pollution Control Law for x.
(Converted value) or more, 294 ppm, in the case of a gas engine, power generation scale of about 110 kW (converted value) or more, 600
Although it is set as ppm, some local governments provide and provide guidance standards below this value. For example, in the case of Tokyo, the upper limit is 100 pp in gas turbine.
m (power generation scale: 2000 kW or more), 200 ppm for gas engines (power generation scale: converted value, approximately 110 kW or more)
I am trying.

【0008】この点、その駆動源として天然ガスを用い
るガスタ−ビン又はガスエンジンでは、その排ガス中に
含まれるNOxの量は、通常50〜150ppm程度で
あるから、上記大気汚染防止法上の規制値をはるかにク
リアし、またこれより厳しい地方自治体での上記指導規
制値をもその大部分でクリアするものであるが、都市ガ
ス業界では、「クリ−ンな都市環境の創造」に寄与する
観点から、さらに「低NOx化技術の開発」が進められ
ている。
In this respect, in a gas turbine or a gas engine that uses natural gas as its driving source, the amount of NOx contained in the exhaust gas is usually about 50 to 150 ppm, so the regulation under the above Air Pollution Control Act is required. Although it clears much of the value, and most of the above-mentioned guidance and regulation values in local governments that are stricter than this, it contributes to "creating a clean urban environment" in the city gas industry. From the point of view, “development of low NOx technology” is being further promoted.

【0009】燃焼排ガス中のNOx成分の低減法は、S
Ox等の排煙脱硫技術とも相まち、これまで火力発電、
自動車或いは各種工場等からの排ガスの処理技術の一環
として研究、開発されてきており、種々の提案がなされ
てきている。このうち、特にNOxに対する選択的性能
から、アンモニアを用いる還元脱硝法が有効であるとさ
れており、このためこの方法は、コ−ジェネレ−ション
システムからの燃焼排ガスの処理法としても利用されて
いる。
A method for reducing NOx components in combustion exhaust gas is S
In tandem with flue gas desulfurization technology such as Ox, thermal power generation,
It has been researched and developed as a part of technology for treating exhaust gas from automobiles or various factories, and various proposals have been made. Among them, the reduction denitration method using ammonia is said to be effective in view of its selective performance with respect to NOx in particular, and therefore, this method is also used as a method for treating combustion exhaust gas from a cogeneration system. There is.

【0010】この脱硝法は、基本的には、排ガス中のN
Oxがアンモニアと反応し、酸化と接触還元とを受けて
窒素と水蒸気(水)とに転換され、無害化されて大気中
に放出されるものであるが、ここで利用される反応を、
NOxがNOである場合についてみると、次の式(1)
で表わされる。そしてこの場合、この反応には適当な触
媒すなわち脱硝触媒が使用される。 NO + NH3 + 1/4O2 = N2 + 3/2H2O (1)
This denitration method is basically based on N in exhaust gas.
Ox reacts with ammonia, undergoes oxidation and catalytic reduction, is converted into nitrogen and water vapor (water), is detoxified, and is released into the atmosphere. The reaction used here is
Looking at the case where NOx is NO, the following equation (1)
It is represented by. In this case, a suitable catalyst, that is, a denitration catalyst is used for this reaction. NO + NH 3 + 1 / 4O 2 = N 2 + 3 / 2H 2 O (1)

【0011】また、その脱硝用のアンモニア源として
は、液化アンモニア、アンモニア水(安水)、尿素(又
は尿素水)、炭酸水素アンモニウム水溶液などが使用さ
れている。これらはいずれも脱硝触媒の直前又は触媒層
内でアンモニアに転化して還元剤として作用するもので
ある。
As the ammonia source for denitration, liquefied ammonia, ammonia water (ammonium water), urea (or urea water), ammonium hydrogen carbonate aqueous solution and the like are used. All of these are converted to ammonia immediately before the denitration catalyst or in the catalyst layer to act as a reducing agent.

【0012】図2は、ガスタ−ビン又はガスエンジンか
らの燃焼排ガスに対して、この脱硝法を適用する場合の
一例を示す概略図である。図中、1は熱回収ボイラ−、
2は、このボイラ−1に連なる煙突であり、3及び4は
ボイラ−用熱交換器である。矢印Aから導入されるガス
タ−ビン又はガスエンジンからの排ガスは、熱回収ボイ
ラ−1の熱交換器3及び4で熱回収された後、煙突2を
通して矢印Bから排出される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of applying this denitration method to combustion exhaust gas from a gas turbine or a gas engine. In the figure, 1 is a heat recovery boiler,
2 is a chimney connected to the boiler 1, and 3 and 4 are boiler heat exchangers. The exhaust gas from the gas turbine or the gas engine introduced from the arrow A is recovered by the heat exchangers 3 and 4 of the heat recovery boiler-1 and then discharged from the arrow B through the chimney 2.

【0013】5は、脱硝用アンモニア(液化アンモニ
ア、アンモニア水、尿素水など)の注入部であり、6は
脱硝触媒層である。このうち、脱硝用アンモニア注入部
5は、多孔性の気体分配器等の適当な手段で構成され、
アンモニアを排ガス流中に均一に分配、混合し、また脱
硝触媒層6は、例えばハニカム状等の形式で構成し、こ
れらによって前記式(1)等で示される反応を行わせ、
排ガス中のNOxを無害のN2、H2O等に変えるもので
ある。
Reference numeral 5 is an injection portion of ammonia for denitration (liquefied ammonia, ammonia water, urea water, etc.), and 6 is a denitration catalyst layer. Of these, the denitration ammonia injecting section 5 is constituted by an appropriate means such as a porous gas distributor,
Ammonia is evenly distributed and mixed in the exhaust gas stream, and the denitration catalyst layer 6 is formed in the form of, for example, a honeycomb or the like, by which the reaction represented by the formula (1) or the like is performed,
It converts NOx in exhaust gas into harmless N 2 , H 2 O, etc.

【0014】そして、駆動源として天然ガスを用い、ガ
スタ−ビン又はガスエンジンを使用するコ−ジェネレ−
ションシステムからの燃焼排ガスに対して、このアンモ
ニアによる選択還元脱硝法を適用する場合には、この脱
硝後の排ガス中のNOxは、前述規制値よりはるかに下
回る値まで下げられている。
A cogeneration system using a natural gas as a driving source and a gas turbine or a gas engine.
When the selective reduction denitration method using ammonia is applied to the combustion exhaust gas from the combustion system, the NOx in the exhaust gas after the denitration is reduced to a value far below the regulation value.

【0015】また、NOx以外の、他の有害成分、就
中、SOxについては、そのようにその駆動源として天
然ガスを用いる場合、関係文献でも、その燃焼排ガス中
におけるSOx量は0(ゼロ)ppmであるとして紹介
されるのが通常であり、コ−ジェネレ−ションシステム
において、そのエネルギ−源として天然ガスを用いる場
合にも、SOxについて特に問題とされることは有り得
ない。
With respect to other harmful components other than NOx, especially SOx, when natural gas is used as the drive source, the SOx amount in the combustion exhaust gas is 0 (zero) even in related documents. It is usually introduced as ppm, and even when natural gas is used as the energy source in a cogeneration system, SOx cannot be a particular problem.

【0016】[0016]

【従来技術の問題点】しかし、コ−ジェネレ−ションシ
ステムにおいて、上記のようにその駆動源として天然ガ
スを利用し、発電とともに熱供給のため排ガスの熱回収
を十分に行なうことで全体熱効率を高くするために、排
ガスの温度を硫安析出限界温度より低くした場合には、
燃焼排ガスについてアンモニア(アンモニアそれ自体と
は限らず、尿素など他のアンモニア系還元剤を含む。)
を用いる脱硝法を長期間続けると熱回収用ボイラ−、エ
コノマイザ−などの熱交換器表面に硫安が析出し、逐次
蓄積する。
However, in the cogeneration system, as described above, natural gas is used as a driving source of the cogeneration system, and the heat recovery of exhaust gas is sufficient for heat generation as well as power generation, thereby improving the overall thermal efficiency. In order to raise the temperature, if the temperature of the exhaust gas is set lower than the ammonium sulfate precipitation limit temperature,
About combustion exhaust gas Ammonia (not limited to ammonia itself, but includes other ammonia-based reducing agents such as urea.)
When the denitration method using is continued for a long period of time, ammonium sulfate is deposited on the surface of the heat exchanger such as the heat recovery boiler and the economizer, and successively accumulated.

【0017】そしてこの析出、蓄積により、この熱回収
用ボイラ−部の熱効率を阻害し、熱回収を不完全にする
ばかりでなく、この部分を通過する排ガスの流路を狭め
て圧力損失を招き、延いてはシステム自体の操作を不可
能にする等、種々の不都合を生じることが分かった。
The deposition and accumulation impede the thermal efficiency of the heat recovery boiler section, making the heat recovery incomplete and narrowing the exhaust gas passage passing through this section, resulting in pressure loss. Furthermore, it has been found that various inconveniences occur, such as making the operation of the system itself impossible.

【0018】また、天然ガスを成分とする都市ガスで
は、前述のとおり、SO2 等のSOxの生成はほとんど
なく、ppmレベルの検出器では通常検出され得ないも
のであるが、その燃焼排ガスの成分を分析したところ、
その燃焼排ガス中には、それでも0.0X〜0.1pp
mの極微量レベルのSOxが含まれていることが認めら
れた。一方、その脱硝触媒層へ導入される排ガス中に
は、通常、約6〜10%の酸素が含まれている。
As described above, city gas containing natural gas hardly produces SOx such as SO 2 and cannot be normally detected by a ppm level detector. When I analyzed the ingredients,
Still, in the combustion exhaust gas, 0.0X to 0.1pp
It was found to contain a trace amount of SOx of m. On the other hand, the exhaust gas introduced into the denitration catalyst layer usually contains about 6 to 10% oxygen.

【0019】本発明では、上記のような事実に加え、さ
らに観察を続けたところ、この酸素が脱硝工程中にSO
2 をSO3 へ酸化、転換し、またその排ガス中には、僅
かではあるが未反応のアンモニアすなわちスリップアン
モニアが含まれており(測定結果によれば、数ppm程
度)、これが上記のように酸化され、含まれる微量のS
3 と反応して硫安を生成、析出し、これが前述諸不都
合の原因であることを見い出した。
In the present invention, in addition to the facts described above, further observation has revealed that this oxygen is SO 2 during the denitration process.
It oxidizes and converts 2 into SO 3, and its exhaust gas contains a small amount of unreacted ammonia, that is, slip ammonia (according to the measurement results, about several ppm). Trace amount of S that is oxidized and contained
It was found that ammonium sulfate was reacted with O 3 to form and precipitate, which was the cause of the above-mentioned inconveniences.

【0020】燃焼排ガスのアンモニアによる選択還元脱
硝法において生じる、前述問題の解決手段としては、
脱硝工程で使用する脱硝触媒として、SOxを生成し難
い脱硝触媒を使用する、後工程すなわち脱硝工程に続
く熱回収用ボイラ−部での温度を硫安の析出温度以上に
維持する、析出硫安を一時的に加熱して分解除去す
る、等の手法があり得る。
As a means for solving the above-mentioned problem that occurs in the selective reduction denitration method of ammonia of combustion exhaust gas,
As a denitration catalyst used in the denitration step, a denitration catalyst that does not easily generate SOx is used, the temperature in the heat recovery boiler section following the denitration step, that is, the denitration step is maintained at a temperature equal to or higher than the precipitation temperature of ammonium sulfate, and the precipitated ammonium sulfate is temporarily used. There may be a method of heating and decomposing and removing.

【0021】しかし、上記の手法については、これま
で硫安の析出を防止できる程度までSO3 の生成を抑え
た触媒はなく、別途研究、開発が必要であり、またの
手法については、その分熱回収を犠牲にせざるを得ず、
エネルギ−のロスを伴い、熱経済上の問題等を生じ、さ
らにの手法については、そのためには別途大がかりな
加熱手段、制御手段等を必要とし、それらの操作上、ま
た熱効率の面からも問題がある。
[0021] However, in the above method, there is no catalyst that suppresses the formation of SO 3 to such an extent that the precipitation of ammonium sulfate can be prevented, and separate research and development are required. I have to sacrifice the recovery,
Along with the loss of energy, problems such as thermo-economic problems occur, and further methods require large-scale heating means, control means, etc., which are also problems in terms of their operation and thermal efficiency. There is.

【0022】そこで、本発明では、前述のとおり、硫安
生成の一因は、その生成成分が脱硝工程からスリップす
る微量のアンモニアであること、またその排ガス中に
は、酸素が含まれている点に着目し、この酸素によりそ
のスリップアンモニア自体を酸化分解させて、アンモニ
アそのものを無くすることにより、前述問題を一挙に解
決することができることを見い出し、本発明に到達する
に至ったものである。
Therefore, in the present invention, as described above, one of the causes of ammonium sulfate production is that the produced component is a trace amount of ammonia slipping from the denitration step, and that the exhaust gas contains oxygen. In view of the above, the inventors have found that the above problems can be solved all at once by decomposing the slip ammonia itself by oxidatively decomposing the slip ammonia itself with this oxygen, and arrived at the present invention.

【0023】これによれば、熱回収工程の操作におい
て、その工程での温度をより低温で行うことができるこ
とから、その分熱回収率を上げることができ、併わせて
排ガスのアンモニアによる臭気を皆無ないしは実質上皆
無とし、弱めることができる等の諸利点をも得ることが
できる。
According to this, in the operation of the heat recovery step, the temperature in the step can be performed at a lower temperature, so that the heat recovery rate can be increased correspondingly, and in addition, the odor due to ammonia in the exhaust gas can be increased. There can be various advantages such as no or virtually none and weakening.

【0024】なお、アンモニアによる還元脱硝装置で生
成する硫安の析出を防止する手法としては、未反応アン
モニア自体を除去する手法があり得る。特公平4−20
664号公報は、その例であるが、ここではその未反応
アンモニアの除去用に有効なものとして、モルデナイ
ト、クリノプチライト又はY型ゼオライトのNa、K、
Ca元素をH、Fe、Cu又はCoで置換した特定の触
媒が提案されている。
As a method for preventing the precipitation of ammonium sulfate produced by the reduction denitration apparatus using ammonia, there is a method of removing unreacted ammonia itself. Tokkyo 4-20
Japanese Patent No. 664 is an example, but here, as effective ones for removing the unreacted ammonia, mordenite, clinoptite, or Y-type zeolite Na, K,
A specific catalyst has been proposed in which the Ca element is replaced by H, Fe, Cu or Co.

【0025】その記載によると、それら触媒は、火力発
電用ボイラ排ガス等の各種排ガスの還元脱硝済ガス用と
して意図されているものであるから、この点では本発明
と共通するものではあるが、それら触媒自体特定のもの
であり、また、本発明における、前述、極微量レベルの
SOxを含むコ−ジェネレ−ションシステム等からの燃
焼排ガスについて意図されているものではない。
According to the description, those catalysts are intended for reducing and denitration gas of various exhaust gases such as boiler exhaust gas for thermal power generation. Therefore, in this respect, they are common to the present invention. These catalysts are specific to the catalyst itself, and are not intended for the combustion exhaust gas from the above-described co-generation system or the like containing the extremely small amount of SOx in the present invention.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】すなわち、本発明は、
燃焼排ガスのアンモニア(NH3 )による選択還元脱硝
法において、その脱硝工程からの未反応アンモニアすな
わちスリップアンモニアを特定の触媒を使用して除去す
ることにより、この脱硝工程に続くボイラ−、エコノマ
イザ−などの熱回収部における硫安の生成、析出を防止
するとともに、併わせて熱回収効率を向上させ、また外
気へのスリップアンモニアの放出をも防止するようにす
ることを目的とする。
That is, the present invention is
In the selective reduction denitration method of ammonia (NH 3 ) of combustion exhaust gas, unreacted ammonia from the denitration step, that is, slip ammonia, is removed by using a specific catalyst, so that the boiler, economizer, etc. following this denitration step It is an object of the present invention to prevent generation and precipitation of ammonium sulfate in the heat recovery section, improve heat recovery efficiency at the same time, and prevent slip ammonia from being released to the outside air.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決すべくなされたものであり、燃焼排ガスのアンモ
ニアによる選択還元脱硝法において、その脱硝後、これ
に続く熱回収工程の前又はその工程中で、その脱硝済排
ガスを白金、ロジウム又はパラジウムから選ばれた少な
くとも1つの、耐熱性酸化物担体に担持した触媒と接触
させることにより、その脱硝済排ガス中のスリップアン
モニアを酸化分解し、除去することを特徴とする、アン
モニアによる選択還元脱硝法における硫安析出防止方法
を提供するものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in the selective reduction denitration method of ammonia of combustion exhaust gas, after the denitration, before the subsequent heat recovery step. Alternatively, in the process, the denitrated exhaust gas is brought into contact with at least one catalyst selected from platinum, rhodium or palladium and supported on a heat-resistant oxide carrier to oxidatively decompose slip ammonia in the denitrated exhaust gas. The present invention provides a method for preventing ammonium sulfate precipitation in the selective reduction denitration method using ammonia, which is characterized in that it is removed.

【0028】ここで用いるアンモニアの酸化反応は、下
記反応式(2)で表わすことができる。この反応は、酸
化触媒を用いて、温度約200〜600℃の範囲で行う
ことができるが、特にこれをコ−ジェネレ−ションシス
テムでのアンモニアによる脱硝工程からの排ガスに適用
する場合には、その触媒を脱硝触媒の後に設置するこ
と、温度が高いほど酸化速度が速いことから、その温度
としては230〜450℃程度で実施するのが望まし
い。 2NH3 + 3/2O2 = N2 + 3H2O (2)
The ammonia oxidation reaction used here can be represented by the following reaction formula (2). This reaction can be carried out at a temperature in the range of about 200 to 600 ° C. using an oxidation catalyst, and particularly when this is applied to the exhaust gas from the denitration step using ammonia in a cogeneration system, Since the catalyst is installed after the denitration catalyst, and the higher the temperature is, the faster the oxidation rate is, the temperature is preferably 230 to 450 ° C. 2NH 3 + 3 / 2O 2 = N 2 + 3H 2 O (2)

【0029】また、本発明で対象とする上記燃焼排ガス
のアンモニアによる選択還元脱硝法それ自体における、
その還元脱硝用のアンモニア源としては、液化アンモニ
ア、アンモニア水(安水)、尿素(又は尿素水)、炭酸
水素アンモニウム水溶液などが使用されるが、これらは
何れも脱硝触媒の直前又は触媒層内でアンモニアに転化
し、還元剤として作用するものであり、本発明において
は、これら何れのアンモニア源を使用した場合の排ガス
についても適用されるものである。
Further, in the selective reduction denitration method itself using ammonia of the combustion exhaust gas, which is the object of the present invention,
Liquefied ammonia, ammonia water (ammonium water), urea (or urea water), an aqueous solution of ammonium hydrogencarbonate, etc. are used as the ammonia source for the reductive denitration. These are just before the denitration catalyst or in the catalyst layer. Is converted into ammonia and acts as a reducing agent, and the present invention is also applied to exhaust gas when any of these ammonia sources is used.

【0030】また、本発明で使用する上記酸化触媒とし
ては、モルデナイトなどのゼオライトに鉄、銅又はコバ
ルトを担持した耐SOx性の触媒も考えられるが、この
ようなアンモニア、SOx低濃度条件では十分な活性が
発揮できない。そのため、このような特殊条件でも活性
が高い触媒が必要であり、白金族系触媒が使用できる
が、このうち特に白金触媒が望ましい。
Further, as the above-mentioned oxidation catalyst used in the present invention, a SOx resistant catalyst in which iron, copper or cobalt is supported on zeolite such as mordenite is also conceivable, but such ammonia and SOx low concentration conditions are sufficient. Can not exert its activity. Therefore, a catalyst having a high activity is required even under such special conditions, and a platinum group-based catalyst can be used. Of these, a platinum catalyst is particularly desirable.

【0031】この点、例えば白金、パラジウムについて
みると、特開昭53−102866号公報にも記載され
ているとおり、これらの触媒は、その廃ガス中、NH3
が15000ppmという高濃度で含まれている場合に
有効に適用されるものであるのに対し、本発明では、そ
の排ガス中、NH3 が数ppmというきわめて低濃度で
ある場合にも、それが有効であることを確認し得たもの
である。
Regarding this point, for example, platinum and palladium, as described in JP-A-53-102866, these catalysts contain NH 3 in the waste gas thereof.
Is effectively applied when it is contained at a high concentration of 15000 ppm, the present invention is effective even when NH 3 in the exhaust gas is a very low concentration of several ppm. It was possible to confirm that

【0032】白金族系触媒のそのような性能から、これ
ら触媒は、その駆動源として天然ガスを用いるコ−ジェ
ネレ−ションシステムからの燃焼排ガス、すなわちNO
x濃度の低い排ガスに対してアンモニアによる選択還元
脱硝法を適用した排ガスについても、有効に使用し得る
ものである。
Because of such performance of platinum group catalysts, these catalysts are flue gas, ie NO, from cogeneration systems that use natural gas as their driving source.
The exhaust gas obtained by applying the selective reduction denitration method using ammonia to the exhaust gas having a low x concentration can also be effectively used.

【0033】また、本発明におけるその触媒の使用態様
すなわち触媒の使用形状としては、これらを適当な担
体、例えば活性アルミナ、シリカ、マグネシア等に担持
させ、粉体状、球形、ペレット状、ハニカム状などの形
状で使用できるが、特にハニカム状であるのが好まし
い。
The mode of use of the catalyst in the present invention, that is, the shape of use of the catalyst, is such that these are supported on a suitable carrier, for example, activated alumina, silica, magnesia, etc., and are in the form of powder, sphere, pellet, or honeycomb. Although it can be used in a shape such as, it is particularly preferably a honeycomb shape.

【0034】本発明に係る触媒は、例えばコ−ジェライ
ト製ハニカムにアルミナをウォッシュ・コ−トした担体
に白金、ロジウムやパラジウムを担持して調製される。
白金族金属の原料としてはその塩化物、硝酸塩、酢酸
塩、塩化アンモニウム塩、アルコキシドなどが使用でき
る。また、担持法は、イオン交換、含浸などである。担
体としてはアルミナ、シリカアルミナ、シリカ、ジルコ
ニア、マグネシアなどが使用できる。中でも、特にアル
ミナが望ましい。
The catalyst according to the present invention is prepared, for example, by supporting platinum, rhodium or palladium on a carrier obtained by wash-coating alumina on a cordierite honeycomb.
As the raw material of the platinum group metal, its chloride, nitrate, acetate, ammonium chloride, alkoxide and the like can be used. The supporting method is ion exchange, impregnation, or the like. As the carrier, alumina, silica alumina, silica, zirconia, magnesia, etc. can be used. Of these, alumina is particularly desirable.

【0035】図3は、その使用態様の一例を示す概略図
である。図中、7が本発明に係るアンモニア酸化触媒層
であり、図3中、A、B及び1〜6で示す部分は、図2
の場合と同じである。図2と対比すると分かるとおり、
そのような従来装置における脱硝触媒層6の後方で、熱
回収用ボイラ−4の前に、アンモニア酸化触媒層7を組
込んだ形式として構成すれば足りるもので、別に特殊な
構造等を採る必要はない。また、4の熱回収部が多段化
し、その間にアンモニア酸化触媒を設置することもでき
る。必ずしも脱硝触媒の直後に設置する必要はない。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of its usage. In the figure, 7 is the ammonia oxidation catalyst layer according to the present invention, and the portions indicated by A, B and 1 to 6 in FIG.
Is the same as in. As you can see by comparing with Figure 2,
It is sufficient to configure the ammonia oxidation catalyst layer 7 in front of the heat recovery boiler 4 behind the denitration catalyst layer 6 in such a conventional apparatus, and it is necessary to adopt a special structure or the like. There is no. Further, the heat recovery unit 4 can be multi-staged, and an ammonia oxidation catalyst can be installed between them. It is not always necessary to install immediately after the denitration catalyst.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
がこの実施例に限定されるものではないことは勿論であ
る。本実施例では図3のような装置を使用して行った。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited to these examples. In this example, the apparatus shown in FIG. 3 was used.

【0037】径20mm、長さ15〜35mmの円筒状
のコ−ジェライト製ハニカムにアルミナと白金1.5g
/リットルを担持し、乾燥、焼成して白金触媒を調製し
た。この触媒を内径20mmのステンレス製反応管に充
填し、下記の条件でアンモニアの除去性能を調べた。 1、試験ガス組成:アンモニア=3ppm、10pp
m及び30ppmの3通り、SO3 =0.1ppm、
酸素=11%、水(水蒸気)=10%、窒素=残
部(バランス)。 2、空間速度:20000h-1、38000-1、760
00h-1の3通り。 3、触媒層温度:350℃
1.5 g of alumina and platinum were added to a cylindrical cordierite honeycomb having a diameter of 20 mm and a length of 15 to 35 mm.
/ Liter was carried, dried and calcined to prepare a platinum catalyst. The catalyst was filled in a stainless steel reaction tube having an inner diameter of 20 mm, and ammonia removal performance was examined under the following conditions. 1. Test gas composition: Ammonia = 3ppm, 10pp
m and 30 ppm, SO 3 = 0.1 ppm,
Oxygen = 11%, water (steam) = 10%, nitrogen = balance (balance). 2, space velocity: 20000h -1 , 38000 -1 , 760
There are three kinds of 00h -1 . 3, catalyst layer temperature: 350 ℃

【0038】以上の条件下に実施し、触媒層前後のアン
モニア濃度を測定した。この測定はインドフェノ−ル法
で行い、その結果を、アンモニアの除去率と出口ガス組
成から熱力学計算により算出した硫安析出上限温度低下
を、条件如何毎に、実施例1〜実施例5として、表1に
示す。
The measurement was carried out under the above conditions, and the ammonia concentration before and after the catalyst layer was measured. This measurement was carried out by the indophenol method, and the results were used as Examples 1 to 5 for the decrease in ammonium sulfate precipitation upper limit temperature calculated by thermodynamic calculation from the removal rate of ammonia and the outlet gas composition. , Shown in Table 1.

【0039】また、表1中、実施例6は白金を2.5g
/リットル担持させたもの、実施例7は、パラジウムを
用い、その担持量を2.5g/リットルとしたもの、実
施例8は、白金1.0g/リットルにロジウム0.1g
/リットルを担持させた場合であり、その余の点は、実
施例1〜5と同様にして製造したものである。
Further, in Table 1, Example 6 contains 2.5 g of platinum.
Per liter, Example 7 uses palladium with an amount of 2.5 g / liter supported, and Example 8 shows platinum 1.0 g / liter and rhodium 0.1 g.
/ Liter is supported, and the other points are manufactured in the same manner as in Examples 1 to 5.

【0040】一方、比較例として、塩化第2鉄を使用
し、イオン交換法で鉄を担持したモルデナイトを実施例
1〜5と同じ形状のコ−ジェライト製ハニカムにウォッ
シュ・コ−トして、115℃で乾燥後、500℃で焼成
して鉄モルデナイト触媒を調製した。この触媒を用い、
試験条件を実施例3と同様にしてアンモニアの除去性能
を調べた。この結果を表1に示す。
On the other hand, as a comparative example, ferric chloride was used and mordenite supporting iron by an ion exchange method was wash-coated on a cordierite honeycomb having the same shape as in Examples 1 to 5, After drying at 115 ° C., it was calcined at 500 ° C. to prepare an iron mordenite catalyst. With this catalyst,
Under the same test conditions as in Example 3, the ammonia removal performance was examined. The results are shown in Table 1.

【0041】表1のとおり、本発明によれば、アンモニ
ア除去率及び硫安析出温度ともに、優れた効果が得られ
ることが明らかである。例えば、白金担持の触媒を使用
した実施例1〜6についてみると、アンモニア除去率は
95.1〜97.1%にも及び、硫安の析出温度は25
〜28℃も低下してることが分かる。
As shown in Table 1, according to the present invention, it is clear that excellent effects can be obtained in both the ammonia removal rate and the ammonium sulfate precipitation temperature. For example, looking at Examples 1 to 6 using a platinum-supported catalyst, the ammonia removal rate reaches 95.1 to 97.1%, and the ammonium sulfate precipitation temperature is 25.
It can be seen that the temperature is lowered by ~ 28 ° C.

【0042】[0042]

【表 1】 [Table 1]

【0043】このうち、比較例と同じ条件で実施した実
施例3をみると、反応管への入口アンモニア濃度濃度
3.0ppmというきわめて低いアンモニア濃度である
のに、アンモニア除去率で96.3%、硫安の析出温度
については26℃も低下しており、これが比較例では、
それぞれ84.6%、15℃であるのと対比すると、本
発明によるその優れた効果は明らかである。
Among them, in Example 3, which was carried out under the same conditions as those of Comparative Example, although the concentration of ammonia at the inlet to the reaction tube was 3.0 ppm, which was extremely low, the ammonia removal rate was 96.3%. As for the precipitation temperature of ammonium sulphate, it decreased by 26 ° C.
Compared with 84.6% and 15 ° C., respectively, the excellent effect of the present invention is clear.

【0044】また、実施例7から明らかなとおり、パラ
ジウム触媒を用いた場合にも優れた活性を示すが、これ
を実施例6と対比すると、白金触媒を用いた場合の方
が、同じ条件でも、これよりさらに高活性であることが
分かる。また白金触媒の場合には、その担持量1.5g
/リットル(実施例1〜実施例5、特に実施例3)の方
が2.5g/リットル(実施例6)よりも高い活性を示
している。さらに、実施例8によると、白金にロジウム
を微量添加することでさらに活性が高くなることが分か
る。
Further, as is apparent from Example 7, when the palladium catalyst is used, excellent activity is exhibited. By contrast with this, Example 6 shows that the platinum catalyst is used under the same conditions. It can be seen that the activity is higher than this. In the case of platinum catalyst, the supported amount is 1.5g
/ Liter (Examples 1 to 5, especially Example 3) shows higher activity than 2.5 g / liter (Example 6). Furthermore, according to Example 8, it can be seen that the activity is further increased by adding a small amount of rhodium to platinum.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、燃焼排
ガスのアンモニアによる選択還元脱硝法において、その
脱硝工程後、これに続くボイラ−、エコノマイザ−等の
熱回収部、これに続く導管部及び煙突における硫安の析
出をきわめて有効に防止し、また抑制することができ
る。これによりそれらの箇所への硫安の析出、堆積によ
るトラブルを実質上解消することができる。
As described above, according to the present invention, in the selective reduction denitration method of ammonia of combustion exhaust gas, after the denitration step, the heat recovery section of the boiler, the economizer, etc., which follows the denitration step, and the conduit section that follows the heat recovery section Also, the precipitation of ammonium sulfate in the chimney can be prevented and suppressed very effectively. As a result, troubles due to precipitation and deposition of ammonium sulfate at those locations can be substantially eliminated.

【0046】また、本発明では、硫安の析出限界温度を
大幅に低下させることができる。これによって熱回収温
度を下げることができ、延いてはその分エネルギ−の回
収率を上げることができる。また、アンモニアによる臭
気を弱め、無くすることができ、これが大気へのアンモ
ニアの逸出、放散を防止し、環境汚染上の問題を解消す
ることができる。
Further, in the present invention, the precipitation limit temperature of ammonium sulfate can be significantly lowered. As a result, the heat recovery temperature can be lowered, and the energy recovery rate can be increased accordingly. Further, the odor caused by ammonia can be weakened and eliminated, which can prevent the escape and emission of ammonia into the atmosphere and solve the problem of environmental pollution.

【0047】本発明によるこれらの効果は、その還元脱
硝法を長期にわたり連続的に操作することを可能とし、
また極微量のスリップアンモニアに対しても有効である
ことから、本発明は、特に天然ガスを駆動源とするコ−
ジェネレ−ションシステムからの燃焼排ガスに対しても
有効に適用することができるものである。
These effects according to the present invention make it possible to continuously operate the reduction denitration method for a long period of time,
Further, since the present invention is also effective for a very small amount of slip ammonia, the present invention particularly relates to a co-drive using natural gas as a driving source.
It can also be effectively applied to combustion exhaust gas from a generation system.

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

【図1】コ−ジェネレ−ションシステムの一例を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a cogeneration system.

【図2】熱回収部にアンモニアによる選択脱硝法を適用
した一例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example in which a selective denitration method using ammonia is applied to a heat recovery unit.

【図3】図2の部分に本発明に係るアンモニア酸化触媒
層を組み込んだ図。
FIG. 3 is a view in which the ammonia oxidation catalyst layer according to the present invention is incorporated in the portion of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱回収ボイラ− 2 煙突 3、4 ボイラ−用熱交換器 5 脱硝用アンモニアの注入部 6 脱硝触媒層 7 アンモニアの酸化触媒層 1 Heat recovery boiler 2 chimney Heat exchanger for 3, 4 boiler 5 Ammonia injection part for denitration 6 DeNOx catalyst layer 7 Ammonia oxidation catalyst layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−191527(JP,A) 特開 昭53−102866(JP,A) 特開 平3−221147(JP,A) 特開 平5−329334(JP,A) 特開 平5−269351(JP,A) 特開 平5−15739(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/86,53/56 B01J 21/00 - 38/74 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-2-191527 (JP, A) JP-A-53-102866 (JP, A) JP-A-3-221147 (JP, A) JP-A-5- 329334 (JP, A) JP-A-5-269351 (JP, A) JP-A-5-15739 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B01D 53 / 86,53 / 56 B01J 21/00-38/74

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 天然ガスを駆動源とするガスエンジン又
はガスタ−ビンを用いるコ−ジェネレ−ションシステム
からの燃焼排ガスをアンモニアにより選択還元脱硝する
に際し、該脱硝工程に続く熱回収部、導管部及び煙突に
おける硫安の析出を防止する方法であって、その脱硝工
程後、これに続く熱回収部における熱回収工程前又はそ
の工程中、その脱硝済排ガスをアルミナ担体に担持して
なる白金触媒と接触させることにより、その脱硝済排ガ
ス中のスリップアンモニアを酸化分解し、除去すること
を特徴とする脱硝工程に続く熱回収部、導管部及び煙突
における硫安析出防止方法。
1. A gas engine or a natural gas driven source
Is a cogeneration system using a gas turbine
Selective denitration of combustion exhaust gas from ammonia with ammonia
In the heat recovery part, conduit part and chimney following the denitration process.
Method for preventing the precipitation of ammonium sulfate in
After that, before or after the heat recovery process in the subsequent heat recovery section.
During the process of, the denitrated exhaust gas is supported on an alumina carrier.
By contacting the platinum catalyst with
Oxidative decomposition and removal of slip ammonia in wastewater
Heat recovery part, conduit part and chimney following denitration process characterized by
Prevention method of ammonium sulfate precipitation.
【請求項2】 前記選択還元脱硝用のアンモニアが、脱
硝工程における脱硝触媒の直前又は脱硝触媒層内でアン
モニア源からアンモニアに転化したアンモニアであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の硫安析出防止方法。
2. Ammonia for the selective reduction denitration is deoxidized.
Immediately before the denitration catalyst in the nitrification process or in the denitration catalyst layer
Ammonia converted to ammonia from monia source
The method for preventing ammonium sulfate precipitation according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記アンモニア源が液化アンモニア、ア
ンモニア水、尿素、尿素水又は炭酸水素アンモニウム水
溶液であることを特徴とする請求項2に記載の硫安析出
防止方法。
3. The ammonia source is liquefied ammonia,
Ammonia water, urea, urea water or ammonium hydrogen carbonate water
3. Ammonium sulfate precipitation according to claim 2, which is a solution
Prevention method.
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