JP3520324B2 - アンモニアガスの分解方法 - Google Patents
アンモニアガスの分解方法Info
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- JP3520324B2 JP3520324B2 JP2000072196A JP2000072196A JP3520324B2 JP 3520324 B2 JP3520324 B2 JP 3520324B2 JP 2000072196 A JP2000072196 A JP 2000072196A JP 2000072196 A JP2000072196 A JP 2000072196A JP 3520324 B2 JP3520324 B2 JP 3520324B2
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- gas
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- decomposing
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
- C01B3/047—Decomposition of ammonia
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
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- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
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- Industrial Gases (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、本発明はアンモニ
アガスの分解方法に関する。
アガスの分解方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石炭のガス化プロセスで発生するアンモ
ニアは、生成ガスを触媒の存在下で利用する際には触媒
毒として作用し、生成ガスをガスタービンで燃焼させる
際にはＮＯx源となる。それゆえ、石炭のガス化プロセス
において、生成ガスからのアンモニアの除去処理は必須
の技術である。
ニアは、生成ガスを触媒の存在下で利用する際には触媒
毒として作用し、生成ガスをガスタービンで燃焼させる
際にはＮＯx源となる。それゆえ、石炭のガス化プロセス
において、生成ガスからのアンモニアの除去処理は必須
の技術である。
【０００３】生成ガスからのアンモニアの除去は、通常、
触媒を用いてアンモニアガスを分解することにより行わ
れる。従来、そのような触媒としては、鉄を含むドロマイ
ト、鉄鉱石の焼結物、及び石灰石などの使い捨て可能な
材料が検討されてきたが、これら材料では十分な分解効
率を実現することができない。
触媒を用いてアンモニアガスを分解することにより行わ
れる。従来、そのような触媒としては、鉄を含むドロマイ
ト、鉄鉱石の焼結物、及び石灰石などの使い捨て可能な
材料が検討されてきたが、これら材料では十分な分解効
率を実現することができない。
【０００４】そこで、アルミナなどにＮｉやＲｕなどの
ＶＩＩＩ族遷移元素をベースとした触媒を用いることが
提案されている。この触媒によれば、比較的高い効率で
アンモニアを分解することができる。
ＶＩＩＩ族遷移元素をベースとした触媒を用いることが
提案されている。この触媒によれば、比較的高い効率で
アンモニアを分解することができる。
【０００５】しかしながら、このようなＶＩＩＩ族遷移
元素をベースとした触媒は高価である。そのため、アン
モニアガスを大量に分解処理するには不向きである。
元素をベースとした触媒は高価である。そのため、アン
モニアガスを大量に分解処理するには不向きである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術では、安価に及び十分に高い効率でアンモニアガスを
分解することができなかった。
術では、安価に及び十分に高い効率でアンモニアガスを
分解することができなかった。
【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、安価に及び十分に高い効率でアンモニアガス
を分解することを可能とするアンモニアガスの分解方法
を提供することを目的とする。
のであり、安価に及び十分に高い効率でアンモニアガス
を分解することを可能とするアンモニアガスの分解方法
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、実質的に炭素からなる担体と前記担体に担
持されアルカリ土類金属及び遷移金属からなる群より選
ばれる少なくとも１種の元素とを備えた複合体を触媒と
して用いてアンモニアガスを窒素ガスへと分解すること
を特徴とするアンモニアガスの分解方法を提供する。
に、本発明は、実質的に炭素からなる担体と前記担体に担
持されアルカリ土類金属及び遷移金属からなる群より選
ばれる少なくとも１種の元素とを備えた複合体を触媒と
して用いてアンモニアガスを窒素ガスへと分解すること
を特徴とするアンモニアガスの分解方法を提供する。
【０００９】上記の通り、本発明では、アンモニアガス
の分解に、主に炭素からなる担体とこの担体に担持され
アルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも
１種の元素とを備えた複合体を触媒として使用する。こ
のような複合体を使用した場合、極めて高い効率でアン
モニアガスを窒素ガスへと分解させることができる。し
かも、この複合体は、容易且つ安価に入手可能な材料で製
造可能である。したがって、本発明によると、安価に及び
十分に高い効率でアンモニアガスを分解することが可能
となる。
の分解に、主に炭素からなる担体とこの担体に担持され
アルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも
１種の元素とを備えた複合体を触媒として使用する。こ
のような複合体を使用した場合、極めて高い効率でアン
モニアガスを窒素ガスへと分解させることができる。し
かも、この複合体は、容易且つ安価に入手可能な材料で製
造可能である。したがって、本発明によると、安価に及び
十分に高い効率でアンモニアガスを分解することが可能
となる。
【００１０】本発明において、アンモニアガスの分解は
５００〜１２００℃の温度条件下で行うことが好まし
く、７００〜９００℃の温度条件下で行うことがより好
ましい。アンモニアガスの分解温度を５００℃以上とす
ることにより、極めて高い分解率を実現することができ
る。また、アンモニアガスは、かなりの部分が１２００℃
を超えると触媒の非存在下でも分解する。したがって、
アンモニアガスの分解温度を１０００℃以下とすること
により、本発明の効果がより顕著となる。
５００〜１２００℃の温度条件下で行うことが好まし
く、７００〜９００℃の温度条件下で行うことがより好
ましい。アンモニアガスの分解温度を５００℃以上とす
ることにより、極めて高い分解率を実現することができ
る。また、アンモニアガスは、かなりの部分が１２００℃
を超えると触媒の非存在下でも分解する。したがって、
アンモニアガスの分解温度を１０００℃以下とすること
により、本発明の効果がより顕著となる。
【００１１】また、このアンモニアガスの分解は０．１
〜１０ＭＰａの圧力条件下で行うことが好ましく、０．
１〜２ＭＰａの圧力条件下で行うことがより好ましい。
このような条件下でアンモニアガスを分解することによ
り、極めて高い分解率を実現することができる。
〜１０ＭＰａの圧力条件下で行うことが好ましく、０．
１〜２ＭＰａの圧力条件下で行うことがより好ましい。
このような条件下でアンモニアガスを分解することによ
り、極めて高い分解率を実現することができる。
【００１２】本発明においては、上記複合体として、例え
ば、アルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なく
とも１種の元素を含有する有機材料を熱分解することに
より得られたものを用いることができる。或いは、アル
カリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも１種
の元素と有機材料との混合物を加熱して、この有機材料
の熱分解を生じさせることにより得られたものを用いて
もよい。これら方法は単純であり、しかも上述した材料
は極めて安価である。
ば、アルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なく
とも１種の元素を含有する有機材料を熱分解することに
より得られたものを用いることができる。或いは、アル
カリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも１種
の元素と有機材料との混合物を加熱して、この有機材料
の熱分解を生じさせることにより得られたものを用いて
もよい。これら方法は単純であり、しかも上述した材料
は極めて安価である。
【００１３】上記有機材料は、褐炭，亜瀝青炭，瀝青
炭，及び無煙炭のような石炭、泥炭、草炭（ピート）、重
質油、木質系廃棄物（バイオマス；廃材、間伐材、おがく
ず等）、及び廃棄プラスチックのように、熱分解によって
炭素質物質を与える有機資源であれば特に制限はない。
これら有機材料の中でも、褐炭、亜瀝青炭、泥炭、及び草炭
のように酸素含有量の多い材料を用いて上記複合体を製
造することが好ましい。これら材料を用いた場合、上述
した元素が形成する粒子の粒径をナノメートルスケール
とすることができる。
炭，及び無煙炭のような石炭、泥炭、草炭（ピート）、重
質油、木質系廃棄物（バイオマス；廃材、間伐材、おがく
ず等）、及び廃棄プラスチックのように、熱分解によって
炭素質物質を与える有機資源であれば特に制限はない。
これら有機材料の中でも、褐炭、亜瀝青炭、泥炭、及び草炭
のように酸素含有量の多い材料を用いて上記複合体を製
造することが好ましい。これら材料を用いた場合、上述
した元素が形成する粒子の粒径をナノメートルスケール
とすることができる。
【００１４】本発明において、上述した担体に担持され
る元素は、アルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる
少なくとも１種の元素であれば特に制限はないが、鉄、カ
ルシウム、或いはそれら両方であることが好ましい。上
記複合体がこれら元素を含有する場合、極めて高い効率
でアンモニアガスを分解することができる。また、上記
複合体が、マグネシウム、ストロンチウム、及びバリウム
などのアルカリ土類金属元素や、クロム、マンガン、ニッ
ケル、コバルト、銅、ジルコニア、モリブデン、パラジウ
ム、タングステン、レニウム、オスニウム、イリジウム、
銀、ルチニウム、ロジウム、金、及び白金などの遷移金属元
素を含有する場合も高い効率でアンモニアガスを分解す
ることができる。
る元素は、アルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる
少なくとも１種の元素であれば特に制限はないが、鉄、カ
ルシウム、或いはそれら両方であることが好ましい。上
記複合体がこれら元素を含有する場合、極めて高い効率
でアンモニアガスを分解することができる。また、上記
複合体が、マグネシウム、ストロンチウム、及びバリウム
などのアルカリ土類金属元素や、クロム、マンガン、ニッ
ケル、コバルト、銅、ジルコニア、モリブデン、パラジウ
ム、タングステン、レニウム、オスニウム、イリジウム、
銀、ルチニウム、ロジウム、金、及び白金などの遷移金属元
素を含有する場合も高い効率でアンモニアガスを分解す
ることができる。
【００１５】本発明において、触媒として用いられる複
合体が上述した元素として、アルカリ土類金属及び遷移
金属のいずれか一方のみを含有する場合は、上述した元
素の複合体中の濃度を０．１〜１０質量％とすることが
好ましく、１〜３質量％とすることがより好ましい。ま
た、上述した元素として、アルカリ土類金属から選ばれた
元素及び遷移金属から選ばれた元素の双方を含有する場
合は、上記複合体中の濃度を０．１〜２０質量％とする
ことが好ましく、１〜５質量％とすることがより好まし
い。
合体が上述した元素として、アルカリ土類金属及び遷移
金属のいずれか一方のみを含有する場合は、上述した元
素の複合体中の濃度を０．１〜１０質量％とすることが
好ましく、１〜３質量％とすることがより好ましい。ま
た、上述した元素として、アルカリ土類金属から選ばれた
元素及び遷移金属から選ばれた元素の双方を含有する場
合は、上記複合体中の濃度を０．１〜２０質量％とする
ことが好ましく、１〜５質量％とすることがより好まし
い。
【００１６】本発明において、上記複合体の粒径に特に
制限はない。すなわち、上記複合体は、粒径が数ｃｍの粒
子であっても、数百μｍの粉体であってもよい。さらに、
上記複合体は粉体を成形してペレット状としたものであ
ってもよい。
制限はない。すなわち、上記複合体は、粒径が数ｃｍの粒
子であっても、数百μｍの粉体であってもよい。さらに、
上記複合体は粉体を成形してペレット状としたものであ
ってもよい。
【００１７】
【実施例】（実施例１）以下に示す方法により、複数種
の触媒を製造し、それら触媒がアンモニアガスを分解す
る能力並びにその経時変化について調べた。
の触媒を製造し、それら触媒がアンモニアガスを分解す
る能力並びにその経時変化について調べた。
【００１８】［サンプル（１）〜（４）の製造］まず、
豪州産褐炭に鉄イオンを含有する溶液を添加し、所定温
度で減圧乾燥させた。これにより得られた混合物を不活
性ガス雰囲気中で９００℃に加熱して褐炭の熱分解を生
じさせた。以上のようにして、鉄と炭素との複合材料を
製造した。この複合材料をサンプル（１）とする。
豪州産褐炭に鉄イオンを含有する溶液を添加し、所定温
度で減圧乾燥させた。これにより得られた混合物を不活
性ガス雰囲気中で９００℃に加熱して褐炭の熱分解を生
じさせた。以上のようにして、鉄と炭素との複合材料を
製造した。この複合材料をサンプル（１）とする。
【００１９】次に、豪州産褐炭に鉄イオンを含有する溶
液を添加し、所定温度で減圧乾燥させた。なお、上記溶液
の添加は、最終的な複合材料中の鉄濃度がサンプル
（１）に比べてより高くなるように添加した。次に、そ
れにより得られた混合物を不活性ガス雰囲気中で９００
℃に加熱して褐炭の熱分解を生じさせた。以上のように
して、鉄と炭素との複合材料を製造した。この複合材料
をサンプル（２）とする。
液を添加し、所定温度で減圧乾燥させた。なお、上記溶液
の添加は、最終的な複合材料中の鉄濃度がサンプル
（１）に比べてより高くなるように添加した。次に、そ
れにより得られた混合物を不活性ガス雰囲気中で９００
℃に加熱して褐炭の熱分解を生じさせた。以上のように
して、鉄と炭素との複合材料を製造した。この複合材料
をサンプル（２）とする。
【００２０】次に、市販の活性炭に鉄イオンを含有する
溶液を添加し、所定温度で減圧乾燥させた。次に、それに
より得られた混合物を還元性ガス雰囲気中で５００℃に
加熱した。以上のようにして、鉄と炭素との複合材料を
製造した。この複合材料をサンプル（３）とするさら
に、豪州産褐炭にカルシウムイオンを含有する溶液を添
加し、所定温度で減圧乾燥させた。次に、それにより得ら
れた混合物を不活性ガス雰囲気中で８００〜９００℃に
加熱して褐炭の熱分解を生じさせた。以上のようにし
て、カルシウムと炭素との複合材料を製造した。この複
合材料をサンプル（４）とする。
溶液を添加し、所定温度で減圧乾燥させた。次に、それに
より得られた混合物を還元性ガス雰囲気中で５００℃に
加熱した。以上のようにして、鉄と炭素との複合材料を
製造した。この複合材料をサンプル（３）とするさら
に、豪州産褐炭にカルシウムイオンを含有する溶液を添
加し、所定温度で減圧乾燥させた。次に、それにより得ら
れた混合物を不活性ガス雰囲気中で８００〜９００℃に
加熱して褐炭の熱分解を生じさせた。以上のようにし
て、カルシウムと炭素との複合材料を製造した。この複
合材料をサンプル（４）とする。
【００２１】［サンプル（１）〜（４）の分析］上述し
た方法で製造したサンプル（１）〜（４）について、比
表面積、金属含有量、及び金属粒子の粒径を測定した。
なお、これら測定には、Ｎ2吸着測定法及び粉末Ｘ線回折
（ＸＲＤ）装置を用いた。また、ＸＲＤ測定は、後述する
アンモニアガス分解能力の測定後に行った。その結果を
下記表１に示す。
た方法で製造したサンプル（１）〜（４）について、比
表面積、金属含有量、及び金属粒子の粒径を測定した。
なお、これら測定には、Ｎ2吸着測定法及び粉末Ｘ線回折
（ＸＲＤ）装置を用いた。また、ＸＲＤ測定は、後述する
アンモニアガス分解能力の測定後に行った。その結果を
下記表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１に示すように、サンプル（１），
（２），及び（４）の比表面積は３２０〜３６０ｍ2／
ｇと、ほぼ同様の値である。すなわち、上記複合材料の比
表面積は、金属の種類や濃度には殆ど依存していない。
それに対し、サンプル（３）の比表面積は６１０ｍ2／ｇ
と、サンプル（１），（２），及び（４）の比表面積の
およそ２倍にも達している。
（２），及び（４）の比表面積は３２０〜３６０ｍ2／
ｇと、ほぼ同様の値である。すなわち、上記複合材料の比
表面積は、金属の種類や濃度には殆ど依存していない。
それに対し、サンプル（３）の比表面積は６１０ｍ2／ｇ
と、サンプル（１），（２），及び（４）の比表面積の
およそ２倍にも達している。
【００２４】次に、サンプル（１）〜（４）を透過型電
子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、上記表１に示す
ように、金属粒子の粒径に顕著な違いが見られた。すな
わち、サンプル（３）では金属粒子の粒径が１００〜５
００ｎｍにまで達しているのに対し、サンプル（１）及
び（２）では金属粒子の粒径は２０〜５０ｎｍであっ
た。サンプル（１）及び（２）で金属粒子の粒径をナノ
メートルスケールとすることができた理由は、複合材料
の原料として含酸素官能基を多量に有する石炭を使用し
たためである。
子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、上記表１に示す
ように、金属粒子の粒径に顕著な違いが見られた。すな
わち、サンプル（３）では金属粒子の粒径が１００〜５
００ｎｍにまで達しているのに対し、サンプル（１）及
び（２）では金属粒子の粒径は２０〜５０ｎｍであっ
た。サンプル（１）及び（２）で金属粒子の粒径をナノ
メートルスケールとすることができた理由は、複合材料
の原料として含酸素官能基を多量に有する石炭を使用し
たためである。
【００２５】［アンモニアガス分解能力の測定］次に、
図１に示す流通式反応システムを用いて、上述した方法
で製造したサンプル（１）〜（４）のアンモニアガスを
分解する能力及びその経時変化について調べた。
図１に示す流通式反応システムを用いて、上述した方法
で製造したサンプル（１）〜（４）のアンモニアガスを
分解する能力及びその経時変化について調べた。
【００２６】図１は、本発明の実施例で用いた流通式反
応システムを概略的に示す図である。図１に示す流通式
反応システム１は、アンモニアガスの分解を行う反応部
２と、反応部２にアンモニアを含むガスを供給するガス
供給・制御部３と、反応部２で処理したガスを精製・分
析する精製・分析部４とで構成されている。
応システムを概略的に示す図である。図１に示す流通式
反応システム１は、アンモニアガスの分解を行う反応部
２と、反応部２にアンモニアを含むガスを供給するガス
供給・制御部３と、反応部２で処理したガスを精製・分
析する精製・分析部４とで構成されている。
【００２７】反応部２は、内部に触媒層６を有する石英
製の反応管５と、反応管５の周囲を取り囲むように設け
られ十分に長い均熱ゾーンを有するガラス製の透明電気
炉７と、反応管５の外部に接触するように設けられ触媒
層６の温度制御を行うための熱電対（Ｔ．Ｃ．）とで構
成されている。
製の反応管５と、反応管５の周囲を取り囲むように設け
られ十分に長い均熱ゾーンを有するガラス製の透明電気
炉７と、反応管５の外部に接触するように設けられ触媒
層６の温度制御を行うための熱電対（Ｔ．Ｃ．）とで構
成されている。
【００２８】ガス供給・制御部３は、反応管５に接続さ
れたマスフローコントローラ８ａ〜８ｃと、マスフロー
コントローラ８ａ〜８ｃにそれぞれ接続されたステンレ
ス製のガス供給源９ａ〜９ｃとで構成されている。ガス
供給源９ａ〜９ｃには、それぞれ異なる種類のガスが収
容されており、マスフローコントローラ８ａ〜８ｃによ
り反応管５へ所望のガスを所望の流量で供給可能とされ
ている。
れたマスフローコントローラ８ａ〜８ｃと、マスフロー
コントローラ８ａ〜８ｃにそれぞれ接続されたステンレ
ス製のガス供給源９ａ〜９ｃとで構成されている。ガス
供給源９ａ〜９ｃには、それぞれ異なる種類のガスが収
容されており、マスフローコントローラ８ａ〜８ｃによ
り反応管５へ所望のガスを所望の流量で供給可能とされ
ている。
【００２９】精製・分析部４は、高速ガスクロマトグラ
フ１０及びガスモニタ１１とそれらに接続されたコンピ
ュータ１２等を有している。精製・分析部４では、高速
ガスクロマトグラフ１０、ガスモニタ１１、及びコンピュ
ータ１２等により反応管５から排気されたガスのオンラ
イン分析が行われる。
フ１０及びガスモニタ１１とそれらに接続されたコンピ
ュータ１２等を有している。精製・分析部４では、高速
ガスクロマトグラフ１０、ガスモニタ１１、及びコンピュ
ータ１２等により反応管５から排気されたガスのオンラ
イン分析が行われる。
【００３０】上述した流通式反応システム１を用いて、
サンプル（１）〜（４）のアンモニアガスを分解する能
力について調べた。なお、ここでは、反応管５の内部には
サンプル（２）を充填して触媒層６を形成し、アンモニ
アガスとして２０００ｐｐｍの濃度でアンモニアを含有
する不活性ガス、または、石炭のガス化で生成したガスと
同様の成分になるように調整したガスとアンモニアガス
との混合ガスを用い、分解処理温度を７５０℃とし、反応
管５内に供給するガスの流量は３００ｃｍ2（ＳＴＰ）
／分とし、反応管５内の圧力は０．１ＭＰａとした。ま
た、反応管５に金属材料を用いて２ＭＰａの実験も行っ
た。
サンプル（１）〜（４）のアンモニアガスを分解する能
力について調べた。なお、ここでは、反応管５の内部には
サンプル（２）を充填して触媒層６を形成し、アンモニ
アガスとして２０００ｐｐｍの濃度でアンモニアを含有
する不活性ガス、または、石炭のガス化で生成したガスと
同様の成分になるように調整したガスとアンモニアガス
との混合ガスを用い、分解処理温度を７５０℃とし、反応
管５内に供給するガスの流量は３００ｃｍ2（ＳＴＰ）
／分とし、反応管５内の圧力は０．１ＭＰａとした。ま
た、反応管５に金属材料を用いて２ＭＰａの実験も行っ
た。
【００３１】以上の方法でアンモニアガスの分解を行
い、サンプル（２）で触媒層６を構成した場合について、
アンモニアガスの供給を継続した時間と分解率との関係
を調べた。また、同様に、サンプル（１）で触媒層６を構
成した場合、サンプル（３）で触媒層６を構成した場合、
サンプル（４）で触媒層６を構成した場合、及び石英ウ
ールのみで触媒層６を構成した場合についてもアンモニ
アガスの供給を継続した時間と分解率との関係を調べ
た。図２にその結果を示す。
い、サンプル（２）で触媒層６を構成した場合について、
アンモニアガスの供給を継続した時間と分解率との関係
を調べた。また、同様に、サンプル（１）で触媒層６を構
成した場合、サンプル（３）で触媒層６を構成した場合、
サンプル（４）で触媒層６を構成した場合、及び石英ウ
ールのみで触媒層６を構成した場合についてもアンモニ
アガスの供給を継続した時間と分解率との関係を調べ
た。図２にその結果を示す。
【００３２】図２は、本発明の実施例に係る複合体につ
いて測定したアンモニアガスの供給を継続した時間と分
解率との関係を示すグラフである。図中、横軸はアンモ
ニアガスの供給を継続した時間を示し、縦軸はアンモニ
アガスの分解率を示している。また、参照番号１５に示
すデータはサンプル（２）に関して得られたものであ
り、参照番号１６に示すデータはサンプル（４）に関し
て得られたものであり、参照番号１７に示すデータは石
英ウールのみを充填した場合に関して得られたものであ
る。
いて測定したアンモニアガスの供給を継続した時間と分
解率との関係を示すグラフである。図中、横軸はアンモ
ニアガスの供給を継続した時間を示し、縦軸はアンモニ
アガスの分解率を示している。また、参照番号１５に示
すデータはサンプル（２）に関して得られたものであ
り、参照番号１６に示すデータはサンプル（４）に関し
て得られたものであり、参照番号１７に示すデータは石
英ウールのみを充填した場合に関して得られたものであ
る。
【００３３】図２に示すように、触媒層６を石英ウール
で構成して行ったブランクテストにおいてもアンモニア
ガスの分解は生じたが、その分解率は高々数％であっ
た。それに対し、触媒層６をサンプル（２）で構成した
場合、アンモニアガスの分解反応は極めて速やかに進行
し、分解率はアンモニアガスを供給した直後から１００
％に達した。また、触媒層６をサンプル（１）で構成し
た場合、分解率は、触媒層６をサンプル（２）で構成した
場合に比べれば低かったが、触媒層６を石英ウールで構
成した場合に比べれば高い値であった。
で構成して行ったブランクテストにおいてもアンモニア
ガスの分解は生じたが、その分解率は高々数％であっ
た。それに対し、触媒層６をサンプル（２）で構成した
場合、アンモニアガスの分解反応は極めて速やかに進行
し、分解率はアンモニアガスを供給した直後から１００
％に達した。また、触媒層６をサンプル（１）で構成し
た場合、分解率は、触媒層６をサンプル（２）で構成した
場合に比べれば低かったが、触媒層６を石英ウールで構
成した場合に比べれば高い値であった。
【００３４】図２には示していないが、触媒層６をサン
プル（３）で構成した場合、アンモニアガスの分解率は
２０％程度であった。この値は、触媒層６を石英ウール
で構成した場合に比べれば高いが、触媒層６をサンプル
（２）で構成した場合の１／５程度に過ぎない。ここ
で、上記表１に示すデータを比較すると、サンプル（２）
とサンプル（３）とでは金属粒子の粒径が大きく異なっ
ている。以上から、これらのアンモニアを分解する能力
は、金属粒子の粒径に大きく依存していることが分か
る。
プル（３）で構成した場合、アンモニアガスの分解率は
２０％程度であった。この値は、触媒層６を石英ウール
で構成した場合に比べれば高いが、触媒層６をサンプル
（２）で構成した場合の１／５程度に過ぎない。ここ
で、上記表１に示すデータを比較すると、サンプル（２）
とサンプル（３）とでは金属粒子の粒径が大きく異なっ
ている。以上から、これらのアンモニアを分解する能力
は、金属粒子の粒径に大きく依存していることが分か
る。
【００３５】また、触媒層６をサンプル（４）で構成し
た場合、アンモニアガスの分解率は、触媒層６を石英ウー
ルで構成した場合に比べれば大きいが、触媒層６をサン
プル（２）で構成した場合と比べると低い値であった。
しかしながら、サンプル（２）では処理を継続した時間
の経過とともに分解率が低下したのに対し、サンプル
（４）では逆に増加した。したがって、サンプル（２）
とサンプル（４）とを組み合わせて用いれば、より長時
間にわたって高い効率でアンモニアを分解することが可
能となるものと考えられる。
た場合、アンモニアガスの分解率は、触媒層６を石英ウー
ルで構成した場合に比べれば大きいが、触媒層６をサン
プル（２）で構成した場合と比べると低い値であった。
しかしながら、サンプル（２）では処理を継続した時間
の経過とともに分解率が低下したのに対し、サンプル
（４）では逆に増加した。したがって、サンプル（２）
とサンプル（４）とを組み合わせて用いれば、より長時
間にわたって高い効率でアンモニアを分解することが可
能となるものと考えられる。
【００３６】（実施例２）以下に示す方法により、複数
種の触媒を製造し、触媒の金属含有量とそれら触媒がア
ンモニアガスを分解する能力との関係並びに分解処理温
度とそれら触媒がアンモニアガスを分解する能力との関
係について調べた。
種の触媒を製造し、触媒の金属含有量とそれら触媒がア
ンモニアガスを分解する能力との関係並びに分解処理温
度とそれら触媒がアンモニアガスを分解する能力との関
係について調べた。
【００３７】［サンプル（Ａ）〜（Ｃ）の製造］まず、
豪州産褐炭に鉄イオンを含有する溶液を添加した。な
お、ここでは、鉄イオンの添加量が異なる複数種の混合物
を調製した。次に、これら混合物を所定温度で減圧乾燥
させた後、不活性ガス雰囲気中で９００℃に加熱して褐
炭の熱分解を生じさせた。以上のようにして、鉄を１．
５〜１１質量％の濃度で含有する複数種の複合材料を製
造した。これら材料をサンプル（Ａ）とする。
豪州産褐炭に鉄イオンを含有する溶液を添加した。な
お、ここでは、鉄イオンの添加量が異なる複数種の混合物
を調製した。次に、これら混合物を所定温度で減圧乾燥
させた後、不活性ガス雰囲気中で９００℃に加熱して褐
炭の熱分解を生じさせた。以上のようにして、鉄を１．
５〜１１質量％の濃度で含有する複数種の複合材料を製
造した。これら材料をサンプル（Ａ）とする。
【００３８】次に、豪州産褐炭にカルシウムイオンを含
有する溶液を添加した。なお、ここでは、カルシウムイオ
ンの添加量が一定の混合物を調製した。次に、これら混
合物を所定温度で減圧乾燥させた後、不活性ガス雰囲気
中で９００℃に加熱して褐炭の熱分解を生じさせた。以
上のようにして、カルシウムを６質量％の濃度で含有す
る複合材料を製造した。この材料をサンプル（Ｂ）とす
る。
有する溶液を添加した。なお、ここでは、カルシウムイオ
ンの添加量が一定の混合物を調製した。次に、これら混
合物を所定温度で減圧乾燥させた後、不活性ガス雰囲気
中で９００℃に加熱して褐炭の熱分解を生じさせた。以
上のようにして、カルシウムを６質量％の濃度で含有す
る複合材料を製造した。この材料をサンプル（Ｂ）とす
る。
【００３９】さらに、鉄及びカルシウムの双方を含有す
るドイツ産褐炭や中国産亜瀝青炭を不活性ガス雰囲気中
で９００℃に加熱して熱分解させた。以上のようにし
て、鉄及びカルシウムの双方を互いに異なる濃度で含有
する複数種の複合材料を製造した。これら材料をサンプ
ル（Ｃ）とする。
るドイツ産褐炭や中国産亜瀝青炭を不活性ガス雰囲気中
で９００℃に加熱して熱分解させた。以上のようにし
て、鉄及びカルシウムの双方を互いに異なる濃度で含有
する複数種の複合材料を製造した。これら材料をサンプ
ル（Ｃ）とする。
【００４０】［アンモニアガス分解能力の測定］上述し
た方法により製造したサンプル（Ａ）〜（Ｃ）につい
て、実施例１で説明したのと同様の方法によりアンモニ
アガス分解能力の測定を行った。なお、ここでは、分解処
理温度を７５０℃とした場合並びに８５０℃とした場合
の双方について測定を行った。それら結果を図３及び図
４に示す。
た方法により製造したサンプル（Ａ）〜（Ｃ）につい
て、実施例１で説明したのと同様の方法によりアンモニ
アガス分解能力の測定を行った。なお、ここでは、分解処
理温度を７５０℃とした場合並びに８５０℃とした場合
の双方について測定を行った。それら結果を図３及び図
４に示す。
【００４１】図３は、本発明の実施例に係る複合体につ
いて測定した金属含有量と７５０℃でのアンモニアガス
の分解率との関係を示すグラフである。また、図４は、本
発明の実施例に係る複合体について測定した金属含有量
と８５０℃でのアンモニアガスの分解率との関係を示す
グラフである。図３及び図４において、横軸は複合体の
金属含有量を示し、縦軸は分解処理を１６０分継続した
時点でのアンモニアガスの分解率を示している。また、
参照番号２１，２４，２５及び３１，３４，３５に示す
データはサンプル（Ａ）に関して得られたものであり、
参照番号２２及び３２に示すデータはサンプル（Ｂ）に
関して得られたものであり、参照番号２３及び３３に示
すデータはサンプル（Ｃ）に関して得られたものであ
る。
いて測定した金属含有量と７５０℃でのアンモニアガス
の分解率との関係を示すグラフである。また、図４は、本
発明の実施例に係る複合体について測定した金属含有量
と８５０℃でのアンモニアガスの分解率との関係を示す
グラフである。図３及び図４において、横軸は複合体の
金属含有量を示し、縦軸は分解処理を１６０分継続した
時点でのアンモニアガスの分解率を示している。また、
参照番号２１，２４，２５及び３１，３４，３５に示す
データはサンプル（Ａ）に関して得られたものであり、
参照番号２２及び３２に示すデータはサンプル（Ｂ）に
関して得られたものであり、参照番号２３及び３３に示
すデータはサンプル（Ｃ）に関して得られたものであ
る。
【００４２】図３に示すように、分解処理温度が７５０
℃である場合、サンプル（Ａ）では、金属含有量を６質量
％程度以上とすることにより１００％に近い分解率を実
現することができた。また、サンプル（Ｃ）に関する金
属含有量と分解率との関係は、サンプル（Ａ）に関する
金属含有量と分解率との関係にほぼ等しかった。しかし
ながら、サンプル（Ｂ）でサンプル（Ａ）と同等の分解
率を実現するには、分解処理温度をより高い値とするこ
とが必要であった。
℃である場合、サンプル（Ａ）では、金属含有量を６質量
％程度以上とすることにより１００％に近い分解率を実
現することができた。また、サンプル（Ｃ）に関する金
属含有量と分解率との関係は、サンプル（Ａ）に関する
金属含有量と分解率との関係にほぼ等しかった。しかし
ながら、サンプル（Ｂ）でサンプル（Ａ）と同等の分解
率を実現するには、分解処理温度をより高い値とするこ
とが必要であった。
【００４３】これに対し、分解処理温度を８５０℃とし
た場合、サンプル（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても、比
較的低い金属含有量で分解率を１００％とすることがで
きた。さらに、この温度では、分解処理を１０〜１５時間
継続した程度では活性の低下は、全く生じなかった。
た場合、サンプル（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても、比
較的低い金属含有量で分解率を１００％とすることがで
きた。さらに、この温度では、分解処理を１０〜１５時間
継続した程度では活性の低下は、全く生じなかった。
【００４４】［サンプル（Ａ）〜（Ｃ）と従来の触媒と
の比較］上述したサンプル（Ａ）〜（Ｃ）及び従来の触
媒について、アンモニアガスの分解能力について下記表
２に纏める。なお、下記表２において、「Ｒｕ／Ａｌ
2Ｏ3」はＡｌ2Ｏ3からなる担体にＲｕを担持させた触媒
を示し、「Ｎｉ／Ａｌ2Ｏ3」はＡｌ2Ｏ3からなる担体に
Ｎｉを担持させた触媒を示している。また、「生成ガ
ス」は石炭のガス化プロセスで生じたガスを示し、「擬
似生成ガス」は「生成ガス」とほぼ同様の成分となるよ
うに人工的に生成したガスを示している。
の比較］上述したサンプル（Ａ）〜（Ｃ）及び従来の触
媒について、アンモニアガスの分解能力について下記表
２に纏める。なお、下記表２において、「Ｒｕ／Ａｌ
2Ｏ3」はＡｌ2Ｏ3からなる担体にＲｕを担持させた触媒
を示し、「Ｎｉ／Ａｌ2Ｏ3」はＡｌ2Ｏ3からなる担体に
Ｎｉを担持させた触媒を示している。また、「生成ガ
ス」は石炭のガス化プロセスで生じたガスを示し、「擬
似生成ガス」は「生成ガス」とほぼ同様の成分となるよ
うに人工的に生成したガスを示している。
【００４５】
【表２】
【００４６】上記表２に示すように、従来の触媒の殆ど
で十分な分解率が得られていない。また、十分な分解率
を実現し得る従来の触媒は、いずれも高価である。それ
に対し、本実施例に係るサンプル（Ａ）〜（Ｃ）は安価
に且つ簡便な方法で製造可能でありながらも、十分に高
い効率でアンモニアガスを分解することができる。すな
わち、これらサンプル（Ａ）〜（Ｃ）は、アンモニアガス
を大量に分解処理するのに極めて有用であると言える。
で十分な分解率が得られていない。また、十分な分解率
を実現し得る従来の触媒は、いずれも高価である。それ
に対し、本実施例に係るサンプル（Ａ）〜（Ｃ）は安価
に且つ簡便な方法で製造可能でありながらも、十分に高
い効率でアンモニアガスを分解することができる。すな
わち、これらサンプル（Ａ）〜（Ｃ）は、アンモニアガス
を大量に分解処理するのに極めて有用であると言える。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、アンモ
ニアガスの分解に、主に炭素からなる担体とこの担体に
担持されアルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少
なくとも１種の元素とを備えた複合体を触媒として使用
する。このような複合体を触媒として使用した場合、極
めて高い効率でアンモニアガスを窒素ガスへと分解させ
ることができ、しかも、この複合体は安価に且つ容易に製
造可能である。
ニアガスの分解に、主に炭素からなる担体とこの担体に
担持されアルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少
なくとも１種の元素とを備えた複合体を触媒として使用
する。このような複合体を触媒として使用した場合、極
めて高い効率でアンモニアガスを窒素ガスへと分解させ
ることができ、しかも、この複合体は安価に且つ容易に製
造可能である。
【００４８】すなわち、本発明によると、安価に及び十分
に高い効率でアンモニアガスを分解することを可能とす
るアンモニアガスの分解方法が提供される。
に高い効率でアンモニアガスを分解することを可能とす
るアンモニアガスの分解方法が提供される。
【図１】本発明の実施例で用いた流通式反応システムを
概略的に示す図。
概略的に示す図。
【図２】本発明の実施例に係る複合体について測定した
アンモニアガスの供給を継続した時間と分解率との関係
を示すグラフ。
アンモニアガスの供給を継続した時間と分解率との関係
を示すグラフ。
【図３】本発明の実施例に係る複合体について測定した
金属含有量と７５０℃でのアンモニアガスの分解率との
関係を示すグラフ。
金属含有量と７５０℃でのアンモニアガスの分解率との
関係を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例に係る複合体について測定した
金属含有量と８５０℃でのアンモニアガスの分解率との
関係を示すグラフ。
金属含有量と８５０℃でのアンモニアガスの分解率との
関係を示すグラフ。
１…流通式反応システム
２…反応部
３…ガス供給・制御部
４…精製・分析部
５…反応管
６…触媒層
７…透明電気炉
８ａ〜８ｃ…マスフローコントローラ
９ａ〜９ｃ…ガス供給源
１０…高速ガスクロマトグラフ
１１…ガスモニタ
１２…コンピュータ
１５〜１７，２１〜２５，３１〜３５…データ
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C01B 3/04
B01J 23/02
B01J 23/745
Claims (5)
- 【請求項１】 アルカリ土類金属及び遷移金属から選ば
れる少なくとも１種の元素を含有する有機材料或いはア
ルカリ土類金属及び遷移金属から選ばれる少なくとも１
種の元素と有機材料との混合物を加熱して前記有機材料
の熱分解を生じさせることにより得られ且つ実質的に炭
素からなる担体と前記担体に担持されアルカリ土類金属
及び遷移金属からなる群より選ばれる少なくとも１種の
元素とを備えた複合体を触媒として用いてアンモニアガ
スを窒素ガスへと分解することを特徴とするアンモニア
ガスの分解方法。 - 【請求項２】 前記アンモニアガスの分解を５００〜１
２００℃の温度条件下で行うことを特徴とする請求項１
に記載のアンモニアガスの分解方法。 - 【請求項３】 前記アンモニアガスの分解を０．１〜１
０ＭＰａの圧力条件下で行うことを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のアンモニアガスの分解方法。 - 【請求項４】 前記複合体はアルカリ土類金属元素を含
有したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れか１項に記載のアンモニアガスの分解方法。 - 【請求項５】 前記複合体は遷移金属元素を含有したこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載のアンモニアガスの分解方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072196A JP3520324B2 (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | アンモニアガスの分解方法 |
| US09/802,927 US6555084B2 (en) | 2000-03-15 | 2001-03-12 | Method of decomposing ammonia gas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072196A JP3520324B2 (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | アンモニアガスの分解方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001261302A JP2001261302A (ja) | 2001-09-26 |
| JP3520324B2 true JP3520324B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=18590656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000072196A Expired - Lifetime JP3520324B2 (ja) | 2000-03-15 | 2000-03-15 | アンモニアガスの分解方法 |
Country Status (2)
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|---|---|
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| JP (1) | JP3520324B2 (ja) |
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| US20060029534A1 (en) * | 2004-08-04 | 2006-02-09 | General Electric Company | Process for treating ammonia-containing exhaust gases |
| US20100003184A1 (en) * | 2008-02-22 | 2010-01-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for storing solar thermal energy |
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| CN102159314B (zh) * | 2008-09-17 | 2016-08-03 | 株式会社日本触媒 | 氨分解催化剂及其制备方法以及氨处理方法 |
| JP2010194519A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Hitachi Zosen Corp | アンモニア分解触媒 |
| CN102333590A (zh) * | 2009-02-27 | 2012-01-25 | 日立造船株式会社 | 氨分解催化剂 |
| JP2010194517A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Hitachi Zosen Corp | アンモニア分解触媒 |
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| US11724245B2 (en) | 2021-08-13 | 2023-08-15 | Amogy Inc. | Integrated heat exchanger reactors for renewable fuel delivery systems |
| KR20240020274A (ko) | 2021-06-11 | 2024-02-14 | 아모지 인크. | 암모니아의 가공처리를 위한 시스템 및 방법 |
| US11539063B1 (en) | 2021-08-17 | 2022-12-27 | Amogy Inc. | Systems and methods for processing hydrogen |
| US11912574B1 (en) | 2022-10-06 | 2024-02-27 | Amogy Inc. | Methods for reforming ammonia |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5175688A (en) | 1974-12-26 | 1976-06-30 | Jinobieuitsuchi Goros Efugenii | Anmoniano kairino tameno shokubaisonoseiho oyobi sonoshokubaiomochiitaanmoniano kairiho |
| JPS5218485A (en) | 1975-08-05 | 1977-02-12 | Nikki Kagaku Kk | Method of preparing catalyst for decomposing hydrocarbon and ammonia |
| JP2841410B2 (ja) | 1989-01-27 | 1998-12-24 | 日本鋼管株式会社 | アンモニア分解用触媒 |
-
2000
- 2000-03-15 JP JP2000072196A patent/JP3520324B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-12 US US09/802,927 patent/US6555084B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010031236A1 (en) | 2001-10-18 |
| JP2001261302A (ja) | 2001-09-26 |
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