JP3885272B2 - Denitration equipment - Google Patents

Denitration equipment Download PDF

Info

Publication number
JP3885272B2
JP3885272B2 JP05080497A JP5080497A JP3885272B2 JP 3885272 B2 JP3885272 B2 JP 3885272B2 JP 05080497 A JP05080497 A JP 05080497A JP 5080497 A JP5080497 A JP 5080497A JP 3885272 B2 JP3885272 B2 JP 3885272B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pipe
water
urea
exhaust gas
denitration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP05080497A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10244131A (en
Inventor
政道 倉元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Original Assignee
Meidensha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP05080497A priority Critical patent/JP3885272B2/en
Publication of JPH10244131A publication Critical patent/JPH10244131A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3885272B2 publication Critical patent/JP3885272B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関等における排気ガス中に含まれている窒素酸化物(NOX)を除去するための脱硝装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来からNOX処理技術は種々の分野で必要とされており、一般的な処理方法として排煙脱硝技術として実用化されている。この排煙脱硝技術は乾式法と湿式法に大別されるが、現在では乾式法の一つである選択接触還元法が技術的に先行しており、有力な脱硝方法として注目されている。
【0003】
上記選択接触還元法の主反応は以下の通りである。
【0004】
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O・・・・・・・・・・・・・(1)
この反応は還元剤としてアンモニア,炭化水素,一酸化炭素が使用され、特にアンモニアは酸素が共存しても選択的にNOXを除去するため、ディーゼル機関等の排気ガス中に含まれているNOXの除去に用いて有効である。この反応は脱硝剤としてプラチナ等の貴金属とかアルミナ,酸化チタン(TiO2)を主成分とし、添加物としてバナジウム(V),モリブデン(Mo),タングステン(W)等の酸化物とか複塩を含有する触媒が使用される。
【0005】
この中でもV25/TiO2系触媒は、活性,選択性,耐久性の面で有効とされており、前記NOX以外にSOXとかダスト含有量の多い排気ガスに対しても運転実績を示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前記選択接触還元法は簡単なシステムでNOXを処理することができて、高脱硝率が得られ、しかもNOXを無害な窒素ガス(N2)と水分(H2O)に分解することができるので、廃液処理が不要であるという利点を有している。還元剤としてアンモニアガスとかアンモニア水が使用されているが、アンモニアは高価であるため、コストの面から尿素水を使用する方法が検討されている。
【0007】
尿素水を還元剤として使用する場合には、通常下記の(2)式に示したように、尿素水を加熱蒸発させることによって尿素を分解し、還元剤としてアンモニアを発生させる手段が用いられる。
【0008】
(NH22CO + H2O → NH3 + CO2 ・・・・・・・・・・・・(2)
しかしながら分解条件によって尿素がアンモニアに分解せずに他の高融点物質(シアヌル酸,メラミン,イソシアン酸等)に変化してしまい、分解効率が低下するとともに有害な物質が生じてしまうケースがあり、コスト及び安全性の面での問題点が生じる惧れがある。
【0009】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、尿素水を分解する際に高融点物質とか有害な物質が生じることがなく、尿素水を効率良くアンモニアに分解することができる脱硝装置を得ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱硝装置は、上記目的を達成するために、排気ガスが流通する配管内にゼオライトの粒子が充填された気化器容器が配置され、前記気化器容器は、尿素水が注入される液送配管と、水が注入される水配管とを備え、前記気化器容器は、排気ガスから供給される熱による加熱により尿素を分解して得られたアンモニアを還元剤として前記配管内に排出し、前記アンモニアと排気ガスとが混合した後に脱硝触媒と接触させるように構成したと共に、前記気化器容器内の温度を測定する温度測定手段を設け、この温度測定手段からの測定信号に基づき気化器容器内の温度が常時90℃以上162℃以下になるように気化器容器内に供給する水量を調節するように構成したことを特徴とする。
【0011】
上記液送配管と水配管とを、内方に液送配管を配した2重管構造として構成するか、液送配管に水配管を直接接続した構成の何れかとする。
【0013】
脱硝触媒として、ゼオライトを主原料として該ゼオライトに脱脂,焼成とハニカム成形を行って触媒担体を作製し、この触媒担体にコバルトを担持させた脱硝触媒を用いる。
【0014】
かかる脱硝装置によれば、尿素水を液送配管から気化器容器に注入し、同時に水配管から適量の水を注入すると、排気ガスから供給される熱とゼオライトの分解作用によって尿素が分解され、還元剤としてのアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)が生成する。このアンモニアと二酸化炭素は、気化器容器に開口された孔部から排気ガスの配管内に流出し、排気ガスと混合されて次段の反応器内で脱硝触媒と接触し、選択接触還元法に基づいて窒素酸化物が除去される。
【0015】
このような動作時において、温度測定手段により気化器容器内の温度を測定して、この温度が常時90℃以上162℃以下になるように水配管に流入する水量を調節する。これによって尿素が過剰に昇温することがないので、尿素を効率良くアンモニアに分解することができるとともに、尿素の固化及び固化による液送配管の詰まりが防止されるという作用が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる脱硝装置の具体的な各種実施例を説明する。先ず本実施例の基礎となる尿素の分解特性を図5,図6により説明する。図5は視差熱天秤を使用して尿素を毎分50℃の速度で急激に昇温した場合の分解特性を示すグラフであり、線Aは尿素の熱重量変化(TG,%)を示し、線Bは反応熱(DTA,熱電対の測定値μvからの換算による)の変化を示している。尚、尿素の融点は135℃である。
【0017】
線Bの136℃からの変化は尿素の蒸発を表わし、同じく線Bの263℃の変化はメラミンの融点を表わしている。更に線Aの344℃からの変化はシアヌル酸の分解を表わしている。温度範囲Cは高融点物質の生成領域を示し、162℃を超えた温度で高融点物質の生成が確認された。温度範囲Dは高融点物質の分解領域を示している。
【0018】
線Aから理解されるように尿素の約71.5%は熱により直接気化され、約28.5%が高融点物質であるメラミン,シアヌル酸に変化している。
【0019】
従って尿素水をノズルなどを用いて約350℃〜450℃の高温下にある排気ガスの配管中に噴霧した場合には、上記と同様な加熱反応によって尿素が気化したり高融点物質に変化してしまい、尿素の無駄が生じることが懸念される。
【0020】
図6はゼオライト粉末と尿素を混合した場合の温度と熱重量変化(TG)を示すグラフである。一般にゼオライトは従来から触媒の担体として用いられているアルミニウムとシリコンの酸化物を主体に構成された物質であり、該ゼオライトには5〜10Å(オングストローム)程度の細孔が形成されている。
【0021】
この実験は尿素を水に溶解し、ゼオライト粉末とよく混合した後に余分な水分を除去し、視差熱天秤を使用して測定を行った。図6の線Eは図5の例と同様に尿素のみを用いて毎分50℃の速度で急激に昇温した場合の分解特性を示すグラフであり、線Fは尿素にゼオライト粉末を加えて毎分2℃のゆっくりした速度で昇温した場合の分解特性を示すグラフ、線Gは尿素にゼオライト粉末を加えて毎分50℃の速度で昇温した場合の分解特性を示すグラフである。
【0022】
図6によれば、ゼオライト粉末を共存させたことによって尿素水を毎分50℃の速度で急激に昇温した場合(線G)でも高融点物質の生成割合が約16%に低下しており、ゼオライトが尿素の分解を促進する作用があることが分かる。
【0023】
その理由として、尿素は極性の強い物質であるためゼオライトの表面に吸着し、ゼオライト表面でアンモニアと炭酸ガスに分解するためと考えられる。尿素水を毎分2℃のゆっくりした速度で昇温した場合(線F)には、高融点物質の生成割合が約6%とさらに低下しているが、これは尿素の分解が終了するための反応時間が確保されて、高融点物質が生成する温度になるまでに尿素が分解されるためと考えられる。尚、尿素水のみを用いて毎分50℃の速度で急激に昇温した場合(線E)は高融点物質の生成割合が約28.5%となっている。
【0024】
従って排気ガス中に尿素水を注入する際に、上記のような高融点物質が生成されない温度条件が確保されるならば、尿素を効率良くアンモニアに分解することができるが、一般の還元剤の噴霧手段として採用されているノズルを用いて尿素水を直接排気ガス中に噴霧した場合には、水が先に気化してしまい、前記式(2)で示した反応は生じない。
【0025】
そこで本実施例は、尿素水を効率良くアンモニアに分解するために、以下に説明する気化器を用いたことが特徴となっている。
【0026】
図1は本発明で採用した気化器の第1実施例の構成を示す概略図であって、1は図外の内燃機関から導出された排気ガスGの配管であり、この配管1内の任意の位置には、気化器容器としてポット2が配置されている。このポット2の上壁面には、気化したアンモニアガスを排出させるための多数個の孔部2a,2aが開口されており、ポット2内にはゼオライトの粒子3,3が充填されている。
【0027】
4は尿素水をポット2内に注入するための液送配管であり、5は水配管である。この液送配管4と水配管5は、内方に液送配管4を挿入した2重管構造として構成されていて、この2重管が排気ガス用の配管1を貫通して外方からポット2内に挿通されている。6はポット2内の温度を測定する温度測定手段として、配管1の外方からポット2内に挿通された熱電対である。
【0028】
上記液送配管4と水配管を2重管構造とした理由は、液送配管4中で尿素水が排気ガスGにより過剰に加熱されることによって生じる尿素の固化を予防し、液送配管4の詰まり現象を防止するためである。
【0029】
かかる脱硝装置の構成によれば、尿素水を液送配管4からポット2に注入し、同時に水配管5から適量の水を注入すると、排気ガスGから供給される熱によって前記(2)式に基づいて尿素が分解され、還元剤としてのアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)が生成する。このアンモニアと二酸化炭素は、ポット2の上壁面に開口された孔部2a,2aから排気ガスGの配管1内に流出する。そして排気ガスGと混合された後、流下して脱硝触媒と接触する。
【0030】
上記の動作時において、熱電対6によりポット2内の温度を測定し、この温度が常時90℃以上162℃以下になるように制御する必要がある。これは、162℃を超える温度では高融点物質が生成されることが確認されており、上記脱硝装置の構成において、尿素のアンモニアへの分解が90℃から行われることが確認されたためである。この温度制御は水配管5より供給する水量のコントロールにより行われ、ポット2内の温度が過剰に昇温することが防止され、高融点物質の生成を防いで尿素を効率よくアンモニアに分解できるとともに、尿素の固化に起因する液送配管4の詰まり現象が生じることも防止できる。
【0031】
図2により本発明で採用した気化器の第2実施例の構成を説明する。基本的な構成は第1実施例と同一であるため、同一の符号を付して表示してある。
【0032】
この第2実施例では、排気ガスGの配管1の途中に開口部1aが形成され、この開口部1aより気化器容器である有底円筒状のポット2が挿入されている。8はポット2の蓋部であり、この蓋部8を配管1の開口部1aに形成されたフランジ部7に固定することにより、配管1の開口部1aを気密に閉鎖するとともにポット2を配管1内に垂下した状態に支持している。
【0033】
このポット2内にはゼオライトの粒子3,3が充填されており、ポット2の側壁一端部には、気化したアンモニアガスを排出させるための孔部2bが開口されている。図示例では気化したアンモニアガスが孔部2bから排気ガスGの下流方向に向けて排出するように設定されている。
【0034】
4は尿素水を供給するための液送配管であり、外方より蓋部8を貫通してポット2の底壁近傍まで延長して設けられている。そして液送配管4には、ポット2内の温度を制御するための水を供給する水配管5が蓋部8の外方において直接接続されている。6はポット2内の温度を測定する温度測定手段として設けられた熱電対である。
【0035】
かかる第2実施例の気化器によれば、尿素水と水とを1本の液送配管4に合流してポット2に注入すると、排気ガスGから供給される熱によって前記(2)式に基づいてポット2内で尿素が分解されてアンモニア(NH3)と二酸化炭素(CO2)が発生する。このアンモニアと二酸化炭素は、ポット2の孔部2bから排気ガスGの下流方向に向けて排出され、排気ガスGと混合された後、流下して脱硝触媒と接触する。
【0036】
同時に熱電対6によりポット2内の温度を測定し、この温度が常時90℃以上162℃以下になるようにポット2内の温度コントロールを実施する。この温度制御は液送配管4に合流する水配管5内を流れる水量の調節により行われ、この水量の調節によってポット2内の尿素水が過剰に昇温することが防止され、高融点物質の生成を防いで尿素を効率よくアンモニアに分解できるとともに、尿素の固化による液送配管4の詰まり現象が生じることを防止できる。
【0037】
尚、上記第2実施例で用いた水配管5の他の利用方法として、内燃機関の停止時に、液送配管4内に尿素水を流さずに水配管5を介して水のみを流し込むことにより、液送配管4の洗浄を容易に行うことができる。
【0038】
次に図3により本実施例で説明した気化器を用いた脱硝装置の実際例を説明する。図中の11は密閉型の反応器、12はディーゼルエンジン等の内燃機関であり、11aは内燃機関12から導出された配管1内を流れる排気ガスGの導入部、11bは同排出部である。配管1の中途部には気化器13(前記第2実施例に相当する)が配置されている。15は水タンク、16は尿素水のタンクである。
【0039】
反応器11の内部には、ハニカム状に形成された脱硝触媒14,14が積層配置されている。脱硝触媒14,14としてはゼオライト(ZSM−5)を主原料として該ゼオライトに脱脂,焼成とハニカム成形を行って触媒担体を作製し、この触媒担体にイオン交換によりコバルトを担持させた脱硝触媒を用いた。
【0040】
17,18は例えば内燃機関12の負荷状況、排気ガス中のNOX量等に応じた尿素水供給量の調節、熱電対6の測定信号による水供給量の調節、尿素水16及び水15の供給量等の制御及び各種設定と操作を行う制御盤とコントローラである。
【0041】
尚、図3中には気化器13に対する水と尿素水の供給量制御機構を明示するため、気化器13の拡大図とともにその制御機構の構成を、図中に中央部分に別途に取り出して表現してある。
【0042】
かかる脱硝装置によれば、内燃機関12から発生する排気ガスGに、前記した動作原理により気化器13から尿素水の分解によって生成したアンモニアガスが流入し、排気ガスと混合された後、反応器11の導入部11aから反応器11内に送り込まれ、脱硝触媒14,14を通過する。この時、選択接触還元法の主反応(前記の1式を参照)に基づいて、排気ガスG中に含まれている窒素酸化物(NOX)が均一な脱硝反応により除去され、排出部11bから外方に放出される。
【0043】
上記の気化器13によれば、尿素を効率良くアンモニアに分解し、アンモニアをガスの状態で排気ガスGに供給することにより、排気ガスGと還元剤との混合が良好に行われるので、気化器13から反応器11までの配管の長さを大幅に短縮することができて、脱硝装置の小型化が可能となる。
【0044】
更に、必要に応じて反応器11内の導入部11aと対向する位置に、特願平8−183904号にて提案している円板状や楕円板状の遮蔽板19を設けてもよい。この遮蔽板19を設けることにより、アンモニアを含む排気ガスGが反応器11内で遮蔽板19に衝突し、この時に排気ガスGとアンモニアとの混合がより良好に行われるため、配管の更なる短縮等、脱硝装置の一層の小型化か可能になるとともに、遮蔽板19通過後に発生する後渦流の整流作用で、排気ガスGを均一に脱硝触媒14,14と接触させることができるので、脱硝効率をより一層向上させることができる。
【0045】
図4は従来例と本実施例に基づく還元剤注入方式による脱硝特性変化を示すグラフであり、線Hは尿素水を配管中にノズルから噴霧した場合を、線Iは本実施例で用いた気化器を使用した場合をそれぞれ示している。実験は100kWのディーゼルエンジン発電機と脱硝装置を接続する配管中に尿素水を注入して行った。図4の横軸はディーゼルエンジンから排出されるNOXのモル数に対して注入した尿素のモル数として示している。
【0046】
尿素とNOXの理論反応は、NOXが1に対して尿素が0.5であるが、本実施例で採用した気化器を使用すると、理論通りの反応が進行していることが確認できた。
【0047】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば尿素水と水とをゼオライトの粒子が充填された気化器容器に注入することにより、排気ガスから供給される熱によって尿素が分解され、還元剤としてのアンモニアが生成して排気ガスと混合され、反応器内の脱硝触媒に流入し、選択接触還元法に基づいて窒素酸化物を除去することができる。
【0048】
又、尿素を効率良くアンモニアに分解し、アンモニアをガスの状態で排気ガスに供給することにより、排気ガスと還元剤との混合が良好に行われので、気化器から反応器までの配管の長さを大幅に短縮することができて、脱硝装置を小型化することが可能となる。
【0049】
動作時に気化器容器内の温度が常時90℃以上162℃以下になるように水量を調節することにより、尿素が過剰に昇温されることを防止し、尿素の分解効率の低下を防ぐとともに、尿素の固化による液送配管の詰まりを防止することができる。
【0050】
特に本発明では、還元剤として従来使用されている高価なアンモニアガスとかアンモニア水を使用しなくてもよいため、コストの面からも有効である。従って本発明によれば、尿素水を分解する際に高融点物質とか有害な物質が生じることがなく、尿素水を効率良く、しかも低コストでアンモニアに分解して排気ガスに供給することができる脱硝装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の脱硝装置で用いた気化器の第1実施例の構成を示す概略図。
【図2】本発明の脱硝装置で用いた気化器の第2実施例の構成を示す概略図。
【図3】本実施例による脱硝装置の実際例を全体的に説明するための概略図。
【図4】従来例と本実施例に基づく還元剤注入方式による脱硝特性の変化を示すグラフ。
【図5】尿素の分解特性を示すグラフ。
【図6】ゼオライトの有無による尿素の分解特性を示すグラフ。
【符号の説明】
1…(排気ガスGの)配管
2…(気化器容器としての)ポット
2a,2a…孔部
3…ゼオライトの粒子
4…(尿素水の)液送配管
5…水配管
6…熱電対
7…フランジ
8…蓋部
11…反応器
11a…導入部
11b…排出部
12…内燃機関
13…気化器
14…脱硝触媒
15…水
16…尿素水
17…制御盤
18…コントローラ
19…遮蔽板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a denitration apparatus for removing nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas in an internal combustion engine or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, NO x treatment technology has been required in various fields and has been put to practical use as flue gas denitration technology as a general treatment method. The flue gas denitration technology is roughly divided into a dry method and a wet method. At present, the selective catalytic reduction method, which is one of the dry methods, is technically advanced, and has attracted attention as a powerful denitration method.
[0003]
The main reaction of the selective catalytic reduction method is as follows.
[0004]
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (1)
In this reaction, ammonia, hydrocarbons, and carbon monoxide are used as a reducing agent. In particular, ammonia selectively removes NO x even in the presence of oxygen, so NO contained in exhaust gas from diesel engines and the like. Effective for removing X. This reaction contains precious metals such as platinum as denitration agents, alumina and titanium oxide (TiO 2 ) as main components, and contains oxides and double salts such as vanadium (V), molybdenum (Mo), tungsten (W) as additives. A catalyst is used.
[0005]
Among these, the V 2 O 5 / TiO 2 catalyst is effective in terms of activity, selectivity, and durability, and has been used for exhaust gas with a high content of SO x and dust in addition to the NO x. Is shown.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The selective catalytic reduction method can treat NO x with a simple system, obtain a high NOx removal rate, and decompose NO x into harmless nitrogen gas (N 2 ) and moisture (H 2 O). Therefore, there is an advantage that waste liquid treatment is unnecessary. Ammonia gas or ammonia water is used as a reducing agent, but ammonia is expensive, and therefore a method using urea water has been studied from the viewpoint of cost.
[0007]
When urea water is used as the reducing agent, as shown in the following formula (2), means for decomposing urea by heating and evaporating urea water and generating ammonia as the reducing agent is used.
[0008]
(NH 2 ) 2 CO + H 2 O → NH 3 + CO 2 (2)
However, depending on the decomposition conditions, urea does not decompose into ammonia but changes to other high melting point substances (cyanuric acid, melamine, isocyanic acid, etc.), and there are cases where decomposition efficiency decreases and harmful substances are generated, There may be problems in terms of cost and safety.
[0009]
The present invention has been made in view of the above, and obtains a denitration apparatus capable of efficiently decomposing urea water into ammonia without generating high melting point substances or harmful substances when decomposing urea water. It is for the purpose.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the denitration apparatus of the present invention includes a vaporizer container filled with zeolite particles in a pipe through which exhaust gas flows, and the vaporizer container is a liquid into which urea water is injected. The vaporizer vessel discharges ammonia obtained by decomposing urea by heating with heat supplied from exhaust gas into the pipe as a reducing agent. The ammonia and the exhaust gas are mixed and then contacted with the denitration catalyst, and a temperature measuring means for measuring the temperature in the vaporizer vessel is provided, and the vaporizer is based on the measurement signal from the temperature measuring means. The amount of water supplied into the vaporizer vessel is adjusted so that the temperature in the vessel is always 90 ° C. or higher and 162 ° C. or lower .
[0011]
The liquid feeding pipe and the water pipe are either configured as a double pipe structure in which the liquid feeding pipe is arranged inward, or the water feeding pipe is directly connected to the liquid feeding pipe.
[0013]
As a denitration catalyst, a zeolite carrier is used as a main raw material, a denitration catalyst is produced by degreasing, firing and honeycomb forming, and a denitration catalyst in which cobalt is supported on the catalyst carrier is used.
[0014]
According to such a denitration device, when urea water is injected into the vaporizer vessel from the liquid feed pipe and at the same time an appropriate amount of water is injected from the water pipe, urea is decomposed by the heat supplied from the exhaust gas and the decomposition action of the zeolite, Ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ) as reducing agents are generated. The ammonia and carbon dioxide flow into the exhaust gas pipe from the hole opened in the vaporizer vessel, mix with the exhaust gas, and contact with the denitration catalyst in the reactor in the next stage. Based on this, nitrogen oxides are removed.
[0015]
During such operation, the temperature in the vaporizer vessel is measured by the temperature measuring means, and the amount of water flowing into the water pipe is adjusted so that this temperature is always 90 ° C. or higher and 162 ° C. or lower. As a result, the temperature of urea does not increase excessively, so that urea can be efficiently decomposed into ammonia, and the action of solidifying urea and preventing clogging of the liquid feed pipe due to solidification can be obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Various specific examples of the denitration apparatus according to the present invention will be described below. First, urea decomposition characteristics as a basis of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a graph showing the decomposition characteristics when urea is rapidly heated at a rate of 50 ° C. per minute using a parallax thermobalance, line A shows the thermogravimetric change (TG,%) of urea, Line B shows the change in reaction heat (DTA, converted from thermocouple measured value μv). The melting point of urea is 135 ° C.
[0017]
The change in line B from 136 ° C represents the evaporation of urea, and the change in line B at 263 ° C represents the melting point of melamine. Furthermore, the change of line A from 344 ° C. represents the decomposition of cyanuric acid. The temperature range C indicates a region where a high melting point substance is generated, and the generation of a high melting point substance was confirmed at a temperature exceeding 162 ° C. A temperature range D indicates a decomposition region of the high melting point substance.
[0018]
As understood from the line A, about 71.5% of urea is directly vaporized by heat, and about 28.5% is changed to melamine and cyanuric acid which are high melting point substances.
[0019]
Therefore, when urea water is sprayed into a pipe of exhaust gas at a high temperature of about 350 ° C. to 450 ° C. using a nozzle or the like, urea is vaporized or changed into a high melting point substance by the same heating reaction as described above. Therefore, there is a concern that urea is wasted.
[0020]
FIG. 6 is a graph showing temperature and thermogravimetric change (TG) when zeolite powder and urea are mixed. In general, zeolite is a substance mainly composed of an oxide of aluminum and silicon, which has been conventionally used as a catalyst support, and the zeolite has pores of about 5 to 10 angstroms.
[0021]
In this experiment, urea was dissolved in water, mixed well with zeolite powder, excess water was removed, and measurement was performed using a parallax thermobalance. Line E in FIG. 6 is a graph showing the decomposition characteristics when the temperature is rapidly increased at a rate of 50 ° C. per minute using only urea as in the example of FIG. 5, and line F is obtained by adding zeolite powder to urea. A graph showing the decomposition characteristics when the temperature is raised at a slow rate of 2 ° C. per minute, and line G is a graph showing the decomposition characteristics when the zeolite powder is added to urea and the temperature is raised at a rate of 50 ° C. per minute.
[0022]
According to FIG. 6, even when the urea water is rapidly heated at a rate of 50 ° C./min (line G) due to the coexistence of the zeolite powder, the generation ratio of the high melting point substance is reduced to about 16%. It can be seen that zeolite has an action of promoting the decomposition of urea.
[0023]
The reason is considered that urea is adsorbed on the surface of zeolite because it is a highly polar substance and decomposes into ammonia and carbon dioxide on the zeolite surface. When the temperature of the urea water is increased at a slow rate of 2 ° C./min (line F), the generation ratio of the high melting point substance is further reduced to about 6%. This is because the decomposition of urea is finished. This is probably because urea is decomposed before the reaction time is secured and the temperature reaches a temperature at which a high melting point substance is formed. In the case where the temperature is rapidly increased using only urea water at a rate of 50 ° C. per minute (line E), the generation ratio of the high melting point substance is about 28.5%.
[0024]
Therefore, when injecting urea water into the exhaust gas, urea can be efficiently decomposed into ammonia if a temperature condition that does not generate a high melting point substance as described above is ensured. When urea water is sprayed directly into the exhaust gas using a nozzle employed as a spraying means, the water is vaporized first, and the reaction represented by the above formula (2) does not occur.
[0025]
Therefore, this embodiment is characterized in that a vaporizer described below is used in order to efficiently decompose urea water into ammonia.
[0026]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a first embodiment of a carburetor employed in the present invention. Reference numeral 1 is a pipe for exhaust gas G derived from an internal combustion engine (not shown). The pot 2 is disposed at the position as a vaporizer container. A large number of holes 2a, 2a for discharging the vaporized ammonia gas are opened on the upper wall surface of the pot 2, and the pot 2 is filled with zeolite particles 3, 3.
[0027]
4 is a liquid feed pipe for injecting urea water into the pot 2, and 5 is a water pipe. The liquid feed pipe 4 and the water pipe 5 are configured as a double pipe structure in which the liquid feed pipe 4 is inserted inward, and the double pipe penetrates the exhaust gas pipe 1 and is potted from the outside. 2 is inserted. 6 is a thermocouple inserted into the pot 2 from the outside of the pipe 1 as a temperature measuring means for measuring the temperature in the pot 2.
[0028]
The reason why the liquid feed pipe 4 and the water pipe have a double pipe structure is that the urea feed caused by excessive heating of the urea water by the exhaust gas G in the liquid feed pipe 4 is prevented, and the liquid feed pipe 4 This is to prevent the clogging phenomenon.
[0029]
According to the configuration of the denitration apparatus, when urea water is injected into the pot 2 from the liquid supply pipe 4 and an appropriate amount of water is injected from the water pipe 5 at the same time, the above formula (2) is obtained by the heat supplied from the exhaust gas G. Based on this, urea is decomposed to produce ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ) as reducing agents. The ammonia and carbon dioxide flow into the exhaust gas G pipe 1 from the holes 2 a and 2 a opened in the upper wall surface of the pot 2. After being mixed with the exhaust gas G, it flows down and comes into contact with the denitration catalyst.
[0030]
During the above operation, it is necessary to measure the temperature in the pot 2 with the thermocouple 6 and to control the temperature so that it is always 90 ° C. or higher and 162 ° C. or lower. This is because it has been confirmed that a high melting point substance is generated at a temperature exceeding 162 ° C., and it has been confirmed that the decomposition of urea into ammonia is performed from 90 ° C. in the configuration of the denitration apparatus. This temperature control is carried out by controlling the amount of water supplied from the water pipe 5, preventing the temperature in the pot 2 from rising excessively, preventing the formation of a high melting point substance and efficiently decomposing urea into ammonia. Further, it is possible to prevent the clogging phenomenon of the liquid feeding pipe 4 caused by solidification of urea.
[0031]
The configuration of the second embodiment of the vaporizer employed in the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are given.
[0032]
In the second embodiment, an opening 1a is formed in the middle of the exhaust gas G pipe 1, and a bottomed cylindrical pot 2 as a vaporizer container is inserted through the opening 1a. 8 is a lid portion of the pot 2, and the lid portion 8 is fixed to a flange portion 7 formed in the opening portion 1 a of the pipe 1, whereby the opening portion 1 a of the pipe 1 is hermetically closed and the pot 2 is piped 1 is supported in a suspended state.
[0033]
The pot 2 is filled with zeolite particles 3 and 3, and a hole 2 b for discharging the vaporized ammonia gas is formed at one end of the side wall of the pot 2. In the illustrated example, the vaporized ammonia gas is set to be discharged toward the downstream direction of the exhaust gas G from the hole 2b.
[0034]
Reference numeral 4 denotes a liquid feed pipe for supplying urea water, and is provided extending from the outside through the lid portion 8 to the vicinity of the bottom wall of the pot 2. A water pipe 5 for supplying water for controlling the temperature in the pot 2 is directly connected to the liquid feed pipe 4 outside the lid portion 8. 6 is a thermocouple provided as a temperature measuring means for measuring the temperature in the pot 2.
[0035]
According to the vaporizer of the second embodiment, when urea water and water are merged into one liquid feed pipe 4 and injected into the pot 2, the above equation (2) is obtained by the heat supplied from the exhaust gas G. Based on this, urea is decomposed in the pot 2 to generate ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ). The ammonia and carbon dioxide are discharged from the hole 2b of the pot 2 in the downstream direction of the exhaust gas G, mixed with the exhaust gas G, and then flow down to contact the denitration catalyst.
[0036]
At the same time, the temperature in the pot 2 is measured by the thermocouple 6 and the temperature in the pot 2 is controlled so that this temperature is always 90 ° C. or higher and 162 ° C. or lower. This temperature control is performed by adjusting the amount of water flowing in the water pipe 5 that joins the liquid feed pipe 4, and this adjustment of the water amount prevents the urea water in the pot 2 from being excessively heated. The generation can be prevented and urea can be efficiently decomposed into ammonia, and the clogging phenomenon of the liquid feeding pipe 4 due to solidification of urea can be prevented.
[0037]
As another use method of the water pipe 5 used in the second embodiment, only water is poured through the water pipe 5 without flowing urea water into the liquid feed pipe 4 when the internal combustion engine is stopped. The liquid feed pipe 4 can be easily cleaned.
[0038]
Next, an actual example of a denitration apparatus using the vaporizer described in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, 11 is a sealed reactor, 12 is an internal combustion engine such as a diesel engine, 11a is an introduction part of exhaust gas G flowing through the pipe 1 led out from the internal combustion engine 12, and 11b is the exhaust part. . A vaporizer 13 (corresponding to the second embodiment) is disposed in the middle of the pipe 1. 15 is a water tank and 16 is a tank of urea water.
[0039]
In the reactor 11, denitration catalysts 14 and 14 formed in a honeycomb shape are stacked. As the denitration catalyst 14, 14, a zeolite carrier (ZSM-5) is used as a main raw material, and the zeolite is degreased, calcined and formed into a honeycomb to produce a catalyst carrier, and this catalyst carrier is supported with cobalt by ion exchange. Using.
[0040]
Reference numerals 17 and 18 denote , for example, adjustment of the urea water supply amount according to the load condition of the internal combustion engine 12, the amount of NO x in the exhaust gas, etc., adjustment of the water supply amount by the measurement signal of the thermocouple 6, the urea water 16 and the water 15 A control panel and a controller for controlling a supply amount and performing various settings and operations.
[0041]
In FIG. 3, in order to clearly show the supply control mechanism of water and urea water to the vaporizer 13, the configuration of the control mechanism is taken out separately from the enlarged portion of the vaporizer 13 and shown in the center part in the figure. It is.
[0042]
According to such a denitration apparatus, ammonia gas generated by the decomposition of urea water from the vaporizer 13 by the above-described operating principle flows into the exhaust gas G generated from the internal combustion engine 12 and is mixed with the exhaust gas. 11 is fed into the reactor 11 from the introduction part 11a and passes through the denitration catalysts 14 and 14. At this time, nitrogen oxide (NO x ) contained in the exhaust gas G is removed by a uniform denitration reaction based on the main reaction of the selective catalytic reduction method (see the above-mentioned formula 1), and the discharge unit 11b From the outside.
[0043]
According to the vaporizer 13, since the urea is efficiently decomposed into ammonia and the ammonia is supplied to the exhaust gas G in a gas state, the exhaust gas G and the reducing agent are mixed well. The length of the piping from the reactor 13 to the reactor 11 can be greatly shortened, and the denitration apparatus can be downsized.
[0044]
Further, if necessary, a disc-like or ellipse-like shielding plate 19 proposed in Japanese Patent Application No. 8-183904 may be provided at a position facing the introduction portion 11a in the reactor 11. By providing this shielding plate 19, the exhaust gas G containing ammonia collides with the shielding plate 19 in the reactor 11, and at this time, the exhaust gas G and ammonia are mixed more favorably. It is possible to further reduce the size of the denitration device, such as shortening, and the exhaust gas G can be uniformly brought into contact with the denitration catalysts 14 and 14 by the rectification action of the post-vortex generated after passing through the shielding plate 19. Efficiency can be further improved.
[0045]
FIG. 4 is a graph showing the denitration characteristic change by the reducing agent injection method based on the conventional example and the present example. The line H is a case where urea water is sprayed from the nozzle into the pipe, and the line I is used in this example. The case where a vaporizer is used is shown respectively. The experiment was performed by injecting urea water into a pipe connecting a 100 kW diesel engine generator and a denitration device. The horizontal axis of FIG. 4 are shown as the number of moles of urea injected against moles of the NO X discharged from a diesel engine.
[0046]
The theoretical reaction between urea and NO x is NO x 1 and urea 0.5, but using the vaporizer employed in this example, it can be confirmed that the reaction proceeds as expected. It was.
[0047]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, urea is decomposed by heat supplied from exhaust gas by injecting urea water and water into a vaporizer vessel filled with zeolite particles, and the reducing agent. As a result, ammonia is generated and mixed with the exhaust gas, flows into the denitration catalyst in the reactor, and nitrogen oxides can be removed based on the selective catalytic reduction method.
[0048]
In addition, by efficiently decomposing urea into ammonia and supplying ammonia to the exhaust gas in a gaseous state, the exhaust gas and the reducing agent are mixed well, so the length of the pipe from the vaporizer to the reactor is long. Therefore, the denitration device can be downsized.
[0049]
By adjusting the amount of water so that the temperature in the vaporizer vessel is always 90 ° C. or higher and 162 ° C. or lower during operation, the temperature of urea is prevented from being excessively increased, and the decomposition efficiency of urea is prevented from being lowered. It is possible to prevent clogging of the liquid feeding pipe due to solidification of urea.
[0050]
In particular, in the present invention, it is not necessary to use expensive ammonia gas or aqueous ammonia which has been conventionally used as a reducing agent, which is effective from the viewpoint of cost. Therefore, according to the present invention, when the urea water is decomposed, a high melting point substance or a harmful substance is not generated, and the urea water can be decomposed into ammonia efficiently and supplied to the exhaust gas at a low cost. A denitration device is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of a first embodiment of a vaporizer used in a denitration apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of a second embodiment of the vaporizer used in the denitration apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram for entirely explaining an actual example of a denitration apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a graph showing changes in denitration characteristics by a reducing agent injection method based on a conventional example and this example.
FIG. 5 is a graph showing the decomposition characteristics of urea.
FIG. 6 is a graph showing the decomposition characteristics of urea with and without zeolite.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pipe (exhaust gas G) 2 ... Pot 2a, 2a (as a vaporizer container) ... Hole 3 ... Zeolite particle 4 ... (Urea water) liquid feed pipe 5 ... Water pipe 6 ... Thermocouple 7 ... Flange 8 ... Lid 11 ... Reactor 11a ... Introduction part 11b ... Discharge part 12 ... Internal combustion engine 13 ... Vaporizer 14 ... Denitration catalyst 15 ... Water 16 ... Urea water 17 ... Control panel 18 ... Controller 19 ... Shield plate

Claims (4)

排気ガスが流通する配管内にゼオライトの粒子が充填された気化器容器が配置され
前記気化器容器は、尿素水が注入される液送配管と、水が注入される水配管とを備え
前記気化器容器は、排気ガスから供給される熱による加熱により尿素を分解して得られたアンモニアを還元剤として前記配管内に排出し、前記アンモニアと排気ガスとが混合した後に脱硝触媒と接触させるように構成したと共に、
前記気化器容器内の温度を測定する温度測定手段を設け、この温度測定手段からの測定信号に基づき気化器容器内の温度が常時90℃以上162℃以下になるように気化器容器内に供給する水量を調節するように構成したこと
を特徴とする脱硝装置。
A vaporizer container filled with zeolite particles is placed in a pipe through which exhaust gas flows,
The vaporizer container includes a liquid feeding pipe into which urea water is injected, and a water pipe into which water is injected ,
The vaporizer vessel discharges ammonia obtained by decomposing urea by heating with heat supplied from exhaust gas into the pipe as a reducing agent, and contacts the denitration catalyst after the ammonia and exhaust gas are mixed. together and configured to,
Temperature measuring means for measuring the temperature in the vaporizer vessel is provided, and the vaporizer vessel is supplied to the vaporizer vessel so that the temperature in the vaporizer vessel is always 90 ° C. or higher and 162 ° C. or lower based on a measurement signal from the temperature measuring means. The denitration device is configured to adjust the amount of water to be discharged .
液送配管と水配管とを、内方に液送配管を配した2重管構造として構成した請求項1記載の脱硝装置。  The denitration apparatus according to claim 1, wherein the liquid feed pipe and the water pipe are configured as a double pipe structure in which the liquid feed pipe is arranged inward. 液送配管に水配管を直接接続して構成した請求項1記載の脱硝装置。  The denitration apparatus according to claim 1, wherein a water pipe is directly connected to the liquid feed pipe. 前記脱硝触媒として、ゼオライトを主原料として該ゼオライトに脱脂,焼成とハニカム成形を行って触媒担体を作製し、この触媒担体にコバルトを担持させた脱硝触媒を用いたことを特徴とする請求項1,2,3項の何れか1項に記載の脱硝装置。 2. A denitration catalyst in which zeolite is used as a main raw material, a catalyst carrier is prepared by degreasing, firing, and honeycomb forming the zeolite, and a cobalt carrier is supported on the catalyst carrier. The denitration device according to any one of items 2 and 3.
JP05080497A 1997-03-06 1997-03-06 Denitration equipment Expired - Fee Related JP3885272B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05080497A JP3885272B2 (en) 1997-03-06 1997-03-06 Denitration equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP05080497A JP3885272B2 (en) 1997-03-06 1997-03-06 Denitration equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10244131A JPH10244131A (en) 1998-09-14
JP3885272B2 true JP3885272B2 (en) 2007-02-21

Family

ID=12868970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05080497A Expired - Fee Related JP3885272B2 (en) 1997-03-06 1997-03-06 Denitration equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3885272B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100686650B1 (en) 2005-11-17 2007-02-26 유경선 Development of reagent solution and additives for the removal of nitric oxides in flue gases using manure waste
KR100824767B1 (en) 2007-07-27 2008-04-24 주식회사 파나시아 Exhaust gas denitrifing system using vaporizer
CN108246101A (en) * 2018-03-11 2018-07-06 贵州盘江煤层气开发利用有限责任公司 A kind of low concentration gas internal combustion engine flue gas denitrification system

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10244131A (en) 1998-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2598467C2 (en) Ammonia gas generator and method for producing ammonia in order to reduce nitrogen oxides in exhaust gases
US7856809B2 (en) Exhaust gas post treatment system
US6928807B2 (en) Method and apparatus for producing ammonia (NH3)
US20050138916A1 (en) Exhaust system and methods of reducing contaminants in an exhaust stream
US20100143223A1 (en) Denitrification Catalyst, Honeycomb Structure Type Denitrification Catalyst, and Method of Denitrification with the Same
JPH0268119A (en) Removal of nitrogen oxide in waste gas
JP2010519039A (en) Bifunctional catalysts for selective ammonia oxidation
JP3992083B2 (en) Method and apparatus for flue gas denitration using solid reducing agent
KR20100132310A (en) The scr system of a ship for nitrogen oxide(nox) reduction using fine urea powder
CA2893661A1 (en) Ammonia gas generator and the use of thereof for reducing nitrogen oxides in exhaust gases
JP2014043814A (en) Exhaust gas purification system and vessel mounted with the same
JPS62500366A (en) Method and apparatus for catalytically selectively removing nitrogen oxides from combustion equipment waste gas
JP3885272B2 (en) Denitration equipment
JPH02268811A (en) Denitration using ammonia generated by hydrolyzing urea
JP2001027112A (en) NOx REMOVAL SYSTEM
JP3911808B2 (en) Denitration equipment
TW561144B (en) Process and device for catalytic conversion of a substance
CN108071451A (en) Selective catalytic reduction filter for installation with NOx storage capacities
KR20070060535A (en) Apparatus for providing high quality urea
JP3826566B2 (en) Denitration equipment
DE102018123469B4 (en) METHOD FOR REDUCING NOISE IN A VEHICLE AND FOR CONTROLLING AN EXHAUST TREATMENT SYSTEM
JP2000229221A (en) Denitrification device and its controlling method
JP3713634B2 (en) Nitrogen oxide removal method and flue gas denitration equipment in exhaust gas
JPH11319490A (en) Method for controlling denitrator
JP3557578B2 (en) Exhaust gas treatment method for waste incinerator

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051018

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051219

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060801

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061002

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20061031

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061113

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101201

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111201

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121201

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees