JP4130099B2 - 排ガス中の尿素類の分解除去方法、排ガスの処理方法および排ガス処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中に含まれる尿素類を分解し、除去する排ガス中の尿素類の分解除去方法、および該方法に適した排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化学製品の工場等から排出される排ガス中に含まれる尿素類は、酸の水溶液を使用して中和し、硫酸アンモニウム等に変換した後処理する方法が採られてきた。しかし、この処理方法では、水溶液中に移行した硫酸アンモニウム等を別途処理するための排水処理設備が必要となる。
【０００３】
近年では、環境に対する意識の高まりとともに排ガス中に含まれる化学物質に対する各種の規制も厳しくなる傾向にある。尿素のように比較的毒性の低い物質についても、未処理のまま環境中に放出するのではなく、最終的に窒素まで分解した後大気等に放出することが望まれている。しかし、これまでのところ、排ガス中に含まれる尿素類を排ガスの処理設備の中で分解する効率的な処理方法は提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、排ガス中に含まれる尿素類を最終的に分解除去する方法、および該方法に適した排ガス処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずる副反応を避けながら、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは酸化分解することにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を排ガス処理設備の中で最終的に窒素と水と二酸化炭素まで分解して無害化できる。
【０００６】
請求項２に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、排ガスから尿素類を分離した後、該尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを排ガス中に導入して排ガス中で酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずるような副反応を避けながら、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは排ガス中に導入して酸化分解せしめることにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を排ガス処理設備の中で最終的に窒素と水と二酸化炭素まで分解して無害化できる。また、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの接触還元作用により分解が可能になるという副次的効果も得られる。
【０００７】
請求項３に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、請求項２において、排ガス中からの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことを特徴とする。 この特徴によれば、排ガス中からの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことにより、以下に述べるように、尿素分解除去プロセス全体の効率を各段に向上させることができる。
まず第１に、本発明の排ガス中の尿素類の分解除去方法では、副生物の生成を避けるため加水分解によって尿素をアンモニアに変換する工程を必須とするが、尿素類を分離するために使用する水は、そのまま加水分解に利用できる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、加水分解工程で別途水を供給する必要がなくなるか、新たに供給する量を大幅に削減できる。
【０００８】
第２に、尿素類の加水分解工程におけるアンモニアへの変換効率を十分なものとするためには、尿素類と水との接触機会を十分確保することが要求される。したがって、加水分解工程で別途水を供給する場合には、尿素類と水との混合が大きな課題となる。本発明方法では、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、上記要求を満足できる。
【０００９】
さらに、水への尿素類の吸収の際に尿素を濃縮するようにした場合は、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換することが可能になるので、アンモニアへの変換効率が格段に向上するとともに、加水分解設備も小型化できる。
【００１０】
請求項４に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項において、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことにより、アンモニアの酸化分解だけでなく、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで還元することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。
【００１２】
請求項５に記載の排ガスの処理方法の発明は、排ガスと水を接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させて除去し、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、尿素類を加水分解してアンモニアとして再導入し、該アンモニアを含む排ガスを酸化触媒により処理し、アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガスの処理方法の発明によれば、まず第１に、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させることにより、効率的に捕集することができるとともに、必要に応じて濃縮することも容易にできる。
第２に、水に吸収された尿素類はそのまま加水分解工程でアンモニアに変換できる。つまり、別途水との混合手段を設ける必要がない。
第３に、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、加水分解で得られたアンモニアを再導入し、排ガス中で酸化分解することにより最終的に窒素まで分解できるので、排ガス処理設備の中で効率良く尿素類を除去できる。
【００１３】
請求項６に記載の排ガスの処理方法の発明は、請求項５において、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることを特徴とする。
この特徴によれば、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることにより、アンモニアの酸化分解だけでなく、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。さらに、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの作用により接触還元して分解が可能になるという副次的効果も期待できる。
【００１４】
請求項７に記載の排ガス処理装置の発明は、排ガスと水とを接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させる捕集手段と、尿素類が除去された排ガスに、尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段と、該アンモニアが導入された排ガスを処理するためのアンモニア分解触媒および脱硝触媒を備えた触媒反応手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この排ガス処理装置の発明は、尿素類を含む排ガス処理に適しており、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで効率よく分解して除去できる装置である。
すなわち、まず捕集手段によって、排ガス中の尿素類を水に吸収させることにより、尿素分解プロセス全体としての効率を高めることができる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、別途水を供給する装置を設ける必要がない。また、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、水と尿素類との接触、混合が十分に行われ、別途混合手段を設けなくても加水分解効率を高めることができる。
【００１６】
さらに、捕集手段として、例えば循環式のスクラバー等を用いた場合には、水への吸収の際に尿素を濃縮することが可能になり、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換できるようになるので、変換効率の向上と加水分解設備の小型化が可能になる。
【００１７】
またさらに、触媒反応手段として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを備えることにより、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。さらに、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの作用により接触還元して分解が可能になるという副次的効果も期待できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排ガス中の尿素類の分解除去方法は、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することにより実施できる。
【００１９】
本発明における「排ガス」は、尿素を含む排ガスであれば特に制限はなく、例えば、合成樹脂製品の製造、加工工程等で排出される尿素含有排ガスが対象となる。排ガス中に含まれる尿素類の量は、例えば、１０００ｐｐｍ程度あるいはそれ以上の濃度でも十分に処理できる。
【００２０】
本発明において「尿素類」とは、尿素のほか、尿素の関連化合物としてのシアヌル酸、メラミン、ビュウレット等が含まれる。
【００２１】
尿素類は、排ガス中に含まれた状態で加水分解してもよいが、排ガスから一旦分離して加水分解することもできる。排ガス中に含まれた尿素類を直接加水分解する場合は、排ガス中に水を注入し、所定温度（後記）まで加熱すればよい。
【００２２】
＜尿素類の分離＞
排ガスから尿素類を分離する場合には、スクラバー等の既知のガス洗浄設備を利用して分離操作を行うことができるが、尿素は水への溶解性が高いので、水に吸収させて分離することが好ましい。また、尿素の吸収に使用した水は、後に行う加水分解工程における水分の供給源ともなる。この際、尿素が水に溶解し十分混合状態にあることから、アンモニアへの変換効率を向上させ得る。したがって、例えばスクラバー等を用いて排ガス中の尿素類を水に吸収させて分離することが好ましく、水中の尿素濃度を高める（濃縮する）ことが可能な循環形式のスクラバーであればより好ましい。また、尿素類の溶解量は水の温度が高いほど増加するので、吸収に使用する水としては３０〜５０℃程度の温水が好ましい。
【００２３】
＜尿素類の加水分解＞
尿素類は、水の存在下で加熱することにより、次に示す反応式（Ｉ）に基づき加水分解してアンモニアに変換することができる。
【００２４】
【化１】
尿素は水の存在下では、式（Ｉ）に示すように加水分解してアンモニアと二酸化炭素を生成するが、水が存在しない場合、緩熱条件では式（II）に示すようにアンモニアに加えてビュウレット、さらにはメラミンを生成し、急熱条件では式（III）に示すようにアンモニアに加えてシアヌル酸、さらにはイソシアン酸を生成する。本発明で加水分解を行うのは、式（Ｉ）の反応を選択的に生ぜしめ、式（II）や式（III）の反応を回避して、イソシアン酸などを生成させることなく、排ガス中の尿素を効率良くアンモニアへ変換するためである。
【００２５】
尿素類の加水分解は、例えば、適切な触媒の存在下９０〜１１０℃程度の温度で水を作用させる方法や、触媒を用いずに２００℃〜４５０℃程度の温度で水を作用させる方法により行うことができる。尿素類の加水分解に使用可能な触媒としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等の金属酸化物、アルカリ金属の水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）、アルカリ金属の炭酸塩（例えばＮａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３など）、アルカリ金属の珪酸塩（例えば、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｋ２ＳｉＯ３など）、ゼオライト等が挙げられる。これらの加水分解触媒の中でも、アンモニアへの高い変換効率が期待できるゼオライトを用いることが好ましい。
【００２６】
＜アンモニアの酸化分解＞
尿素類の加水分解により生成したアンモニアは、酸化分解して窒素に変換する。具体的には、排ガス中で尿素類をアンモニアに変換した後、あるいは尿素類が除去された排ガス中にアンモニア（尿素類の加水分解により生成）を導入した後、２００〜４５０℃の温度条件で酸化触媒により処理する。
【００２７】
酸化触媒としては、既知のアンモニア分解触媒と脱硝触媒を組み合わせて使用することが好ましい。アンモニア分解触媒としては、例えばＭｎＯ２をＴｉＯ２に担持させたマンガン系触媒や、ＰｔをＡｌ２Ｏ３に担持させた白金系触媒などを用いることが好ましい。脱硝触媒としては、例えばＶ２Ｏ５とＷＯ３をＴｉＯ２に担持させたＶ−Ｗ−Ｔｉ系触媒などを用いることが好ましい。このように、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを組み合わせて用いることにより、アンモニアの分解作用に加えて窒素酸化物の脱硝作用が期待できる。
【００２８】
すなわち、アンモニア分解触媒によるアンモニアの分解反応は、以下の反応式（IV）に基づき進行する。しかし、副反応として式（V）の反応も生じ、一定量の窒素酸化物（NOｘ）が不可避的に生ずると考えられる。また、排ガス中に尿素の他に窒素酸化物が含まれている場合もありうる。反応式（VI）は、アンモニアの選択的接触還元による窒素酸化物の分解反応（脱硝反応）である。
【００２９】
【化２】
マンガン系触媒などのアンモニア分解触媒は、窒素酸化物の分解作用はほとんど持たないので、脱硝触媒を組み合わせて用い、式（VI）の反応を起こさせることにより、生成した（あるいは排ガス中に存在する）窒素酸化物を窒素まで分解することができる。なお、脱硝触媒自体もアンモニアの分解作用を有することが多いが、その反応速度は緩慢であるため、脱硝触媒単独で用いるよりも、アンモニア分解触媒と組み合わせて用いることが好ましい。
【００３０】
また、脱硝触媒は、尿素類を直接分解する作用も併せ持つため、排ガス中に未分離の尿素類が少量含まれていたり、処理過程で尿素関連物質が生成したりした場合でも、脱硝触媒により窒素まで分解できることが期待される。
【００３１】
アンモニア分解触媒および脱硝触媒による排ガスの処理温度は、２００〜４５０℃程度であり、好ましくは２５０〜３５０℃、望ましくは２５０〜３２０℃である。上記（IV）〜（VI）の反応式から理解できるように、アンモニアの分解により生じた窒素酸化物を脱硝触媒を用いて効率良く分解するためには、排ガスの流れ方向の上流にアンモニア分解触媒を配置し、その後（下流側）に脱硝触媒を配置することが好ましい。
以上のアンモニア分解触媒と脱硝触媒による処理により、アンモニアは窒素まで分解されるので、排ガス中の尿素類を確実に分解、除去することができるようになる。
【００３２】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排ガス処理装置１００の全体構成を示す図面である。この排ガス処理装置１００は、尿素類を含む排ガスから尿素類を除去する目的に適した装置である。排ガス処理装置１００は、排ガス６０と水５０とを接触させ、排ガス６０中に含まれる尿素類を水５０に吸収させる捕集手段としての吸収塔１０、該吸収塔１０を通過することにより尿素類が除去された排ガス（１次処理ガス６１）に尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段としての気化器２３、該気化器２３より上流側に燃焼部２１を備えたインラインバーナー等の加熱装置２０、並びに、１次処理ガス６１中のアンモニア等を窒素まで分解するためのアンモニア分解触媒部３１とアンモニアの分解の過程で生じる窒素酸化物等を分解する脱硝触媒部３３とからなる触媒反応手段としての反応塔３０を主要な構成として備えている。
【００３３】
また、図１中、符号４１は排ガス６０を装置内に導入するためのブロア、符号４９は清浄ガスを装置外へ導出するためのブロアであり、さらに、符号４３は吸収塔１０の水を循環させるためのポンプであり、符号４７は吸収塔１０から排出された１次処理ガス６１に、反応塔３０から排出された清浄ガスの熱を付与して予熱するための熱交換器である。また、符号６５は１次処理ガス流路、符号６７はアンモニア添加ガス流路、符号６９は清浄ガス流路、符号７１は水循環経路、符号７３は尿素水経路を、それぞれ示す。
【００３４】
吸収塔１０としては、既知の構成のスクラバーを用いることができる。スクラバーの代表的な例を図２に示す。図２（ａ）は充填塔式スクラバー１１Ａの例を示すものであり、同図（ｂ）はスプレー塔式スクラバー１１Ｂの例を示している。
図２（ａ）に例示した充填塔式スクラバー１１Ａは、内部にポールリング、テラレット、ハイレックス等の充填物１２を備えており、排ガス６０は、装置下部のガス導入口１４より導入されて上部のガス排出口１６から排出される。水５０は上部の水導入口１５より導入されて塔内を流下するように構成されているので、気液向流状態で効率良く接触が行われ、尿素類が水に吸収される。
【００３５】
図２（ｂ）のスプレー塔式スクラバー１１Ｂは、装置内の上部に噴霧器１３を備えており、ここから水５０が微細粒子として噴霧拡散される。排ガス６０は、装置下部のガス導入口１４より導入されて上部のガス排出口１６から排出されるので、気液向流状態で効率良く接触が行われ、尿素類が水に吸収される。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）に例示する以外にも、例えば、多孔板製棚段を所定間隔で水平に複数段配備したトレイ方式スクラバーや、多数の溝を有する波型エレメントを所定間隔で傾斜配置したスキー方式スクラバー、管径を絞ったスロート部を介して排ガス６０と水５０を噴霧状に導入して高速で壁面や液面に衝突させるベンチュリー式スクラバー等の既知のスクラバーを利用することができる。
【００３７】
気化器２３としては、例えば既知のインジェクションノズル等を使用できるが、尿素類を含む水を気化するため、ステンレス等の材質のものを用いることが好ましい。図３に、気化器２３の好ましい例を示す。この気化器２３は、尿素水導入管２７が挿入されたケーシング２５の内部にゼオライト等の触媒８０が配備されたものであり、触媒８０の作用により尿素類からアンモニアへの加水分解反応が効率的に行われる。そして、アンモニアへの変換効率に優れる結果として、加熱装置２０からアンモニア添加ガス流路６７に至る加水分解反応領域を小さくすることができ、装置全体の小型化が可能になる。かかる構成の気化器２３の具体例としては、特開平１０−２４４１３１号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００３８】
触媒反応手段としての反応塔３０は、アンモニア分解触媒部３１と、脱硝触媒部３３とを備えたものである。アンモニア分解触媒としては、ＭｎＯ２／ＴｉＯ２、脱硝触媒としてはＶ２Ｏ５・ＷＯ３／ＴｉＯ２を、それぞれ１：２の体積で使用している。なお、図１では、反応塔３０は一体型であるが、アンモニア分解触媒部３１と脱硝触媒部３３とを別塔に配置してもよい。
【００３９】
上記のような構成の排ガス処理装置１００において、例えば１０００ｐｐｍ程度の尿素類を含む排ガス６０は、ブロア４１によって吸収塔１０の下部より導入され吸収塔１０内を上昇する。ここで、吸収塔１０の入口における排ガス６０の温度は、例えば１００〜１１０℃程度であり、流量は１０００〜３０００ｍ３／ｈである。一方、水（３０〜５０℃の温水）は、吸収塔１０の上部から導入され、吸収塔１０内を流下する。この過程で、気液接触が十分に行われ、排ガス６０中の尿素類は水に吸収される。なお、吸収塔１０の形式に応じて、水と排ガス６０の導入位置は任意に選択できるので、図１のように気液向流方式に限らず、気液並流方式にすることも可能である。
【００４０】
水５０は、水循環経路７１によって吸収塔１０を繰返し通過するため、排ガス６０中の尿素類を濃縮することが可能であり、吸収塔１０出口における尿素濃度を３２重量％程度まで高めることができる。このように、水５０への尿素類の吸収の際に尿素を濃縮するようにした場合は、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換することが可能になるので、アンモニアへの変換効率を格段に向上させることができるとともに、加水分解設備を小型化することが可能になる。
【００４１】
図１において、吸収塔１０の上部から排出された１次処理ガス６１（尿素類が略除去されている）は、１次処理ガス流路６５を通って加熱装置２０に導入される。吸収塔１０を通過した１次処理ガス６１は、水温近くまで冷やされた状態にあるので、１次処理ガス流路６５の途中に配備された熱交換器４７において後述する反応塔３０から排出された清浄ガスと熱交換を行うことにより、１５０〜２００℃程度まで予備加熱される。
【００４２】
１次処理ガス６１は、加熱装置２０で２００〜４５０℃程度、好ましくは２５０〜３５０℃、望ましくは２５０〜３２０℃まで加熱される。吸収塔１０の水循環経路７１から分岐された尿素水経路７３を通じて運ばれた尿素水（尿素類が溶解した水）５１は、気化器２３内でアンモニアに加水分解されて１次処理ガス６１中に導入される。
すなわち、気化器２３は、図３に示すように、加熱された１次処理ガス６１中に挿入配備されており、尿素水５１は、尿素水導入管２７を通じてケーシング２５内に導入される。そして、周囲を取り巻く高温の１次処理ガス６１により熱せられて気化するとともに、触媒８０の作用により尿素類の加水分解が速やかに進行し、前記式（Ｉ）の反応によりケーシング２５内でアンモニア（ガス）に効率良く変換される。生成したアンモニアガスは、図３に示すように、ケーシング２５に設けられた排出部２９より１次処理ガス６１中に排出される。なお、尿素類は、水分の存在下で２００〜４５０℃に加熱することにより加水分解するため、気化器２３における触媒８０は必須ではないが、尿素類からアンモニアへの変換効率は尿素の分解効率に大きな影響を与えるので、触媒８０を使用することが望ましい。
【００４３】
アンモニアを含む排ガスは、アンモニア添加ガス流路６７を通じて反応塔３０に導入され、順次アンモニア分解触媒部３１と脱硝触媒部３３において処理され、前記した反応式（IV）、（VI）の反応を経てアンモニアが最終的に窒素まで分解される。
【００４４】
反応塔３０から排出された清浄ガスは、ブロア４９に吸引され、清浄ガス流路６９を通じて大気中に放出される。この際、清浄ガスの熱量は、熱交換器４７により１次処理ガス６１の予熱として有効利用される。
【００４５】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるものであることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の排ガス中の尿素類の分解除去方法によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずる副反応を回避し、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは酸化分解することにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで分解できる。
【００４７】
本発明の排ガスの処理方法によれば、まず第１に、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させることにより、効率的に捕集することができるとともに、必要に応じて容易に濃縮することもできる。第２に、水に吸収された尿素類はそのまま加水分解工程でアンモニアに変換できる。つまり、別途水との混合手段を設ける必要がない。第３に、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、加水分解で得られたアンモニアを再導入し、排ガス中で酸化分解することにより最終的に窒素まで分解できるので、効率良く尿素類を除去できる。
【００４８】
本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで効率よく分解して除去できる。すなわち、まず捕集手段によって、排ガス中の尿素類を水に吸収させることにより、尿素分解プロセス全体としての効率を高めることができる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、別途水を供給する装置を設ける必要がない。また、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、水と尿素類との接触、混合が十分に行われ、別途混合手段を設けなくても加水分解効率を高めることができる。さらに、捕集手段として、例えば循環式のスクラバー等を用いた場合には、水への吸収の際に尿素を濃縮することが可能になり、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換できるようになるので、変換効率の向上と加水分解設備の小型化が可能になる。またさらに、触媒反応手段として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを備えることにより、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る排ガス処理装置の概要を説明する図面。
【図２】吸収塔の説明の供する図面であり、（ａ）は充填塔式スクラバー、（ｂ）はスプレー塔式スクラバーを示す模式図。
【図３】気化器の説明に供する模式図。
【符号の説明】
１０ 吸収塔
１１Ａ 充填塔式スクラバー
１１Ｂ スプレー塔式スクラバー
１２ 充填材
１３ 噴霧装置
１４ ガス導入口
１５ 水導入口
１６ ガス排出口
１７ 水排出口
２０ 加熱装置
２１ 燃焼部
２３ 気化器
２５ ケーシング
２７ 尿素水導入管
２９ 排出部
３０ 反応塔
３１ アンモニア分解触媒部
３３ 脱硝触媒部
４１ ブロア
４３ ポンプ
４５ 弁
４７ 熱交換器
４９ ブロア
５０ 水
５１ 尿素水
６０ 排ガス
６１ １次処理ガス
６５ １次処理ガス流路
６７ アンモニア添加ガス流路
６９ 清浄ガス流路
７１ 水循環経路
７３ 尿素水経路
８０ 触媒
１００ 排ガス処理装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス中に含まれる尿素類を分解し、除去する排ガス中の尿素類の分解除去方法、および該方法に適した排ガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、化学製品の工場等から排出される排ガス中に含まれる尿素類は、酸の水溶液を使用して中和し、硫酸アンモニウム等に変換した後処理する方法が採られてきた。しかし、この処理方法では、水溶液中に移行した硫酸アンモニウム等を別途処理するための排水処理設備が必要となる。
【０００３】
近年では、環境に対する意識の高まりとともに排ガス中に含まれる化学物質に対する各種の規制も厳しくなる傾向にある。尿素のように比較的毒性の低い物質についても、未処理のまま環境中に放出するのではなく、最終的に窒素まで分解した後大気等に放出することが望まれている。しかし、これまでのところ、排ガス中に含まれる尿素類を排ガスの処理設備の中で分解する効率的な処理方法は提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、排ガス中に含まれる尿素類を最終的に分解除去する方法、および該方法に適した排ガス処理装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずる副反応を避けながら、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは酸化分解することにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を排ガス処理設備の中で最終的に窒素と水と二酸化炭素まで分解して無害化できる。
【０００６】
請求項２に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、排ガスから尿素類を分離した後、該尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを排ガス中に導入して排ガス中で酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずるような副反応を避けながら、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは排ガス中に導入して酸化分解せしめることにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を排ガス処理設備の中で最終的に窒素と水と二酸化炭素まで分解して無害化できる。また、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの接触還元作用により分解が可能になるという副次的効果も得られる。
【０００７】
請求項３に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、請求項２において、排ガス中からの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことを特徴とする。 この特徴によれば、排ガス中からの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことにより、以下に述べるように、尿素分解除去プロセス全体の効率を各段に向上させることができる。
まず第１に、本発明の排ガス中の尿素類の分解除去方法では、副生物の生成を避けるため加水分解によって尿素をアンモニアに変換する工程を必須とするが、尿素類を分離するために使用する水は、そのまま加水分解に利用できる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、加水分解工程で別途水を供給する必要がなくなるか、新たに供給する量を大幅に削減できる。
【０００８】
第２に、尿素類の加水分解工程におけるアンモニアへの変換効率を十分なものとするためには、尿素類と水との接触機会を十分確保することが要求される。したがって、加水分解工程で別途水を供給する場合には、尿素類と水との混合が大きな課題となる。本発明方法では、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、上記要求を満足できる。
【０００９】
さらに、水への尿素類の吸収の際に尿素を濃縮するようにした場合は、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換することが可能になるので、アンモニアへの変換効率が格段に向上するとともに、加水分解設備も小型化できる。
【００１０】
請求項４に記載の排ガス中の尿素類の分解除去方法の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項において、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことにより、アンモニアの酸化分解だけでなく、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで還元することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。
【００１２】
請求項５に記載の排ガスの処理方法の発明は、排ガスと水を接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させて除去し、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、尿素類を加水分解してアンモニアとして再導入し、該アンモニアを含む排ガスを酸化触媒により処理し、アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする。
この排ガスの処理方法の発明によれば、まず第１に、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させることにより、効率的に捕集することができるとともに、必要に応じて濃縮することも容易にできる。
第２に、水に吸収された尿素類はそのまま加水分解工程でアンモニアに変換できる。つまり、別途水との混合手段を設ける必要がない。
第３に、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、加水分解で得られたアンモニアを再導入し、排ガス中で酸化分解することにより最終的に窒素まで分解できるので、排ガス処理設備の中で効率良く尿素類を除去できる。
【００１３】
請求項６に記載の排ガスの処理方法の発明は、請求項５において、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることを特徴とする。
この特徴によれば、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることにより、アンモニアの酸化分解だけでなく、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。さらに、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの作用により接触還元して分解が可能になるという副次的効果も期待できる。
【００１４】
請求項７に記載の排ガス処理装置の発明は、排ガスと水とを接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させる捕集手段と、尿素類が除去された排ガスに、尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段と、該アンモニアが導入された排ガスを処理するためのアンモニア分解触媒および脱硝触媒を備えた触媒反応手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この排ガス処理装置の発明は、尿素類を含む排ガス処理に適しており、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで効率よく分解して除去できる装置である。
すなわち、まず捕集手段によって、排ガス中の尿素類を水に吸収させることにより、尿素分解プロセス全体としての効率を高めることができる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、別途水を供給する装置を設ける必要がない。また、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、水と尿素類との接触、混合が十分に行われ、別途混合手段を設けなくても加水分解効率を高めることができる。
【００１６】
さらに、捕集手段として、例えば循環式のスクラバー等を用いた場合には、水への吸収の際に尿素を濃縮することが可能になり、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換できるようになるので、変換効率の向上と加水分解設備の小型化が可能になる。
【００１７】
またさらに、触媒反応手段として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを備えることにより、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。さらに、排ガス中に窒素酸化物が含まれている場合でも、アンモニアの作用により接触還元して分解が可能になるという副次的効果も期待できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る排ガス中の尿素類の分解除去方法は、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することにより実施できる。
【００１９】
本発明における「排ガス」は、尿素を含む排ガスであれば特に制限はなく、例えば、合成樹脂製品の製造、加工工程等で排出される尿素含有排ガスが対象となる。排ガス中に含まれる尿素類の量は、例えば、１０００ｐｐｍ程度あるいはそれ以上の濃度でも十分に処理できる。
【００２０】
本発明において「尿素類」とは、尿素のほか、尿素の関連化合物としてのシアヌル酸、メラミン、ビュウレット等が含まれる。
【００２１】
尿素類は、排ガス中に含まれた状態で加水分解してもよいが、排ガスから一旦分離して加水分解することもできる。排ガス中に含まれた尿素類を直接加水分解する場合は、排ガス中に水を注入し、所定温度（後記）まで加熱すればよい。
【００２２】
＜尿素類の分離＞
排ガスから尿素類を分離する場合には、スクラバー等の既知のガス洗浄設備を利用して分離操作を行うことができるが、尿素は水への溶解性が高いので、水に吸収させて分離することが好ましい。また、尿素の吸収に使用した水は、後に行う加水分解工程における水分の供給源ともなる。この際、尿素が水に溶解し十分混合状態にあることから、アンモニアへの変換効率を向上させ得る。したがって、例えばスクラバー等を用いて排ガス中の尿素類を水に吸収させて分離することが好ましく、水中の尿素濃度を高める（濃縮する）ことが可能な循環形式のスクラバーであればより好ましい。また、尿素類の溶解量は水の温度が高いほど増加するので、吸収に使用する水としては３０〜５０℃程度の温水が好ましい。
【００２３】
＜尿素類の加水分解＞
尿素類は、水の存在下で加熱することにより、次に示す反応式（Ｉ）に基づき加水分解してアンモニアに変換することができる。
【００２４】
【化１】
【００２５】
尿素類の加水分解は、例えば、適切な触媒の存在下９０〜１１０℃程度の温度で水を作用させる方法や、触媒を用いずに２００℃〜４５０℃程度の温度で水を作用させる方法により行うことができる。尿素類の加水分解に使用可能な触媒としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア等の金属酸化物、アルカリ金属の水酸化物（例えばＮａＯＨ、ＫＯＨなど）、アルカリ金属の炭酸塩（例えばＮａ２ＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３など）、アルカリ金属の珪酸塩（例えば、Ｎａ２ＳｉＯ３、Ｋ２ＳｉＯ３など）、ゼオライト等が挙げられる。これらの加水分解触媒の中でも、アンモニアへの高い変換効率が期待できるゼオライトを用いることが好ましい。
【００２６】
＜アンモニアの酸化分解＞
尿素類の加水分解により生成したアンモニアは、酸化分解して窒素に変換する。具体的には、排ガス中で尿素類をアンモニアに変換した後、あるいは尿素類が除去された排ガス中にアンモニア（尿素類の加水分解により生成）を導入した後、２００〜４５０℃の温度条件で酸化触媒により処理する。
【００２７】
酸化触媒としては、既知のアンモニア分解触媒と脱硝触媒を組み合わせて使用することが好ましい。アンモニア分解触媒としては、例えばＭｎＯ２をＴｉＯ２に担持させたマンガン系触媒や、ＰｔをＡｌ２Ｏ３に担持させた白金系触媒などを用いることが好ましい。脱硝触媒としては、例えばＶ２Ｏ５とＷＯ３をＴｉＯ２に担持させたＶ−Ｗ−Ｔｉ系触媒などを用いることが好ましい。このように、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを組み合わせて用いることにより、アンモニアの分解作用に加えて窒素酸化物の脱硝作用が期待できる。
【００２８】
すなわち、アンモニア分解触媒によるアンモニアの分解反応は、以下の反応式（IV）に基づき進行する。しかし、副反応として式（V）の反応も生じ、一定量の窒素酸化物（NOｘ）が不可避的に生ずると考えられる。また、排ガス中に尿素の他に窒素酸化物が含まれている場合もありうる。反応式（VI）は、アンモニアの選択的接触還元による窒素酸化物の分解反応（脱硝反応）である。
【００２９】
【化２】
【００３０】
また、脱硝触媒は、尿素類を直接分解する作用も併せ持つため、排ガス中に未分離の尿素類が少量含まれていたり、処理過程で尿素関連物質が生成したりした場合でも、脱硝触媒により窒素まで分解できることが期待される。
【００３１】
アンモニア分解触媒および脱硝触媒による排ガスの処理温度は、２００〜４５０℃程度であり、好ましくは２５０〜３５０℃、望ましくは２５０〜３２０℃である。上記（IV）〜（VI）の反応式から理解できるように、アンモニアの分解により生じた窒素酸化物を脱硝触媒を用いて効率良く分解するためには、排ガスの流れ方向の上流にアンモニア分解触媒を配置し、その後（下流側）に脱硝触媒を配置することが好ましい。
以上のアンモニア分解触媒と脱硝触媒による処理により、アンモニアは窒素まで分解されるので、排ガス中の尿素類を確実に分解、除去することができるようになる。
【００３２】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態をさらに詳しく説明する。
図１は、本発明の１実施形態に係る排ガス処理装置１００の全体構成を示す図面である。この排ガス処理装置１００は、尿素類を含む排ガスから尿素類を除去する目的に適した装置である。排ガス処理装置１００は、排ガス６０と水５０とを接触させ、排ガス６０中に含まれる尿素類を水５０に吸収させる捕集手段としての吸収塔１０、該吸収塔１０を通過することにより尿素類が除去された排ガス（１次処理ガス６１）に尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段としての気化器２３、該気化器２３より上流側に燃焼部２１を備えたインラインバーナー等の加熱装置２０、並びに、１次処理ガス６１中のアンモニア等を窒素まで分解するためのアンモニア分解触媒部３１とアンモニアの分解の過程で生じる窒素酸化物等を分解する脱硝触媒部３３とからなる触媒反応手段としての反応塔３０を主要な構成として備えている。
【００３３】
また、図１中、符号４１は排ガス６０を装置内に導入するためのブロア、符号４９は清浄ガスを装置外へ導出するためのブロアであり、さらに、符号４３は吸収塔１０の水を循環させるためのポンプであり、符号４７は吸収塔１０から排出された１次処理ガス６１に、反応塔３０から排出された清浄ガスの熱を付与して予熱するための熱交換器である。また、符号６５は１次処理ガス流路、符号６７はアンモニア添加ガス流路、符号６９は清浄ガス流路、符号７１は水循環経路、符号７３は尿素水経路を、それぞれ示す。
【００３４】
吸収塔１０としては、既知の構成のスクラバーを用いることができる。スクラバーの代表的な例を図２に示す。図２（ａ）は充填塔式スクラバー１１Ａの例を示すものであり、同図（ｂ）はスプレー塔式スクラバー１１Ｂの例を示している。
図２（ａ）に例示した充填塔式スクラバー１１Ａは、内部にポールリング、テラレット、ハイレックス等の充填物１２を備えており、排ガス６０は、装置下部のガス導入口１４より導入されて上部のガス排出口１６から排出される。水５０は上部の水導入口１５より導入されて塔内を流下するように構成されているので、気液向流状態で効率良く接触が行われ、尿素類が水に吸収される。
【００３５】
図２（ｂ）のスプレー塔式スクラバー１１Ｂは、装置内の上部に噴霧器１３を備えており、ここから水５０が微細粒子として噴霧拡散される。排ガス６０は、装置下部のガス導入口１４より導入されて上部のガス排出口１６から排出されるので、気液向流状態で効率良く接触が行われ、尿素類が水に吸収される。
【００３６】
図２（ａ）、（ｂ）に例示する以外にも、例えば、多孔板製棚段を所定間隔で水平に複数段配備したトレイ方式スクラバーや、多数の溝を有する波型エレメントを所定間隔で傾斜配置したスキー方式スクラバー、管径を絞ったスロート部を介して排ガス６０と水５０を噴霧状に導入して高速で壁面や液面に衝突させるベンチュリー式スクラバー等の既知のスクラバーを利用することができる。
【００３７】
気化器２３としては、例えば既知のインジェクションノズル等を使用できるが、尿素類を含む水を気化するため、ステンレス等の材質のものを用いることが好ましい。図３に、気化器２３の好ましい例を示す。この気化器２３は、尿素水導入管２７が挿入されたケーシング２５の内部にゼオライト等の触媒８０が配備されたものであり、触媒８０の作用により尿素類からアンモニアへの加水分解反応が効率的に行われる。そして、アンモニアへの変換効率に優れる結果として、加熱装置２０からアンモニア添加ガス流路６７に至る加水分解反応領域を小さくすることができ、装置全体の小型化が可能になる。かかる構成の気化器２３の具体例としては、特開平１０−２４４１３１号公報に記載されたものを挙げることができる。
【００３８】
触媒反応手段としての反応塔３０は、アンモニア分解触媒部３１と、脱硝触媒部３３とを備えたものである。アンモニア分解触媒としては、ＭｎＯ２／ＴｉＯ２、脱硝触媒としてはＶ２Ｏ５・ＷＯ３／ＴｉＯ２を、それぞれ１：２の体積で使用している。なお、図１では、反応塔３０は一体型であるが、アンモニア分解触媒部３１と脱硝触媒部３３とを別塔に配置してもよい。
【００３９】
上記のような構成の排ガス処理装置１００において、例えば１０００ｐｐｍ程度の尿素類を含む排ガス６０は、ブロア４１によって吸収塔１０の下部より導入され吸収塔１０内を上昇する。ここで、吸収塔１０の入口における排ガス６０の温度は、例えば１００〜１１０℃程度であり、流量は１０００〜３０００ｍ３／ｈである。一方、水（３０〜５０℃の温水）は、吸収塔１０の上部から導入され、吸収塔１０内を流下する。この過程で、気液接触が十分に行われ、排ガス６０中の尿素類は水に吸収される。なお、吸収塔１０の形式に応じて、水と排ガス６０の導入位置は任意に選択できるので、図１のように気液向流方式に限らず、気液並流方式にすることも可能である。
【００４０】
水５０は、水循環経路７１によって吸収塔１０を繰返し通過するため、排ガス６０中の尿素類を濃縮することが可能であり、吸収塔１０出口における尿素濃度を３２重量％程度まで高めることができる。このように、水５０への尿素類の吸収の際に尿素を濃縮するようにした場合は、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換することが可能になるので、アンモニアへの変換効率を格段に向上させることができるとともに、加水分解設備を小型化することが可能になる。
【００４１】
図１において、吸収塔１０の上部から排出された１次処理ガス６１（尿素類が略除去されている）は、１次処理ガス流路６５を通って加熱装置２０に導入される。吸収塔１０を通過した１次処理ガス６１は、水温近くまで冷やされた状態にあるので、１次処理ガス流路６５の途中に配備された熱交換器４７において後述する反応塔３０から排出された清浄ガスと熱交換を行うことにより、１５０〜２００℃程度まで予備加熱される。
【００４２】
１次処理ガス６１は、加熱装置２０で２００〜４５０℃程度、好ましくは２５０〜３５０℃、望ましくは２５０〜３２０℃まで加熱される。吸収塔１０の水循環経路７１から分岐された尿素水経路７３を通じて運ばれた尿素水（尿素類が溶解した水）５１は、気化器２３内でアンモニアに加水分解されて１次処理ガス６１中に導入される。
すなわち、気化器２３は、図３に示すように、加熱された１次処理ガス６１中に挿入配備されており、尿素水５１は、尿素水導入管２７を通じてケーシング２５内に導入される。そして、周囲を取り巻く高温の１次処理ガス６１により熱せられて気化するとともに、触媒８０の作用により尿素類の加水分解が速やかに進行し、前記式（Ｉ）の反応によりケーシング２５内でアンモニア（ガス）に効率良く変換される。生成したアンモニアガスは、図３に示すように、ケーシング２５に設けられた排出部２９より１次処理ガス６１中に排出される。なお、尿素類は、水分の存在下で２００〜４５０℃に加熱することにより加水分解するため、気化器２３における触媒８０は必須ではないが、尿素類からアンモニアへの変換効率は尿素の分解効率に大きな影響を与えるので、触媒８０を使用することが望ましい。
【００４３】
アンモニアを含む排ガスは、アンモニア添加ガス流路６７を通じて反応塔３０に導入され、順次アンモニア分解触媒部３１と脱硝触媒部３３において処理され、前記した反応式（IV）、（VI）の反応を経てアンモニアが最終的に窒素まで分解される。
【００４４】
反応塔３０から排出された清浄ガスは、ブロア４９に吸引され、清浄ガス流路６９を通じて大気中に放出される。この際、清浄ガスの熱量は、熱交換器４７により１次処理ガス６１の予熱として有効利用される。
【００４５】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用されるものであることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の排ガス中の尿素類の分解除去方法によれば、排ガス中に含まれる尿素類を加水分解することで、熱分解させた場合に生ずる副反応を回避し、高い変換効率で尿素類をアンモニアに変換できる。生成したアンモニアは酸化分解することにより、窒素に変換できるため、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで分解できる。
【００４７】
本発明の排ガスの処理方法によれば、まず第１に、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させることにより、効率的に捕集することができるとともに、必要に応じて容易に濃縮することもできる。第２に、水に吸収された尿素類はそのまま加水分解工程でアンモニアに変換できる。つまり、別途水との混合手段を設ける必要がない。第３に、尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、加水分解で得られたアンモニアを再導入し、排ガス中で酸化分解することにより最終的に窒素まで分解できるので、効率良く尿素類を除去できる。
【００４８】
本発明の排ガス処理装置によれば、排ガス中の尿素類を窒素と水と二酸化炭素まで効率よく分解して除去できる。すなわち、まず捕集手段によって、排ガス中の尿素類を水に吸収させることにより、尿素分解プロセス全体としての効率を高めることができる。つまり、尿素類の吸収に用いる水は、加水分解における水の供給源となるため、別途水を供給する装置を設ける必要がない。また、予め尿素類を水に吸収させておくことにより、水と尿素類との接触、混合が十分に行われ、別途混合手段を設けなくても加水分解効率を高めることができる。さらに、捕集手段として、例えば循環式のスクラバー等を用いた場合には、水への吸収の際に尿素を濃縮することが可能になり、尿素類の濃度が高い状態でアンモニアへ変換できるようになるので、変換効率の向上と加水分解設備の小型化が可能になる。またさらに、触媒反応手段として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを備えることにより、アンモニアの酸化分解過程で副反応により不可避的に生成する窒素酸化物を、脱硝触媒の作用によりアンモニアと反応させて効率よく窒素まで分解することができる。また、アンモニアに変換されずに排ガス中に残った尿素類も脱硝触媒によって効率よく分解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る排ガス処理装置の概要を説明する図面。
【図２】吸収塔の説明の供する図面であり、（ａ）は充填塔式スクラバー、（ｂ）はスプレー塔式スクラバーを示す模式図。
【図３】気化器の説明に供する模式図。
【符号の説明】
１０ 吸収塔
１１Ａ 充填塔式スクラバー
１１Ｂ スプレー塔式スクラバー
１２ 充填材
１３ 噴霧装置
１４ ガス導入口
１５ 水導入口
１６ ガス排出口
１７ 水排出口
２０ 加熱装置
２１ 燃焼部
２３ 気化器
２５ ケーシング
２７ 尿素水導入管
２９ 排出部
３０ 反応塔
３１ アンモニア分解触媒部
３３ 脱硝触媒部
４１ ブロア
４３ ポンプ
４５ 弁
４７ 熱交換器
４９ ブロア
５０ 水
５１ 尿素水
６０ 排ガス
６１ １次処理ガス
６５ １次処理ガス流路
６７ アンモニア添加ガス流路
６９ 清浄ガス流路
７１ 水循環経路
７３ 尿素水経路
８０ 触媒
１００ 排ガス処理装置
Claims (7)
- 排ガス中に含まれる尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする、排ガス中の尿素類の分解除去方法。
- 排ガスから尿素類を分離した後、該尿素類を加水分解してアンモニアに変換し、該アンモニアを排ガス中に導入して排ガス中で酸化分解して窒素に変換することを特徴とする、排ガス中の尿素類の分解除去方法。
- 請求項２において、排ガスからの尿素類の分離を、水に吸収させて行うことを特徴とする、排ガス中の尿素類の分解除去方法。
- 請求項１から請求項３のいずれか１項において、アンモニアの酸化分解を、アンモニア分解触媒と脱硝触媒を用いて行うことを特徴とする、排ガス中の尿素類の分解除去方法。
- 排ガスと水を接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させて除去し、
尿素類が除去された排ガスの一部または全部に、尿素類を加水分解してアンモニアとして再導入し、
該アンモニアを含む排ガスを酸化触媒により処理し、アンモニアを酸化分解して窒素に変換することを特徴とする、排ガスの処理方法。 - 請求項５において、酸化触媒として、アンモニア分解触媒と脱硝触媒とを用いることを特徴とする、排ガスの処理方法。
- 排ガスと水とを接触させ、排ガス中に含まれる尿素類を水に吸収させる捕集手段と、
尿素類が除去された排ガスに、尿素類を加水分解してアンモニアとして導入する導入手段と、
アンモニアが導入された排ガスを処理するためのアンモニア分解触媒および脱硝触媒を備えた触媒反応手段と、
を備えた排ガス処理装置。
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