JP4365034B2 - 尿素をアンモニアに変換する方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
この発明は、マイクロ波を使用し尿素をアンモニアに変換する方法に関する。
【０００２】
煙道ガス、特に発電所或いはディーゼルエンジンの煙道ガスから、触媒により選択的に脱窒する装置（ＳＣＲ）においては、還元剤として、普通アンモニアガス或いはアンモニアと水との混合物が使用される。その場合、所謂ＳＣＲ触媒装置において、窒素酸化物が還元剤としてのアンモニアと酸素の存在下に窒素と水とに変換される。アンモニアの移送、貯蔵及び取扱いは厳しい安全技術上の規制を受ける。これに対し尿素は比較的無害な物質である。ＳＣＲ炉において還元剤として尿素を直接使用するには、加水分解、即ち尿素をアンモニアに変換する及び尿素を霧状化してＳＣＲ炉に導入するという技術的問題が障害となる。
【０００３】
尿素のＳＣＲ炉における使用は、従来、例えばブロック形の火力発電所のような小形の設備或いはディーゼルエンジンにおいて行われているが、その場合、尿素はＳＣＲ炉に、通常加圧空気を用い霧化して直接吹き込まれている。複数のノズルを備えたシステムに対しては、その場合、各個々のノズルに対して尿素の流れを制御せねばならず、これは技術的に面倒である。
【０００４】
従ってこの発明の課題は、アンモニアを、煙道ガスの脱窒のためにできるだけ簡単でかつ安全技術上容易に取り扱える形で供給することにある。
【０００５】
この課題は、この発明によれば、請求項１に記載の特徴により解決できる。
【０００６】
この発明の要点は、マイクロ波を使用した加水分解炉で尿素をアンモニアに変換し、これをその後の脱窒のために使用することにある。
【０００７】
この発明のその他の有利で具体的な実施形態は、他の請求項に記載してある。
【０００８】
この発明を、図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１に示す第1の実施の形態によるマイクロ波加水分解炉１は、大形機械の枠内において尿素をアンモニアに変換するためのものである。ここで作られたアンモニアは、煙道ガス脱窒装置の一部であるＳＣＲ炉に送られる。ＳＣＲ炉において煙道ガスに含まれる窒素酸化物は、アンモニアと共に、酸素の存在の下で、触媒作用により窒素と水に変換され、それにより窒素酸化物が除去される。
【００１０】
マイクロ波加水分解炉１は反応室２を備え、この反応室は供給装置３及び排出装置４を除いて全側面が閉鎖されている。供給装置３は、反応室２に結合する管路５として形成されている。排出装置４は、反応室２に結合する管路６として形成されている。管路５及び６は、反応室２の対向する端部に設けられている。
【００１１】
供給装置３と排出装置４との間において、反応室２の内部に触媒装置７が設けられており、この触媒は、触媒的に活性な物質を備えた表面触媒器を形成する。この触媒装置は、海綿状或いはハニカム状の材料の形で或いは堆積物の形で設けることができる。触媒的に活性な物質として、市販の製品が使用できる。触媒装置７の範囲内で、反応室２の外部にマイクロ波発振装置８が設けられている。この装置により、反応室内にマイクロ波が照射される。少なくとも触媒装置７の範囲において、反応室２の壁9はマイクロ波透過性に形成されている。
【００１２】
マイクロ波加水分解炉１の動作時、供給装置３により尿素水溶液が反応室２に供給される。この溶液は触媒装置７を通過し、そこでマイクロ波発振装置８のマイクロ波により加熱される。触媒的に活性な物質により、尿素の加水分解が行われてアンモニアが形成される温度レベル及び消費エネルギーが低減する。アンモニアは、排出装置４を通して水蒸気と共に排出される。この混合物は、次に、ＳＣＲ反応炉において脱窒のために使用される。触媒的に活性な物質は、加水分解に対して活性であり、例えばＴｉＯ2をベースとして形成される。
【００１３】
触媒器、マイクロ波及び尿素水溶液の組み合わせにより、アンモニアをＳＣＲ炉に使用しても、シアヌル酸、メラミン等の望ましくない副産物は発生しない。
【００１４】
第2の実施の形態を図2に示す。この装置の構成に関し、第１の実施の形態を参照する。同じ部分は同じ符号で示している。異なるが、機能的に等価の部分はアポストロフィーを付けた符号で示している。以下、その差異だけを説明する。
【００１５】
マイクロ波加水分解炉１’において、供給装置３’は管路５に接続された分配器１０を備える。排出装置４’は管路６に接続された分配器１１を備える。分配器１０と１１の間には、毛細管１２として形成された複数の、例えば５個の反応室２’が設けられている。これらは端面で、液体を供給装置３’から排出装置４’に導く分配器１０、１１に接続されている。毛細管１２に触媒装置７’が設けられている。特別な構成では、毛細管１２は触媒的に活性な物質から形成される。
【００１６】
尿素溶液を毛細管１２内でアンモニアに変換することに関しては、第１の実施の形態の説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による第１の実施の形態のマイクロ波加水分解炉の構成図。
【図２】 この発明による第２の実施の形態のマイクロ波加水分解炉の構成図。
【符号の説明】
１１’ マイクロ波加水分解炉
２、２’ 反応室
３、３’ 供給装置
４、４’ 排出装置
５ 供給管路
６ 排出管路
７、７’ 触媒装置
８ マイクロ波発振装置
９ 壁
１０、１１ 分配器
１２ 毛細管

Claims (4)

  1. ａ）尿素水溶液を反応室（２、２’）に導入し、
    ｂ）この尿素水溶液を反応室（２、２’）内において触媒装置（７、７’）を貫 流させて、尿素を触媒作用によりアンモニアに変換し、
    ｃ）この反応室（２、２’）に付加的にエネルギーをマイクロ波により供給し、
    ｄ）このとき生じたアンモニアと水の混合物を反応室（２、２’）から排出することを特徴とする尿素をアンモニアに変換する方法。
  2. 触媒装置（７、７’）において、尿素水溶液を少なくとも内面に触媒的に活性な物質を備えた毛細管（１２）内を貫流させる請求項１記載の方法。
  3. アンモニアが水と共に反応室（２、２’）の中で蒸発するようにマイクロ波を供給する請求項１記載の方法。
  4. アンモニアと水の混合物を脱窒のための還元剤として煙道ガスに混合し、この煙道ガスと共にＳＣＲ炉に供給する請求項１から３の１つに記載の方法。
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