JP4576552B2 - ガスの窒素酸化物含量を減少させるための放射流気相反応器 - Google Patents

Description

本発明はガス、特に燃料の燃焼で生じた煙道ガス中の窒素酸化物含量を接触的に減少させる化学反応器に関する。

種々の工業プロセスでの燃料の燃焼ではしばしば望ましくない窒素の酸化物（ＮＯｘ）を生じ、それは通常一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ_２）の形態にある。高い燃焼温度はより多くのＮＯｘを生ずる傾向にある。ＮＯｘは環境にとって危険なので、燃料の燃焼を含む工業プロセスで生ずるガス、特に電力プラント、熱分解炉、焼却炉、内燃機関、冶金プラント、肥料プラント及び化学プラントから生ずるガス中のＮＯｘの放出を減少させる努力がなされている。

煙道ガスのＮＯｘ含量を選択的に減らす方法は公知である。一般に、これらの方法には、所望により触媒の存在下に、ＮＯｘを還元剤と反応させる方法が含まれる。アンモニアや尿素等の還元剤を用いるＮＯｘの選択的非接触還元（ＳＮＣＲ）では、たとえば約１６００〜２１００°Ｆ（８７１〜１１４９℃）といった比較的高温を必要とする。
また、ＮＯｘのアンモニアでの還元は、選択的接触還元（ＳＣＲ）として知られるプロセスで、たとえば約５００〜９５０°Ｆ（２６０〜５１０℃）といったより低い温度で接触的に行うことができる。

従来知られたＳＣＲ法と装置を用いる煙道ガスの処理での１つの問題はＮＯｘの十分な除去を達成するに要する設備の重量と容積が地上レベルに配する必要があるということである。多くの工業プラントでは公的規制が厳しくなるにつれてその規制に適合するためにＮＯｘ除去（脱ＮＯｘ）設備を改造することが求められる。しかしｄｅＮＯｘ系の物理的なかさ高さが原因して、煙道ガスを処理のために一旦地上レベルに迂回させ次いで大気への排気用に煙突にもどされねばならない。このようなシステムの高コストを避けるために、煙突に直接取りつけることが可能な比較的軽量の脱ＮＯｘユニットを提供することが望まれる。

本発明の目的は煙突に直接取りつけることが可能な脱ＮＯｘユニットを提供することにある。

本発明によれば、（ａ）内側表面と外側表面、初期濃度の窒素酸化物をもつ入口ガス流を受け入れるガス流入口及び入口ガス流の窒素酸化物濃度よりも低い窒素酸化物濃度の処理済ガスを排出するガス流出口をもつ胴部、（ｂ）入口ガス流に還元剤を導入するための少なくとも１のインゼクタ、（ｃ）胴部内のインゼクタの近傍又は下流にあり、入口ガス流中の窒素酸化物を選択的に接触還元して窒素酸化物濃度の減少した処理済ガスを生ずるための少なくとも１の窒素酸化物転化触媒を含有すると共に軸方向の通路を定める内部壁と胴部の内部表面から離れている外部壁とをもつ触媒床、及び（ｄ）還元剤を含有する入口ガスの流れを触媒床を通して放射状に方向づけ、処理済のガスを触媒床を通してその放射状通路から放出しそしてガス流出口を通して胴部から排出する入口ガス流デフレクタからなることを特徴とするガス流中の窒素酸化物の化学変換用の放射流（ラジアルフロー）気相反応器が提供される。

本発明の放射流反応器はガス、特に炉中の化石燃料の燃焼で生ずるガス中のＮＯｘの選択的接触還元用の比較的軽量の設備を提供するものであり、また一般的なデザインの煙突を備えた炉中に容易に組込むことができ、それ故既存の設備の改造に適したものである。

以下に本発明の放射流反応器の種々の態様とそこに用いる好ましい触媒配置を図面を参照して説明する。尚すべての量は「約」なる用語で変更しうるものである。また％は特に断りのない限り重量基準で示す。

触媒床を通るガスの流れに関連して用いる「放射流」なる用語は触媒床の内部から外部への外方向の流れ及び触媒床の外部から触媒床の内部への流れを包含し、ここで触媒床は内側円筒壁と外側円筒壁によって定められる実質上環形状をもつか又はたとえば内側壁及び／又は外側壁が、断面でみて、六角形又は八角形等の多角形状をもっているような環状と同様に機能する形状をもつ。
「窒素酸化物」なる用語はＮＯ、ＮＯ_２、Ｎ_２Ｏ_４、Ｎ_２Ｏ及びそれらの適宜の混合物等の窒素の適宜の酸化物をいい、しばしば「ＮＯｘ」と表示する。

本発明のＮＯｘの選択的接触還元の反応器と方法では、好ましくは還元剤としてアンモニアを用いる。ＮＯｘは触媒の存在下にアンモニアと反応して次式（化学量論的バランスで示してはいない）に示すように窒素と水を生ずる：
ＮＯｘ＋ＮＨ_３→Ｎ_２＋Ｈ_２Ｏ

本発明の脱ＮＯｘの方法と装置はＮＯｘ含有ガスを処理してそのＮＯｘレベルを低下させることを要する適宜の用途に用いうる。高レベルのＮＯｘを生ずる代表的な燃焼設備の例としては電力プラント、流体接触分解（ＦＣＣ）レゼネレータ、ガラス炉、熱分解炉等がある。本発明の脱ＮＯｘ法はエタン、プロパン、ナフサ等の飽和炭化水素供給原料からオレフィン（たとえばエチレン、プロピレン、ブチレン等）を生成する熱分解ユニットに特に好ましく用いられる。しかし、これに限らず望ましくないレベルのＮＯｘを含有するガスを発生する適宜の燃焼設備や方法に用いうるものである。

図１（Ａ及びＢ）において、放射流気相脱ＮＯｘ反応器１０が供給原料のクラッキング用に約２２００°Ｆ（１２０４℃）で操作される放射燃焼室をもつ炉１１と１２を用いる熱分解系を対象に示されている。各炉はそれぞれの煙突を通って排出される煙道ガスを生ずる。典型的には、各煙突中の煙道ガスの流速は約１００，０００〜３００，０００ｌｂｓ／時（４５３５９〜１３６０７８ｋｇ／時）である。この煙道ガスは典型的には次の成分を含有する：
窒素 ： ６０−８０ｖｏｌ％
酸素 ： １− ４ｖｏｌ％
水蒸気： １０−２５ｖｏｌ％
二酸化炭素： ２−２０ｖｏｌ％
窒素酸化物： ５０−３００ｐｐｍ
放射室を出る煙道ガスの温度は典型的には約１８００°Ｆ（９８２℃）である。各煙突は所望により、対流部１３をもち、これは熱回収用に煙道ガスが通る熱交換器をもっている。煙道ガスは典型的には約３００〜５００°Ｆ（１４９〜２６０℃）の温度で対流部を出るが、この範囲外の煙道ガス温度を与えるように熱回収プロセスを調節することができる。次いで別々の煙突の煙道ガスを合しファン１４で脱ＮＯｘ系１０に移す。ファン１４は脱ＮＯｘ系１０中をガスが移動するよう煙道ガスの圧力を増加させる。

本発明の放射流反応器はガスが触媒床に入る前に比較的長いガス流の長さをもたらす。特に対流部と関連して、この長いガス流の長さが触媒床を通るガス流の速度分布をより均一にする助けをする。ガス流はファン出口できびしい速度分布を示すのでこれは重要である。通常の系では、触媒床はファンで起こる不均一な速度分布を補うため約２０％以上過剰設計される。この過剰設計は過度に大きく重い触媒床をもたらすが、本発明ではそれを避けることができる。

図２においてＡの一態様では、放射流気相反応器２０は内側表面２１ａと外側表面２１ｂをもつ反応器胴部（シェル）２１をもつ。胴部２１は初期濃度のＮＯｘを含有する入口ガスを受け入れるガス流入口２１ｃと、減少した濃度のＮＯｘを含有する処理済ガスを排出するガス流出口２１ｄと、ガス流出口２１ｄと連通して処理済ガスを通す通路２１ｅをもつ。
インゼクタ２２は還元剤を導入するためのものであり適宜公知のタイプのインゼクタを用いうる。典型的なインゼクタの例としては触媒床の上流の入口ガス流中に配したグリッド状部分がある。このグリッド状部分は均等に分布させた注入ノズルをもつ多孔分散管の集合体を含む。通常還元剤は入口ガスの流れ方向とは反対方向に注入される。好ましい還元剤はアンモニアだが、尿素、アルキルアミンその他の適当な還元剤も用いうる。インゼクタ２２は入口２１ｃ内又は入口２１ｃの上流に位置しうる。

触媒床２３は窒素酸化物の選択還元用の少なくとも１の触媒を含有する。選択的接触還元反応の好ましい温度は典型的には約３８０〜５５０°Ｆ（１９３〜２８８℃）、より好ましくは約４００〜４５０°Ｆ（２０４〜２３２℃）である。一般に、温度が低いほど多量の触媒が所定レベルのＮＯｘ変換の達成に必要となる。煙道ガス温度が望ましくないほど低い場合には、煙道ガス温度を上げるためにバーナーその他の熱源を用いうる。また炉系の対流部１３はＮＯｘの選択的接触還元に適する温度をもつ煙道ガスを与えるように構成しうる。

還元剤の存在下に用いる窒素酸化物の選択的還元用触媒は公知である。これら触媒の典型的で非限定的な例としては、バナジウム、アルミニウム、チタン、タングステン及びモリブデンの酸化物がある。ゼオライトも用いうる。ゼオライトの例としてはプロトンで、又は銅、コバルト、銀、亜鉛又は白金カチオン又はそれらの組み合わせで変成したＺＳＭ−５がある。勿論、本発明で用いうる触媒は特定のＳＣＲ触媒又は触媒組成物には限定されない。

触媒床２３は還元剤を含有する入口ガス流を受け入れるための軸に沿った通路２３ｃを定める内側壁２３ｂをもつ。図示するように、軸通路２３ｃはその長さ全体に亘って実質上均一な直径をもつ内腔の形をもっている。しかし、他の軸通路構造も可能である。たとえば図２のｃに示すように、反応器（胴部）５０は円錐形の通路５３ｃをもつ円錐形又はフラスト円錐形の触媒床５３をもつ。入口ガス流は入口５１ｃに入り、インゼクタ５２を通過して直ちに通路に入り、デフレクタ５４で偏向されて触媒床５３を外方向に放射状に通過する。触媒床５３から出ると処理済ガスは出口５１ｄに向かって流れる。図２（Ａ）にもどって、減少した濃度のＮＯｘを含有する処理済ガスは触媒床の外側壁２３ａから通路２３ｅに出て出口２１ｄに流れる。通路２１ｅは触媒床の外側壁２３ａと反応器胴部の内側壁２１ａの間の環状空間によって少なくとも部分的に定められる。

触媒床２３は通常環形状をしており、好ましくは外側壁２３ａと内側壁２３ｂは同心円筒体である。または外側壁２３ａと内側壁２３ｂは、図２（Ｄ）に触媒床２３’として示すように、八角形、六角形等の多角形でもよい。多角形の触媒床は特に（後記する）ＭＥＣ触媒での使用に適している。

シート状金属等のガス不透過性材料でつくった入口ガス流デフレクタ２４を軸通路２３ｃ内に配して通路２３ｃに入る入口ガス流の流れが触媒床２３を通って外側に放射状に向くようにする。一の好ましい態様において、デフレクタ２４はガス流を均一に分配するように上流に頂点をもつ円錐形をしている。さらに別の好ましい態様を示す図２（Ｅ）では、デフレクタ２４’が触媒床２３の軸通路２３ｃ内に位置しそしてアーチ形、好ましくはパラボラ形の表面２４”と上流の頂点２４”’をもつ。パラボラ形のデフレクタ２４’は、円錐形のデフレクタに比し、触媒床２３を通る放射ガス流がより均一になるという利点をもつ。

別の態様を示す図２（Ｂ）において、反応器４０は広がった側部４１ｈをもつ胴部４１をもつ。入口ガス流は入口２１ｃに１以上のインゼクタをもち、触媒床４３の外側壁４３ａと反応器胴部４１の内側壁４１ａの間の空間によって定まる通路４１ｅ中に流れる。反応器胴部の内側表面４１ａと触媒床の外側表面４３ａは領域４１ｊで収束して環状の触媒床４３を通って放射状に内方向に流れる入口ガス流を偏向する通路４３ｅの下流端でガス流バリアを形成する。処理済のガスは触媒床４３の内側壁４３ｂから軸通路４３ｃに出る。

さらに別の放射状反応器構造を示す図３において、反応器３０は内部空隙をもつ反応器胴部３１をもつ。胴部３１は内側表面３１ａと外側表面３１ｂ、入口３１ｃ、出口３１ｄ及び出口３１ｄと連通し処理済のガスが通る通路３１ｅをもつ。インゼクタ３２は入口３１ｃ内又は入口３１ｃの上流に配されうる。インゼクタ２２についての上記記載はまたインゼクタ３２にも適用される。

反応器３０は少なくとも２個の好ましくは同心的に間隙をあけた触媒床をもつ。図３に示すように、反応器３は同心の環状触媒床３３ａ、３３ｂおよび３３ｃをもつ。中央の触媒床３３ａは円錐形のデフレクタ３４ａが位置する軸孔３３ｄをもつ。フラスト円錐形デフレクタ３４ｂは触媒床３３ａと３３ｂの間の環状空間内に位置しており、フラスト円錐形デフレクタ３４ｃは同様に触媒床３３ｂと３３ｃの間の環状空間内に位置している。環状板３４ｄは、触媒床３３ｃと胴部の内側表面３１ａの間の環状空間に入ることによって入口ガスが触媒床をバイパスすることを防ぐ。還元剤（たとえばアンモニア）を含有する入口ガスは軸孔３３ｄ及び触媒床３３ａ、３３ｂと３３ｂ、３３ｃの間の環状空間の底に入りそしてデフレクタ３４ａ、３４ｂ、３４ｃによってそれぞれの触媒床を通って放射状に外方向に向けられる。処理済のガスはその後触媒床から通路３１ｅへと出される。
触媒は粒状、モノリス状又は微細加工触媒（ＭＥＣ）の形でありうる。

図４において、触媒床４０は外側スクリーン４１と内側スクリーン４２の間の環状空間に配された粒状触媒４３を含有する。内側スクリーン４２は入口ガスと還元剤を受け入れるための軸流路４４を定める内側壁構造を提供する。内側スクリーン４２と外側スクリーン４１はバージニア州ワイザビルのＵＳＦ／Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｓｃｒｅｅｎｓから市販されている。好ましいスクリーンとしてはたとえば溶接したワイヤスクリーン、ループ状のワイヤスクリーン及び織りワイヤスクリーンがある。ＳＣＲ触媒は粒状でもよく、またチタニア、ゼオライト、炭素、ジルコニア、セラミック、シリカ−アルミナ等の粒状触媒担体上に支持されていてもよい。

図５（Ａ〜Ｄ）において、触媒は複数の積重ねたレンガ状ユニット５１を含みうるモノリス５０の形状でありうる。モノリス触媒５０は複数の平行な流路をもつ。図５（Ｃ）に示すように、モノリス５２は六角形の流路５３をもつハニカム構造をもつ。しかし、この流路は四角形、三角形、Ｔ−形等の適宜の他の形もとりうる。図５（Ｄ）に環状流路５５をもつモノリス５４を示す。モノリスは公知の焼結その他の適宜の方法で製造しうる。典型的なＳＣＲ触媒はモノリス支持体に含浸して処理のためにガス流が流れる流路の内側表面を被覆してつくられる。

さらに別の態様において、触媒床は微細加工した触媒（ＭＥＣ）を含みうる。これは約８５％以上の多孔度をもつメッシュ状構造体上にＳＣＲ触媒を担持したものである。
ＭＥＣ触媒は本出願人が２０００年７月３１日に出願した米国特許第６，５３４，０２２に記載されており、その内容をここに引用する。
メッシュ状材料は、ワイヤもしくは繊維メッシュ、金属フェルトもしくはガーゼ、金属繊維フィルタ等の繊維又はワイヤからできている。メッシュ状構造体は単一層からなっていてもよく、またワイヤの２層以上を含んでいてもよく、たとえば、ニットワイヤ構造体、織成ワイヤ構造体等があり、特にワイヤ又は繊維の複数の層からなっていて３次元網状構造体となっているものが好ましい。好ましい態様において、支持構造体は層中でランダムに配向した複数層の繊維からなるものである。１種以上の金属を金属メッシュの製造に用いうる。また繊維と金属を複合して用いることもできる。

メッシュ状構造体が複数の繊維層からなっていて材料の３次元網目構造をつくっている好ましい態様において、これら支持体の厚さは少なくとも５ミクロンで、通常は１０ｍｍをこえない。好ましい態様によれば、網目構造体の厚さは少なくとも５０ミクロン、より好ましくは少なくとも１００ミクロンで、通常は２ｍｍをこえない。
一般に、繊維の複数の層を形成する繊維の厚さ又は直径は約５０ミクロン以下、好ましくは約１５０ミクロン以下、さらに好ましくは約３０ミクロン以下である。好ましい態様において、繊維の厚さ又は直径は約８〜約２５ミクロンである。

３次元メッシュ状構造体は公知方法たとえば米国特許第５，３０４，３３０号、米国特許第５，０８０，９６２号、米国特許第５，１０２，７４５号又は米国特許第５，０９６，６６３号に記載の方法で製造しうる。これらのメッシュ状構造体はまた上記公知例記載の方法以外の方法でも製造しうる。

本発明で用いるメッシュ状構造体は、（メッシュ上に支持した触媒なしで）８５％以上、好ましくは８７％以上、より好ましくは９０％以上の多孔度又はボイド容積を有する。ここでボイド容積はオープン状態の構造体の容積を構造体（開孔とメッシュ材料）の合計容積で割って１００をかけて求められる。
一の態様において、粒状支持体を使用せずに、触媒をメッシュ状構造体上に支持する。

別の態様において、窒素酸化物変換用触媒をメッシュ状構造体上に支持した粒状支持体上に支持する。ここで「粒状」又は「粒子」には、球状粒子、長尺粒子、短繊維等が包含される。一般に、触媒を支持する粒子の平均粒子サイズは２００ミクロンをこえず、典型的には５０ミクロン以下で、大部分の平均粒子サイズが２０ミクロンをこえないものが好ましい。一般的には、これら粒子の平均粒子サイズは少なくとも０．００２ミクロン、より好ましくは少なくとも０．５ミクロンである。粒状支持体に支持した触媒をメッシュ状構造体上に被覆する場合、触媒支持体の平均粒子サイズは一般的には１０ミクロンをこえず、メッシュ構造対中に保持する場合は一般的には１５０ミクロンをこえない。

本発明の一の態様において、触媒の支持体として機能するメッシュ状構造体は形状をととのえたパッキンの形態をしている。このパッキンは以下の実施例に示すように反応器中の触媒上を流れるガス相の乱れをもたらすように配される。メッシュ状触媒支持構造体は後記するように増大した乱流を付与するために適当な波形をもちうる。またメッシュ状構造体は乱流付与のためにタブのような渦巻発生部材を含みうる。乱流発生部材の存在は放射（及び長さ）方向の混合性を高めまたメッシュを横切る局部圧力差を与えることでメッシュ上に被覆されているか又はメッシュ中に保持されている触媒への接触を促進し、そして流れのための駆動力を生ずる。パッキン構造としてはロールや１以上のシート等のモジュール形状のものもあり、これはモジュール中の流路がチューブの長さ方向に沿うように反応器のチューブ中に配される。ロールは平坦でも波形でもよいシートからつくることができ、このシートは混合促進用にて水や穴をもちうる。シートはまた波形細片にして、細片どうしをチューブのサイズに正確に適合する平坦シートで分けて接着剤、ワイヤ、円筒状平坦シート又はそれらの組合せで互いに保持してもよい。

触媒を支持するメッシュ状支持体は構造化したシート以外の形状でも用いうる。たとえばリング、粒子、リボン等の形で充填ベルトとして反応器中で用いうる。
メッシュ状構造体に支持した触媒はメッシュ状構造体を形成しているワイヤや繊維上に皮膜として存在していてもよくまたメッシュ状構造体の隙間に存在して保持されていてもよい。
触媒は浸漬やスプレー等の種々の手段でメッシュ状構造体上に被覆できる。触媒粒子はメッシュ状構造体を液体中に分散させた粒子を含む液体コーティング組成物（好ましくはコーティング浴の形）を、コーティング組成物がメッシュ状構造体内に入りその内部及び外部の両方に多孔性皮膜を形成する条件下に、接触させることによってメッシュ状構造体に付与できる。

触媒は窒素酸化物を変換するに有効な量がメッシュ状構造体上に支持される。一般的にいって、触媒は、メッシュと触媒の合計重量当り、少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％存在し、一般的には６０％をこえずまたより一般的には４０％をこえない。支持触媒を加える前のメッシュ状構造体の多孔度又はボイド容積が８７％以上の一態様において、触媒の重量は約５〜約４０％であり、また多孔度又はボイド容積が９０％以上の場合は支持触媒の重量は約５〜約８０％である。

構造パッキンの種々の態様を以下に述べる。
図６において、パッキン２は複数の多孔度メッシュ材料（ＭＥＣ材料）からなり、波形が垂直な流れ方向ｆに対し角度αで斜線で示されている。図６（Ａ）は波形６の代表的な断面を示す。隣接の波形シート８は９０°で互い違いになっている。
図７では、一般的なモノリスハニカム構造９Ｂが本発明のＭＥＣメッシュ材料９Ａと組合されて、ＮＯｘのＳＣＲ変換用の組合せ触媒床構造をもたらしている。この組合せ構造体は改良された変換率をもたらす。変換率の増加は下流のハニカムモノリスの改良された効率をもたらす構造の組合せによるものと思われる。

図８において、ＭＥＣ材料はシート材料のエレメント８２６から成形することができ、所望によりそこを通るガスの乱流を増加するために渦巻発生部材を含みうる。図８において、所望により用いる渦巻発生部材８４６及び８４８は３角形であり、エレメント８２６シート材料の平面から折りまげられる。渦巻発生部材８４６及び８４８は交互の方向を向き、図８に示すようにシート材料の平面から突出している。波形は幅ｗをもつ。さらなる乱流を付与するために、渦巻発生部材は圧力差によりＭＥＣ材料の孔を通る流対流をさらに促進する。エレメント８２６の側壁は約９０°の角度βで傾いている。根部と山部が直線方向に広がっている。

次に本発明の放射流反応器の操作と脱ＮＯｘ法の実施例を示す。

図２（Ａ）に示す放射流気相反応器を次の煙道ガス条件下に２つの炉の煙道ガス流中のＮＯｘの選択的接触還元に用いた：
流速 ＝ ３６０，０００ｌｂｓ／時（１６３，２９３ｋｇ／時）
温度 ＝ ３６０°Ｆ（１８２℃）
ＮＯｘ含量 ＝ １００ｐｐｍ
ＮＯｘの所望の還元を達成するために十分量のアンモニアを上記煙道ガスに加えた。用いた触媒はＶ_２Ｏ_５／ＴｉＯ_２触媒を被覆したＭＥＣである。１０ｐｐｍに対する所望のＮＯｘ還元９０％は約５４ｍ^３のＭＥＣ触媒を必要とする。この容積には内側床直径２ｍ、外側床直径４ｍｍ、高さ５．７５ｍの放射流反応器が適している。速度の不均衡分配を補うために追加の容積は必要ない。煙道ガスを処理のために通さねばならない有効床長さはわずかに１ｍであった。圧力損失は触媒床を通してわずかに約０．１７インチ（０．４３ｃｍ）Ｈ_２Ｏであり、これは流れ方向の変化のために０．３インチ（０．７６ｃｍ）に増加した。

上記実施例の放射流反応器とは反対に、同じ９０％のＮＯｘ還元を達成するために同じ触媒を用いた軸流反応器は３×６×３ｍの床と速度の不均衡を補うためさらに１０−２０％の触媒を必要とした。軸流反応器の圧力低下は３インチ（７．６２ｃｍ）Ｈ_２Ｏであり、放射流反応器より１０倍大きい。
上記は単に説明のためのものであり本発明を限定するものではない。当業者は請求項に示す本発明の範囲内で適宜の変更が可能である。

本発明の放射流反応器を煙突部にもつ公知の炉系を示し、Ａは概略図でＢはＡの側面図。 単一触媒床の放射流反応器を示し、Ａ、Ｂ、Ｃは異なる態様の概略図で、Ｄは多角形触媒床の平面図、Ｅは触媒床の軸孔に位置するパラボラ状のデフレクタの概略図。 多重同心触媒床の概略図。 粒状触媒を用いる触媒床の断面図。 モノリス触媒床を示し、Ａはレンガ状ユニット、ＢはＡの一ユニット、ＣとＤは別の態様を示す概略図。 本発明の原理を説明するに有用なパッキン構造体の概略図を示し、Ａは波形パッキンの概略図。 微細加工触媒とモノリス触媒の組合せを示す概略図。 パッキンエレメントの一部を示す概略図。

Claims (13)

1. 燃焼領域と燃焼領域より上部に位置する煙突を備えた炉をもつガス流中の窒素酸化物の化学変換用の放射流気相反応器を備えた燃焼装置において、該反応器が、（ａ）内側表面と外側表面、燃焼領域から排出された初期濃度の窒素酸化物をもつ入口ガス流を受け入れるガス流入口及び入口ガス流の窒素酸化物濃度よりも低い窒素酸化物濃度の処理済ガスを排出するガス流出口をもつ胴部、（ｂ）入口ガス流に還元剤を導入するための少なくとも１のインゼクタ、（ｃ）胴部内のインゼクタの近傍又は下流にあり、入口ガス流中の窒素酸化物を選択的に接触還元して窒素酸化物濃度の減少した処理済ガスを生ずるための少なくとも１の窒素酸化物転化触媒を含有すると共に軸方向の通路を定める内部壁と胴部の内部表面から離れていて周囲の通路を定める外部壁とをもつ触媒床、及び（ｄ）還元剤を含有する入口ガスの流れを触媒床を通して放射状に方向づけ、処理済のガスを触媒床を通してその放射状通路から放出しそしてガス流出口を通して胴部から排出する入口ガス流デフレクタからなり、且つ該反応器が燃焼領域より上部の煙突内に配されていることを特徴とする燃焼装置。
2. 触媒床が環状構造をもち、その軸通路が還元剤を含有する入口ガス流を受け入れ、ガス流デフレクタが軸通路内に位置して軸通路と同心的であり且つパラボラ状外側表面をもち、触媒床の外側表面と反応器用胴部の内側表面が共にガス流出口と連通している処理済のガス流通路を定めている請求項１の装置。
3. 触媒が粒状であり、触媒床の構造が触媒床の外側壁を定める第１の多孔質スクリーンと触媒床の軸通路を定める第２の多孔質スクリーンによって定められ、第２の多孔質スクリーンが粒状触媒によって占められる空間を定めている請求項１の装置。
4. 触媒床が約８５％以上の多孔度をもつメッシュ状構造体上に支持された触媒からなる請求項１の装置。
5. 触媒床がモノリスからなる請求項１の装置。
6. インゼクタが反応器胴部のガス流入口の上流に位置するグリッドからなる請求項１の装置。
7. 反応器内の入口ガス流の圧力を増加するためのファンをさらにもつ請求項１の装置。
8. 反応器が少なくとも互いに間隔をあけた２つの同心の環状触媒床をもち、さらに同心環状反応床間に位置する少なくとも１の入口ガス流デフレクタを持つ請求項１の装置。
9. メッシュ状構造体がランダムに配向したワイヤ又は繊維の複数の層からなっている３次元網目構造物からなる請求項４の装置。
10. 触媒床がメッシュ状構造体上に支持された粒状支持体上に支持されている触媒をもつ請求項４の装置。
11. メッシュ状構造体が乱流を生ずるための波形又はタブをもつ請求項４の装置。
12. モノリスが複数の平行な流路をもっている請求項５の装置。
13. 平行な流路がハニカム構造に配されている請求項１２の装置。

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