JP4953577B2 - 水素転換触媒へのアンモニア供給方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば排水中のアンモニアからの水素回収システムの一部に使用される水素転換触媒へのアンモニア供給方法に関するものである。
近年、排水中に含まれるアンモニアを回収し、水素転換触媒により水素として回収するシステム（特許文献１）が開発されている。また最近では、排水中に含まれるアンモニアをＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウムの６水塩）、ゼオライトなどのアンモニア吸着剤により選択的に吸着させ、加熱再生によりアンモニア吸着剤から脱離させたアンモニアガスを水素転換触媒により水素ガスとするシステムが開発されている。
このようなシステムにおいては、水素転換触媒にアンモニアガスを定量的に供給することが望まれる。しかし特にアンモニア吸着剤を用いたシステムにおいては、アンモニア吸着剤からのアンモニアの脱離がバッチ的に行われるため、水素転換触媒への定量供給ができなかった。もちろんアンモニアガスタンクを設置すれば定量供給は可能となるが、大型の設備が必要となる。しかもアンモニア吸着剤からの脱離ガス中には窒素、酸素、空気などの余分なガスが含まれているため、単に脱離ガスをガスタンクに貯留してもアンモニアガス濃度が低く、水素転換効率を高めることはできないという問題があった。
特開２００４−１９５４５４号公報
本発明は上記した従来の問題点を解決し、アンモニア吸着剤からのアンモニアの脱離がバッチ的に行われる場合にも、水素転換触媒に高濃度のアンモニアガスを定量的に供給することができる水素転換触媒へのアンモニア供給方法を提供するためになされたものである。
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、排水中のアンモニアを吸着したアンモニア吸着剤からの脱離ガスを凝縮器に導き、該凝集器では、窒素、酸素、空気等アンモニア以外のガスをアンモニアと分離して外部に放出するとともに、アンモニアガスを選択的に凝縮して高濃度のアンモニア溶液とし、タンクに貯留した後、該タンク内から引き出して加熱し、発生させたアンモニアガスを、水素転換触媒へ定量供給することを特徴とするものである。
また同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、排水中のアンモニアを吸着したアンモニア吸着剤からの脱離ガスを凝縮器に導き、該凝集器では、窒素、酸素、空気等アンモニア以外のガスをアンモニアと分離して外部に放出するとともに、アンモニアガスを選択的に凝縮して高濃度のアンモニア溶液とし、タンクに貯留した後、該タンク内にアルカリを添加して発生させたアンモニアガスを水素転換触媒へ定量供給することを特徴とするものである。なお、いずれの発明においても、該凝縮器に導く脱離ガスが、アンモニア含有排水とアンモニア吸着剤であるＭＡＰとを反応槽に投入してＭＡＰにアンモニアを吸着させたのち、該反応槽の槽内水を沈殿槽に導いてアンモニア吸着剤を沈殿させ、該沈殿槽の槽底に接続されたアンモニア吸着剤回収装置から回収されたアンモニア吸着剤を再生装置に移送後、該再生装置内でアンモニア吸着剤を加熱して発生させて得られた、アンモニア吸着剤からの脱離ガスであることが好ましく、また、アンモニアの吸着剤として、ＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウムの６水塩）またはゼオライトを用いることができる。
本発明によれば、排水中のアンモニアを吸着したアンモニア吸着剤からの脱離ガスを凝縮器に導き、該凝集器では、窒素、酸素、空気等アンモニア以外のガスをアンモニアと分離して外部に放出するとともに、アンモニアガスを選択的に凝縮して高濃度のアンモニア溶液としていったんタンクに貯留したうえ、加熱あるいはｐＨ調整により高濃度のアンモニアガスを発生させる。このため水素転換触媒へ定量供給が可能であるうえ、凝縮の際に窒素、酸素、空気などの余分なガスは除去されるので、高濃度のアンモニアガスを水素転換触媒へ供給することができ、転換効率を高めることができる。しかもアンモニア溶液のタンクはガスタンクよりも小型化することができ、設備コストを引き下げることができる。
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。この実施形態ではアンモニア吸着剤として粉粒状のＭＡＰが用いられるが、これに限定されるものではなく、ゼオライトその他のアンモニア吸着剤を用いることもできる。
図１は、本発明の方法を用いた排水中のアンモニアからの水素回収システムの概略図である。１は反応槽であり、アンモニア含有排水とアンモニア吸着剤であるＭＡＰとが投入され、必要に応じて撹拌を行いながらＭＡＰにアンモニアを吸着させる。２は沈殿槽であり、反応槽１の内部に含まれるアンモニア吸着剤を沈殿させ、アンモニアが吸着された上澄水は処理水として抜き出される。
沈殿槽２の槽底にはバルブ３を介してアンモニア吸着剤の回収装置４が接続されている。回収装置４の構造は特に限定されるものではないが、例えば円筒状のろ材を回転させながらその内部に吸着剤含有水を供給し、粉粒状のアンモニア吸着剤を水と分離する装置を用いることができる。水中から分離されたアンモニア吸着剤は再生装置５に移送されて加熱され、吸着していたアンモニアを脱離する。加熱によりアンモニアを脱離したアンモニア吸着剤は再び吸着性能を回復するので、反応槽１に投入されて循環使用される。再生装置５から発生する脱離ガス中にはアンモニアのほか、窒素、酸素などが混入していることは前記したとおりである。
本発明では、このアンモニアガスを含有する脱離ガスを凝縮器６に導いて凝縮する。この結果、アンモニアガスは凝縮して高濃度のアンモニア溶液となり、下方のタンク７に貯留される。しかし窒素、酸素、空気等のガスは極低温まで冷却しないと凝縮しないので、アンモニアと分離され外部に放出される。
このように高濃度のアンモニア溶液をタンク７に貯留しておき、定量ポンプ８によりタンク７内から引き出して気化器９に送り、加熱して高濃度のアンモニアガスとする。このようにして定量的に発生させたアンモニアガスを水素転換触媒１０に供給すれば、効率よく水素に転換させることができる。発生した水素は除湿器１１で水分を除去されたうえ、エネルギー源として利用される。以上に説明した請求項１の発明によれば、高濃度のアンモニアガスを水素転換触媒１０へ定量供給することが可能である。このため、水素転換触媒１０の転換効率を高めることができる。
なお、水素転換触媒１０の種類は特に限定されるものではないが、例えばアルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の金属酸化物担体上に、ニッケルまたはニッケル酸化物を第1成分として担持させ、さらにアルカリ土類金属またはランタノイド元素を金属または酸化物の形で第２成分として添加した触媒を使用することができる。この触媒の詳細については、前記した特許文献１に記載されている。
図２は請求項２の発明の実施形態を示すもので、凝縮器６で凝縮した高濃度のアンモニア溶液をタンク７に貯留することまでは請求項１の発明と同様である。この請求項２の発明では、タンク７中にＮａＯＨなどのアルカリを添加してｐＨをアルカリ側に傾ける。この結果、アンモニア溶液のアンモニアの溶解度が減少し、アンモニアガスが発生する。アルカリの添加量によりアンモニアガスの発生量を制御できるので、アンモニアガスを水素転換触媒１０に定量供給することが可能となる。
この請求項２の発明によれば、定量ポンプ８や気化器９を用いることなく高濃度のアンモニアガスを水素転換触媒へ定量供給することが可能である。ただしアルカリの添加装置が必要となるので、一長一短があり、請求項１の発明と何れを採用するかは、システム全体の経済性を考慮して選択すべきである。
以上に説明したように、これらの発明によれば、アンモニア吸着剤からのアンモニアの脱離がバッチ的に行われる場合にも、水素転換触媒に高濃度のアンモニアガスを定量的に供給することができ、水素転換効率を高めることができる利点がある。
１ 反応槽
２ 沈殿槽
３ バルブ
４ 回収装置
５ 再生装置
６ 凝縮器
７ タンク
８ 定量ポンプ
９ 気化器
１０ 水素転換触媒
１１ 除湿器
２ 沈殿槽
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７ タンク
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９ 気化器
１０ 水素転換触媒
１１ 除湿器
Claims (4)
- 排水中のアンモニアを吸着したアンモニア吸着剤からの脱離ガスを凝縮器に導き、該凝集器では、窒素、酸素、空気等アンモニア以外のガスをアンモニアと分離して外部に放出するとともに、アンモニアガスを選択的に凝縮して高濃度のアンモニア溶液とし、タンクに貯留した後、該タンク内から引き出して加熱し、発生させたアンモニアガスを、水素転換触媒へ定量供給することを特徴とする水素転換触媒へのアンモニア供給方法。
- 排水中のアンモニアを吸着したアンモニア吸着剤からの脱離ガスを凝縮器に導き、該凝集器では、窒素、酸素、空気等アンモニア以外のガスをアンモニアと分離して外部に放出するとともに、アンモニアガスを選択的に凝縮して高濃度のアンモニア溶液とし、タンクに貯留した後、該タンク内にアルカリを添加して発生させたアンモニアガスを水素転換触媒へ定量供給することを特徴とする水素転換触媒へのアンモニア供給方法。
- 該凝縮器に導く脱離ガスが、アンモニア含有排水とアンモニア吸着剤であるＭＡＰとを反応槽に投入してＭＡＰにアンモニアを吸着させたのち、該反応槽の槽内水を沈殿槽に導いてアンモニア吸着剤を沈殿させ、該沈殿槽の槽底に接続されたアンモニア吸着剤回収装置から回収されたアンモニア吸着剤を再生装置に移送後、該再生装置内でアンモニア吸着剤を加熱して発生させて得られた、アンモニア吸着剤からの脱離ガスであることを特徴とする請求項１または２記載の水素転換触媒へのアンモニア供給方法。
- アンモニア吸着剤としてＭＡＰまたはゼオライトを用いることを特徴とする請求項1または２記載の水素転換触媒へのアンモニア供給方法。
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