JP4994008B2 - 窒素酸化物および金属水銀を含む排ガスの浄化装置 - Google Patents
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Hg+1/2・O2+2・HCl → HgCl2+H2O (2式)
また、本発明者らの研究によれば、脱硝反応に使用されず残った微量のNH3が存在すると(2式)の元素状水銀の酸化反応が抑制され、触媒量を増大した効果を半減するという問題があることが明らかになっている。
<触媒調製例>
触媒調製例1
酸化チタン(石原産業製、比表面積90m2/g)12kg、メタタングステン酸アンモニウム4.25kg(粉末状,WO3として93%)、シリカゾル(日産化学製,OSゾル)4kgと水をニーダに入れて20分混練後、メタバナジン酸アンモニウム70gを添加して20分混練し、さらに、シリカアルミナ系セラミック繊維(東芝ファインフレックス)3.2kgを徐々に添加しながら30分間混練して水分27%の触媒ペーストを得た。得られたペーストを厚さ0.2mmのSUS430製鋼板をメタルラス加工した厚さ0.7mmの基材の上におき、これを二枚のポリエチレンシートに挟んで一対の加圧ローラを通して、メタルラス基材の網目を埋める様に塗布した。これを風乾後、500℃で2時間焼成して触媒層I及び触媒層IIIに用いる触媒を得た。
触媒調製例2
触媒調製例1の触媒に於けるメタタングステン酸アンモニウムを三酸化モリブデン(MoO3)に変え、他は同様にして触媒層I及びIIIの触媒を調製した。
触媒調製例3
チタニア(比表面積90m2/g、石原産業製)100gに水を200g加えたものに、Pt含有量8%のジニトロジアンミン白金溶液を6.25g添加後、砂浴上で加熱して蒸発乾固、得られた塊状物を500℃で焼成、ハンマーミル粉砕して触媒粉末を得た。本粉末70g、低表面積チタニア(石原産業製CR50)30g、シリカゾル(SiO2:20wt%)100g、水200gとを混合し触媒スラリを調製した。
触媒調製例4
塩化白金酸(H2[PtCl6]・6H2O)0.665gを水1リットルに溶解したものに、Si/Al原子比が約21、平均粒径約10μmのH型モルデナイト500gを加え砂浴上で蒸発乾固してPtを担持した。これを180℃で2時間乾燥後、空気中で500℃で2時間焼成し0.05wt%Pt−モルデナイトを調製した。
一方、酸化チタン(石原産業製、比表面積90m2/g)12kg、メタタングステン酸アンモニウム4.25kg(粉末状,WO3として93%)、シリカゾル(日産化学製,OSゾル)4kgと水をニーダに入れて20分混練後、メタバナジン酸アンモニウム70gを添加して20分混練後、先に調製したPt-モルデナイト粉末を0.35kg添加し更に10分混練し、その後シリカアルミナ系セラミック繊維(東芝ファインフレックス)3.2kgを徐々に添加しながら30分間混練して水分27%の触媒ペーストを得た。得られたペーストを厚さ0.2mmのSUS430製鋼板をメタルラス加工した厚さ0.7mmの基材の上におき、これを二枚のポリエチレンシートに挟んで一対の加圧ローラを通して、メタルラス基材の網目を埋める様に塗布した。これを風乾後、500℃で2時間焼成して触媒層II用触媒を得た。
触媒調製例5及び6
酸化チタン粉末(石原産業製、比表面積330g/m2)20kgにパラタングステン酸アンモニウム((NH4)10H10・W12O46・6H2O)3.59kg及びメタバナジン酸アンモン2.0kgを加え加熱ニーダを用いて水を蒸発させながら混練し水分約36%のペーストを得た。これを3¢の柱状に押し出し造粒後流動層乾燥機で乾燥し、次に大気中500℃で2時間焼成した。得られた顆粒をハンマーミルで1μmの粒径が60%以上に粉砕し、脱硝活性とHg酸化活性を有する触媒粉末を得た。
触媒調製比較例
触媒調製例3におけるPtを含む触媒成分のコーティングを行わないで、触媒調製比較例の触媒を調製した。
<反応例>
上記触媒調製例に示す触媒を用い、触媒調製例の組み合わせを変えて、本実施の形態の第1層、第2層、第3層からなる触媒層を構成した実施例1〜5について、表1の条件で反応を行わせ、下記に述べる試験を行った。
実施例1
本実施例の第1層〜第3層の触媒の組み合わせは下記のとおりであり、表1の条件で反応を行わせ、化学発光(ケミルミ)法で脱硝率を測定すると共に、酸化状態になった水銀蒸気をJIS K−0222に準拠してリン酸緩衝液で吸収後日本インスツルメント製原子吸光装置で分析して金属水銀の何%が酸化状態になったかを測定した。
第2層触媒:触媒調製例3の触媒、20mm幅×40mm長、3枚
第3層触媒:触媒調製例1の触媒、20mm幅×80mm長、3枚
実施例2
実施例1における第1層と第3層の触媒を、触媒調製例1の触媒から触媒調製例2の触媒に変更して、実施例1と同様の方法により脱硝率と水銀酸化率を求めた。
実施例3
本実施例の第1層〜第3層の触媒の組み合わせは下記のとおりであり、表1の条件で反応を行わせ、実施例1と同様の方法により脱硝率と水銀酸化率を求めた。
第2層触媒:触媒調製例4の触媒、20mm幅×65mm長、3枚
第3層触媒:触媒調製例1の触媒、20mm幅×65mm長、3枚
実施例4
本実施例の第1層〜第3層の触媒の組み合わせは下記のとおりであり、表1の条件で反応を行わせ、実施例1と同様の方法により脱硝率と水銀酸化率を求めた。
第2層触媒:触媒調製例5の触媒、20mm幅×65mm長、3枚
第3層触媒:触媒調製例5の触媒、20mm幅×65mm長、3枚
実施例5
本実施例の第1層〜第3層の触媒の組み合わせは下記のとおりであり、表1の条件で反応を行わせ、実施例1と同様の方法により脱硝率と水銀酸化率を求めた。
第2層触媒:触媒調製例6の触媒、20mm幅×65mm長、3枚
第3層触媒:触媒調製例6の触媒、20mm幅×65mm長、3枚
比較例1
実施例1に於ける第2層触媒を、同寸法に切り出した触媒調製比較例の触媒に変え、他は同様にして脱硝率とHg酸化率とを求めた。
比較例2
触媒調製例1の触媒を20mm幅×200mm長に切り出したものを3枚用いて触媒層を構成し、実施例1と同様にして脱硝率と水銀酸化率を求めた。
表2から明らかなように、実施例1〜5の触媒層構成で反応を行わせたものは、脱硝性能、金属水銀の酸化率は何れも高い値が得られている。このように本願発明の実施の形態によれば、脱硝性能を高く維持しつつ、Hg酸化率を大きく改善できた。
2 触媒層II(第2層)
3 触媒層III(第3層)
Claims (2)
- 排ガス中に還元剤を注入後、触媒充填層に導き、排ガス中に含有される窒素酸化物を還元すると共に排ガス中に含有される金属水銀を酸化する排ガス浄化装置であって、前記触媒充填層が排ガス入り口部から第1層、第2層、及び第3層の順に構成され、
前記第1層の触媒は、前記還元剤であるNH3もしくはその前駆体による窒素酸化物の還元活性と金属水銀を塩化水銀に酸化する活性とを有する成分からなり、該成分は、チタンとバナジウムの酸化物、チタン、バナジウム及びモリブデンの酸化物、或いはチタン、バナジウム及びタングステンの酸化物であり、
前記第2層の触媒は、前記還元剤であるNH3もしくはその前駆体による窒素酸化物の還元活性と金属水銀を塩化水銀に酸化する活性とを有する成分を第1成分、NH3の酸化分解活性を有する成分を第2成分として両者を含有し、触媒表面が前記還元剤であるNH 3 もしくはその前駆体による窒素酸化物の還元活性と金属水銀を酸化する活性とを有する成分で被覆されてなり、
前記第3層の触媒は、前記第1層もしくは前記第2層と同一の触媒を含んでなる排ガス浄化装置。 - 請求項1に記載の排ガス浄化装置において、
前記第2層の触媒に含有される前記第2成分は、貴金属がゼオライト、或いはシリカの無機多孔質担体に担持されたものであることを特徴とする排ガス浄化装置。
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