JP5483723B2 - Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same - Google Patents

Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same Download PDF

Info

Publication number
JP5483723B2
JP5483723B2 JP2010198073A JP2010198073A JP5483723B2 JP 5483723 B2 JP5483723 B2 JP 5483723B2 JP 2010198073 A JP2010198073 A JP 2010198073A JP 2010198073 A JP2010198073 A JP 2010198073A JP 5483723 B2 JP5483723 B2 JP 5483723B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrous oxide
catalyst
cobalt
gas
gas containing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010198073A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012050969A (en
Inventor
彰 仁科
敦 森田
淳 森島
賢 桐敷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
Priority to JP2010198073A priority Critical patent/JP5483723B2/en
Publication of JP2012050969A publication Critical patent/JP2012050969A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5483723B2 publication Critical patent/JP5483723B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Description

本発明は、低温でも高活性を示し、しかも亜酸化窒素を含むガス中に二酸化炭素が含まれていてもその影響を受けにくい亜酸化窒素分解触媒およびこれを用いた亜酸化窒素を含むガスの浄化方法に関するものである。   The present invention provides a nitrous oxide decomposition catalyst that exhibits high activity even at low temperatures and is less susceptible to the influence of carbon dioxide contained in a gas containing nitrous oxide, and a gas containing nitrous oxide using the same. It relates to a purification method.

発電用ガスタービン、ボイラー、ごみ焼却炉などから排出される各種燃焼排ガスや、化学プラントなどから排出される各種産業排ガス中に含まれる亜酸化窒素(N2O)は、二酸化炭素(CO)よりも高い温室効果(亜酸化窒素の温暖化係数は二酸化炭素の約310倍)を示すのに加えて、成層圏で分解して一酸化窒素(NO)を生成しオゾン層破壊に関わる事から、それを効率的に分解除去する方法が望まれている。 Nitrous oxide (N 2 O) contained in various combustion exhaust gases discharged from power generation gas turbines, boilers, garbage incinerators, and various industrial exhaust gases discharged from chemical plants, etc. is carbon dioxide (CO 2 ). In addition to showing a higher greenhouse effect (nitrogen oxide has a warming potential of about 310 times that of carbon dioxide), it decomposes in the stratosphere to produce nitric oxide (NO), which is involved in ozone layer destruction. A method for efficiently decomposing and removing it is desired.

亜酸化窒素を分解除去する方法として、例えば、四三酸化コバルト(Co34)を主成分とする酸化コバルトとアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属とを含み、アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の配合量が0.01〜15重量%である触媒を用いる方法(特許文献1)が提案されている。 Examples of the method for decomposing and removing nitrous oxide include, for example, cobalt oxide mainly composed of cobalt tetroxide (Co 3 O 4 ) and alkali metal and / or alkaline earth metal, and alkali metal and / or alkaline earth. There has been proposed a method (Patent Document 1) using a catalyst having a compounding amount of a metal group of 0.01 to 15% by weight.

特許文献1で用いる触媒は、従来のものに比べると、200〜300℃付近の低温度域でも活性を示す。しかしながら、特許文献1には、この低温度域でより高性能を発揮でき、しかも亜酸化窒素を含むガス中に二酸化炭素が含まれていてもその影響を受けにくいアルカリ金属および/またはアルカリ土類金属の最適配合量については全く開示されていない。   The catalyst used in Patent Document 1 shows activity even in a low temperature range around 200 to 300 ° C. as compared with a conventional catalyst. However, Patent Document 1 discloses alkali metals and / or alkaline earths that can exhibit higher performance in this low temperature range and are less susceptible to the influence of carbon dioxide contained in a gas containing nitrous oxide. There is no disclosure of the optimum amount of metal.

特開2007−54714号公報JP 2007-54714 A

本発明者らが、上記特許文献1の触媒について各種排ガス中に含まれる亜酸化窒素を分解する実験を行ったところ、排ガス中に二酸化炭素が含まれている場合、触媒活性が低下してしまうことを見出した。そこで本発明では、低温でも高活性を示し、しかも亜酸化窒素を含むガス中に二酸化炭素が含まれていてもその影響を受けずに亜酸化窒素を効率的に分解除去し得る亜酸化窒素分解触媒、およびこの触媒を用いた亜酸化窒素を含むガスの浄化方法を提供することを課題として掲げた。   When the present inventors conducted an experiment for decomposing nitrous oxide contained in various exhaust gases with respect to the catalyst of Patent Document 1, the catalytic activity is reduced when carbon dioxide is contained in the exhaust gas. I found out. Therefore, in the present invention, nitrous oxide decomposition that exhibits high activity even at a low temperature and that can efficiently decompose and remove nitrous oxide without being affected by carbon dioxide contained in the gas containing nitrous oxide. An object was to provide a catalyst and a method for purifying a gas containing nitrous oxide using the catalyst.

本発明者らは鋭意検討した結果、下記組成の触媒を用いることにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by using a catalyst having the following composition, and have completed the present invention.

即ち、本発明に係る亜酸化窒素分解触媒は、二酸化炭素と亜酸化窒素を含むガス中の亜酸化窒素を分解する触媒であり、コバルト酸化物と、セシウムおよび/またはルビジウムとを含有しており、セシウムおよびルビジウムのコバルトに対するモル比が、0.0005〜0.05であることを特徴とする。   That is, the nitrous oxide decomposition catalyst according to the present invention is a catalyst for decomposing nitrous oxide in a gas containing carbon dioxide and nitrous oxide, and contains cobalt oxide and cesium and / or rubidium. The molar ratio of cesium and rubidium to cobalt is 0.0005 to 0.05.

前記ガスに含まれる二酸化炭素は、0.001〜30容量%であることが好ましい。また、前記セシウムおよびルビジウムのコバルトに対するモル比は、0.0025〜0.03であることが好ましい。さらに、前記コバルト酸化物は、コバルトを含有する前駆体を200〜700℃で焼成して得られるコバルト酸化物であることが好ましい。   The carbon dioxide contained in the gas is preferably 0.001 to 30% by volume. The molar ratio of cesium and rubidium to cobalt is preferably 0.0025 to 0.03. Furthermore, the cobalt oxide is preferably a cobalt oxide obtained by firing a precursor containing cobalt at 200 to 700 ° C.

なお、二酸化炭素と亜酸化窒素を含むガスを前記亜酸化窒素分解触媒と接触させて、前記ガスに含まれる亜酸化窒素を分解することを特徴とする亜酸化窒素を含むガスの浄化方法も本発明に含まれる。このガスは、脱硝触媒により処理した後のガスであっても良い。   A method for purifying a gas containing nitrous oxide, comprising bringing a gas containing carbon dioxide and nitrous oxide into contact with the nitrous oxide decomposition catalyst to decompose nitrous oxide contained in the gas, is also provided. Included in the invention. This gas may be a gas after being treated with a denitration catalyst.

本発明の亜酸化窒素分解触媒は、低温でも高活性を示し、しかも亜酸化窒素を含むガス中に二酸化炭素が含まれる場合でもその影響を受けずに亜酸化窒素を効率的に分解除去することができる。従って、本発明の亜酸化窒素分解触媒を用いることにより、二酸化炭素が含まれる亜酸化窒素を含むガスに対しても、亜酸化窒素を効率良く浄化することが可能となった。   The nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention exhibits high activity even at low temperatures, and efficiently decomposes and removes nitrous oxide without being affected by carbon dioxide contained in the gas containing nitrous oxide. Can do. Therefore, by using the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention, it has become possible to efficiently purify nitrous oxide even for a gas containing nitrous oxide containing carbon dioxide.

Cs/Co(モル比)とN2Oの分解率(%)との関係を示すグラフである(反応温度:300℃)。Cs / Co is a graph showing the relationship between the molar ratio and the N 2 O decomposition rate of the (%) (reaction temperature: 300 ° C.).

以下、本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. .

まず、本発明の亜酸化窒素分解触媒について詳細に説明する。   First, the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention will be described in detail.

本発明の亜酸化窒素分解触媒は、二酸化炭素と亜酸化窒素を含むガス中の亜酸化窒素を分解する触媒であり、コバルト酸化物と、セシウムおよび/またはルビジウムとを含有しており、セシウムおよびルビジウムのコバルトに対するモル比が、0.0005〜0.05であることを特徴とする。   The nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention is a catalyst for decomposing nitrous oxide in a gas containing carbon dioxide and nitrous oxide, and contains cobalt oxide and cesium and / or rubidium. The molar ratio of rubidium to cobalt is 0.0005 to 0.05.

コバルト酸化物と、Csおよび/またはRbとの組み合わせは、NaやKなどとの組み合わせに比べ、N2Oの分解性能が優れているため、本発明ではCsおよび/またはRbを選択した。 Since the combination of cobalt oxide and Cs and / or Rb is superior in decomposition performance of N 2 O compared to combinations of Na and K, Cs and / or Rb was selected in the present invention.

前記コバルト酸化物を形成するために使用できる原料(以下、「Co原料」と称する場合がある)としては、触媒調製過程においてコバルト酸化物になり得るものであれば特に限定されず、例えば、硝酸コバルト、塩化コバルト、酢酸コバルト、炭酸コバルトなどのコバルト塩やコバルト酸化物、水酸化コバルトを用いることができるが、炭酸コバルトを用いることが好ましい。   The raw material that can be used to form the cobalt oxide (hereinafter may be referred to as “Co raw material”) is not particularly limited as long as it can become cobalt oxide in the catalyst preparation process. Cobalt salts such as cobalt, cobalt chloride, cobalt acetate, and cobalt carbonate, cobalt oxide, and cobalt hydroxide can be used, but cobalt carbonate is preferably used.

本発明の亜酸化窒素分解触媒に含まれるセシウム(Cs)および/またはルビジウム(Rb)は、酸化物のほかに、炭酸塩、水酸化物のいずれの形態でも良い。なお、ここでいう「および/または」とは、二種の成分を同時に含有しても、どちらか一方の成分のみを含有しても良いということである。   The cesium (Cs) and / or rubidium (Rb) contained in the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention may be in the form of carbonate or hydroxide in addition to the oxide. Here, “and / or” means that two components may be contained simultaneously or only one of them may be contained.

前記形態のCs、Rbを形成するために使用できる原料(以下、「Csおよび/またはRb原料」と称する場合がある)としては、触媒調製過程において前記形態のCs、Rbになり得るものであれば特に限定されず、例えば、硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩などの塩や、酸化物、水酸化物を用いることができる。   The raw material that can be used to form Cs and Rb in the above form (hereinafter sometimes referred to as “Cs and / or Rb raw material”) is one that can become Cs and Rb in the above form in the catalyst preparation process. For example, salts such as nitrates, carbonates, acetates, oxides and hydroxides can be used.

CsおよびRb(CsとRbの合計量:いずれか一方のみを含む場合はその元素の量)のCoに対するモル比は、0.0005〜0.05とする。0.0025以上が好ましく、0.005以上がより好ましく、0.03以下が好ましく、0.02以下がより好ましい。CsおよびRbのCoに対するモル比を前記範囲とすることで、低温でも高活性を示し、しかも亜酸化窒素を含むガス中にCO2が含まれていてもその影響を受けにくい亜酸化窒素分解触媒を提供することができる。一方、前記モル比が0.0005より少なくなると、Cs、Rbの添加効果が小さく、充分な亜酸化窒素分解性能を得ることができず、また、前記モル比が0.05より多くなると、活性成分であるコバルト酸化物の表面がCs、Rbにより被覆され、活性が十分発揮できなくなってしまう。なお、ここでいう「モル比」とは、亜酸化窒素分解触媒に含まれるCsおよびRbの酸化物、炭酸塩または水酸化物とコバルト酸化物の量を、それぞれCsおよびRbとCoのモル数に換算した後、これらのモル数の比を計算したものである。 The molar ratio of Cs and Rb (total amount of Cs and Rb: the amount of the element when only one of them is included) to Co is 0.0005 to 0.05. 0.0025 or more is preferable, 0.005 or more is more preferable, 0.03 or less is preferable, and 0.02 or less is more preferable. By setting the molar ratio of Cs and Rb to Co in the above range, a nitrous oxide decomposition catalyst that exhibits high activity even at low temperatures and is less susceptible to the influence of CO 2 contained in a gas containing nitrous oxide. Can be provided. On the other hand, when the molar ratio is less than 0.0005, the effect of adding Cs and Rb is small, and sufficient nitrous oxide decomposition performance cannot be obtained. The surface of the component cobalt oxide is covered with Cs and Rb, and the activity cannot be sufficiently exhibited. Here, the “molar ratio” means the amount of oxide, carbonate or hydroxide and cobalt oxide of Cs and Rb contained in the nitrous oxide decomposition catalyst, and the number of moles of Cs, Rb and Co, respectively. Then, the ratio of the number of moles is calculated.

本発明の亜酸化窒素分解触媒は、比表面積が高いほど分解性能が高くなる。従って、その比表面積は、10m2/g以上が好ましく、30m2/g以上がより好ましい。 The decomposition performance of the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention increases as the specific surface area increases. Therefore, the specific surface area is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 30 m 2 / g or more.

本発明の亜酸化窒素分解触媒の形状としては、特に制限されず、円柱状、円筒状(ペレット状)、リング状、球状、板状、ハニカム状、その他一体に成形されたものなどを適宜選択することができる。この触媒の成形は、一般的な成形方法、例えば、打錠成形法、押出成形法などによって行うことができる。   The shape of the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention is not particularly limited, and a columnar shape, a cylindrical shape (pellet shape), a ring shape, a spherical shape, a plate shape, a honeycomb shape, and other integrally formed ones are appropriately selected. can do. The catalyst can be molded by a general molding method such as a tableting molding method or an extrusion molding method.

また、本発明の亜酸化窒素分解触媒は、上記のような形状から適宜選択した所定の形状を有する担体の上に担持して使用することもできる。前記担体としては、特に限定されるものではなく、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニアなどのほかに、Si、Al、Zr、Tiなどのうちの2種以上の元素を含有する複合酸化物を使用することができる。   The nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention can also be used by being supported on a carrier having a predetermined shape appropriately selected from the above shapes. The carrier is not particularly limited. For example, in addition to silica, alumina, zirconia, titania and the like, a composite oxide containing two or more elements of Si, Al, Zr, Ti and the like is used. Can be used.

次に、本発明の亜酸化窒素分解触媒の調製方法について説明する。   Next, a method for preparing the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention will be described.

本発明の亜酸化窒素分解触媒の調製方法としては、特に限定されるものではなく、従来の公知方法を利用することができる。例えば、Co原料に所定のCsおよび/またはRb原料を添加し、乾燥後、焼成を施すことにより調製することができる。また、コバルト酸化物以外のCo原料から焼成などの工程を経て作製したコバルト酸化物に、別工程で作製したCsおよび/またはRb成分を混合することで、本発明の亜酸化窒素分解触媒を調製することもできる。   The method for preparing the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, it can be prepared by adding a predetermined Cs and / or Rb raw material to a Co raw material, drying, and firing. Also, the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention is prepared by mixing Cs and / or Rb components prepared in a separate process with cobalt oxide prepared through a process such as firing from a Co raw material other than cobalt oxide. You can also

添加方法としては、特に限定されないが、Csおよび/またはRb原料が溶媒(通常、水)に不溶性である場合、物理混合法(混練)によりCo原料またはコバルト酸化物に添加することができる。また、Csおよび/またはRb原料が水溶性である場合、Csおよび/またはRb原料の水溶液をCo原料またはコバルト酸化物に含浸(混合)することにより添加することができる。   The addition method is not particularly limited, but when the Cs and / or Rb raw material is insoluble in a solvent (usually water), it can be added to the Co raw material or cobalt oxide by a physical mixing method (kneading). When the Cs and / or Rb raw material is water-soluble, it can be added by impregnating (mixing) an aqueous solution of the Cs and / or Rb raw material with the Co raw material or cobalt oxide.

乾燥条件については、触媒調製条件などによって適宜変更可能であり、特に限定されるものではないが、生産性を考慮しながら十分に乾燥できる観点からは、80〜200℃にて1〜20時間で乾燥することが好ましい。乾燥温度が80℃未満または乾燥時間が1時間未満では乾燥が不十分となって調製した触媒の性能が低下する場合があり、乾燥温度を200℃よりも高くするまたは乾燥時間を20時間よりも長くしても乾燥効率は上がらず、エネルギーコストや生産効率の面で不利になるからである。   The drying conditions can be appropriately changed depending on the catalyst preparation conditions and the like, and are not particularly limited. However, from the viewpoint of sufficient drying while considering productivity, the drying conditions are 80 to 200 ° C. for 1 to 20 hours. It is preferable to dry. If the drying temperature is less than 80 ° C. or the drying time is less than 1 hour, drying may be insufficient and the performance of the prepared catalyst may deteriorate, and the drying temperature may be higher than 200 ° C. or the drying time may be longer than 20 hours. This is because even if the length is long, the drying efficiency does not increase, which is disadvantageous in terms of energy cost and production efficiency.

また、焼成条件についても、触媒調製条件などによって適宜変更可能であり、特に限定されるものではないが、活性低下を招くことなく、コバルト酸化物以外のCo原料(即ちコバルトを含有する前駆体)をコバルト酸化物へ十分に転化できる観点からは、200〜700℃にて1〜10時間で焼成することが好ましい。焼成温度が200℃未満または焼成時間が1時間未満ではコバルト酸化物への転化が十分でなく、焼成温度を700℃よりも高くするまたは焼成時間を10時間よりも長くすると比表面積が低下して触媒性能が低下を招く場合があるからである。   Further, the firing conditions can be appropriately changed depending on the catalyst preparation conditions and the like, and are not particularly limited, but the Co raw materials other than the cobalt oxide (that is, the precursor containing cobalt) without causing a decrease in activity. From the viewpoint that can be sufficiently converted to cobalt oxide, it is preferable to calcine at 200 to 700 ° C. for 1 to 10 hours. If the calcination temperature is less than 200 ° C. or the calcination time is less than 1 hour, the conversion to cobalt oxide is not sufficient, and if the calcination temperature is higher than 700 ° C. or the calcination time is longer than 10 hours, the specific surface area decreases. This is because the catalyst performance may decrease.

以下、本発明の亜酸化窒素を含むガスの浄化方法について説明する。   Hereinafter, the purification method of the gas containing nitrous oxide according to the present invention will be described.

本発明の亜酸化窒素を含むガスの浄化方法は、二酸化炭素と亜酸化窒素を含むガスを前記亜酸化窒素分解触媒と接触させて、前記ガスに含まれる亜酸化窒素を分解することを特徴とする。   The method for purifying a gas containing nitrous oxide according to the present invention is characterized in that a gas containing carbon dioxide and nitrous oxide is brought into contact with the nitrous oxide decomposition catalyst to decompose nitrous oxide contained in the gas. To do.

前記浄化方法は、N2Oを直接N2とO2に分解するものであり、炭化水素、CO、H2やNH3のような還元剤を使用しなくても亜酸化窒素を含むガスを処理することができる。 In the purification method, N 2 O is directly decomposed into N 2 and O 2 , and a gas containing nitrous oxide is used without using a reducing agent such as hydrocarbon, CO, H 2 or NH 3. Can be processed.

前記亜酸化窒素を含むガスとしては、流動層ボイラー、下水汚泥焼却炉などの固定燃焼装置、アジピン酸、グリオキザール、硝酸などを製造する化学プラントなどから排出される各種亜酸化窒素を含むガスが挙げられる。また、脱硝触媒により処理した後のガスであっても良い。これらのガスには、通常CO2が含まれている。 Examples of the gas containing nitrous oxide include gases containing various nitrous oxides discharged from fixed combustion apparatuses such as fluidized bed boilers, sewage sludge incinerators, chemical plants that produce adipic acid, glyoxal, nitric acid, and the like. It is done. Moreover, the gas after processing with a denitration catalyst may be sufficient. These gases usually contain CO 2 .

前記浄化方法に使用できる、亜酸化窒素を含むガスにおけるN2Oの濃度は、0.01〜10容量%が好ましく、より好ましくは0.02〜0.5容量%である。N2Oの濃度が0.01容量%未満では十分な除去率が得られず、10容量%を超えるとN2O低減のために多くの触媒が必要となって非効率だからである。 The concentration of N 2 O in the gas containing nitrous oxide that can be used in the purification method is preferably 0.01 to 10% by volume, more preferably 0.02 to 0.5% by volume. This is because if the N 2 O concentration is less than 0.01% by volume, a sufficient removal rate cannot be obtained, and if it exceeds 10% by volume, many catalysts are required to reduce N 2 O, which is inefficient.

前記亜酸化窒素を含むガス中のCO2量は0.001〜30容量%が好ましく、0.005〜10容量%がより好ましく、0.01〜1容量%がさらに好ましい。 The amount of CO 2 in the gas containing nitrous oxide is preferably 0.001 to 30% by volume, more preferably 0.005 to 10% by volume, and still more preferably 0.01 to 1% by volume.

なお、前記亜酸化窒素を含むガス中には、CO2以外の成分として、N2、O2、CO、H2O、H2、NH3、NOx、SOxなどが含まれていてもよい。 The gas containing nitrous oxide may contain N 2 , O 2 , CO, H 2 O, H 2 , NH 3 , NOx, SOx, etc. as components other than CO 2 .

従来、使用されてきた亜酸化窒素分解触媒は、亜酸化窒素を含むガス中にCO2が含まれる場合、その分解性能が大きく低下してしまうことがある。これに対し、本発明の亜酸化窒素分解触媒を使用すれば、そのメカニズムはまだ解明されていないが、後述する実施例の結果から分かるように、亜酸化窒素を含むガス中にCO2が含まれていても、その影響を受けることなく、高い分解活性にてN2Oを分解除去することが可能となる。従って、本発明の触媒によれば、産業排ガスにおいて通常CO2が含まれる亜酸化窒素を含むガスに対しては、CO2を除去しておく必要がなく、直接浄化することができるので、生産コストの節約などにつながり、産業界に大きく寄与することが期待できる。 Conventionally, when a nitrous oxide decomposition catalyst that has been used contains CO 2 in a gas containing nitrous oxide, the decomposition performance thereof may be greatly reduced. On the other hand, if the nitrous oxide decomposition catalyst of the present invention is used, the mechanism is not yet elucidated, but as can be seen from the results of the examples described later, CO 2 is contained in the gas containing nitrous oxide. Even if it is, it is possible to decompose and remove N 2 O with high decomposition activity without being affected by it. Therefore, according to the catalyst of the present invention, with respect to the gas containing nitrous oxide contained in industrial exhaust gas is usually CO 2, it is not necessary to remove CO 2, it is possible to purify directly, production This leads to cost savings and can be expected to make a significant contribution to industry.

前記浄化方法において、亜酸化窒素を含むガスの空間速度(SV)は、1000hr-1以上が好ましく、2000hr-1以上がより好ましく、50000hr-1以下が好ましく、20000hr-1以下がより好ましい。SVが50000hr-1を超えると十分な除去率が得られず、1000hr-1未満では除去率が大きく向上しないのに対して触媒量が多くなって非効率だからである。 In the purification method, nitrous oxide space velocity of the gas containing (SV) is preferably 1000 hr -1 or more, more preferably 2000 hr -1 or more, preferably 50000Hr -1 or less, 20000Hr -1 or less is more preferable. If the SV exceeds 50000 hr −1 , a sufficient removal rate cannot be obtained. If the SV is less than 1000 hr −1 , the removal rate is not greatly improved, whereas the amount of catalyst increases and is inefficient.

また、前記亜酸化窒素を含むガスの反応圧は、0.1〜4MPaが好ましく、より好ましくは0.1〜2MPaである。   The reaction pressure of the gas containing nitrous oxide is preferably 0.1 to 4 MPa, more preferably 0.1 to 2 MPa.

さらに、N2Oを分解する際の反応温度は、100℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましく、250℃以上がさらに好ましい。また、700℃以下が好ましく、500℃以下がより好ましく、400℃以下がさらに好ましい。反応温度が100℃未満では十分な除去率が得られず、700℃を超えると触媒が熱的ダメージを受けて性能劣化が著しくなる場合があるからである。 Furthermore, the reaction temperature for decomposing N 2 O is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and further preferably 250 ° C. or higher. Moreover, 700 degrees C or less is preferable, 500 degrees C or less is more preferable, and 400 degrees C or less is further more preferable. This is because if the reaction temperature is less than 100 ° C., a sufficient removal rate cannot be obtained, and if the reaction temperature exceeds 700 ° C., the catalyst may be thermally damaged and performance degradation may be significant.

次に、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に含まれる。   Next, the present invention will be described in detail with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples, and all modifications may be made without departing from the spirit described above and below. It is included in the technical scope of the present invention.

実施例1
市販の炭酸コバルト(ナカライテスク社製)25gに硝酸セシウム0.47gを含む水溶液を加え、ホットスターラーで水分が十分に蒸発するまで100℃で1時間攪拌加熱した。120℃で2時間乾燥した後、400℃で4時間の焼成を行って、亜酸化窒素分解触媒を得た(Cs/Co(モル比)=0.01)。
Example 1
An aqueous solution containing 0.47 g of cesium nitrate was added to 25 g of commercially available cobalt carbonate (manufactured by Nacalai Tesque), and the mixture was stirred and heated at 100 ° C. for 1 hour until moisture sufficiently evaporated with a hot stirrer. After drying at 120 ° C. for 2 hours, calcination was carried out at 400 ° C. for 4 hours to obtain a nitrous oxide decomposition catalyst (Cs / Co (molar ratio) = 0.01).

実施例2〜5
硝酸セシウムの量を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして亜酸化窒素分解触媒を得た。
Examples 2-5
A nitrous oxide decomposition catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of cesium nitrate was changed as shown in Table 1.

実施例6
硝酸セシウム0.47gを硝酸ルビジウム0.71gへと変更した以外は、実施例1と同様にして亜酸化窒素分解触媒を得た(Rb/Co(モル比)=0.02)。
Example 6
A nitrous oxide decomposition catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.47 g of cesium nitrate was changed to 0.71 g of rubidium nitrate (Rb / Co (molar ratio) = 0.02).

比較例1
硝酸セシウムの代わりに硝酸カリウムを用いた以外は、実施例1と同様にして触媒を得た(K/Co(モル比)=0.02)。
Comparative Example 1
A catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that potassium nitrate was used instead of cesium nitrate (K / Co (molar ratio) = 0.02).

比較例2
硝酸セシウムを含む水溶液を加えなかった以外は、実施例1と同様にして触媒を得た(Co34のみ)。
Comparative Example 2
A catalyst was obtained in the same manner as in Example 1 except that an aqueous solution containing cesium nitrate was not added (Co 3 O 4 only).

実施例1〜6および比較例1、2で得られた触媒の組成などは、表1にまとめた。   The compositions of the catalysts obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 are summarized in Table 1.

Figure 0005483723
Figure 0005483723

なお、実施例1〜6および比較例1、2で得られた触媒の亜酸化窒素の分解性能は、下記の方法により評価した。   The nitrous oxide decomposition performance of the catalysts obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 was evaluated by the following method.

顆粒状に成形し、0.6〜1.18mmに分級した触媒(各触媒の比表面積を表1に示す。)1mlを内径10mmのSUS製反応管に充填した。触媒をN2雰囲気下、500℃で30分間、前処理を行った。 1 ml of a catalyst formed into granules and classified to 0.6 to 1.18 mm (specific surface area of each catalyst is shown in Table 1) was charged into a SUS reaction tube having an inner diameter of 10 mm. The catalyst was pretreated at 500 ° C. for 30 minutes under N 2 atmosphere.

反応ガスとして、N2O:300ppm(0.03容量%)、O2:16容量%、CO2:約300ppm(約0.03容量%)、H2O:10容量%、バランス気体:N2を用いた。反応ガスのSVは、10000hr-1であった。 As reaction gases, N 2 O: 300 ppm (0.03% by volume), O 2 : 16% by volume, CO 2 : about 300 ppm (about 0.03% by volume), H 2 O: 10% by volume, balance gas: N 2 was used. The SV of the reaction gas was 10,000 hr −1 .

常圧下、所定の反応温度で、反応ガスを前記触媒が充填された反応管に流通させて、評価試験を実施した。結果を表2に示す。   An evaluation test was conducted by flowing a reaction gas through the reaction tube filled with the catalyst at a predetermined reaction temperature under normal pressure. The results are shown in Table 2.

触媒層の入口側および出口側におけるガス中のN2Oの濃度をガスクロマトグラフ(島津製作所製、GC−8A、カラム:porapakQ)にて測定し、下式によりN2Oの分解率を算出した。 The concentration of N 2 O in the gas at the inlet side and the outlet side of the catalyst layer was measured with a gas chromatograph (manufactured by Shimadzu Corporation, GC-8A, column: porapakQ), and the decomposition rate of N 2 O was calculated by the following equation. .

2Oの分解率(%)=100×(入口側のN2O濃度−出口側のN2O濃度)/(入口側のN2O濃度) Decomposition rate of N 2 O (%) = 100 × (N 2 O concentration in the inlet side - N 2 O concentration at the outlet side) / (N 2 O concentration in the inlet side)

Figure 0005483723
Figure 0005483723

なお、図1は、Cs/Co(モル比)とN2Oの分解率(%)との関係を示すものである(反応温度:300℃)。 FIG. 1 shows the relationship between Cs / Co (molar ratio) and N 2 O decomposition rate (%) (reaction temperature: 300 ° C.).

<CO2の影響>
反応ガス中のCO2の有無が触媒の分解性能へ及ぼす影響について、実施例1および比較例1で得られた触媒を用いて、下記の方法により評価した。
<Influence of CO 2 >
The influence of the presence or absence of CO 2 in the reaction gas on the catalyst decomposition performance was evaluated by the following methods using the catalysts obtained in Example 1 and Comparative Example 1.

評価方法として、CO2を含まない反応ガスを用いた以外は、前記と同様にして試験を実施した。結果を表2の結果と合わせて表3に示す。 As an evaluation method, the test was performed in the same manner as described above except that a reaction gas not containing CO 2 was used. The results are shown in Table 3 together with the results in Table 2.

Figure 0005483723
Figure 0005483723

表2の結果から分かるように、実施例1〜6で得られた触媒を用いた浄化方法では、350℃や300℃といった低い反応温度でも、高い分解率でN2Oを分解除去することができた。一方、比較例1、2で得られた触媒を用いた浄化方法では、低い分解率しか得られなかった。 As can be seen from the results in Table 2, in the purification method using the catalysts obtained in Examples 1 to 6, N 2 O can be decomposed and removed at a high decomposition rate even at a low reaction temperature such as 350 ° C. or 300 ° C. did it. On the other hand, in the purification method using the catalyst obtained in Comparative Examples 1 and 2, only a low decomposition rate was obtained.

また、表3の結果から分かるように、本発明の触媒を用いた浄化方法では、CO2の悪影響をほとんど受けずに、低温でもN2Oを効率良く分解除去することができた。一方、カリウムを使用した触媒を用いた浄化方法では、反応ガス中にCO2が存在していることで、触媒の分解性能が大きく低下してしまった。 Further, as can be seen from the results in Table 3, the purification method using the catalyst of the present invention was able to efficiently decompose and remove N 2 O even at low temperatures without being adversely affected by CO 2 . On the other hand, in the purification method using a catalyst using potassium, the decomposition performance of the catalyst has been greatly reduced due to the presence of CO 2 in the reaction gas.

本発明によれば、低温で高活性を示し、しかも亜酸化窒素を含むガス中にCO2が含まれていてもその影響を受けにくい亜酸化窒素分解触媒を提供することができた。この触媒を用いることにより、産業排ガスにおいて通常CO2が含まれる亜酸化窒素を含むガスに対しても、N2Oを効率良く浄化することが可能であり、産業界に大きく寄与することが期待できる。 According to the present invention, it is possible to provide a nitrous oxide decomposition catalyst that exhibits high activity at low temperatures and is not easily affected by CO 2 contained in a gas containing nitrous oxide. By using this catalyst, even for a gas containing nitrous oxide contained in industrial exhaust gas is usually CO 2, it is possible to efficiently purify N 2 O, expected to contribute greatly to the industry it can.

Claims (6)

二酸化炭素と亜酸化窒素を含むガス中の亜酸化窒素を分解する触媒であり、コバルト酸化物と、セシウムおよび/またはルビジウムとを含有しており、セシウムおよびルビジウムのコバルトに対するモル比が、0.0005〜0.05であることを特徴とする亜酸化窒素分解触媒。   A catalyst for decomposing nitrous oxide in a gas containing carbon dioxide and nitrous oxide, containing cobalt oxide and cesium and / or rubidium, and having a molar ratio of cesium and rubidium to cobalt of 0. A nitrous oxide decomposition catalyst characterized by being 0005 to 0.05. 前記ガスに含まれる二酸化炭素が0.001〜30容量%である請求項1に記載の亜酸化窒素分解触媒。   The nitrous oxide decomposition catalyst according to claim 1, wherein carbon dioxide contained in the gas is 0.001 to 30% by volume. 前記セシウムおよびルビジウムのコバルトに対するモル比が、0.0025〜0.03である請求項1または2に記載の亜酸化窒素分解触媒。   The nitrous oxide decomposition catalyst according to claim 1 or 2, wherein the molar ratio of cesium and rubidium to cobalt is 0.0025 to 0.03. 前記コバルト酸化物が、コバルトを含有する前駆体を200〜700℃で焼成して得られるコバルト酸化物である請求項1〜3のいずれかに記載の亜酸化窒素分解触媒。   The nitrous oxide decomposition catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the cobalt oxide is a cobalt oxide obtained by firing a precursor containing cobalt at 200 to 700 ° C. 二酸化炭素と亜酸化窒素を含むガスを請求項1〜4のいずれかに記載の亜酸化窒素分解触媒と接触させて、前記ガスに含まれる亜酸化窒素を分解することを特徴とする亜酸化窒素を含むガスの浄化方法。   A gas containing carbon dioxide and nitrous oxide is brought into contact with the nitrous oxide decomposition catalyst according to any one of claims 1 to 4 to decompose nitrous oxide contained in the gas. A gas purification method comprising: 前記ガスが、脱硝触媒により処理した後のガスである請求項5に記載の亜酸化窒素を含むガスの浄化方法。   The method for purifying a gas containing nitrous oxide according to claim 5, wherein the gas is a gas after being treated with a denitration catalyst.
JP2010198073A 2010-09-03 2010-09-03 Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same Active JP5483723B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010198073A JP5483723B2 (en) 2010-09-03 2010-09-03 Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010198073A JP5483723B2 (en) 2010-09-03 2010-09-03 Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012050969A JP2012050969A (en) 2012-03-15
JP5483723B2 true JP5483723B2 (en) 2014-05-07

Family

ID=45904974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010198073A Active JP5483723B2 (en) 2010-09-03 2010-09-03 Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5483723B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5840068B2 (en) * 2012-05-07 2016-01-06 株式会社日本触媒 Nitrous oxide decomposition catalyst and method for producing nitrous oxide decomposition catalyst
JP2014073447A (en) * 2012-10-03 2014-04-24 Nippon Shokubai Co Ltd Nitrous oxide decomposing catalyst and nitrous oxide decomposing method
CZ305451B6 (en) * 2013-12-27 2015-09-23 Vysoká škola chemicko- technologická v Praze Catalyst for removing N2O from waste gases and process for preparing thereof
ES2850524B2 (en) * 2020-02-27 2022-04-06 Consejo Superior Investigacion MATERIAL FOR THE DECOMPOSITION OF N2O

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5827623A (en) * 1981-08-07 1983-02-18 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd Catalytic decomposition of nitrogen oxide
JP2007054714A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Kyoto Univ Decomposition catalyst of nitrous oxide and decomposition method of nitrous oxide using the catalyst
JP4672540B2 (en) * 2005-12-07 2011-04-20 株式会社日本触媒 Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of nitrous oxide-containing gas
JP2009022929A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Nissin Electric Co Ltd Nitrous oxide decomposition catalyst, nitrous oxide decomposition apparatus provided with the same, and nitrous oxide decomposition method using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012050969A (en) 2012-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6922046B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst
KR101898878B1 (en) METHOD FOR REMOVING N2O AND NOx FROM THE NITRIC ACID PRODUCTION PROCESS, AND AN INSTALLATION SUITABLE FOR SAME
JP2010110755A (en) Mixed oxides catalyst
JP5422320B2 (en) Catalyst for decomposing volatile organic compounds and method for decomposing volatile organic compounds
JP6308844B2 (en) Catalyst for producing hydrogen and method for producing hydrogen using the catalyst
JP5483723B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of gas containing nitrous oxide using the same
KR101867507B1 (en) Acid-resistant catalyst for decomposing perfluorinated compounds and use thereof
JP2006289211A (en) Ammonia oxidation catalyst
JP4508584B2 (en) Denitration catalyst for high temperature exhaust gas
JP4672540B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst and purification method of nitrous oxide-containing gas
JP2005342710A (en) Heat-resistant denitrifying catalyst
BR112021013154A2 (en) PROCESS TO REMOVE NITROGEN OXIDES FROM A GAS
JP2013056295A (en) Method for regeneration of nitrous oxide decomposition catlyst
JP5812789B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst, method for producing nitrous oxide decomposition catalyst
JP2013071071A (en) Method for treating exhaust gas
JP2004290753A (en) Heat-resistant denitrification catalyst
JP5812788B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst, method for producing nitrous oxide decomposition catalyst, and method for treating nitrous oxide-containing gas
JP2013193051A (en) Catalyst for decomposing nitrous oxide and method of manufacturing catalyst for decomposing nitrous oxide
JP2012223769A (en) Method for producing ammonia decomposition catalyst
JP2010184171A (en) Catalyst and method for purification of exhaust gas
JP2007021482A (en) Ammonia decomposition catalyst and ammonia treating method
JP5840068B2 (en) Nitrous oxide decomposition catalyst and method for producing nitrous oxide decomposition catalyst
JP2007216082A (en) Catalyst for decomposing ammonia and method for treating ammonia
WO2013047484A1 (en) Catalyst for decomposition of nitrous oxide, method for producing catalyst for decomposition of nitrous oxide, and method for processing nitrous oxide-containing gas
Lee et al. Effect of Catalyst Crystallinity on V-Based Selective Catalytic Reduction with Ammonia. Nanomaterials 2021, 11, 1452

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130510

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140217

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5483723

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150