JP6668115B2 - アンモニア製造装置、NOx浄化装置 - Google Patents
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Description
また、上記課題を解決するための別の手段(手段1B)としては、処理槽と、NOxを含む排ガスを前記処理槽に供給する排ガス導入管と、開口端及び閉塞端を有する筒状体からなり前記処理槽内に配置され、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を連通する多数の細孔を内部に有する多孔質支持体と、前記多孔質支持体の前記表面上に支持された状態で形成され、前記裏面から前記表面へ流れる含水素ガスまたは前記表面から前記裏面へ流れる含水素ガスの中の水素を選択的に透過させる水素分離金属層と、前記水素分離金属層の外面上に担持された触媒金属からなる触媒金属層とを備えるとともに、前記触媒金属層がNOxに水素を付加して還元する化学反応を促進する触媒金属からなる触媒担持型水素透過膜モジュールと、前記モジュールの前記開口端側に接続され、前記モジュールの内側に位置する前記多孔質支持体の前記裏面側に、前記開口端を介して含水素ガスを導入する含水素ガス導入管と、前記触媒金属層の触媒作用によって浄化された排ガスを前記処理槽から送出する排ガス回収管とを備えたNOx浄化装置がある。
そして、手段1Aに記載の発明によると、アンモニアの原料となる窒素が窒素導入管によって処理槽に供給され、モジュールの外面側に窒素が接触した状態となる。この状態でガス導入管からモジュールの開口端を介して多孔質支持体の内面側に含水素ガスを導入すると、含水素ガスが多孔質支持体内を通過して外面側に到った後、そのなかの水素のみが原子状になって水素分離金属層を透過する。水素分離金属層を透過した水素原子は、水素分離金属層の外面上にある触媒金属層の触媒金属に遭遇し、そこで窒素と水素とを結合する化学反応が促進され、アンモニアが合成される。合成されたアンモニアは、アンモニア回収管によって処理槽から送出される。また、本発明では、諸特性に優れた上記の触媒担持型水素透過膜モジュールを利用して装置を構成した結果、水素分離金属層の薄層化により低コストが図られるにもかかわらず耐久性に優れており、しかも被処理物である窒素に水素を効率よく結合させてアンモニアを合成することができるアンモニア製造装置を実現することができる。
また、手段1Bに記載の発明によると、NOxを含む排ガスが排ガス導入管によって処理槽に供給され、モジュールの外面側に排ガスが接触した状態となる。この状態で含水素ガス導入管からモジュールの開口端を介して多孔質支持体の内面側に含水素ガスを導入すると、含水素ガス中の水素のみが多孔質支持体及び水素分離金属層を透過する。水素分離金属層を透過した水素原子は、水素分離金属層の外面上にある触媒金属層の触媒金属に遭遇し、そこで排ガス中のNOxに水素を付加して還元する化学反応を促進し、NOxを無害な物質に変えることで、排ガスを浄化する。NOxが低減され浄化された排ガスは、排ガス回収管によって処理槽から送出される。また、本発明では、諸特性に優れた上記の触媒担持型水素透過膜モジュールを利用して装置を構成した結果、水素分離金属層の薄層化により低コストが図られるにもかかわらず耐久性に優れており、しかも被処理物である排ガス中のNOxに水素を効率よく結合させて還元し、無害化することができるNOx浄化装置を実現することができる。
以下、本実施形態をより具体化した実施例を示す。
以下、本発明を具体化した第3の実施形態の触媒担持型水素透過膜モジュールを用いて構成した水素製造装置131を図8に基づき詳細に説明する。なお、ここでは第1の実施形態と共通する構成については同じ部材番号を付す代わりに詳細な説明は割愛し、第1の実施形態と異なる構成を中心に説明する。
以下、本発明を具体化した第4の実施形態の触媒担持型水素透過膜モジュールを用いて構成したNOx浄化装置141を図9に基づき詳細に説明する。なお、ここでは第1の実施形態と共通する構成については同じ部材番号を付す代わりに詳細な説明は割愛し、第1の実施形態と異なる構成を中心に説明する。
12…多孔質支持体
16…(多孔質支持体)の裏面
17…(多孔質支持体)の表面
34…細孔
41…水素分離金属層
42…触媒金属
43…触媒金属層
46…(水素分離金属層の)外面
52…ガス導入管
101A…水素添加装置としての潤滑油再生装置
102…被処理物としての潤滑油
104…処理槽としての還元処理槽
114…酸化油回収管
116…再生油回収管
101A…水素添加装置としての潤滑油再生装置
121…アンモニア製造装置
122…処理槽
123…窒素導入管
124…アンモニア回収管
126…含水素ガス導入管
131…水素製造装置
132…処理槽
133…原料導入管
134…排出管
141…NOx浄化装置
142…処理槽
143…排ガス導入管
144…排ガス回収管
146…含水素ガス導入管
G1…含水素ガス
Claims (14)
- 処理槽と、
窒素を前記処理槽に供給する窒素導入管と、
開口端及び閉塞端を有する筒状体からなり前記処理槽内に配置され、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を連通する多数の細孔を内部に有する多孔質支持体と、前記多孔質支持体の前記表面上に支持された状態で形成され、前記裏面から前記表面へ流れる含水素ガスまたは前記表面から前記裏面へ流れる含水素ガスの中の水素を選択的に透過させる水素分離金属層と、前記水素分離金属層の外面上に担持された触媒金属からなる触媒金属層とを備えるとともに、前記触媒金属層が窒素と水素との化学反応を促進する触媒金属からなる触媒担持型水素透過膜モジュールと、
前記モジュールの前記開口端側に接続され、前記モジュールの内側に位置する前記多孔質支持体の前記裏面側に、前記開口端を介して含水素ガスを導入する含水素ガス導入管と、
前記触媒金属層の触媒作用によって製造されたアンモニアを前記処理槽から送出するアンモニア回収管と
を備えたアンモニア製造装置。 - 前記水素分離金属層は、パラジウム層またはパラジウム合金層であることを特徴とする請求項1に記載のアンモニア製造装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、パラジウムであることを特徴とする請求項1または2に記載のアンモニア製造装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、鉄であることを特徴とする請求項1または2に記載のアンモニア製造装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、ルテニウム及びニッケルから選択される少なくとも1種の金属であることを特徴とする請求項1または2に記載のアンモニア製造装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、白金であることを特徴とする請求項1または2に記載のアンモニア製造装置。
- 前記多孔質支持体は、セラミック製であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のアンモニア製造装置。
- 処理槽と、
NOxを含む排ガスを前記処理槽に供給する排ガス導入管と、
開口端及び閉塞端を有する筒状体からなり前記処理槽内に配置され、表面及び裏面を有し、前記表面及び前記裏面を連通する多数の細孔を内部に有する多孔質支持体と、前記多孔質支持体の前記表面上に支持された状態で形成され、前記裏面から前記表面へ流れる含水素ガスまたは前記表面から前記裏面へ流れる含水素ガスの中の水素を選択的に透過させる水素分離金属層と、前記水素分離金属層の外面上に担持された触媒金属からなる触媒金属層とを備えるとともに、前記触媒金属層がNOxに水素を付加して還元する化学反応を促進する触媒金属からなる触媒担持型水素透過膜モジュールと、
前記モジュールの前記開口端側に接続され、前記モジュールの内側に位置する前記多孔質支持体の前記裏面側に、前記開口端を介して含水素ガスを導入する含水素ガス導入管と、
前記触媒金属層の触媒作用によって浄化された排ガスを前記処理槽から送出する排ガス回収管と
を備えたNOx浄化装置。 - 前記水素分離金属層は、パラジウム層またはパラジウム合金層であることを特徴とする請求項8に記載のNOx浄化装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、パラジウムであることを特徴とする請求項8または9に記載のNOx浄化装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、鉄であることを特徴とする請求項8または9に記載のNOx浄化装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、ルテニウム及びニッケルから選択される少なくとも1種の金属であることを特徴とする請求項8または9に記載のNOx浄化装置。
- 前記触媒金属層を構成する前記触媒金属は、白金であることを特徴とする請求項8または9に記載のNOx浄化装置。
- 前記多孔質支持体は、セラミック製であることを特徴とする請求項8乃至13のいずれか1項に記載のNOx浄化装置。
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