JPH02191524A - 窒素酸化物の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は工場排気ガス、車両の排気ガス中に含まれる窒
素酸化物（Ｎｏ、）の除去方法に関する。

更に詳しくはシアヌル酸に空気または酸素含有ガスを供
給して得られたシアヌル酸またはその分解生成物蒸気を
含有するガスと窒素酸化物を含有するガスとを接触させ
ることを特徴とするガス中の窒素酸化物の除去方法に関
する。

［従来の技術］ 工場排気ガス、車両の排気ガス等の廃ガス中には窒素酸
化物が含まれており、大気汚染、光化学スモッグ等の原
因となっており、環境保全のためこれを除去する方法が
強く要望されており、各種の除去方法が提案され、実施
されている。

窒素酸化物の除去方法としては鉄キレート化合物を用い
る湿式脱硝法、有機または無機の窒素化合物による還元
法等種々の方法が提案されている。

この中、窒素酸化物を還元して無害化する方法が最も一
般的に使用されており、中でもアンモニアガスによる還
元除去方法が広く使用されている。しかしアンモニアガ
スによる還元除去方法は、還元反応に必要なアンモニア
の理論量に比べて過剰のアンモニアを添加する必要があ
る。そのため廃ガス中にアンモニアが含まれるので酸性
物質等によってこれを除去しなければならない。またア
ンモニア還元法において触媒を使用しない場合は４００
℃以上の高温が必要とされている。

窒素酸化物を還元除去する他の方法としてシアヌル酸に
よる還元除去法が提案されている。

例えば特開昭５４−２８７７１号公報には窒素酸化物を
含有する廃ガス中に、粒径０．１−１０ｍｍのシアヌル
酸、尿素、硫安、塩安、等を投入することにより窒素酸
化物を除去する方法が開示されている。しかしこの方法
においてはガス中にシアヌル酸等を添加する温度は６０
０〜１５００℃１好ましくは１２００〜１３００℃とさ
れており、高温度での処理が必要とされている。

また固体のシアヌル酸の層に廃ガスを通して窒素酸化物
の除去を行なう方法も提案されており、この方法におい
てはシアヌル酸層の温度が３５０℃以上になるとＮｏの
除去効率が急激に向上し、ジーゼルエンジン廃ガス中の
窒素酸化物除去法として使用できることが報告されてい
る（　ＮＡＴＵＲＥＶＯＬ３２４１ｇ／２５　　ｐ６５
７　ＤＥＣ，１９８６＞　、　Ｌかしこの方法では常温
から３５０℃までの間では、温度上昇により逆に残留Ｎ
Ｏの濃度は増加しており、除去効率を上げるためには３
５０℃以上の高温度が必要である。

更に米国特許第４，７３１，２３１明細書にはジーゼル
エンジン排気ガスをシアヌル酸と高温で接触させてシア
ヌル酸を昇華させ、ＨＮＣＯ含有ガスを発生させ、これ
と窒素酸化物を含有するジーゼルエンジン排気ガスを接
触させて窒素酸化物を除去する方法が記載されている。

しかしこの方法においても反応温度は４００〜８００℃
という高温度が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 以上の如くシアヌル酸は廃ガス中の窒素酸化物除去用の
還元剤として優れているが、充分な除去効果を示すため
には高温が必要である。廃ガスの処理を高温で行なうこ
とはエネルギーおよび装置の点で著しく不利である。

発明者らはシアヌル酸による窒素酸化物の還元処理方法
について研究を重ねた結果、加熱されたシアヌル酸を酸
素含有ガスと接触させ、得られたシアヌル酸の昇華物ま
たは分解生成物同伴ガスと、窒素酸化物を含有するガス
とを気体同志で接触させ、比較的低温度で効率よく窒素
酸化物を除去できる方法を見出し、本発明に到達した。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、空気または酸素含有ガスを２００℃
以上の温度に加熱されたシアヌル酸と接触させて得られ
たシアヌル酸またはその分解生成物蒸気を含有するガス
を窒素酸化物含有ガスと１８０〜３５０℃で混合接触さ
せることを特徴とするガス中の窒素酸化物除去方法であ
る。

本発明は従来法のように窒素酸化物含有ガスを固体のシ
アヌル酸と直接接触させる方法ではなく、加熱されたシ
アヌル酸に酸素含有ガスを通し、これによって昇華した
シアヌル酸、またはシアヌル酸の分解生成物蒸気を含有
、同伴したガス流を発生させ、これと窒素酸化物含有ガ
ス流とをガス状で緊密に接触させる方法であり、このた
め窒素酸化物と還元性物質との接触が緊密になされるの
で、反応がきわめてスムースに行なわれる。

シアヌル酸は式（ＨＯＣＮ）　　で表わされ、ＨＯＣＮ
　（イソシアン酸）３分子がトリアジン核を形成した３
量体構造であり、３３０℃以上でイソシアン酸に分解す
る。従ってこのような温度領域においてはシアヌル酸に
よる窒素酸化物の還元反応はシアヌル酸が一旦イソシア
ン酸に分解され、これが窒素酸化物と反応すると考えら
れている０本発明においては加熱されたシアヌル酸に酸
素含有ガスを通すことによってイソシアン酸への分解反
応が起こり、これがキャリアーガスとに伴われて窒素酸
化物と接触するので、この点においても還元反応がスム
ースに進行する。

加熱したシアヌル酸と接触させるキャリアーガスは、酸
素を含有していることが必要であり、このような酸素含
有ガスを用いることにより、従来知られているシアヌル
酸を用いる方法よりもはるかに低温度で効率的に窒素酸
化物の除去が達成できるのが本発明の大きな特徴である
。

しかも本発明の場合反応温度が３５０℃を越えると、窒
素酸化物の除去効果は逆に低下する。このことから本発
明の方法は、シアヌル酸を窒素酸化物含有ガスと直接接
触させる方法、およびキャリアーガスとして酸素を含有
しないガスを用いる従来の方法とは全（反応機構が異な
り、シアヌル酸との接触の段階または窒素酸化物との反
応に酸素が関与し、窒素酸化物の除去反応の最適温度を
低温度側にシフトさせるのに寄与しているものと考えら
れる。

イソシアン酸（ＨＯＣＮ）による窒素酸化物の除去反応
は本来還元反応であり、酸素の存在はこの反応を阻害す
ると考えられるのであるが、酸素含有ガスをキャリアー
ガスとして用いることにより、低温での窒素酸化物除去
を可能とした本発明は従来の技術からは全く予測できな
いことである。

キャリアーガス中の酸素の含有量は８〜３０％（容量）
、特に１０〜２０％が好適である。８％以下の場合は低
温での窒素酸化物除去が不充分であり高温度を必要とす
る。また３０％以上に上げても効果の向上は認められず
、安全性、経済性の面から好ましくない。上記の範囲の
酸素含有ガスとしては通常空気が用いられる。

本発明の実施に用いられる装置の一例を第１図に示す。

第１図においてシアヌル酸ベレット２を充填したシアヌ
ル酸昇華管１をヒーター６で加熱しながら入口３がら空
気を供給し、シアヌル酸の昇華物または分解生成物蒸気
を同伴したガス流を発生させ反応管５に導入する。ここ
で入口４から導入された窒素酸化物含有ガス流と合流、
反応し、窒素酸化物が除去される。

シアヌル酸は常温で固体であるから、そのまま各種の形
状、例えばベレット、固定床、流動床などの状態でガス
とと接触させることができる。ベレットの調製のために
各種のバインダー、担体等を用いることができる。

本発明においてシアヌル酸の加熱温度はシアヌル酸が気
化する温度以上であることが必要であり、２００℃以上
、そして好ましくは２５０〜４００℃である。

シアヌル酸との接触により、シアヌル酸またはその分解
生成物蒸気を含有同伴した酸素含有キャリアーガスと、
窒素酸化物の除去を行なうべきガスとの接触１度は１８
０〜３５０℃、好ましくは２４０〜３４０℃、と（に好
ましくは２８０〜３２０℃である。１８０℃以下では窒
素酸化物の除去効率が低下する。また温度を３５０℃以
上に上げるとかえってＮｏ、の濃度が著しく増大するの
みならず、エネルギーおよび反応装置の面からも好まし
くない。

反応は無触媒で行なうこともできるが、反応を促進させ
るために触媒の存在で行なうこともできる。触媒として
は鉄、ニッケル、コバルト、チタニウム、クロム、もし
くはこれらを含む合金等を用いることができる。また反
応管の材質としてステンレススチール等を用いればこれ
が触媒作用を持ち１反応が促進される。

上記２つのガス流は緊密に混合するよう激しくぶつかり
、乱流状態で流れることが望ましい。そのため邪魔板を
設けたチューブの中を通したり、ノズルから高速度で噴
出させる等の方法を用いることができる。

［実施例］ 第１図に示す装置を用い、ヒーター６で加熱された３６
ｍｍＸ２９０ｍｍステンレスチューブ３に３．１９２ｇ
のシアヌル酸のベレット２を充填し、空気を入口３より
４ρ／　ｍ　ｉ　ｎの流量で供給しシアヌル酸蒸気を含
有するガス流を発生させ、これを４２ｍｍＸ　２９０ｍ
ｍの邪魔板付きステンレス製反応管５に導入した。一方
１４４０ｐｐｍの窒素酸化物を含有する窒素ガス５β／
　ｍ　ｉ　ｎを入口４から反応管５に供給し、両ガス流
を合流させ、邪魔板で囲まれた反応管で緊密に混合し反
応させた１合流ガスの流量は９β／　ｍ　ｉ　ｎ、反応
管人口における窒素酸化物の含有量は８００ｐｐｍであ
る。反応の終ったガスはトラップ８を経て、分析装置（
図示せず）へ送られガスの組成を分析した。反応管はこ
の間、ヒーター７により、室温から５００℃まで昇温さ
せ、その後２００℃まで降温させ反応温度と窒素酸化物
の除去率との関係を調べた。時間と反応管の温度の関係
を第２図の曲線Ａで、時間と廃ガス中の窒素酸化物（Ｎ
ｏ、）１度との関係を第２図の曲線Ｂで示した。また昇
温時における反応温度と廃ガス中の窒素酸化物（Ｎ０８
）濃度との関係を第１表に示した。窒素酸化物の分析方
法はケミルミネッセンス法による。

第１表 第２図から明らかなように、温度が１８０℃を超克ると
窒素酸化物の濃度が低下し、３００℃において４６０ｐ
ｐｍにまで下がり、４２．５％の除去率を示した。温度
が３００℃以上になると残留窒素酸化物濃度は逆に上昇
し始めるが温度を再び下げると脱窒素反応が再び活発と
なりＮＯ８含皿が低下する０本発明方法は低温において
常に高い窒素酸化物除去率を維持していることがわかる
。

［発明の効果］ 本発明方法はシアヌル酸を用いて廃ガス中の窒素酸化物
を還元除去する方法であり、３５０℃以下という比較的
低温度で高い窒素酸化物除去効果を上げることができ、
エネルギー消費および装置の点できわめて有利である。

また還元剤であるシアヌル酸は取扱が容易であり、装置
も簡単で、工場排気ガス、自動車排気ガスの窒素酸化物
の除去等広い用途に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いられる装置の１例である。 １、シアヌル酸昇華管 ２、シアヌル酸ベレット ３、空気人口 ４、窒素酸化物含有ガス入口 ５、反応管 ６．７．ヒーター ８　トラップ 第２図は本発明における反応時間と反応管の温度および
廃ガス中の窒素酸化物（Ｎｏ、）４度との関係を示す図
である。 曲！ＩＡ：反応管温度の昇温曲線 曲線Ｂ：反応時間と窒素酸化物（Ｎｏ、）濃度との関係

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、空気または酸素含有ガスを２００℃以上の温度に加
   熱されたシアヌル酸と接触させて得られたシアヌル酸ま
   たはその分解生成物蒸気を含有するガスを窒素酸化物含
   有ガスと１８０〜３５０℃で混合接触させることを特徴
   とするガス中の窒素酸化物除去方法。