JPH0417083B2 - - Google Patents

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JPH0417083B2
JPH0417083B2 JP58130767A JP13076783A JPH0417083B2 JP H0417083 B2 JPH0417083 B2 JP H0417083B2 JP 58130767 A JP58130767 A JP 58130767A JP 13076783 A JP13076783 A JP 13076783A JP H0417083 B2 JPH0417083 B2 JP H0417083B2
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JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
ammonia
denitrification
exhaust gas
hydrogen
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58130767A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6022922A (en
Inventor
Yasuyoshi Kato
Kunihiko Konishi
Masao Oota
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.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Babcock Hitachi KK filed Critical Babcock Hitachi KK
Priority to JP58130767A priority Critical patent/JPS6022922A/en
Publication of JPS6022922A publication Critical patent/JPS6022922A/en
Publication of JPH0417083B2 publication Critical patent/JPH0417083B2/ja
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    • 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)

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  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、窒素酸化物のアンモニア還元脱硝触
媒および脱硝法に係り、特に脱硝時に副生する亜
酸化窒素(酸化二窒素、N2O)の濃度を低レベ
ルに抑え、また二酸化窒素(NO2)をアンモニ
ア還元するに好適な脱硝触媒および脱硝法に関す
るものである。 排ガス中に含有される窒素酸化物(NOx)を
触媒を用いてアンモニア還元し、無害な窒素と水
にする、いわゆるアンモニア接触還元脱硝法は、
装置構造が簡単であるなどの多くの長所を有して
おり、大型ボイラ等の燃焼装置の排ガスの脱硝な
どに多数実用化されている。また上記方法に用い
られる触媒としては、チタン(Ti)、バナジウム
(V)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)
などの酸化物を主体とした、性能および寿面の両
面に優れたものが実用に供せられている。 しかしながら、本発明者らの検討では、上記し
た触媒を用いた脱硝プロセスは、窒素酸化物が一
酸化窒素(NO)である場合、または50%以上の
NOと50%以下の二酸化窒素(NO2)から構成さ
れる場合には有効であるが、NO2を主体とする
場合や亜酸化窒素(酸化二窒素、N2O)を含有
する場合にはあまり効果がないことが明らかとな
つた。すなわち、第1図は、NOx中のNO2の比
率が80%である排ガス(ガス組成:
NO2800ppm、NO200ppm、NH31500ppm、O220
%、H2O2%)を従来触媒を用いてNH3還元した
場合の結果を示したものであるが(図中、1は
TiO2−Co2O3触媒、2はTiO2−V2O5触媒の場
合)、この図からも明らかなように、排ガス中の
NO2およびNOは確かに減少させ得るものの、反
面N2Oを多量に副生し、実質的な脱硝性能は低
いものとなることがわかる。このように、NO2
が主体である窒素酸化物のNH3還元脱硝法では、
副生するN2Oの除去が重要な課題となる。 また、第2図は、従来の脱硝触媒(図中、1,
2は前述と同じ触媒、3はTiO2−WO3触媒を示
す)を用いてN2O(ガス組成:N2O1000ppm、
NH31000ppm、O220%、H2O2%)のアンモニア
還元を行つた結果を示したものであるが、図に示
されるように従来の脱硝触媒は、N2Oのアンモ
ニア還元に不活性であるだけでなく、逆にN2O
を副生する傾向にあることがわかる。従つて、排
ガス中のNOxとして、NOまたはN2O以外にN2O
が含有される場合には、N2Oはそのまま残存さ
れることになり、この場合にもN2Oの除去が重
要な課題となることがわかる。 上記した従来型触媒の性質はこれまで知られて
いなかつたが、これは、N2Oの分析法が難しく、
脱硝反応に副生するN2Oが、検討されなかつた
ことと、脱硝性能の評価がNOを主体にして検討
されてきたことによるものと考えられる。このた
め、従来はN2OのNH3還元を試みた例はなく、
また当然のことながらその反応に高活性な触媒も
見い出されていなかつた。 硝酸プラント、金属の酸洗工場、硝酸塩の熱分
解炉、あるいは特殊な例として核燃料の再処理に
おける硝酸溶解工程などからの排ガスは、いずれ
も高濃度の窒素酸化物(NOxの大半がNO2で占
められる)を含有しており、公害対策あるいは後
続設備への影響を防止するという観点から、その
除去法が種々検討されている。これらの中ではア
ルカリ洗浄法が現在最も多く実用化されている
が、この方法はNOxの除去率が低く、また排水
処理を必要するなどの問題がある。このためボイ
ラの排煙脱硝法で好成績を上げているアンモニア
接触還元脱硝法のような簡素な乾式処理法の開発
が望まれている。 しかしながら、上記した排ガスにアンモニア接
触還元脱硝法を適用すると、N2Oを多量に副生
するという問題を生じ、実用プロセスにはなり得
ない。これは、上記した排ガス中のNOxの大半
がNO2の形態をとつており、この点で一酸化窒
素(NO)を主体とするボイラ排ガスとは性状が
異なつているためである。すなわち、本発明者ら
の検討結果によれば、NO2とNH3の反応は、(1)、
(1′)および(2)式の素反応を介して進行し、総括
的には(3)式で表わされる。 NO2+2NH3→NO+2NH* 2+H2O (1) →N2+NH* 2+2H2O (1′) NO2+NH* 2→N2O+H2O (2) 2NO2+2NH3→N2+N2O+3H2O (3) NH* 2:触媒上に吸着した中間体 この反応機構は触媒種によらないため、公知の
どのような脱硝触媒を用いても、NO2のNH3
元脱硝法では(2)式によるN2Oの副生は避け得な
いものと考えられる。 また還元性の強い金属の酸洗または硝酸溶解時
にはN2Oを多量に発生することがいわれている。
このように、アンモニア還元脱硝時にN2Oを副
生する潜在的なN2Oの発生源を含め、N2Oの除
去を必要とするプラントは極めて多く、N2Oを
選択的に除去する方法の開発が強く望まれてい
る。 このため、本発明者らはN2Oの低減策につい
て種々検討し、脱硝反応に先だちNO2の一部を
接触熱分解によりNOに転換して排ガス中のNOx
組成を〔NO〕/〔全NOx〕0.5に調整した後、
通常のアンモニア還元脱硝反応を行なわせる方法
を提案した。この方法は、下記のようにNH2
NOで消費させ、(2)式のN2Oの副生反応の進行を
防止しようというものである。 NO2+2NH3→NO+2NH* 2+H2O (1) →N2+NH* 2+2H2O (1′) NH* 2+NO→N2+H2O (4) NO2+NO+2NH3→2N2+3H2O (5) この2段方式による脱硝方法は、N2Oの副生
を数ppm以下という低レベルに押えることが可能
であり、原理的も優れた方法であるが、装置構造
および制御が複雑になり、実用上の問題がある。
このため、NOと同様にNO2を一段でアンモニア
還元することができる脱硝プロセスの開発が切望
されている。 本発明の目的は、N2OのNH3による還元反応
に高活性な触媒、およびそれを用いたN2Oのア
ンモニア還元脱硝方法を提供することにある。 本発明の他の目的は、N2Oを副生することな
く、NO2を1段でNH3還元することができる脱
硝方法とその装置を提供することにある。 本発明者らは、種々の金属酸化物よりなる触媒
のN2O−NH3反応(下記(6)式)に対する活性に
ついて検討した。 3N2O+2NH3→4N2+3H2O (6) その結果、バナジウム(V)、タングステン
(W)クロム(Cr)、マンガン(Mn)、コバルト
(Co)などの遷移金属酸化物を活性成分とする公
知の触媒ではいづれもN2Oのアンモニア還元反
応を促進することはできなかつた。これに対し、
モルデナイト、Y型ゼオライトなどのゼオライト
中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の一部
もしくは全部を、鉄(Fe)または水素で置換し
たものが、N2Oのアンモニア還元反応に特異的
に高活性を有することを見い出し、本発明に到達
したものである。 要するに本発明は、還元剤としてアンモニアを
用い、窒素酸化物を含有する排ガスを還元する脱
硝触媒において、排ガスが亜酸化窒素(N2O)
を含有する排ガスであり、かつ上記触媒が一般式
xM2/oO・yAl2O3.zSiO2.mH2O(ここでx、y、
zは整数、Mは任意の元素、nはMの原子価を示
す)で表されるゼオライト構造を有する化合物の
M元素の一部または全部が水素または/および鉄
原子により置換されたことを特徴とするアンモニ
ア還元脱硝触である。 また本発明は、上記N2Oのアンモニア還元脱
硝触媒が、NO2とNH3の反応(前記(3)式)にも
活性である点を利用し、NO2を一段で脱硝でき
るようにしたものである。すなわち、上記触媒を
用い、反応条件を特定値に選定することにより、
NO2のアンモニアによる還元反応とその反応に
より生成したN2Oのアンモニア還元反応とを同
一触媒層内で遂次に進行させ、1段でN2Oを副
生することなくNO2をアンモニア還元できるよ
うにしたものである。 本発明に用いる触媒は、ゼオライトの骨組構造
中にFeまたはHイオンが組み込まれていること
が重要である。すなわち、本発明による水素およ
び/または鉄置換型ゼオライト触媒中の置換イオ
ンは特異な性質を有し、金属酸化物単独または担
体に担持された酸化物中のイオンとは化学的にま
つたく異つた挙動を示し、従つてその触媒もアル
ミナ、シリカ、あるいはシリカアルミナに担持さ
れた酸化鉄触媒とは本質的に異なるものである。 一般にゼオライトは、原らの「ゼオライト、基
礎と応用」、講談社刊(1980)に示されるように、
複雑な骨組構造を有するアルミノケイ酸塩であ
り、一般にxM2/oO・yAl2O3、zSiO2、mH2O(こ
こでMはNa、K、Caなどの任意の金属元素であ
り、nはその原子価)で示される。この金属元素
Mは、通常、アルカリ金属または、アルカリ土類
金属であり、それらを水素や他の遷移金属陽イオ
ンなどで置換することができる。本発明で使用可
能なゼオライトは、上記の性質を有するものであ
ればどのようなものでもよいが、触媒の耐熱性お
よび活性の点から、SiO2/Al2O3比が3以上であ
る、いわゆる高シリカゼオライトが適し、具体的
には、モルデナイト、クリノプチライト、ホージ
ヤサイト、ゼオライトYなどが好適である。また
上記ゼオライトにおける水素および鉄置換の方法
は、その目的を達成することができればどのよう
な方法であつてもよく、ゼオライトの骨組構造が
保持された水素または/および鉄置換型ゼオライ
トが得られる限り、本発明の範囲に含まれる。 本発明の触媒は、典型的には天然もしくは合成
されたモルデナイト、クリノプチライト、ホージ
ヤサイトなどのゼオライトを、塩酸、塩化アンモ
ニウム(NH4Cl)水溶液、塩化第二鉄(FeCl3
水溶液または硝酸第二鉄(Fe(NO33)水溶液中
に浸漬し、上記ゼオライト中のアルカリ金属また
はアルカリ土類金属イオンを水素または/および
鉄イオンに置換した後、500℃程度で焼成して製
造することができる。この場合、塩化アンモニウ
ムと塩化第二鉄の混合水溶液を用いれば、鉄より
も水素が多く置換された触媒が得られ、また硝酸
第2鉄水溶液を用いればほぼ鉄で置換された触媒
が得られ、また塩化アンモニウム水溶液と硝酸第
2鉄水溶液を組合せて用いれば水素よりも鉄が多
く置換された触媒を得ることができる。 次に本発明による触媒をN2O含有ガスの脱硝
に用いる場合の系統図を第3図に示す。配管4に
より導びかれたガスは配管5からアンモニアを注
入され、反応器6内の触媒層7に入り、ここで排
ガス中のN2Oは無害な窒素と水に容易にアンモ
ニア還元され、配管8から排出される。 さらに上記触媒を用いて一段プロセスでNO2
をN2に脱硝する原理について説明する。 第4図に示すように、(3)式のNO2とNH3の反
応とN2Oのアンモニア還元反応の両者に活性で
ある触媒を多量に充てんした反応器を用い、(3)式
の反応に必要なアンモニア量の大過剰を注入した
条件でNO2のアンモニア還元を実施すると、図
に示すような2つの反応帯が触媒層内に形成され
る。即ち、触媒層の入口近傍では、反応速度の速
い(3)式が優先的に進行しNO2とNH3からN2
N2Oおよび水を生成する第1の反応帯、すなわ
ちNO2−NH3反応帯が形成される。触媒層は十
分長いため、ここで生成したN2Oと、過剰に注
入され、(3)式の反応で使用されずに残つたNH3
は、触媒のもつN2OのNH3還元活性の働きによ
り(6)式のように反応し、N2とH2Oになり、第2
の反応帯、すなわちN2Oのアンモニア還元ゾー
ンが形成される。 3N2O+2NH3→4N2+3H2O (6) このように触媒種と反応条件を適当に選定すれ
ば、単一の触媒層でNO2をN2とH2Oにまでアン
モニア還元することができる。 本発明の脱硝法においては、次のように触媒お
よび反応条件が選定される。 第1に、使用する触媒が(3)式のNO2−NH3
応と(6)式のN2Oの還元反応両者に活性である必
要がある。このような触媒としては、本発明者ら
によつて見出された前述のHおよび/またはFe
置換型ゼオライト触媒があげられ、特にモルデナ
イト、ゼオライトYなどの高シリカゼオライト触
媒が好適である。 第2に、注入するNH3量としては、(3)式と(5)
式の2つの反応を完結させるに十分なNH3量を
選ぶ必要がある。このためには、ガス中の全
NOxと注入NH3との比(NH3/NOxと記す)を
量論的には1.34以上、特に1.6以上に選定するこ
とが好ましい。 第3に、触媒層内で前述の2つの反応帯が形成
されるように触媒を充てんする必要があり、この
ため前述の触媒の場合には面積速度AV(処理ガ
ス量/触媒の全外表面積)の値が5以下、特に3
以下に選定することが好ましい。 以上の3つの条件を満足させることにより、
N2Oの副生量の抑制下にNO2をN2とH2Oまでア
ンモニア還元することができる。 本発明に用いる反応器としては、第4図に示す
ようにNO2−NH3反応およびN2O−NH3反応の
両方に活性な単一の触媒を充填したものでもよい
が、第5図に示すように、反応器9の前流側に(3)
式のNO2−NH3反応に優れた活性を有する触媒
層10を、および後流側にN2O−NH3反応活性
に優れた触媒層11を設けたものを用いる、全体
の触媒使用量を低減させることができる。なお、
4は被処理ガス配管、5はアンモニア注入配管8
は処理ガス配管である。 次に第6図は、本発明の触媒をNO2含有ガス
の脱硝に用いる場合の他の系統図を示すものであ
る。配管4により導かれたNO2含有ガスは、ア
ンモニア注入配管5からアンモニアを注入された
後、公知の脱硝触媒を充てんした反応器12に導
入され、前述の(3)式の反応により窒素とN2Oお
よび水とにアンモニア還元される。ここで排ガス
はさらにアンモニア注入配管7からアンモニアが
注入されたのち、本発明による触媒11を充てん
した反応器13に導かれ、N2Oは前述の(6)式に
示すようにアンモニア還元される。これにより、
NO2を主体とするガスがあつてもN2Oを副生す
ることなく脱硝処理することができる。 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例 1〜3 (触媒の製造例) モルデナイト、ホージヤサイト、およびゼオラ
イトYの粉末各々10gを塩化アンモニウムおよび
塩化第2鉄の混合水溶液(NH4Cl50g/、
FeCl310g/)100ml中に24時間浸漬した後、
1の水で洗浄濾過し、ついで150℃で乾燥した。
得られた粉末を全圧3トンで10mm径、5mm厚に成
形後、500℃で2時間焼成し、本発明の触媒A,
BおよびCを得た。 実施例 4〜6 (触媒の製造例) 実施例1において、塩化アンモニウム−塩化第
2鉄混合溶液の代りに硝酸第2鉄(Fe(NO32
水溶液をそれぞれ20g/、5g/および1
g/)を用い、これらの溶液にモルデナイト粉
末各々10gを浸液し、他は実施例1と同様にして
本発明の触媒D,EおよびFを得た。 実施例 7〜9 (触媒の製造例) モルデナイト、ホージヤサイトおよびゼオライ
トYの粉末各々10gを塩化アンモニウム水溶液
(50g/)に24時間浸漬したのち、1の水で
水洗後、濾過して得られたスラリをさらに1g/
の硝酸第2鉄溶液に浸漬し、以下、実施例1と
同様にして本発明の触媒G,HおよびIを得た。 比較例1〜6 (比較触媒の製造例) 実施例1〜9に用いたモルデナイト、ホージヤ
サイト、ゼオライトYを比較触媒1〜3とし、ま
たα−Al2O3粉末、シリカアルミナ(SiO270wt
%、Al2O330wt%)および酸化チタン(TiO2
粉末各々10gに、硝酸第2鉄1gと水3mlを加
え、乳バチ中で混練し、以下、実施例1と同様に
乾燥、成形、焼成したものを、比較触媒4、5お
よび6とした。 以下の実施例および比較例で得られた触媒を10
〜20メツシユに粉砕し、これを用いて次に示す条
件でN2Oのアンモニア還元反応に対する活性を
調べた。 (1) ガス組成 N2O 1000ppm NH3 1000ppm O2 20% H2O 2% N2 残り (2) 空間速度(SV) 10000h-1 (3) 反応温度 300〜500℃ (4) N2O分析法 赤外線吸光光度法 第7図に実施例1〜3の触媒A、B、C、およ
び比較触媒1〜3のN2Oのアンモニア還元性能
を示す。図中、A,B,Cは本発明の触媒A,
B,C,比1,比2,比3は比較触媒1,2,3
それぞれ示す。図の結果から、酸化鉄を活性成分
とする比較触媒、水素および鉄置換を行わないゼ
オライト触媒(比較例1〜3)はN2Oのアンモ
ニア還元活性を有していないのに対し、本発明に
よる水素および鉄置換ゼオライト触媒A,B,C
はいずれも高いN2Oの還元活性を有することが
わかる。 また第1表は、実施例1〜9までの触媒および
比較触媒1〜6の450℃におけるN2Oの除去率
と、元素分析結果にもとづく水素または鉄の置換
率を示したものである。本表から明らかなよう
に、ゼオライト中のアルカリ金属またはアルカリ
土類金属が水素または鉄に置換されることにより
N2Oのアンモニア還元反応に対する活性が著し
く向上することがわかる。さらに交換可能な陽イ
オンの全部を鉄に置換するのではなく、鉄と水素
の両者によつて置換された場合に高活性を示すよ
うになることがわかる。
The present invention relates to an ammonia-reducing denitrification catalyst for nitrogen oxides and a denitrification method, and in particular to suppressing the concentration of nitrous oxide (nitrous oxide, N 2 O), which is a by-product during denitrification, to a low level and reducing nitrogen dioxide (NO 2 O ). This invention relates to a denitrification catalyst and a denitrification method suitable for reducing ammonia. The so-called ammonia catalytic reduction denitrification method uses a catalyst to reduce nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas to harmless nitrogen and water.
It has many advantages such as a simple device structure, and has been put into practical use in many applications such as denitration of exhaust gas from combustion devices such as large boilers. The catalysts used in the above method include titanium (Ti), vanadium (V), tungsten (W), and molybdenum (Mo).
Products based on oxides such as oxides, which are excellent in both performance and longevity, are in practical use. However, according to the inventors' study, the denitrification process using the above-mentioned catalyst is effective only when the nitrogen oxide is nitrogen monoxide (NO) or when 50% or more of nitrogen oxide is present.
It is effective when composed of NO and 50% or less of nitrogen dioxide (NO 2 ), but when it consists mainly of NO 2 or contains nitrous oxide (N 2 O), It became clear that it was not very effective. In other words, Figure 1 shows the exhaust gas (gas composition:
NO2 800ppm, NO200ppm, NH3 1500ppm, O2 20
%, H 2 O2 %) using a conventional catalyst (in the figure, 1 indicates
(TiO 2 −Co 2 O 3 catalyst, 2 is for TiO 2 −V 2 O 5 catalyst), as is clear from this figure, the
It can be seen that although NO 2 and NO can certainly be reduced, on the other hand, a large amount of N 2 O is produced as a by-product, and the actual denitrification performance is low. In this way, NO 2
In the NH3 reduction denitrification method, which mainly uses nitrogen oxides,
Removal of by-product N 2 O is an important issue. Figure 2 also shows conventional denitrification catalysts (1, 1,
2 is the same catalyst as above, 3 is a TiO 2 -WO 3 catalyst) using N 2 O (gas composition: N 2 O 1000 ppm,
This figure shows the results of ammonia reduction of N 2 O (NH 3 1000ppm, O 2 20%, H 2 O 2%), but as shown in the figure, conventional denitrification catalysts are inactive for ammonia reduction of N 2 O. Not only is N 2 O
It can be seen that there is a tendency to produce as a by-product. Therefore, in addition to NO or N 2 O, there is N 2 O as NO x in exhaust gas.
is contained, N 2 O will remain as it is, and it can be seen that the removal of N 2 O is an important issue in this case as well. The properties of the above-mentioned conventional catalysts were unknown until now, but this is because the analytical method for N 2 O is difficult.
This is thought to be due to the fact that N 2 O, which is a by-product of the denitrification reaction, has not been studied, and the evaluation of denitrification performance has been mainly based on NO. For this reason, there have been no attempts to reduce N 2 O to NH 3 in the past.
Furthermore, as a matter of course, no highly active catalyst for this reaction had been found. Exhaust gases from nitric acid plants, metal pickling factories, nitrate pyrolysis furnaces, or, as a special example, nitric acid dissolution processes in nuclear fuel reprocessing, are all highly concentrated nitrogen oxides (most of the NO x is NO 2 ), and various methods of removing it are being studied from the viewpoint of pollution control measures or prevention of effects on subsequent equipment. Among these methods, the alkaline cleaning method is currently in the most practical use, but this method has problems such as a low NO x removal rate and the need for wastewater treatment. For this reason, it is desired to develop a simple dry treatment method such as the ammonia catalytic reduction denitrification method, which has achieved good results in boiler flue gas denitrification methods. However, when the ammonia catalytic reduction denitrification method is applied to the above-mentioned exhaust gas, a problem arises in that a large amount of N 2 O is produced as a by-product, and the method cannot be used as a practical process. This is because most of the NO x in the above-mentioned exhaust gas is in the form of NO 2 , and in this respect its properties are different from boiler exhaust gas, which is mainly composed of nitrogen monoxide (NO). That is, according to the study results of the present inventors, the reaction between NO 2 and NH 3 is (1),
It proceeds through the elementary reactions of formulas (1') and (2), and is collectively expressed by formula (3). NO 2 +2NH 3 →NO+2NH * 2 +H 2 O (1) →N 2 +NH * 2 +2H 2 O (1') NO 2 +NH * 2 →N 2 O+H 2 O (2) 2NO 2 +2NH 3 →N 2 +N 2 O + 3H 2 O (3) NH * 2 : Intermediate adsorbed on the catalyst This reaction mechanism does not depend on the type of catalyst, so no matter what known denitration catalyst is used, NO 2 to NH 3 reduction denitrification method ( The by-product of N 2 O due to equation 2) is considered to be unavoidable. It is also said that a large amount of N 2 O is generated when highly reducing metals are pickled or dissolved in nitric acid.
In this way, there are a large number of plants that require the removal of N2O , including potential N2O sources that produce N2O as a by-product during ammonia reduction and denitrification . Development of a method is strongly desired. For this reason, the present inventors investigated various measures to reduce N 2 O, and converted some of the NO 2 to NO through catalytic pyrolysis prior to the denitrification reaction to reduce NO x in the exhaust gas.
After adjusting the composition to [NO]/[total NO x ] 0.5,
A method for carrying out the conventional ammonia reduction and denitrification reaction was proposed. This method uses NH2 as described below.
The idea is to consume it with NO and prevent the progress of the N 2 O by-product reaction in formula (2). NO 2 +2NH 3 →NO+2NH * 2 +H 2 O (1) →N 2 +NH * 2 +2H 2 O (1') NH * 2 +NO→N 2 +H 2 O (4) NO 2 +NO+2NH 3 →2N 2 +3H 2 O (5) This two-stage denitrification method can suppress the N 2 O by-product to a low level of several ppm or less, and is an excellent method in principle, but the equipment structure and control are complicated. This poses a practical problem.
Therefore, there is a strong desire to develop a denitrification process that can reduce NO 2 to ammonia in one step, similar to NO. An object of the present invention is to provide a highly active catalyst for the reduction reaction of N 2 O with NH 3 and a method for reducing and denitrating N 2 O with ammonia using the same. Another object of the present invention is to provide a denitrification method and apparatus that can reduce NO 2 to NH 3 in one stage without producing N 2 O as a by-product. The present inventors investigated the activity of catalysts made of various metal oxides for the N2O - NH3 reaction (formula (6) below). 3N 2 O + 2NH 3 →4N 2 +3H 2 O (6) As a result, transition metal oxides such as vanadium (V), tungsten (W), chromium (Cr), manganese (Mn), and cobalt (Co) are used as active ingredients. None of the known catalysts could promote the ammonia reduction reaction of N 2 O. In contrast,
Zeolites such as mordenite and Y-type zeolite in which part or all of the alkali metals or alkaline earth metals are replaced with iron (Fe) or hydrogen have high activity specifically in the ammonia reduction reaction of N 2 O. This is what led to the present invention. In short, the present invention provides a denitrification catalyst that uses ammonia as a reducing agent to reduce exhaust gas containing nitrogen oxides.
is an exhaust gas containing
xM 2/o O・yAl 2 O 3 .zSiO 2 .mH 2 O (where x, y,
z is an integer, M is an arbitrary element, and n indicates the valence of M) A compound having a zeolite structure, characterized in that part or all of the M element has been replaced with hydrogen or/and iron atoms. This is an ammonia reduction and denitrification catalyst. In addition, the present invention utilizes the fact that the ammonia reduction denitrification catalyst for N 2 O is also active in the reaction between NO 2 and NH 3 (formula (3) above), making it possible to denitrate NO 2 in one step. It is something. That is, by using the above catalyst and selecting reaction conditions to specific values,
The reduction reaction of NO 2 with ammonia and the ammonia reduction reaction of N 2 O produced by the reaction are carried out sequentially in the same catalyst layer, and NO 2 is reduced to ammonia in one stage without producing N 2 O as a by-product. It has been made possible. It is important that the catalyst used in the present invention has Fe or H ions incorporated into the zeolite framework. In other words, the substituted ions in the hydrogen- and/or iron-substituted zeolite catalyst of the present invention have unique properties and are chemically very different from the ions in the metal oxide alone or in the oxide supported on a carrier. The behavior and thus the catalyst are essentially different from iron oxide catalysts supported on alumina, silica, or silica-alumina. In general, zeolites are classified into
It is an aluminosilicate with a complex framework structure, generally xM 2/o O・yAl 2 O 3 , zSiO 2 , mH 2 O (where M is any metal element such as Na, K, Ca, is indicated by its valence). The metal element M is usually an alkali metal or an alkaline earth metal, which can be replaced with hydrogen or other transition metal cations. The zeolite that can be used in the present invention may be any zeolite as long as it has the above properties, but in terms of the heat resistance and activity of the catalyst, the SiO 2 /Al 2 O 3 ratio is 3 or more. So-called high-silica zeolites are suitable, and specifically mordenite, clinoptilite, haujasite, zeolite Y, etc. are suitable. Further, the method for replacing hydrogen and iron in the above zeolite may be any method as long as the purpose can be achieved, as long as a hydrogen- and/or iron-substituted zeolite that retains the zeolite framework structure can be obtained. , within the scope of the present invention. The catalyst of the present invention typically comprises a natural or synthetic zeolite such as mordenite, clinoptilite, or haujasite, which is mixed with hydrochloric acid, an aqueous ammonium chloride (NH 4 Cl) solution, or ferric chloride (FeCl 3 ).
The zeolite is immersed in an aqueous solution or an aqueous solution of ferric nitrate (Fe(NO 3 ) 3 ) to replace the alkali metal or alkaline earth metal ions in the zeolite with hydrogen and/or iron ions, and then calcined at approximately 500°C. It can be manufactured using In this case, if a mixed aqueous solution of ammonium chloride and ferric chloride is used, a catalyst in which more hydrogen than iron is substituted can be obtained, and if an aqueous ferric nitrate solution is used, a catalyst in which almost all iron has been substituted can be obtained. Furthermore, if an aqueous ammonium chloride solution and an aqueous ferric nitrate solution are used in combination, a catalyst in which more iron than hydrogen can be substituted can be obtained. Next, FIG. 3 shows a system diagram when the catalyst according to the present invention is used for denitration of N 2 O-containing gas. The gas led through the pipe 4 is injected with ammonia through the pipe 5 and enters the catalyst layer 7 in the reactor 6, where the N 2 O in the exhaust gas is easily reduced to harmless nitrogen and water with ammonia, and the gas is injected with ammonia through the pipe 5. It is discharged from 8. Furthermore, using the above catalyst, NO 2 is produced in a one-step process.
The principle of denitration of nitrogen into N2 will be explained. As shown in Figure 4, using a reactor filled with a large amount of catalyst that is active in both the NO 2 and NH 3 reaction in equation (3) and the ammonia reduction reaction of N 2 O, When ammonia reduction of NO 2 is carried out under conditions where a large excess of the amount of ammonia required for the reaction is injected, two reaction zones as shown in the figure are formed in the catalyst layer. That is, near the inlet of the catalyst layer, equation (3), which has a faster reaction rate, proceeds preferentially, converting NO 2 and NH 3 to N 2 ,
A first reaction zone is formed that produces N2O and water, a NO2 - NH3 reaction zone. Since the catalyst layer is long enough, the N 2 O generated here and the excess NH 3 injected and remaining unused in the reaction of equation (3) are combined.
reacts as shown in equation (6) due to the NH 3 reduction activity of N 2 O of the catalyst, becoming N 2 and H 2 O, and the second
reaction zone, i.e., a N 2 O ammonia reduction zone is formed. 3N 2 O + 2NH 3 →4N 2 +3H 2 O (6) In this way, if the catalyst species and reaction conditions are appropriately selected, NO 2 can be reduced to N 2 and H 2 O with ammonia using a single catalyst layer. can. In the denitrification method of the present invention, the catalyst and reaction conditions are selected as follows. First, the catalyst used needs to be active in both the NO 2 -NH 3 reaction of formula (3) and the N 2 O reduction reaction of formula (6). Such catalysts include the aforementioned H and/or Fe discovered by the present inventors.
Examples include substituted zeolite catalysts, and high-silica zeolite catalysts such as mordenite and zeolite Y are particularly suitable. Second, the amount of NH 3 to be injected is determined by formula (3) and (5).
It is necessary to choose an amount of NH 3 sufficient to complete the two reactions in the equation. For this purpose, all of the gas
Stoichiometrically, it is preferable to select the ratio of NO x to injected NH 3 (denoted as NH 3 /NO x ) to be 1.34 or more, particularly 1.6 or more. Thirdly, it is necessary to fill the catalyst in such a way that the aforementioned two reaction zones are formed within the catalyst layer, and for this reason, in the case of the aforementioned catalyst, the areal velocity AV (processing gas amount/total external surface area of the catalyst ) value is 5 or less, especially 3
It is preferable to select the following. By satisfying the above three conditions,
NO 2 can be reduced to N 2 and H 2 O with ammonia while suppressing the amount of N 2 O produced as a by-product. The reactor used in the present invention may be one filled with a single catalyst that is active for both the NO 2 -NH 3 reaction and the N 2 O - NH 3 reaction as shown in Figure 4, but as shown in Figure 5. As shown in (3) on the upstream side of reactor 9,
The total amount of catalyst used using a catalyst layer 10 having an excellent activity for the NO 2 - NH 3 reaction of the formula and a catalyst layer 11 having an excellent activity for the N 2 O - NH 3 reaction on the downstream side. can be reduced. In addition,
4 is a gas pipe to be treated, 5 is an ammonia injection pipe 8
is the processing gas piping. Next, FIG. 6 shows another system diagram when the catalyst of the present invention is used for denitration of NO 2 -containing gas. The NO 2 -containing gas led through the pipe 4 is injected with ammonia through the ammonia injection pipe 5 and then introduced into the reactor 12 filled with a known denitrification catalyst, where it is converted into nitrogen and N by the reaction of equation (3) described above. 2 Ammonia is reduced to O and water. Here, the exhaust gas is further injected with ammonia from the ammonia injection pipe 7, and then led to the reactor 13 filled with the catalyst 11 according to the present invention, where N 2 O is reduced to ammonia as shown in the above-mentioned equation (6). . This results in
Even if there is a gas mainly composed of NO 2 , denitration processing can be performed without producing N 2 O as a by-product. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Examples 1 to 3 (Catalyst production example) 10 g each of powders of mordenite, horujasite, and zeolite Y were added to a mixed aqueous solution of ammonium chloride and ferric chloride (NH 4 Cl 50 g/,
After soaking in 100ml of FeCl 3 (10g/) for 24 hours,
It was washed and filtered with 1 water, and then dried at 150°C.
The obtained powder was molded to a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm under a total pressure of 3 tons, and then calcined at 500°C for 2 hours to form the catalyst A of the present invention.
B and C were obtained. Examples 4 to 6 (Catalyst production example) In Example 1, ferric nitrate (Fe(NO 3 ) 2 ) was used instead of the ammonium chloride-ferric chloride mixed solution.
20g/, 5g/and 1 aqueous solution, respectively.
Catalysts D, E, and F of the present invention were obtained in the same manner as in Example 1, except that 10 g of each mordenite powder was immersed in these solutions using 10 g/g/). Examples 7 to 9 (Catalyst production example) A slurry obtained by immersing 10 g each of powders of mordenite, horujasite, and zeolite Y in an aqueous ammonium chloride solution (50 g/) for 24 hours, washing with water in step 1, and filtering. Another 1g/
Catalysts G, H and I of the present invention were obtained in the same manner as in Example 1. Comparative Examples 1 to 6 (Manufacturing Example of Comparative Catalysts) Mordenite, haujasite, and zeolite Y used in Examples 1 to 9 were used as Comparative Catalysts 1 to 3, and α-Al 2 O 3 powder, silica alumina (SiO 2 70 wt.
%, Al2O3 30wt %) and titanium oxide ( TiO2 )
To 10 g of each powder, 1 g of ferric nitrate and 3 ml of water were added and kneaded in a mortar, followed by drying, molding, and calcining in the same manner as in Example 1, and these were used as Comparative Catalysts 4, 5, and 6. The catalysts obtained in the following Examples and Comparative Examples were
The powder was crushed into ~20 meshes and used to examine the activity of N 2 O in the ammonia reduction reaction under the following conditions. (1) Gas composition N 2 O 1000ppm NH 3 1000ppm O 2 20% H 2 O 2% N 2 remaining (2) Space velocity (SV) 10000h -1 (3) Reaction temperature 300-500℃ (4) N 2 O Analysis method: Infrared absorption spectrophotometry Figure 7 shows the N 2 O ammonia reduction performance of catalysts A, B, and C of Examples 1 to 3 and comparative catalysts 1 to 3. In the figure, A, B, and C are catalyst A of the present invention,
B, C, ratio 1, ratio 2, ratio 3 are comparative catalysts 1, 2, 3
Each is shown below. From the results shown in the figure, the comparative catalysts containing iron oxide as an active component and the zeolite catalysts without hydrogen and iron substitution (Comparative Examples 1 to 3) have no ammonia reduction activity of N 2 O, whereas the present invention Hydrogen and iron substituted zeolite catalysts A, B, C
It can be seen that both have high N 2 O reduction activity. Further, Table 1 shows the N 2 O removal rate at 450° C. and the hydrogen or iron substitution rate based on the elemental analysis results of the catalysts of Examples 1 to 9 and Comparative Catalysts 1 to 6. As is clear from this table, by replacing alkali metals or alkaline earth metals in zeolite with hydrogen or iron,
It can be seen that the activity for the ammonia reduction reaction of N 2 O is significantly improved. Furthermore, it can be seen that high activity is shown when not all exchangeable cations are replaced by iron, but by both iron and hydrogen.

【表】 上記実施例1〜9によれば、従来、アンモニア
還元できなかつたN2Oをアンモニア還元により
脱硝することが可能となる。さらに、硝酸プラン
ト排ガスのようなNO2が高比率で含有される場
合に発生するN2Oを、本発明になる触媒により
除去することができる。 次に本発明の触媒を用いたNO2含有ガスのア
ンモニア還元脱硝の実施例を述べる。 実施例 10 モルデナイト中のNa、KおよびCaの42当量%
を水素(H)で、かつ35当量%を鉄(Fe)で置換し
たH、Fe−モルデナイト触媒の打錠成形体を破
砕後、10〜20メツシユに整粒したもの50mlを内径
30mmのガラス製反応管に充てんし、次の反応条件
下でNO2のアンモニア還元試験を実施し、NO2
の減少率ならびにN2Oの副生率を調べた。 試験条件 (1) ガス組成 NO2 1000ppm NH3 1800ppm(NH3/NO2=1.8) O2 20% H2O 2% N2 残 (2) 反応温度 450℃ (3) 面積速度AV10、7、5、3、1m/h なお、NO2及びN2Oの分析には、ケミルミ法
式のNOx計及び赤外分光光度法を用いた。ここ
で、NO2の減少率ならびにN2Oの副生率は次式
により定義される。 NO2の減少率(%)=触媒層入口NO2濃度−触媒層
出口NOx濃度/触媒層入口NO2濃度×100 N2O副生率(%) =触媒層出口N2O濃度/触媒層入口NO2濃度×100 比較例 7 実施例10の試験条件のうち、NH3濃度を
1000ppm(NH3/NO2=1.0)とする他は、実施例
10と同様に試験を行なつた。 第8図に実施例10および比較例7の試験結果を
示した。図中、Dは実施例10、比7は比較例7の
場合を示す。本図より、本発明方法(実施例10)
がNO2のアンモニア還元脱硝時の副生N2Oの低
限に極めて有効であることがわかる。さらに
NH3濃度が高い実施例10では、AVの低下(接触
時間の増大)に伴いまずNO2の減少とN2O副生
量の増大が起り、ついでN2OのNH3還元反応に
よりN2Oの減少が起るが、NH3濃度の低い比較
例7では、N2OのNH3還元反応が進行し得ず、
AV値をいくら低下せしめてもN2Oの低減効果が
生じないことがわかる。 また本図の結果から、本発明を規定するAV値
としては5以下、望ましくは3以下とするのがよ
いことがわかる。 実施例 11 実施例10の試験条件において、AV=1.0m/
h、NH3濃度=500〜2000ppmとする他は、実施
例10と同様に試験を行なつた。 第9図に、実施例11の結果を示したが、この図
からN2Oの副生を生じさせないためには、
NH3/NO2比を量論値4/3以上、特に1.6以上
にすることが好ましいことがわかる。 比較例 8 実施例10において、触媒としてNOのアンモニ
ア還元脱硝法に一般に用いられている酸化チタン
−五酸化バナジウム触媒(TiO2−V2O5触媒)を
用いる他は、実施例10と同様に試験を行なつた。 第10図に実施例10と比較例8の結果を比較し
て示した。図中、Dは実施例10の場合、比8は
比較例8の場合である。本図からも、N2O分解
率の高い触媒を特定条件で用いる本発明方法が有
効な方法であることがわかる。 実施例 12〜14 実施例10の試験条件において、AVを3m/h
と一定にし、モルデナイト、ホージヤサイトおよ
びゼオライトYの水素および鉄置換体を触媒に用
いる他は実施例10と同様の試験を行なつた。な
お、このとき使用した各触媒の水素および鉄の置
換率は、各出発ゼオライト中のNa、Kあるいは
Caの全量に対する当量%で表わすと第2表のよ
うである。
[Table] According to Examples 1 to 9 above, it becomes possible to denitrify N 2 O, which conventionally could not be reduced with ammonia, by reducing it with ammonia. Furthermore, N 2 O generated when NO 2 is contained in a high proportion, such as in nitric acid plant exhaust gas, can be removed by the catalyst of the present invention. Next, an example of ammonia reduction denitrification of NO2- containing gas using the catalyst of the present invention will be described. Example 10 42 equivalent % of Na, K and Ca in mordenite
After crushing the H,Fe-mordenite catalyst tablet molded body in which hydrogen (H) was substituted and 35 equivalent% iron (Fe), the inner diameter
A 30 mm glass reaction tube was filled and an ammonia reduction test of NO 2 was performed under the following reaction conditions.
The reduction rate of N 2 O and the by-product rate of N 2 O were investigated. Test conditions (1) Gas composition NO 2 1000ppm NH 3 1800ppm (NH 3 /NO 2 = 1.8) O 2 20% H 2 O 2% N 2 remaining (2) Reaction temperature 450℃ (3) Area velocity AV10, 7, 5, 3, 1 m/h Note that for the analysis of NO 2 and N 2 O, a Chemilumi method NO x meter and infrared spectrophotometry were used. Here, the reduction rate of NO 2 and the by-product rate of N 2 O are defined by the following formula. NO 2 reduction rate (%) = NO 2 concentration at catalyst layer inlet - NO x concentration at catalyst layer outlet / NO 2 concentration at catalyst layer inlet × 100 N 2 O by-product rate (%) = N 2 O concentration at catalyst layer outlet / catalyst Bed inlet NO 2 concentration x 100 Comparative example 7 Among the test conditions of Example 10, NH 3 concentration
Example except that the concentration was 1000ppm (NH 3 /NO 2 = 1.0).
The test was conducted in the same manner as in 10. FIG. 8 shows the test results of Example 10 and Comparative Example 7. In the figure, D indicates Example 10, and ratio 7 indicates Comparative Example 7. From this figure, the method of the present invention (Example 10)
It can be seen that this method is extremely effective in reducing the amount of by-product N 2 O during ammonia reduction and denitrification of NO 2 . moreover
In Example 10, where the NH 3 concentration is high, as the AV decreases (increases the contact time), NO 2 first decreases and the amount of N 2 O by-product increases, and then N 2 decreases due to the NH 3 reduction reaction of N 2 O. Although a decrease in O occurs, in Comparative Example 7 where the NH 3 concentration is low, the NH 3 reduction reaction of N 2 O cannot proceed.
It can be seen that no matter how much the AV value is reduced, the effect of reducing N 2 O does not occur. Furthermore, from the results shown in this figure, it can be seen that the AV value that defines the present invention is preferably 5 or less, preferably 3 or less. Example 11 Under the test conditions of Example 10, AV=1.0m/
The test was conducted in the same manner as in Example 10, except that the NH 3 concentration was 500 to 2000 ppm. FIG. 9 shows the results of Example 11. From this figure, in order to prevent the by-product of N 2 O,
It can be seen that it is preferable to set the NH 3 /NO 2 ratio to a stoichiometric value of 4/3 or more, particularly 1.6 or more. Comparative Example 8 Example 10 was carried out in the same manner as in Example 10, except that a titanium oxide-vanadium pentoxide catalyst (TiO 2 -V 2 O 5 catalyst), which is commonly used in the ammonia reduction denitration method of NO, was used as the catalyst. I conducted a test. FIG. 10 shows a comparison of the results of Example 10 and Comparative Example 8. In the figure, D is for Example 10, and ratio 8 is for Comparative Example 8. This figure also shows that the method of the present invention, which uses a catalyst with a high N 2 O decomposition rate under specific conditions, is an effective method. Examples 12-14 Under the test conditions of Example 10, AV was set at 3 m/h.
A test was conducted in the same manner as in Example 10, except that mordenite, haujasite, and zeolite Y substituted with hydrogen and iron were used as catalysts. Note that the hydrogen and iron substitution rates of each catalyst used at this time are based on Na, K or
It is shown in Table 2 when expressed in equivalent % with respect to the total amount of Ca.

【表】 また第3表に、実施例12〜14の触媒の性能をま
とめて示したが、この結果から本発明の実施に際
し、水素および鉄置換型ゼオライトが好結果を与
えることがわかる。
Table 3 also summarizes the performance of the catalysts of Examples 12 to 14, and it can be seen from the results that hydrogen and iron substituted zeolites give good results when implementing the present invention.

【表】 以上、本発明によれば、NO2を主体とする
NOxを含有する排ガスの接触アンモニア還元脱
硝処理が可能となる。
[Table] As described above, according to the present invention, NO 2 is the main
Catalytic ammonia reduction denitrification treatment of exhaust gas containing NO x becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、従来触媒のNO2のアンモニア還元
性能とN2Oの副生率を示す図、第2図は従来触
媒のN2Oのアンモニア還元性能を示す図、第3
図は、本発明に用いる脱硝装置の概略図、第4図
は、本発明を原理的に説明する図、第5図および
第6図は、それぞれ本発明の一実施例を示す反応
器の説明図、第7図は、本発明になる触媒と比較
触媒のN2Oのアンモニア還元性能を示す図、第
8図は本発明の実施例1と比較例7との比較結果
を示す図、第9図は、本発明の実施例11の結果を
示す図、第10図は、本発明の実施例10の結果を
示す図である。 1……実施例1の場合、2……比較例1の場
合、3……比較例2の場合、4……被処理ガス配
管、5……アンモニア注入配管、6,9,12,
13……反応器、8……処理ガス配管、10……
NO2−NH3反応活性触媒、11……N2O−NH3
反応活性触媒。
Figure 1 shows the NO 2 ammonia reduction performance and N 2 O by-product rate of the conventional catalyst, Figure 2 shows the N 2 O ammonia reduction performance of the conventional catalyst, and Figure 3 shows the ammonia reduction performance of the conventional catalyst.
The figure is a schematic diagram of a denitrification device used in the present invention, Figure 4 is a diagram explaining the principle of the present invention, and Figures 5 and 6 are illustrations of a reactor each showing an embodiment of the present invention. 7 is a diagram showing the N 2 O ammonia reduction performance of the catalyst according to the present invention and a comparative catalyst. FIG. 8 is a diagram showing the comparison results between Example 1 of the present invention and Comparative Example 7. FIG. 9 is a diagram showing the results of Example 11 of the present invention, and FIG. 10 is a diagram showing the results of Example 10 of the present invention. 1... In the case of Example 1, 2... In the case of Comparative Example 1, 3... In the case of Comparative Example 2, 4... To be treated gas piping, 5... Ammonia injection piping, 6, 9, 12,
13... Reactor, 8... Processing gas piping, 10...
NO2 - NH3 reaction active catalyst, 11... N2O - NH3
Reaction active catalyst.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 還元剤としてアンモニアを用い、窒素酸化物
を含有する排ガスを還元する脱硝触媒において、
排ガスが亜酸化窒素(N2O)を含有する排ガス
であり、かつ上記触媒が一般式xM2/oO・
yAl2O3.zSiO2.mH2O(ここでx、y、zは整数、
Mは任意の元素、nはMの原子価を示す)で表さ
れるゼオライト構造を有する化合物のM元素の一
部または全部が水素または/および鉄原子により
置換されたことを特徴とするアンモニア還元脱硝
触媒。 2 還元剤としてアンモニアを用い、窒素酸化物
として亜酸化窒素(N2O)を含有する排ガスを
還元する脱硝触媒であつて、一般式xM2/oO・
yAl2O3・zSiO2・mH2O(ここでx、y、zは整
数、Mは任意の元素、nはMの原子値を示す)で
表されるゼオライト構造を有する化合物のM元素
の一部または全部が水素または/および鉄原子に
より置換されたものを充填した充填塔と、該充填
塔にアンモニアとともに被処理ガスを導入する手
段とを備えたことを特徴とする脱硝装置。 3 還元剤としてアンモニアを用い、窒素酸化物
を含有する排ガスを還元する脱硝触媒であつて、
一般式xM2/oO・yAl2O3・zSiO2・mH2O(ここで
x、y、zは整数、Mは任意の元素、nはMの原
子値を示す)で表されるゼオライト構造を有する
化合物のM元素の一部または全部が水素または/
および鉄原子により置換された触媒を用い、面積
速度(ガス量/触媒の全外表面積)を3m/h以
下、およびNH3濃度/NO2濃度比を1.3以下で前
記排ガスを処理し、二酸化窒素(NO2)とアン
モニア(NH3)から窒素(N2)、亜酸化窒素
(N2O)および水(H2O)とを生成する反応と、
N2OとNH3からN2とH2Oを生成する反応の両者
を同時に行うことを特徴とするアンモニア還元脱
硝法。 4 NO2とNH3からN2、N2OおよびH2Oを生成
する反応に活性を有する触媒が上流側に、および
特許請求の範囲第3項に記載する触媒が後流側に
それぞれ充填された反応器を用い、面積速度が3
m/h以下、NH3濃度/NO2濃度比が1.3以上の
条件で前記排ガスを処理することを特徴とする特
許請求の範囲第3項記載のアンモニア還元脱硝
法。
[Claims] 1. A denitrification catalyst that uses ammonia as a reducing agent to reduce exhaust gas containing nitrogen oxides,
The exhaust gas is an exhaust gas containing nitrous oxide (N 2 O), and the above catalyst has the general formula xM 2/o O.
yAl 2 O 3 .zSiO 2 .mH 2 O (where x, y, z are integers,
Ammonia reduction characterized in that part or all of the M element of a compound having a zeolite structure represented by M is an arbitrary element and n is the valence of M is replaced with hydrogen and/or iron atoms. Denitrification catalyst. 2 A denitrification catalyst that uses ammonia as a reducing agent to reduce exhaust gas containing nitrous oxide (N 2 O) as a nitrogen oxide, and has the general formula xM 2/o O.
yAl 2 O 3・zSiO 2・mH 2 O (where x, y, z are integers, M is an arbitrary element, and n indicates the atomic value of M) of the M element in a compound having a zeolite structure. 1. A denitrification apparatus comprising: a packed column filled with hydrogen and/or iron atoms partially or entirely substituted with hydrogen and/or iron atoms; and means for introducing a gas to be treated together with ammonia into the packed column. 3. A denitrification catalyst that uses ammonia as a reducing agent to reduce exhaust gas containing nitrogen oxides,
Zeolite represented by the general formula xM 2/o O・yAl 2 O 3・zSiO 2・mH 2 O (where x, y, z are integers, M is an arbitrary element, and n indicates the atomic value of M). Part or all of the M element of the compound having the structure is hydrogen or/
The exhaust gas is treated using a catalyst substituted with iron atoms and iron atoms at an areal velocity (gas amount/total outer surface area of the catalyst) of 3 m/h or less and a NH 3 concentration/NO 2 concentration ratio of 1.3 or less. (NO 2 ) and ammonia (NH 3 ) to produce nitrogen (N 2 ), nitrous oxide (N 2 O) and water (H 2 O);
An ammonia reduction denitrification method characterized by simultaneously performing both reactions to generate N 2 and H 2 O from N 2 O and NH 3 . 4 A catalyst active in the reaction of producing N 2 , N 2 O and H 2 O from NO 2 and NH 3 is packed on the upstream side, and a catalyst described in claim 3 is packed on the downstream side. using a reactor with an area velocity of 3
4. The ammonia reduction denitrification method according to claim 3, wherein the exhaust gas is treated under conditions where the NH 3 concentration/NO 2 concentration ratio is 1.3 or more.
JP58130767A 1983-07-20 1983-07-20 Denitration method by reduction with ammonia and its apparatus Granted JPS6022922A (en)

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