JPH05103953A - 排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒 - Google Patents

排ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒

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JPH05103953A
JPH05103953A JP3266542A JP26654291A JPH05103953A JP H05103953 A JPH05103953 A JP H05103953A JP 3266542 A JP3266542 A JP 3266542A JP 26654291 A JP26654291 A JP 26654291A JP H05103953 A JPH05103953 A JP H05103953A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
nox
removing nitrogen
hydrocarbon
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JP3266542A
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English (en)
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Manabu Yamamoto
学 山本
Yukio Takahashi
幸男 高橋
Naoki Fujiwara
直機 藤原
Wakako Matsumi
和佳子 松見
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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    • 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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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動層燃焼排ガスのように、NOx(NOお
よび/またはNO2)とともに存在するN2Oを安価な方
法でNOxと同時に除去する。 【構成】 N2OとNOxとをともに含有する排ガス
に、酸素の存在下でプロパン、プロピレンのような炭化
水素ガスを加え、250〜500℃、好ましくは300
〜450℃で、γ−アルミナ、シリカ、ゼオライト等の
担体に触媒活性成分としてCu、Ag、Cr、Fe、C
o、Ni、Ru、Rh、Irのうちの一種以上を担持さ
せた触媒と接触させて、同時に還元する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、排ガス中の窒素酸化物
除去方法および除去触媒に係り、特に、流動層燃焼炉か
らの排ガスのようにN2 OとNOx(NOおよび/また
はNO2 )をともに含む排ガスに対して、これらを同時
に除去するのに好適な窒素酸化物除去方法および除去触
媒に関する。
【0002】
【従来の技術】流動層燃焼炉からの排ガス中の窒素酸化
物には、これまで脱硝の対象とされていたNO、NO2
などのNOxとして総称される化合物のほかに、N2
がある。NOxの分解方法としては、NH3 吹き込みに
よる触媒による選択接触還元法が最も有効な方法として
一般的である。この方法は事業用ボイラのような大型の
装置で使用される場合は極めて高い脱硝率が得られ、有
効な方法であるが、未反応のアンモニアがそのまま大気
中に放出されないようにアンモニアの添加量を適切に制
御することが必要である。このリークアンモニアの問題
は、産業用をはじめとする小型の装置で使用する場合に
特に注意が必要であり、アンモニアを用いない方法が探
索されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、燃焼温度の低い
流動層燃焼炉では従来から規制の対象となっていたNO
xとしての窒素酸化物のほかに、N2 Oが100 ppm前
後放出されることが知られるようになってきた。このN
2 Oは地球温暖化をもたらすガスの一つとして問題視さ
れており、流動層燃焼法の改善による低減、各種の触媒
による分解法など多種の方法が検討されるようになって
きたが、まだ確立された方法がない。
【0004】このような状況に対し、本発明の目的はア
ンモニアを用いない脱硝方法において、いわゆるNOx
のみでなく、N2 Oをも同時に分解することができる排
ガス中の窒素酸化物除去方法および除去触媒を確立する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願の第1の発明は、排ガス中のN2 Oを同ガス中のN
Ox(NOおよび/またはNO2)と同時に、触媒を用
いて除去する方法において、前記排ガスに酸素の存在下
で炭化水素を混合し、触媒担体にCu、Ag、Cr、F
e、Co、Ni、Ru、Rh、Irからなる触媒成分の
一種以上を担持させた触媒と接触反応させることを特徴
とする排ガス中の窒素酸化物除去方法に関する。
【0006】第2の発明は、上記第1の発明において排
ガスの反応温度を250〜500℃、好ましくは300
〜450℃としたことを特徴とする排ガス中の窒素酸化
物除去方法に関する。第3の発明は、排ガス中のN2
を同ガス中のNOx(NOおよび/またはNO2 )と同
時に、炭化水素と酸素の存在下で接触還元除去する触媒
において、γーアルミナ、ゼオライト、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、マグネシアのうちの一種以上またはこ
れらの複合酸化物よりなる担体に、Cu、Ag、Cr、
Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Irのうちの一種以上
の触媒成分を担持したことを特徴とする排ガス中の窒素
酸化物除去触媒に関する。
【0007】
【実施例】排ガスに微量のプロパン、プロピレンなどの
炭化水素を混合し、O2 共存下でNOxおよびN2 Oを
同時に触媒により分解除去するための条件を、触媒とし
てCu(5%)およびRh(0.02%)をγ−アルミ
ナに担持させた触媒を用いた場合を例に以下に示す。 (1)温度の影響(図1、図2) 添加した炭化水素ガスの種類により、分解開始温度は異
なるが、NO分解は200℃程度の低温から開始し、3
00〜450℃の間で最高の分解率が得られており、一
方N2 Oに関しては、それより50〜100℃高温側に
最高の分解効率を示す温度がある。 (2)酸素濃度の影響(図3) 一般に、燃焼排ガス中には数%程度のO2 が含まれてお
り、このような条件下で脱硝が可能なことはアンモニア
脱硝法の利点の一つであったが、本発明の方法において
も、O2 濃度0〜20%、好ましくは1〜10%の範囲
でNOx、N2 Oの分解が可能である。 (3)添加する還元ガスについて プロパン、プロピレンなどの炭化水素による非選択還元
の場合の反応は窒素酸化物とこれらの炭化水素との直接
の反応である。しかし、本発明で利用する炭化水素によ
る選択還元反応の機構は現在まだ明確ではなく、炭化水
素の燃焼反応の中間生成物、または各種ラジカルがこの
反応に関与していると考えられている。この方法による
分解において、分解効率は還元ガス量にあまり依存性が
ないが、これは上記のような反応機構によるものとも考
えられる。
【0008】いずれにせよ、還元ガス量に著しい依存性
がないことは、添加する炭化水素濃度を分解すべき窒素
酸化物濃度に対応して厳密に制御する必要がないことを
意味しており、装置の簡略化が可能である。また、添加
する炭化水素は1%以下、好ましくは2000〜300
0 ppm以下であり、一方、一般ボイラや流動層燃焼炉の
燃焼排ガス中には2〜3%の酸素が含まれている。した
がって、NOxやN2 Oの分解に使用されなかった炭化
水素は特別に触媒などを用い燃焼除去することを行なわ
なくても、完全にCO2 とH 2 Oに酸化されて排出され
る。したがって、アンモニア脱硝の場合のリークアンモ
ニアのように、余剰の炭化水素が分解されずに排出され
る心配はない。
【0009】また、NH3 の場合にはSO2 、またはS
3 と反応してNH4 HSO4 を生じ、触媒性能の低下
をもたらすが、本発明ではそのような化合物を生成する
反応はない。還元用炭化水素の供給はそのまま少量を排
ガスに混合する方法、または空気などで希釈したものを
混合する方法のいずれの方法でもよい。
【0010】なお、触媒としてはここに例で示したもの
のほか、さきに記述した各種の触媒が使用可能である。
γーアルミナ、ゼオライト、シリカを担体として、各種
金属成分を担持した触媒についての実験結果を表1に示
す。 いずれの触媒も各金属の硝酸塩水溶液を調製し、担体に
含浸させ、100℃で1時間乾燥後550℃で2時間焼
成したものを使用した。各金属の担持量は5%(ただし
RhおよびPtは0.5%)とした。
【0011】また、被処理ガス組成は、NO:150 p
pm、N2 O:150 ppm、O2 :3%、プロピレン:1
000ppm、残りN2 であり、またSV:5000、処
理温度:400℃であった。酸化力の強いPt、Pdな
どの金属を主成分とする触媒を用いた場合は、添加した
炭化水素の酸化が優先して起こり、NOx、N2 Oの分
解効率はよくない。また、この炭化水素との反応が優先
するため、酸素、および炭化水素の濃度が分解効率に大
きく影響し、本法には適していない。
【0012】以上の結果で明らかなように、本発明によ
り、既設のアンモニア脱硝装置を備えた流動層燃焼炉に
おいても、設備上大きな変更を与えることなく、NOx
およびN2 Oを同時に分解除去することが可能となる。
なお、担体としてγ−アルミナ、ゼオライト、シリカを
用いた例を示したが、このほかチタニア、ジルコニア、
マグネシアまたは以上述べたものの複合酸化物を担体と
して用いることができる。
【0013】本発明を流動層ボイラに適用した例を図4
に示す。本実施例において、流動層ボイラ1からの排ガ
スは、吹込み口2から導入される炭化水素ガス、または
炭化水素ガスを空気で希釈したガスと混合されて触媒槽
3に供給され、ここで窒素酸化物が分解される。その
後、前記排ガスは集塵器4を経過し、煙突5から大気中
に放出される。
【0014】本実施例において高温集塵器が使用可能な
場合には集塵器4をボイラのすぐ後に配置することも可
能である。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼排ガスに少量のプ
ロパン、プロピレンのような炭化水素ガスを混合し、触
媒上に導入するのみで、低温でNOxと同時にN2 Oの
分解除去が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、プロパン、プロピレンによるNO分解
率の温度依存性を示す図である。
【図2】図2は、プロパン、プロピレンによるN2 O分
解率の温度依存性を示す図である。
【図3】図3は、プロピレンによるNO、NO2 および
2 Oの分解における酸素濃度の影響を示した図であ
る。
【図4】図4は、本発明になる窒素酸化物の分解法の流
動層ボイラへの適用例の概念図である。
【符号の説明】
1…流動層ボイラ、2…炭化水素吹き込み口、3…触媒
層、4…集塵器、5…煙突。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/72 A 8017−4G 23/74 A 8017−4G 29/06 A 6750−4G (72)発明者 松見 和佳子 広島県呉市宝町3番36号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガス中のN2 Oを同ガス中のNOx
    (NOおよび/またはNO2 )と同時に、触媒を用いて
    除去する方法において、前記排ガスに酸素の存在下で炭
    化水素を混合し、触媒担体にCu、Ag、Cr、Fe、
    Co、Ni、Ru、Rh、Irからなる触媒成分の一種
    以上を担持させた触媒と接触反応させることを特徴とす
    る排ガス中の窒素酸化物除去方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、排ガスの反応温度を
    250〜500℃、好ましくは300〜450℃とした
    ことを特徴とする排ガス中の窒素酸化物除去方法。
  3. 【請求項3】 排ガス中のN2 Oを同ガス中のNOx
    (NOおよび/またはNO2 )と同時に、炭化水素と酸
    素の存在下で接触還元除去する窒素酸化物除去触媒にお
    いて、γーアルミナ、ゼオライト、シリカ、チタニア、
    ジルコニア、マグネシアのうちの一種以上またはこれら
    の複合酸化物よりなる担体に、Cu、Ag、Cr、F
    e、Co、Ni、Ru、Rh、Irのうちの一種以上の
    触媒成分を担持したことを特徴とする排ガス中の窒素酸
    化物除去触媒。
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