JPH05293336A - 窒素酸化物の除去方法 - Google Patents
窒素酸化物の除去方法Info
- Publication number
- JPH05293336A JPH05293336A JP4122815A JP12281592A JPH05293336A JP H05293336 A JPH05293336 A JP H05293336A JP 4122815 A JP4122815 A JP 4122815A JP 12281592 A JP12281592 A JP 12281592A JP H05293336 A JPH05293336 A JP H05293336A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- nitrogen oxides
- steam reforming
- produced
- reducing
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- Pending
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い還元力を有する還元ガスを安価に利用し
て燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する。 【構成】 炭化水素の水蒸気改質により得られる生成ガ
スを３００℃以下の温度で燃焼排ガスと接触触媒反応さ
せることを特徴とする。
て燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する。 【構成】 炭化水素の水蒸気改質により得られる生成ガ
スを３００℃以下の温度で燃焼排ガスと接触触媒反応さ
せることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラーや自動車等の
内燃機関などから排出される燃焼排ガス中に含まれる窒
素酸化物を効率よく経済的に還元除去する方法に関する
ものである。
内燃機関などから排出される燃焼排ガス中に含まれる窒
素酸化物を効率よく経済的に還元除去する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】環境保全が次第に世界的規模の課題にな
るにつれて、酸性雨の原因とも言われるＮＯX 、ＳＯX
の除去問題は多くの関心を集めている。ＮＯX の主な発
生源はボイラーや自動車の内燃機関からの燃焼排ガスで
ある。従来、例えば、ガソリン自動車触媒では、Ｐｔ、
Ｒｈ及びＣｅを含む所謂三元触媒が使われている。ガソ
リンエンジンではほぼ理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．６）
の条件下で燃料を燃やすので、排ガス中の酸素濃度が低
く、ガス中の一酸化炭素や残存炭化水素と化学量論的に
ほぼ同等であるため、三元触媒によって、窒素酸化物を
ＣＯ及び炭化水素とともに同時除去することができる。
しかし、リーン側、即ち酸素リッチになると、三元触媒
は機能しなくなる。燃費を上げる為高い空燃比を採用し
たリンバンエンジン、ディーゼルエンジンや、ボイラー
などから排出される排ガスには、酸素が大過剰に存在す
るため、ガソリン自動車用の三元触媒は使用できない。
るにつれて、酸性雨の原因とも言われるＮＯX 、ＳＯX
の除去問題は多くの関心を集めている。ＮＯX の主な発
生源はボイラーや自動車の内燃機関からの燃焼排ガスで
ある。従来、例えば、ガソリン自動車触媒では、Ｐｔ、
Ｒｈ及びＣｅを含む所謂三元触媒が使われている。ガソ
リンエンジンではほぼ理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．６）
の条件下で燃料を燃やすので、排ガス中の酸素濃度が低
く、ガス中の一酸化炭素や残存炭化水素と化学量論的に
ほぼ同等であるため、三元触媒によって、窒素酸化物を
ＣＯ及び炭化水素とともに同時除去することができる。
しかし、リーン側、即ち酸素リッチになると、三元触媒
は機能しなくなる。燃費を上げる為高い空燃比を採用し
たリンバンエンジン、ディーゼルエンジンや、ボイラー
などから排出される排ガスには、酸素が大過剰に存在す
るため、ガソリン自動車用の三元触媒は使用できない。
【０００３】この様な条件下では、窒素酸化物を除去す
る方法として、例えば、Ｖ2 Ｏ5 −ＴｉＯ 2触媒を用
い、アンモニア還元剤で窒素酸化物を選択的に還元する
方法が採用されている。しかし、この方法では、排気ガ
ス中の窒素酸化物濃度に応じたアンモニアを注入する必
要があり、排ガス中のＮＯ濃度への追従が十分でない場
合は、アンモニアが過剰になり、その過剰アンモニアの
流出を防ぐため後段にアンモニア処理用プロセスを設け
るなどの対策の必要があった。
る方法として、例えば、Ｖ2 Ｏ5 −ＴｉＯ 2触媒を用
い、アンモニア還元剤で窒素酸化物を選択的に還元する
方法が採用されている。しかし、この方法では、排気ガ
ス中の窒素酸化物濃度に応じたアンモニアを注入する必
要があり、排ガス中のＮＯ濃度への追従が十分でない場
合は、アンモニアが過剰になり、その過剰アンモニアの
流出を防ぐため後段にアンモニア処理用プロセスを設け
るなどの対策の必要があった。
【０００４】さらに、自動車のような移動発生源ではア
ンモニアの供給などに問題があり、アンモニアの代りの
還元剤が色々検討されている。炭化水素は簡便ではある
が還元力が十分ではなく、まだ実用レベルには達してい
ない。水素は高い還元力を持っているが、窒素酸化物還
元に対する選択性が劣り、経済的ではないと言われてい
る。しかし最近、例えば特開平２−１９４８１８号には
低温還元反応に活性の高い触媒が提案され、低温反応で
は窒素酸化物に対する選択還元性が高いことより、水素
を還元剤に使用することが改めて注目されている。しか
し水素は、ナフサの改質装置のある工場などを除けば安
価に利用できず、水素を窒素酸化物除去のために製造し
たり、購入することは不便不経済であると言った問題が
あった。
ンモニアの供給などに問題があり、アンモニアの代りの
還元剤が色々検討されている。炭化水素は簡便ではある
が還元力が十分ではなく、まだ実用レベルには達してい
ない。水素は高い還元力を持っているが、窒素酸化物還
元に対する選択性が劣り、経済的ではないと言われてい
る。しかし最近、例えば特開平２−１９４８１８号には
低温還元反応に活性の高い触媒が提案され、低温反応で
は窒素酸化物に対する選択還元性が高いことより、水素
を還元剤に使用することが改めて注目されている。しか
し水素は、ナフサの改質装置のある工場などを除けば安
価に利用できず、水素を窒素酸化物除去のために製造し
たり、購入することは不便不経済であると言った問題が
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高い還元力
を有する還元ガスを、安価に利用して、燃焼排ガス中の
窒素酸化物を効率よく還元除去する方法を提供すること
にある。
を有する還元ガスを、安価に利用して、燃焼排ガス中の
窒素酸化物を効率よく還元除去する方法を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、窒素酸化物を
含有する燃焼排ガスを、炭化水素の水蒸気改質反応によ
り得られる生成ガスと３００℃以下の温度で接触触媒反
応させることにより、窒素酸化物を効率よく還元除去で
きることを特徴とする。
含有する燃焼排ガスを、炭化水素の水蒸気改質反応によ
り得られる生成ガスと３００℃以下の温度で接触触媒反
応させることにより、窒素酸化物を効率よく還元除去で
きることを特徴とする。
【０００７】また、水蒸気改質用の炭化水素の種類は限
定されるものではないが、燃料の炭化水素を使用するこ
とが最も好ましい。すなわち燃料の一部を燃焼装置から
バイパスして水蒸気改質反応せしめ、水素を含む生成ガ
スをそのまま燃焼排ガス中の窒素酸化物と接触させて、
窒素酸化物を還元除去することを特徴とする。
定されるものではないが、燃料の炭化水素を使用するこ
とが最も好ましい。すなわち燃料の一部を燃焼装置から
バイパスして水蒸気改質反応せしめ、水素を含む生成ガ
スをそのまま燃焼排ガス中の窒素酸化物と接触させて、
窒素酸化物を還元除去することを特徴とする。
【０００８】窒素酸化物の接触還元除去装置に導入する
水蒸気改質反応により得られる生成ガス量は、排ガス中
に含まれる窒素酸化物と水素などの還元剤が反応する化
学量論以上の還元剤量と、水蒸気改質反応により得られ
る生成ガス中の還元剤濃度から計算される。
水蒸気改質反応により得られる生成ガス量は、排ガス中
に含まれる窒素酸化物と水素などの還元剤が反応する化
学量論以上の還元剤量と、水蒸気改質反応により得られ
る生成ガス中の還元剤濃度から計算される。
【０００９】窒素酸化物の選択的還元触媒としては、遷
移金属をアルミナなどの酸化物担体あるいは疎水性ポリ
マー担体に担持された触媒が用いられる。好ましくは低
温活性の高い白金、パラジウムなどの貴金属担持触媒が
用いられる。反応温度は窒素酸化物の選択的還元、即ち
酸化雰囲気中で水素などの還元剤が窒素酸化物と優先的
に反応する温度が好ましく、３００℃以下好ましくは２
００℃以下が用いられる。
移金属をアルミナなどの酸化物担体あるいは疎水性ポリ
マー担体に担持された触媒が用いられる。好ましくは低
温活性の高い白金、パラジウムなどの貴金属担持触媒が
用いられる。反応温度は窒素酸化物の選択的還元、即ち
酸化雰囲気中で水素などの還元剤が窒素酸化物と優先的
に反応する温度が好ましく、３００℃以下好ましくは２
００℃以下が用いられる。
【００１０】
【作用】炭化水素の水蒸気改質反応は一般に次式で示さ
れる。 ＣｎＨｍ＋ｎＨ2 Ｏ＝ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ2 ＣｎＨｍ＋２Ｈ2 Ｏ＝ｎＣＯ2 ＋（２ｎ＋ｍ／２）Ｈ2 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＣＯ＋３Ｈ2 ＝ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ 従って、生成ガス組成は、原料炭化水素および反応条件
によって変化するが、水蒸気以外のガスは水素を主体に
一酸化炭素、炭素ガス、メタンの混合ガスである。水素
製造を目的とする場合には水素以外のガスを除去する必
要があるが、炭酸ガスは水素による窒素酸化物の還元を
阻害することがなく、一酸化炭素およびメタンは還元力
を持っているので、水蒸気改質反応により得られる生成
ガスはそのまま、排ガス中の窒素酸化物の還元剤に用い
ることができる。このため安価に利用でき、オフサイト
で還元剤を用意する必要がなく、大きな利点となる。
れる。 ＣｎＨｍ＋ｎＨ2 Ｏ＝ｎＣＯ＋（ｎ＋ｍ／２）Ｈ2 ＣｎＨｍ＋２Ｈ2 Ｏ＝ｎＣＯ2 ＋（２ｎ＋ｍ／２）Ｈ2 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ＝ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＣＯ＋３Ｈ2 ＝ＣＨ4 ＋Ｈ2 Ｏ 従って、生成ガス組成は、原料炭化水素および反応条件
によって変化するが、水蒸気以外のガスは水素を主体に
一酸化炭素、炭素ガス、メタンの混合ガスである。水素
製造を目的とする場合には水素以外のガスを除去する必
要があるが、炭酸ガスは水素による窒素酸化物の還元を
阻害することがなく、一酸化炭素およびメタンは還元力
を持っているので、水蒸気改質反応により得られる生成
ガスはそのまま、排ガス中の窒素酸化物の還元剤に用い
ることができる。このため安価に利用でき、オフサイト
で還元剤を用意する必要がなく、大きな利点となる。
【００１１】水蒸気改質生成ガス中の水素、一酸化炭素
およびメタンによる燃焼排ガス中の窒素酸化物との主反
応は次式で示される。 ２ＮＯ＋２Ｈ2 ＝Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ ２ＮＯ＋２ＣＯ＝Ｎ2 ＋２ＣＯ2 ４ＮＯ＋ＣＨ4 ＝２Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ これらの還元剤は高温では燃焼排ガス中に存在する酸素
と反応し、ＮＯの還元力を失ってしまうので、３００℃
以下好ましくは２００℃以下で反応させる必要がある。
およびメタンによる燃焼排ガス中の窒素酸化物との主反
応は次式で示される。 ２ＮＯ＋２Ｈ2 ＝Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ ２ＮＯ＋２ＣＯ＝Ｎ2 ＋２ＣＯ2 ４ＮＯ＋ＣＨ4 ＝２Ｎ2 ＋ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ これらの還元剤は高温では燃焼排ガス中に存在する酸素
と反応し、ＮＯの還元力を失ってしまうので、３００℃
以下好ましくは２００℃以下で反応させる必要がある。
【００１２】
【実施例】天然ガスを燃料とするガスタービンからの燃
焼排ガス（ガス組成は、ＮＯ：１００ｐｐｍ，Ｏ2 ：１
２％，Ｈ2 Ｏ：１１％，ＣＯ2 ：５％，Ｎ2 ：６２％）
の一部を分岐し、ガス温を１５０℃とし３０Ｎｌ／ｍｉ
ｎの流量で流通式触媒試験装置に導入した。一方天然ガ
スの水蒸気改質反応により得られる生成ガス（ガス組成
は、Ｈ2 ：７１％，ＣＯ：１３％，ＣＯ2 ：８％，ＣＨ
4 ：８％）の一部を分岐し、ＮＯ還元の化学両論量の２
倍にあたる７Ｎｃｃ／ｍｉｎの流量で上記流通式触媒試
験装置に導入した。１重量％Ｐｔを３ｍｍφの押出し成
型アルミナ・シリカ・ボリア担体（化学組成は、Ａｌ2
Ｏ3 ：８４％，ＳｉＯ2 ：１１％，Ｂ2 Ｏ3 ：５％）に
担持した触媒１１を内径６０ｍｍφのステンレス製反応
管に充填し、１５０℃にて反応を行った。反応後のＮＯ
＋ＮＯ2 濃度を化学発光式ＮＯX 分析計で定量分析した
ところ２０ｐｐｍであり、８０％のＮＯ除去率が得られ
た。
焼排ガス（ガス組成は、ＮＯ：１００ｐｐｍ，Ｏ2 ：１
２％，Ｈ2 Ｏ：１１％，ＣＯ2 ：５％，Ｎ2 ：６２％）
の一部を分岐し、ガス温を１５０℃とし３０Ｎｌ／ｍｉ
ｎの流量で流通式触媒試験装置に導入した。一方天然ガ
スの水蒸気改質反応により得られる生成ガス（ガス組成
は、Ｈ2 ：７１％，ＣＯ：１３％，ＣＯ2 ：８％，ＣＨ
4 ：８％）の一部を分岐し、ＮＯ還元の化学両論量の２
倍にあたる７Ｎｃｃ／ｍｉｎの流量で上記流通式触媒試
験装置に導入した。１重量％Ｐｔを３ｍｍφの押出し成
型アルミナ・シリカ・ボリア担体（化学組成は、Ａｌ2
Ｏ3 ：８４％，ＳｉＯ2 ：１１％，Ｂ2 Ｏ3 ：５％）に
担持した触媒１１を内径６０ｍｍφのステンレス製反応
管に充填し、１５０℃にて反応を行った。反応後のＮＯ
＋ＮＯ2 濃度を化学発光式ＮＯX 分析計で定量分析した
ところ２０ｐｐｍであり、８０％のＮＯ除去率が得られ
た。
【００１３】
【発明の効果】本発明の方法によれば、燃焼排ガス中の
窒素酸化物を経済的にしかも効率よく、還元除去するこ
とが可能である。
窒素酸化物を経済的にしかも効率よく、還元除去するこ
とが可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】 窒素酸化物を含有する燃焼排ガスに、炭
化水素の水蒸気改質反応により得られる生成ガスを３０
０℃以下の温度で接触触媒反応させ、窒素酸化物を還元
除去することを特徴とする窒素酸化物の除去方法。 - 【請求項２】 炭化水素が燃焼排ガスを発生する燃料と
して用いられる請求項１の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4122815A JPH05293336A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 窒素酸化物の除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4122815A JPH05293336A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 窒素酸化物の除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05293336A true JPH05293336A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14845326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4122815A Pending JPH05293336A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 窒素酸化物の除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05293336A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998007652A3 (en) * | 1996-08-22 | 1998-06-11 | Amoco Corp | Process for abatement of nitrogen oxides in exhaust from gas turbine power generation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49114571A (ja) * | 1973-03-07 | 1974-11-01 | ||
| JPS5331020A (en) * | 1976-09-04 | 1978-03-23 | Mazda Motor Corp | Purifying system of exhaust gas in engine |
| JPS60153925A (ja) * | 1983-12-16 | 1985-08-13 | ジユート−ヒエミー アクチエンゲゼルシヤフト | 廃棄ガスからの窒素酸化物の除去方法 |
| JPH05106430A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 内燃機関の窒素酸化物低減装置 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP4122815A patent/JPH05293336A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49114571A (ja) * | 1973-03-07 | 1974-11-01 | ||
| JPS5331020A (en) * | 1976-09-04 | 1978-03-23 | Mazda Motor Corp | Purifying system of exhaust gas in engine |
| JPS60153925A (ja) * | 1983-12-16 | 1985-08-13 | ジユート−ヒエミー アクチエンゲゼルシヤフト | 廃棄ガスからの窒素酸化物の除去方法 |
| JPH05106430A (ja) * | 1991-10-16 | 1993-04-27 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 内燃機関の窒素酸化物低減装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998007652A3 (en) * | 1996-08-22 | 1998-06-11 | Amoco Corp | Process for abatement of nitrogen oxides in exhaust from gas turbine power generation |
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