JPH06327975A - 排ガス中の窒素酸化物還元用触媒 - Google Patents

排ガス中の窒素酸化物還元用触媒

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JPH06327975A
JPH06327975A JP5124007A JP12400793A JPH06327975A JP H06327975 A JPH06327975 A JP H06327975A JP 5124007 A JP5124007 A JP 5124007A JP 12400793 A JP12400793 A JP 12400793A JP H06327975 A JPH06327975 A JP H06327975A
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JP
Japan
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catalyst
waste gas
vanadium
nitrogen oxide
activated carbon
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Application number
JP5124007A
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English (en)
Inventor
Ataru Wakabayashi
中 若林
Yoichi Umehara
洋一 梅原
Hisanori Sonehara
尚紀 曽根原
Takashi Kimura
隆志 木村
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.)
Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Original Assignee
Chiyoda Corp
Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
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    • 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)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温時でも活性が高くかつ亜酸化窒素を生成
しない触媒を提供する。 【構成】 炭素質材料にバナジウム化合物および臭素化
合物を担持させることにより、排ガス中の窒素酸化物を
アンモニアを還元剤として低温でも高い空間速度で効率
的に還元でき、しかも亜酸化窒素の副生を伴うことのな
い優れた触媒を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼排ガス等に含有され
る窒素酸化物を、アンモニアを還元剤として使用して還
元除去する際に使用するための触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】燃焼排ガス等に含有される主要な大気汚
染物質の一つとして窒素酸化物があり、種々の方法でそ
の除去、無害化が試みられている。その一つとして窒素
酸化物を選択的に還元して窒素および水となすことによ
り無害化する方法があり、現在最も多く採用されている
のはアンモニアを還元剤とし、チタニア等のセラミック
材料にバナジウム等の酸化物を担持させた触媒を使用す
る方法である。しかしこの触媒は空間速度は高いものの
(SV 2,000〜 20,000 h -1)、250 〜400 ℃の高い温度
を必要とし、従って通常ボイラーのエアヒータの上流側
に脱硝反応器を設置しなければならず、その場合窒素酸
化物と同様に排ガス中に含まれるのみならず脱硝反応触
媒上での二酸化硫黄( SO2 )の酸化によっても生成す
る三酸化硫黄( SO3 )が未反応のアンモニアと反応し
て生成する酸性硫酸アンモニウムによりエアヒータに閉
塞、腐食等の有害な作用を及ぼし、問題となっていた。
【0003】このため、エアヒータ下流の比較的低温(1
30〜150 ℃)でも有効に排ガス中の窒素酸化物を除去無
害化できる方法として活性炭、活性コークス等の炭素質
材料を使用する方法が提案された。しかしこの方法でも
排ガス中に含まれる亜硫酸ガス( SO2 )とアンモニア
との反応生成物である酸性硫酸アンモニウムや硫酸アン
モニウムが炭素質材料の表面あるいは細孔中に付着沈積
し、触媒の脱硝活性を低下させるという問題があり、従
って炭素質材料を再生させるための非常に煩雑かつ非効
率な処理を必要とし、それによる炭素質材料およびアン
モニアのロス、運転コストの増大が見過ごせない欠点と
なっていた。その上この方法では空間速度が非常に低く
(SV 300〜700 h -1)、必然的に反応器の大型化を招く
のも欠点であった。
【0004】従って、窒素酸化物を除去するための脱硝
反応は排ガス中に共存する硫黄酸化物を除去後に行うの
が望ましいが、硫黄酸化物の除去に通常使用される湿式
排煙脱硫処理装置から排出される排ガスはかなり温度が
低下しており(約50℃)、ガスーガスヒータ等により再
加熱燃料なしで昇温させてもせいぜい 100℃程度にしか
上がらず、そこに脱硝反応器を設置しても反応速度が低
すぎて実用的でなかった。
【0005】このため、かかる低温でも脱硝反応を実施
できる触媒の開発が要求され、低温でも活性が高い触媒
として、活性炭に臭化銅を担持させることが例えば特開
昭51ー88470 号公報および Bulletin of the Chemical
Society of Japan, Vol.52(No.12), 3724 〜3727 (197
9) に開示されている。しかし本発明者らが検討したと
ころによると、これら臭化銅担持触媒は地球温暖化を顕
著に促進すると言われる亜酸化窒素を大量に副生すると
いう重大な欠点があることが判明した。また特開昭64ー
58330 号公報にはバナジウムを含めた金属のハロゲン化
物の記載があるが、ハロゲンである臭素に関して具体的
に開示があるのは前二者文献におけると同じ臭化銅のみ
であり同じ欠点を有する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、湿式排煙脱
硫後の排ガスのような比較的低温の排ガスにおいても高
い空間速度で窒素酸化物を還元でき、しかも亜酸化窒素
を副生することのない窒素酸化物還元用触媒を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは炭素質材料
にバナジウム化合物および臭素化合物を担持させた場合
に、低温時における活性が臭化銅担持触媒よりはるかに
高くそれでいて亜酸化窒素を副生しない理想的な触媒が
得られることを見出した。すなわち本発明は、炭素質材
料にバナジウム化合物および臭素化合物を同時に担持さ
せることを特徴とする、排ガス中の窒素酸化物をアンモ
ニアを用いて還元する際の触媒を提供するものである。
これまで、それぞれ個別にバナジウム化合物の使用およ
び臭化銅の使用の記載はあるが、バナジウム化合物およ
び臭素化合物を同時に使用した記載はなく、もちろん臭
化バナジウムの記載もなく、しかもバナジウム化合物と
臭素化合物とを組み合わせることにより得られる、本発
明の効果を予想させる記載は全く存在しない。
【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
触媒用の担体として使用される炭素質材料は、その比表
面積が10〜2,000 m2 /gの範囲内のものであれば任意の
ものが使用でき、なかでも比表面積が100 m2 /g以上の
ものが好ましい。排ガス中の窒素酸化物の除去なる目的
に適うものであれば粒状、粉末状、その他任意の形状の
炭素質材料を使用でき、具体的な例としては活性炭、活
性コークス、活性炭素繊維等があげられる。
【0009】炭素質材料に担持させるバナジウム化合物
は、3価、4価、5価いずれのバナジウムも使用でき、
窒素酸化物の還元に不都合な影響を及ぼさない限りそれ
らの酸化物、無機酸塩、有機酸塩等の任意の形態である
ことができる。バナジウム化合物の炭素質材料への担持
は含浸法、混練法等、既知方法により実施できるが、通
常はバナジウム化合物の溶液中に炭素質材料を浸漬し、
室温〜約 200℃で乾燥後、窒素等の不活性気体気流中約
200℃〜 600℃で焼成する。バナジウム化合物用の溶媒
としては反応に不都合な影響を及ぼさない限り任意のも
のを使用でき、特に水の使用が好ましい。バナジウムの
担持量は元素換算値で0.1 〜20重量%、好ましくは1〜
10重量%である。
【0010】もう一方の担持物質である臭素化合物とし
ては、種々の形態のものが使用できるが、臭化水素酸、
臭化アンモニウム、臭素のアルカリ金属塩例えば臭化ナ
トリウム等、および臭素のアルカリ土類金属塩例えば臭
化マグネシウムなどが好適で特に臭化水素酸が好まし
い。臭素化合物の炭素質材料への担持は、上記臭素化合
物の溶液に炭素質材料を浸漬し、含浸させたのち室温〜
約 200℃で乾燥することにより行われる。乾燥後、窒素
等の不活性気体気流中約 200℃〜 600℃で焼成してもよ
い。臭素化合物を溶解させるための溶媒としては、溶解
可能で反応に不都合な影響を及ぼさなければ任意のもの
が使用でき、特に水の使用が好ましい。臭素の担持量は
元素換算で0.1 〜30重量%の範囲であり、好ましくは1
〜20重量%である。
【0011】炭素質材料へのバナジウム化合物および臭
素化合物の担持はそれぞれ別々に行ってもよいし、ある
いは同時に行ってもよい。すなわち、臭素化合物を担持
後バナジウム化合物を担持させてもよいし、あるいはバ
ナジウム化合物を担持後臭素化合物を担持させてもよ
い。バナジウム化合物と臭素化合物の混合溶液を用いて
含浸を行い、乾燥および焼成することにより担持させる
こともできる。
【0012】本発明による触媒は湿式排煙脱硫処理後の
排ガスのような低温の排ガスにおいても窒素酸化物を高
い空間速度で、すなわち小さい反応器にて還元処理で
き、しかも亜酸化窒素の副生を伴うことがないので、工
業的に非常に価値の高いものである。以下の実施例によ
り本発明を更に詳細に説明する。
【0013】
【実施例】
実施例1 1モル/Lの臭化水素酸水溶液 100ml中に粒状活性炭(武
田薬品工業(株)製、比表面積約 1,000 m2 /g)50g を
加え、減圧下で浸漬したのち濾過して活性炭を分離し
た。この活性炭を乾燥器中 100℃で12時間乾燥し、次い
で室温迄冷却させた。これを、メタバナジン酸アンモニ
ウムを蓚酸で還元することにより予め調製した1モル/L
バナジウム(IV)含有水溶液 100ml中に減圧下で浸漬し、
濾過により分離した。こうして得られた活性炭を乾燥器
中 100℃で12時間乾燥後、窒素気流中約 450℃で5時間
焼成した。燃焼灰化、塩酸溶解後原子吸光法により測定
したバナジウムの担持量は4.1 重量%であり、ボンベ法
にて燃焼後吸収液のイオンクロマトグラフ分析法により
測定した臭素担持量は 6.1重量%であった。 実施例2 メタバナジン酸アンモニウムを蓚酸で還元することによ
り予め調製した1モル/Lバナジウム(IV)含有水溶液 100
ml中に粒状活性炭(武田薬品工業(株)製、比表面積約
1,000 m2 /g)50g を加え、減圧下で浸漬したのち濾過
して活性炭を分離した。この活性炭を乾燥器中 100℃で
12時間乾燥し、窒素気流中約 450℃で5時間焼成した。
このバナジウム担持活性炭を室温まで冷却したのち、1
モル/Lの臭化水素酸水溶液 100ml中に減圧下で浸漬し、
濾過して活性炭を分離した。こうして得られた活性炭を
乾燥器中 100℃で12時間乾燥した。バナジウムの担持量
は4.1 重量%、臭素担持量は 6.2重量%であった。 実施例3 メタバナジン酸アンモニウムを蓚酸で還元した後、臭化
水素酸を加えて調製した、1モル/Lのバナジウム(IV)お
よび1モル/Lの臭化水素酸を含有する水溶液 100ml中に
粒状活性炭(武田薬品工業(株)製、比表面積約 1,000
m2 /g)50g を加え、減圧下で浸漬したのち濾過して活
性炭を分離した。この活性炭を乾燥器中100℃で12時間
乾燥し、次に窒素気流中約 450℃で5時間焼成した。バ
ナジウムの担持量は4.0 重量%、臭素担持量は 6.2重量
%であった。 実施例4 0.5 モル/L臭化水素酸水溶液 100ml中に粒状活性炭(武
田薬品工業(株)製、比表面積約 1,000 m2 /g)50g を
加え、減圧下で浸漬したのち濾過して活性炭を分離し
た。この活性炭を乾燥器中 100℃で12時間乾燥し、室温
迄冷却させた。これを0.5 モル/Lの硫酸バナジル(IV)含
有水溶液 100ml中に減圧下で浸漬し、濾過により分離し
た。こうして得られた活性炭を乾燥器中 100℃で12時間
乾燥後、窒素気流中450 ℃で5時間焼成した。(バナジ
ウム担持量2.0 重量%、臭素担持量3.1重量%)。 実施例5 0.5 モル/L硫酸バナジルおよび1モル/L臭化アンモニウ
ムを含有する水溶液 100ml中に粒状活性炭(武田薬品工
業(株)製、比表面積約 1,000 m2 /g)50g を加え、減
圧下で浸漬したのち濾過して活性炭を分離した。この活
性炭を乾燥器中100℃で12時間乾燥し、次に窒素気流中
約 450℃で5時間焼成した。バナジウムの担持量は2.0
重量%、臭素担持量は 6.0重量%であった。 比較例1 メタバナジン酸アンモニウムを蓚酸で還元することによ
り調製した2モル/Lのバナジウム(IV)を含有する水溶液
100ml中に粒状チタニア(堺化学(株)製、比表面積48
m2 /g)50g を加え、減圧下で浸漬したのち濾過してチ
タニアを分離した。このチタニアを乾燥器中 100℃で12
時間乾燥し、空気中約 500℃で5時間焼成した。バナジ
ウムの担持量は3.6 重量%であった。 比較例2 粒状活性炭(武田薬品工業(株)製、比表面積約 1,000
m2 /g)。 比較例3 0.5モル/L臭化銅(II)水溶液 100ml中に粒状活性炭(武
田薬品工業(株)製、比表面積約 1,000 m2 /g)50g を
加え、減圧下で浸漬した後、濾過して活性炭を分離し
た。得られた活性炭を乾燥器中 100℃で12時間乾燥し、
窒素気流中約 200℃で5時間焼成した。臭化銅担持量9.
0 重量%。 脱硝試験 これら実施例1〜5および比較例1〜3で得られた触媒
を、内径30mmのガラス製脱硝反応管に充填し、排ガス組
成 NO 500 ppm、 O2 5%、CO2 12%、 H2 O9.5%、NH
3 500 ppm、残部 N2 を有する排ガスを空間速度(SV)27
50h -1で使用し、反応温度 100℃で24時間脱硝反応させ
た場合の脱硝率および亜酸化窒素の生成量を下記表1に
要約して示す。
【0014】なお、脱硝率は〔(窒素酸化物の入口濃度
−出口濃度)/入口濃度〕× 100で示し、亜酸化窒素の
生成量はカラム充填剤としてユニビーズC(ジーエルサ
イエンス製)を使用してガスクロマトグラフ法により測
定した。
【0015】 表1から明らかなとおり、本発明による触媒はチタニア
を使用する比較例1および活性炭を使用する比較例2よ
り格段に活性が高く、それでいて臭化銅を使用する比較
例3に比べ亜酸化窒素が実質的に生成していないことが
明らかであり、窒素酸化物を還元するための触媒として
格別優れていることが分かる。
【0016】
【発明の効果】本発明による排ガス中の窒素酸化物還元
用触媒は、湿式排煙脱硫処理後の排ガスのような低温ガ
スにおいても窒素酸化物を高い空間速度、すなわち小さ
い反応器にて還元処理でき、しかも亜酸化窒素の副生を
伴うことがないので従来技術の問題点を解決できる工業
的に優れた触媒である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 曽根原 尚紀 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央2丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 木村 隆志 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央2丁目12番 1号 千代田化工建設株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素質材料にバナジウム化合物および臭
    素化合物を担持することを特徴とする、排ガス中の窒素
    酸化物還元用触媒
JP5124007A 1993-05-26 1993-05-26 排ガス中の窒素酸化物還元用触媒 Pending JPH06327975A (ja)

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JP5124007A JPH06327975A (ja) 1993-05-26 1993-05-26 排ガス中の窒素酸化物還元用触媒

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040021237A (ko) * 2002-09-03 2004-03-10 재단법인 포항산업과학연구원 바나듐/활성탄을 이용한 배기가스 중의 다이옥신과질소산화물의 동시 제거방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040021237A (ko) * 2002-09-03 2004-03-10 재단법인 포항산업과학연구원 바나듐/활성탄을 이용한 배기가스 중의 다이옥신과질소산화물의 동시 제거방법

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