JPH0871372A - 尿素を用いた脱硝装置と方法 - Google Patents
尿素を用いた脱硝装置と方法Info
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- JPH0871372A JPH0871372A JP6214053A JP21405394A JPH0871372A JP H0871372 A JPH0871372 A JP H0871372A JP 6214053 A JP6214053 A JP 6214053A JP 21405394 A JP21405394 A JP 21405394A JP H0871372 A JPH0871372 A JP H0871372A
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- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
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- Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 液化アンモニアより安全で取扱いの容易な尿
素あるいは尿素水溶液を用い、アンモニアと同様に脱硝
用還元剤として使用する技術とそれを用いた脱硝方法を
提供すること。 【構成】 アリカリ金属、アリカリ土類金属もしくは希
土類元素の中の一種以上の炭酸塩および／または水酸化
物もしくは鉱酸のアンモニウム塩の水溶液を用いて尿素
もしくは尿素水溶液を加水分解して連続的にＮＨ3とＣ
Ｏ2を発生させ、生成したＮＨ3、ＣＯ2と水蒸気の混合
気体を排ガス中に注入し、当該ＮＨ3によって排ガス中
のＮＯｘを脱硝触媒上で接触還元する尿素を用いた脱硝
装置において、尿素もしくは尿素水溶液の供給量と当該
触媒溶液の供給量を適宜、調整して混合し、瞬時に加熱
し、気液分離により分離された気体部を排ガス中に注入
する。さらに、分離液体部すなわち触媒液を回収し、循
環利用することにより廃液の処理が不要で、かつ経済的
な脱硝装置を提供できる。
素あるいは尿素水溶液を用い、アンモニアと同様に脱硝
用還元剤として使用する技術とそれを用いた脱硝方法を
提供すること。 【構成】 アリカリ金属、アリカリ土類金属もしくは希
土類元素の中の一種以上の炭酸塩および／または水酸化
物もしくは鉱酸のアンモニウム塩の水溶液を用いて尿素
もしくは尿素水溶液を加水分解して連続的にＮＨ3とＣ
Ｏ2を発生させ、生成したＮＨ3、ＣＯ2と水蒸気の混合
気体を排ガス中に注入し、当該ＮＨ3によって排ガス中
のＮＯｘを脱硝触媒上で接触還元する尿素を用いた脱硝
装置において、尿素もしくは尿素水溶液の供給量と当該
触媒溶液の供給量を適宜、調整して混合し、瞬時に加熱
し、気液分離により分離された気体部を排ガス中に注入
する。さらに、分離液体部すなわち触媒液を回収し、循
環利用することにより廃液の処理が不要で、かつ経済的
な脱硝装置を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒を用いる選択的接
触還元法による排煙脱硝法に係わり、特に常温常圧で固
体で無害な尿素あるいは尿素水溶液を排ガス煙道外で気
化し、煙道内に注入するのに適した尿素を用いた脱硝装
置に関する。
触還元法による排煙脱硝法に係わり、特に常温常圧で固
体で無害な尿素あるいは尿素水溶液を排ガス煙道外で気
化し、煙道内に注入するのに適した尿素を用いた脱硝装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】発電所、各種工場、自動車などから排出
される排煙中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、光化学スモッ
グの原因物質であり、その効果的な除去方法として、ア
ンモニア（ＮＨ3）を還元剤とした選択的接触還元によ
る排煙脱硝法が火力発電所を中心に幅広く用いられてい
る。近年、ディーゼルエンジン、ガスタービンなどを利
用したコージェネレーションシステムが都心部を中心と
して増加しており、これらシステムに対してもＮＯｘの
排出規制が適用され、かつ、地域によっては強化される
ため、排煙脱硝装置の設置が急務となっている。これら
脱硝装置は都市部ビル内あるいは地下などの人口密集地
に設置されるケースが多いため、安全で、かつ取り扱い
性に優れたものである必要がある。
される排煙中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は、光化学スモッ
グの原因物質であり、その効果的な除去方法として、ア
ンモニア（ＮＨ3）を還元剤とした選択的接触還元によ
る排煙脱硝法が火力発電所を中心に幅広く用いられてい
る。近年、ディーゼルエンジン、ガスタービンなどを利
用したコージェネレーションシステムが都心部を中心と
して増加しており、これらシステムに対してもＮＯｘの
排出規制が適用され、かつ、地域によっては強化される
ため、排煙脱硝装置の設置が急務となっている。これら
脱硝装置は都市部ビル内あるいは地下などの人口密集地
に設置されるケースが多いため、安全で、かつ取り扱い
性に優れたものである必要がある。
【０００３】最近では、上記アンモニア（ＮＨ3）の使
用に替えて取り扱いが容易な還元剤の水溶液（アンモニ
ア水あるいは尿素など含窒素化合物の水溶液）を利用す
る方法などが提案されている。ここで、アンモニア水は
特定化学物質など障害予防規則に規定される毒物、劇薬
であり、取り扱いには十分な注意が必要となるため人口
密集地での使用は不適である。これに対して、尿素、イ
ソシアン酸などの含窒素化合物の水溶液を使用する場合
には、常温常圧でアンモニアガスを発生するおそれがな
く無害であることから、これら還元剤を有効に利用する
方法の開発が期待されている。
用に替えて取り扱いが容易な還元剤の水溶液（アンモニ
ア水あるいは尿素など含窒素化合物の水溶液）を利用す
る方法などが提案されている。ここで、アンモニア水は
特定化学物質など障害予防規則に規定される毒物、劇薬
であり、取り扱いには十分な注意が必要となるため人口
密集地での使用は不適である。これに対して、尿素、イ
ソシアン酸などの含窒素化合物の水溶液を使用する場合
には、常温常圧でアンモニアガスを発生するおそれがな
く無害であることから、これら還元剤を有効に利用する
方法の開発が期待されている。
【０００４】従来技術における尿素水溶液を利用した窒
素酸化物の除去技術については一般に当該水溶液を直
接３００〜５００℃の煙道内にスプレー噴霧して脱硝触
媒で窒素酸化物を除去する選択的接触還元法（特開昭６
３−１９０６２３号、特開平１−４７４２７３号な
ど）、尿素水溶液あるいは固体状尿素を予め排ガス煙
道の外部反応器で気化・分解後、煙道内に注入する方法
（特開昭６３−１９８７１３号、特開平２−８６８１３
号など）および尿素を酸あるいはアルカリ触媒溶液中
で加水分解し、生じたＮＨ3を排ガス中に注入する方法
が挙げられる。図２には尿素水溶液あるいは固体状尿
素を予め排ガス煙道の外部反応器で気化・分解後、煙道
内に注入する方法の一例を示す。貯蔵タンク２１中の尿
素水溶液（ａ）と補給水供給ライン２２からの補給水は
加熱装置２３内に供給され、加熱装置２３内に設けられ
た電気ヒータ２４により加熱され、気化・分解されて、
ガス供給ライン２５を経由して注入ノズル２６から、脱
硝装置２７上流の排ガスダクト２８内に注入され、排ガ
スの脱硝が行われる。
素酸化物の除去技術については一般に当該水溶液を直
接３００〜５００℃の煙道内にスプレー噴霧して脱硝触
媒で窒素酸化物を除去する選択的接触還元法（特開昭６
３−１９０６２３号、特開平１−４７４２７３号な
ど）、尿素水溶液あるいは固体状尿素を予め排ガス煙
道の外部反応器で気化・分解後、煙道内に注入する方法
（特開昭６３−１９８７１３号、特開平２−８６８１３
号など）および尿素を酸あるいはアルカリ触媒溶液中
で加水分解し、生じたＮＨ3を排ガス中に注入する方法
が挙げられる。図２には尿素水溶液あるいは固体状尿
素を予め排ガス煙道の外部反応器で気化・分解後、煙道
内に注入する方法の一例を示す。貯蔵タンク２１中の尿
素水溶液（ａ）と補給水供給ライン２２からの補給水は
加熱装置２３内に供給され、加熱装置２３内に設けられ
た電気ヒータ２４により加熱され、気化・分解されて、
ガス供給ライン２５を経由して注入ノズル２６から、脱
硝装置２７上流の排ガスダクト２８内に注入され、排ガ
スの脱硝が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、排ガ
ス処理用脱硝装置としては以下に示すような点で十分な
配慮がされておらず、広く実用化されるには至っていな
い。例えば、上記の尿素水溶液を排ガス中へ噴霧する
方法は液滴の蒸発速度が遅いため完全に気化されなかっ
たり、噴霧が不均一になって排ガスとの均一混合がされ
にくいという問題がある。この結果、従来の液化アンモ
ニアを使用する場合に比べ脱硝性能が劣ること、あるい
は排ガス中にＳＯｘを含有する場合には、局部的な排ガ
ス温度の低下により硫酸アンモニウムあるいは硫酸水素
アンモニウムなどの化合物を生成するおそれがある。
ス処理用脱硝装置としては以下に示すような点で十分な
配慮がされておらず、広く実用化されるには至っていな
い。例えば、上記の尿素水溶液を排ガス中へ噴霧する
方法は液滴の蒸発速度が遅いため完全に気化されなかっ
たり、噴霧が不均一になって排ガスとの均一混合がされ
にくいという問題がある。この結果、従来の液化アンモ
ニアを使用する場合に比べ脱硝性能が劣ること、あるい
は排ガス中にＳＯｘを含有する場合には、局部的な排ガ
ス温度の低下により硫酸アンモニウムあるいは硫酸水素
アンモニウムなどの化合物を生成するおそれがある。
【０００６】一方、の予めの尿素を気化・分解し、ガ
ス状で排ガス中に注入する方法は定量性、排ガスとの均
一混合あるいはＮＯｘ濃度の変動に対する追従性に優れ
ている。しかしながら、従来法による尿素の分解気化法
は尿素の分解・気化器中に尿素の加熱生成物であるスケ
ールを生成しやすいため、スケール防止手段を設ける必
要があり、気化器内への固体尿素の定量供給が困難であ
るなどの点に問題を残していた。
ス状で排ガス中に注入する方法は定量性、排ガスとの均
一混合あるいはＮＯｘ濃度の変動に対する追従性に優れ
ている。しかしながら、従来法による尿素の分解気化法
は尿素の分解・気化器中に尿素の加熱生成物であるスケ
ールを生成しやすいため、スケール防止手段を設ける必
要があり、気化器内への固体尿素の定量供給が困難であ
るなどの点に問題を残していた。
【０００７】さらに、の尿素を酸あるいはアルカリで
加水分解して、生じたＮＨ3を排ガス中に注入する方法
（図５）は尿素を高温雰囲気で気化分解させる方法に比
べると、スケールを生成するおそれがないといった点で
優れているが、アンモニア発生の応答性が悪いといった
問題点があった。すなわち、実際のプラントでは起動時
あるいは停止時などの負荷変化時に排ガス中のＮＯｘ濃
度が急激に変動するため、還元剤であるアンモニアの必
要量を必要時に瞬時に注入することが望まれるが、の
方法では尿素注入量を変えても瞬時に必要なアンモニア
量を得ることが困難であった。本説明の目的は、上記し
た従来技術の欠点をなくし、液化アンモニアより安全で
取り扱いの容易な尿素あるいは尿素水溶液を用い、アン
モニアと同様に脱硝用還元剤として使用する技術とそれ
を用いた脱硝方法を提供することにある。
加水分解して、生じたＮＨ3を排ガス中に注入する方法
（図５）は尿素を高温雰囲気で気化分解させる方法に比
べると、スケールを生成するおそれがないといった点で
優れているが、アンモニア発生の応答性が悪いといった
問題点があった。すなわち、実際のプラントでは起動時
あるいは停止時などの負荷変化時に排ガス中のＮＯｘ濃
度が急激に変動するため、還元剤であるアンモニアの必
要量を必要時に瞬時に注入することが望まれるが、の
方法では尿素注入量を変えても瞬時に必要なアンモニア
量を得ることが困難であった。本説明の目的は、上記し
た従来技術の欠点をなくし、液化アンモニアより安全で
取り扱いの容易な尿素あるいは尿素水溶液を用い、アン
モニアと同様に脱硝用還元剤として使用する技術とそれ
を用いた脱硝方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成によって達成される。すなわち、尿素もしくは尿素
水溶液を加水分解して連続的にアンモニアを発生させる
加水分解触媒溶液と、生成したアンモニアを含む混合気
体を排ガス中に注入し、当該アンモニアによって排ガス
中の窒素酸化物を脱硝触媒上で接触還元する尿素を用い
た脱硝装置において、尿素もしくは尿素水溶液タンクと
該尿素もしくは尿素水溶液の供給ラインと、尿素加水分
解触媒溶液タンクと該尿素加水分解触媒溶液の供給ライ
ンと、前記両供給ラインから送られる尿素もしくは尿素
水溶液と尿素加水分解触媒溶液を混合する手段と、混合
溶液を加熱する手段と、加熱された混合溶液から気液分
離を行う気液分離手段と、該気液分離手段により分離さ
れたアンモニアを含む気体を排ガス中に注入する手段
と、該気液分離手段により分離された液体を触媒溶液収
納タンクに回収／循環利用する手段とを設けた尿素を用
いた脱硝装置である。
構成によって達成される。すなわち、尿素もしくは尿素
水溶液を加水分解して連続的にアンモニアを発生させる
加水分解触媒溶液と、生成したアンモニアを含む混合気
体を排ガス中に注入し、当該アンモニアによって排ガス
中の窒素酸化物を脱硝触媒上で接触還元する尿素を用い
た脱硝装置において、尿素もしくは尿素水溶液タンクと
該尿素もしくは尿素水溶液の供給ラインと、尿素加水分
解触媒溶液タンクと該尿素加水分解触媒溶液の供給ライ
ンと、前記両供給ラインから送られる尿素もしくは尿素
水溶液と尿素加水分解触媒溶液を混合する手段と、混合
溶液を加熱する手段と、加熱された混合溶液から気液分
離を行う気液分離手段と、該気液分離手段により分離さ
れたアンモニアを含む気体を排ガス中に注入する手段
と、該気液分離手段により分離された液体を触媒溶液収
納タンクに回収／循環利用する手段とを設けた尿素を用
いた脱硝装置である。
【０００９】本発明の脱硝装置において、混合溶液を加
熱する手段と加熱された混合溶液から気液分離を行う気
液分離手段とは同一装置内に設けることができる。ま
た、本発明は前記尿素を用いた脱硝装置に、尿素もしく
は尿素水溶液の供給量または尿素加水分解触媒溶液の供
給量の変化に応じて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量
または尿素加水分解触媒溶液の供給量を変化させる尿素
もしくは尿素水溶液の供給量制御手段または尿素加水分
解触媒溶液供給量制御手段と、前記尿素もしくは尿素水
溶液の供給量の増減または尿素加水分解触媒溶液の供給
量の増減により加熱手段の負荷を制御する手段を設けた
構成とすることもできる。また、前記尿素を用いた脱硝
装置に、さらに、尿素もしくは尿素水溶液の供給量制御
手段または尿素加水分解触媒溶液の供給量制御手段の制
御量または加熱手段の負荷を制御する手段の制御量を脱
硝装置の上流あるいは下流に設置されたＮＯｘモニター
からの情報により直接的あるいは間接的に制御する制御
手段を設けた構成とすることもできる。
熱する手段と加熱された混合溶液から気液分離を行う気
液分離手段とは同一装置内に設けることができる。ま
た、本発明は前記尿素を用いた脱硝装置に、尿素もしく
は尿素水溶液の供給量または尿素加水分解触媒溶液の供
給量の変化に応じて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量
または尿素加水分解触媒溶液の供給量を変化させる尿素
もしくは尿素水溶液の供給量制御手段または尿素加水分
解触媒溶液供給量制御手段と、前記尿素もしくは尿素水
溶液の供給量の増減または尿素加水分解触媒溶液の供給
量の増減により加熱手段の負荷を制御する手段を設けた
構成とすることもできる。また、前記尿素を用いた脱硝
装置に、さらに、尿素もしくは尿素水溶液の供給量制御
手段または尿素加水分解触媒溶液の供給量制御手段の制
御量または加熱手段の負荷を制御する手段の制御量を脱
硝装置の上流あるいは下流に設置されたＮＯｘモニター
からの情報により直接的あるいは間接的に制御する制御
手段を設けた構成とすることもできる。
【００１０】本発明の上記目的は次の構成によっても達
成される。すなわち、尿素もしくは尿素水溶液を加水分
解して連続的にアンモニアを発生させる加水分解触媒溶
液と、生成したアンモニアを含む混合気体を排ガス中に
注入し、当該アンモニアによって排ガス中の窒素酸化物
を脱硝触媒上で接触還元する尿素を用いた脱硝方法にお
いて、尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解触媒溶液
を混合した後、該混合溶液を加熱して気液分離を行い、
分離されたアンモニアを含む気体を排ガス中に注入する
尿素を用いた脱硝方法である。
成される。すなわち、尿素もしくは尿素水溶液を加水分
解して連続的にアンモニアを発生させる加水分解触媒溶
液と、生成したアンモニアを含む混合気体を排ガス中に
注入し、当該アンモニアによって排ガス中の窒素酸化物
を脱硝触媒上で接触還元する尿素を用いた脱硝方法にお
いて、尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解触媒溶液
を混合した後、該混合溶液を加熱して気液分離を行い、
分離されたアンモニアを含む気体を排ガス中に注入する
尿素を用いた脱硝方法である。
【００１１】また、本発明は前記尿素を用いた脱硝方法
に加えて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量または尿素
加水分解触媒溶液の供給量の変化に応じて、尿素もしく
は尿素水溶液の供給量または尿素加水分解触媒溶液の供
給量を変化させ、かつ、前記尿素もしくは尿素水溶液の
供給量の増減または尿素加水分解触媒溶液の供給量の増
減により尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解触媒溶
液の混合液の加熱量を制御する尿素を用いた脱硝方法も
採用できる。また、本発明は前記尿素を用いた脱硝方法
に加えて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量または尿素
加水分解触媒溶液の供給量または尿素もしくは尿素水溶
液と尿素加水分解触媒溶液の混合液の加熱量を脱硝装置
の上流あるいは下流に設置されたＮＯｘモニターからの
情報により直接的あるいは間接的に制御する尿素を用い
た脱硝方法とすることもできる。本発明において、尿素
加水分解触媒溶液としてアルカリ金属、アルカリ土類金
属もしくは希土類元素の中の一種以上の炭酸塩および／
または水酸化物もしくは鉱酸のアンモニウム塩の水溶液
を用いることができる。本発明の尿素の分解触媒は酸お
よびアリカリ触媒、さらに詳細には、アリカリ金属、ア
リカリ土類金属もしくは希土類元素の中の一種以上の炭
酸塩および／または水酸化物もしくは鉱酸のアンモニウ
ム塩である。
に加えて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量または尿素
加水分解触媒溶液の供給量の変化に応じて、尿素もしく
は尿素水溶液の供給量または尿素加水分解触媒溶液の供
給量を変化させ、かつ、前記尿素もしくは尿素水溶液の
供給量の増減または尿素加水分解触媒溶液の供給量の増
減により尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解触媒溶
液の混合液の加熱量を制御する尿素を用いた脱硝方法も
採用できる。また、本発明は前記尿素を用いた脱硝方法
に加えて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量または尿素
加水分解触媒溶液の供給量または尿素もしくは尿素水溶
液と尿素加水分解触媒溶液の混合液の加熱量を脱硝装置
の上流あるいは下流に設置されたＮＯｘモニターからの
情報により直接的あるいは間接的に制御する尿素を用い
た脱硝方法とすることもできる。本発明において、尿素
加水分解触媒溶液としてアルカリ金属、アルカリ土類金
属もしくは希土類元素の中の一種以上の炭酸塩および／
または水酸化物もしくは鉱酸のアンモニウム塩の水溶液
を用いることができる。本発明の尿素の分解触媒は酸お
よびアリカリ触媒、さらに詳細には、アリカリ金属、ア
リカリ土類金属もしくは希土類元素の中の一種以上の炭
酸塩および／または水酸化物もしくは鉱酸のアンモニウ
ム塩である。
【００１２】
【作用】本発明者らは、尿素の酸あるいはアリカリ加熱
溶液中における加水分解反応の特性を詳細に検討し、そ
の特性を利用して容易にアンモニア発生速度を制御する
方法を見い出した。酸およびアリカリ触媒の作用によ
り、尿素は次式のごとく加水分解する。 （ＮＨ2）2ＣＯ＝ＮＣＯ-＋ＮＨ3 （１） ＮＣＯ-＋Ｈ2Ｏ＝ＮＨ3＋ＣＯ2 （２） このときのアンモニア発生量と尿素供給量のモル比は
２：１で、アンモニア発生速度は尿素の供給速度に比例
し、尿素の供給速度の２倍にすると、アンモニアも２倍
発生し、尿素供給速度を１／２にすると、アンモニア発
生速度も１／２となる。しかし、本発明者らの検討結
果、アンモニアの発生速度は、触媒中に存在する未反応
の尿素および／または反応中間体（ＮＣＯ-）の量にも
比例することが明らかになった。図３にアンモニア発生
速度と触媒液中の窒素（Ｎ量）との関係を示すが、尿素
の供給速度と同時に触媒液中のＮ量も変わらなければア
ンモニアの発生速度は変化しないことがわかる。
溶液中における加水分解反応の特性を詳細に検討し、そ
の特性を利用して容易にアンモニア発生速度を制御する
方法を見い出した。酸およびアリカリ触媒の作用によ
り、尿素は次式のごとく加水分解する。 （ＮＨ2）2ＣＯ＝ＮＣＯ-＋ＮＨ3 （１） ＮＣＯ-＋Ｈ2Ｏ＝ＮＨ3＋ＣＯ2 （２） このときのアンモニア発生量と尿素供給量のモル比は
２：１で、アンモニア発生速度は尿素の供給速度に比例
し、尿素の供給速度の２倍にすると、アンモニアも２倍
発生し、尿素供給速度を１／２にすると、アンモニア発
生速度も１／２となる。しかし、本発明者らの検討結
果、アンモニアの発生速度は、触媒中に存在する未反応
の尿素および／または反応中間体（ＮＣＯ-）の量にも
比例することが明らかになった。図３にアンモニア発生
速度と触媒液中の窒素（Ｎ量）との関係を示すが、尿素
の供給速度と同時に触媒液中のＮ量も変わらなければア
ンモニアの発生速度は変化しないことがわかる。
【００１３】以上のように、アンモニアの発生速度の制
御には尿素の供給速度のみでなく、触媒液中のＮ量を制
御できる工夫が必要となる。しかし、触媒液中のＮ量を
迅速に変化させることは難しい。そこで、触媒液中に窒
素を含有しない場合（未使用の触媒液を使用する場合）
に、触媒液の加熱初期に適量の尿素を当該触媒液に混合
して沸点あるいは沸点近傍まで加熱したところ、常温か
ら沸点あるいは沸点近傍まで加熱するのに要する１０〜
１５分の間で所期のアンモニア発生量が得られることが
確認された（図４）。すなわち、触媒液中に予め尿素も
しくは尿素水溶液を混合して、加熱するのに要する時間
を短縮する（効率良く瞬時に加熱する）ことで応答良く
必要なアンモニアを発生できるということである。
御には尿素の供給速度のみでなく、触媒液中のＮ量を制
御できる工夫が必要となる。しかし、触媒液中のＮ量を
迅速に変化させることは難しい。そこで、触媒液中に窒
素を含有しない場合（未使用の触媒液を使用する場合）
に、触媒液の加熱初期に適量の尿素を当該触媒液に混合
して沸点あるいは沸点近傍まで加熱したところ、常温か
ら沸点あるいは沸点近傍まで加熱するのに要する１０〜
１５分の間で所期のアンモニア発生量が得られることが
確認された（図４）。すなわち、触媒液中に予め尿素も
しくは尿素水溶液を混合して、加熱するのに要する時間
を短縮する（効率良く瞬時に加熱する）ことで応答良く
必要なアンモニアを発生できるということである。
【００１４】本発明は、この結果に基づいている。例え
ば、本発明では図１に示すように触媒液の貯蔵タンク１
０と尿素水溶液の貯蔵タンク７を設け、プラントの負荷
変化に伴うＮＯｘ濃度の変動に合わせて供給する尿素水
溶液量を変化させ、この尿素水溶液供給量に見合う量の
触媒液を圧送して混合し、効率良く加熱することで瞬時
に沸点もしくは沸点近傍まで昇温し所期のアンモニアを
発生させるという構造になっている。沸点もしくは沸点
近傍まで昇温され所定のアンモニア、ＣＯ2および水蒸
気を発生させた残液（主に触媒液）は、気液分離器（兼
加熱装置）１３で回収され、再び触媒液貯蔵タンク１０
に循環され使用される。この場合、液循環部において、
触媒液中の未反応尿素並びに反応中間体が加水分解によ
るＮＨ3およびＣＯ2を発生するおそれがあるが、これ
は、この加水分解反応が触媒液が沸点もしくは沸点近傍
でなければほとんど進行しないという特性を利用すれ
ば、容易に抑制することができる。すなわち、触媒液を
高濃度にして沸点が１００℃以上にできるようにするこ
とで、酸およびアルカリ触媒による尿素の加水分解反応
を促進させる。逆に反応系を沸点より低い温度に維持す
れば、この反応の進行を抑制することができ、反応に使
用しない触媒液からのＮＨ3の発生を防ぐことが可能と
なる。本発明では、このように、この反応の特性を巧に
利用することによって反応に使用しない触媒からのＮＨ
3の発生を抑制し、触媒液の循環によるアンモニア発生
速度の制御を可能にしている。
ば、本発明では図１に示すように触媒液の貯蔵タンク１
０と尿素水溶液の貯蔵タンク７を設け、プラントの負荷
変化に伴うＮＯｘ濃度の変動に合わせて供給する尿素水
溶液量を変化させ、この尿素水溶液供給量に見合う量の
触媒液を圧送して混合し、効率良く加熱することで瞬時
に沸点もしくは沸点近傍まで昇温し所期のアンモニアを
発生させるという構造になっている。沸点もしくは沸点
近傍まで昇温され所定のアンモニア、ＣＯ2および水蒸
気を発生させた残液（主に触媒液）は、気液分離器（兼
加熱装置）１３で回収され、再び触媒液貯蔵タンク１０
に循環され使用される。この場合、液循環部において、
触媒液中の未反応尿素並びに反応中間体が加水分解によ
るＮＨ3およびＣＯ2を発生するおそれがあるが、これ
は、この加水分解反応が触媒液が沸点もしくは沸点近傍
でなければほとんど進行しないという特性を利用すれ
ば、容易に抑制することができる。すなわち、触媒液を
高濃度にして沸点が１００℃以上にできるようにするこ
とで、酸およびアルカリ触媒による尿素の加水分解反応
を促進させる。逆に反応系を沸点より低い温度に維持す
れば、この反応の進行を抑制することができ、反応に使
用しない触媒液からのＮＨ3の発生を防ぐことが可能と
なる。本発明では、このように、この反応の特性を巧に
利用することによって反応に使用しない触媒からのＮＨ
3の発生を抑制し、触媒液の循環によるアンモニア発生
速度の制御を可能にしている。
【００１５】
【実施例】本発明は、尿素あるいは尿素水溶液の供給ラ
インと尿素の加水分解触媒液の供給ラインを各々個別に
設け、これらの混合液を沸点あるいは沸点近傍まで昇温
して所定のアンモニアを生成せしめ、気液分離して液体
部を回収／循環利用することを基本構成としている。以
下に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１
は、本実施例に基づく尿素水溶液を用いた脱硝装置をコ
ージェネレーションプラントに適用した場合の構造図の
例を示す。コージェネレーションプラントの構成は、通
常、発電の動力となるボイラ、ガスタービンあるいはデ
ィーゼルエンジンなどの排ガス発生源１、排ガス発生源
１からの排熱を回収する排熱回収ボイラ３および煙突４
からなる。そして、最近の環境問題から排ガス中のＮＯ
ｘを除去するため、脱硝装置２を排ガス温度が触媒の最
適温度域である排ガス発生源１出口に設置し、排ガス発
生源１と脱硝装置２の間のダクト５内に還元剤を注入す
るノズル６を設置する。ここで注入された還元剤は排ガ
ス中のＮＯｘと混合され、脱硝装置２に導かれる。
インと尿素の加水分解触媒液の供給ラインを各々個別に
設け、これらの混合液を沸点あるいは沸点近傍まで昇温
して所定のアンモニアを生成せしめ、気液分離して液体
部を回収／循環利用することを基本構成としている。以
下に本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１
は、本実施例に基づく尿素水溶液を用いた脱硝装置をコ
ージェネレーションプラントに適用した場合の構造図の
例を示す。コージェネレーションプラントの構成は、通
常、発電の動力となるボイラ、ガスタービンあるいはデ
ィーゼルエンジンなどの排ガス発生源１、排ガス発生源
１からの排熱を回収する排熱回収ボイラ３および煙突４
からなる。そして、最近の環境問題から排ガス中のＮＯ
ｘを除去するため、脱硝装置２を排ガス温度が触媒の最
適温度域である排ガス発生源１出口に設置し、排ガス発
生源１と脱硝装置２の間のダクト５内に還元剤を注入す
るノズル６を設置する。ここで注入された還元剤は排ガ
ス中のＮＯｘと混合され、脱硝装置２に導かれる。
【００１６】一方、尿素水溶液（ａ）は貯蔵タンク７か
らポンプ８により適宜適量が圧送され、混合装置９に導
入される。他方、加水分解触媒液（ｂ）についても貯蔵
タンク１０からポンプ１１により定量供給され混合装置
９において尿素水溶液（ａ）と混合される。ここで、尿
素水溶液（ａ）の供給量は脱硝装置２の上流および／ま
たは下流側に設置されたＮＯｘモニター１２からの情報
により直接的に、あるいは間接的にポンプ８により制御
され、かつ同時にポンプ１１により加水分解触媒液
（ｂ）の供給量も制御するため、必要時に必要量のアン
モニアを発生せしめる条件が整う。混合装置９で得られ
た混合液（ｃ）は、気液分離機能を備えた加熱装置１３
内に導入され、瞬時にその沸点あるいは沸点近傍まで昇
温され、尿素は酸あるいは塩基触媒の作用によって加水
分解される。生成したアンモニアとＣＯ2および尿素水
溶液分の水蒸気は、当該加熱装置１３内に注入される搬
送空気と共に還元性ガス供給ライン１４を通じてダクト
５内に吹き込まれる。なお、本方式では加熱装置１３は
気液分離機能をも備えた構造となっており、加熱手段と
して電気ヒータを利用したものとなっているが、加熱源
あるいはその方法は本方式に限るものではない。他方、
加熱装置１３内で分離された液体部（主に加水分解触媒
液（ｂ））は回収され、ポンプ１５により貯蔵タンク１
０に戻されることで有効に利用される。
らポンプ８により適宜適量が圧送され、混合装置９に導
入される。他方、加水分解触媒液（ｂ）についても貯蔵
タンク１０からポンプ１１により定量供給され混合装置
９において尿素水溶液（ａ）と混合される。ここで、尿
素水溶液（ａ）の供給量は脱硝装置２の上流および／ま
たは下流側に設置されたＮＯｘモニター１２からの情報
により直接的に、あるいは間接的にポンプ８により制御
され、かつ同時にポンプ１１により加水分解触媒液
（ｂ）の供給量も制御するため、必要時に必要量のアン
モニアを発生せしめる条件が整う。混合装置９で得られ
た混合液（ｃ）は、気液分離機能を備えた加熱装置１３
内に導入され、瞬時にその沸点あるいは沸点近傍まで昇
温され、尿素は酸あるいは塩基触媒の作用によって加水
分解される。生成したアンモニアとＣＯ2および尿素水
溶液分の水蒸気は、当該加熱装置１３内に注入される搬
送空気と共に還元性ガス供給ライン１４を通じてダクト
５内に吹き込まれる。なお、本方式では加熱装置１３は
気液分離機能をも備えた構造となっており、加熱手段と
して電気ヒータを利用したものとなっているが、加熱源
あるいはその方法は本方式に限るものではない。他方、
加熱装置１３内で分離された液体部（主に加水分解触媒
液（ｂ））は回収され、ポンプ１５により貯蔵タンク１
０に戻されることで有効に利用される。
【００１７】
【発明の効果】本発明により液化アンモニアに比べ安全
で取り扱いの容易な尿素をガス状で煙道に注入し脱硝す
ることが可能になる。これにより尿素を用いる脱硝法で
問題となっていたＮＨ3発生速度の負荷追従性を改善で
き、アンモニアを還元剤に用いる脱硝法と同様の信頼性
の高い脱硝法並びに装置を提供できる。特に液化アンモ
ニアが使用できない都市およびその近郊におけるＮＯｘ
の固定発生源に対し、安全なかつ高性能な脱硝装置を提
供できることの社会的寄与は大きい。
で取り扱いの容易な尿素をガス状で煙道に注入し脱硝す
ることが可能になる。これにより尿素を用いる脱硝法で
問題となっていたＮＨ3発生速度の負荷追従性を改善で
き、アンモニアを還元剤に用いる脱硝法と同様の信頼性
の高い脱硝法並びに装置を提供できる。特に液化アンモ
ニアが使用できない都市およびその近郊におけるＮＯｘ
の固定発生源に対し、安全なかつ高性能な脱硝装置を提
供できることの社会的寄与は大きい。
【図１】 本発明による尿素水溶液を用いた脱硝装置の
構造の一例を示す図である。
構造の一例を示す図である。
【図２】 従来技術による尿素水溶液を用いた脱硝装置
の構造の一例を示す図である。
の構造の一例を示す図である。
【図３】 アンモニア発生速度と触媒液中のＮ量との関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】 加熱初期に尿素を触媒液に混合した場合のＮ
Ｈ3およびＣＯ2の発生量の経時変化を示す図である。
Ｈ3およびＣＯ2の発生量の経時変化を示す図である。
【図５】 従来技術におけるＮＨ3およびＣＯ2の発生量
の経時変化を示す図である。
の経時変化を示す図である。
１…排ガス発生源、２…脱硝装置、３…排熱回収ボイ
ラ、４…煙突、５…ダクト、６…注入ノズル、７…尿素
水溶液貯蔵タンク、９…混合装置、１０…加水分解触媒
液貯蔵タンク、１２…Ｎｏｘモニター、１３…加熱装
置、１４…ガス供給ライン
ラ、４…煙突、５…ダクト、６…注入ノズル、７…尿素
水溶液貯蔵タンク、９…混合装置、１０…加水分解触媒
液貯蔵タンク、１２…Ｎｏｘモニター、１３…加熱装
置、１４…ガス供給ライン
Claims (9)
- 【請求項１】 尿素もしくは尿素水溶液を加水分解して
連続的にアンモニアを発生させる加水分解触媒溶液と、
生成したアンモニアを含む混合気体を排ガス中に注入
し、当該アンモニアによって排ガス中の窒素酸化物を脱
硝触媒上で接触還元する尿素を用いた脱硝装置におい
て、 尿素もしくは尿素水溶液タンクと該尿素もしくは尿素水
溶液の供給ラインと、尿素加水分解触媒溶液タンクと該
尿素加水分解触媒溶液の供給ラインと、前記両供給ライ
ンから送られる尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解
触媒溶液を混合する手段と、混合溶液を加熱する手段
と、加熱された混合溶液から気液分離を行う気液分離手
段と、該気液分離手段により分離されたアンモニアを含
む気体を排ガス中に注入する手段と、該気液分離手段に
より分離された液体を触媒溶液収納タンクに回収／循環
利用する手段とを設けたことを特徴とする尿素を用いた
脱硝装置。 - 【請求項２】 混合溶液を加熱する手段と加熱された混
合溶液から気液分離を行う気液分離手段とは同一装置内
に設けたことを特徴とする請求項１記載の尿素を用いた
脱硝装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の尿素を用いた脱
硝装置に、尿素もしくは尿素水溶液の供給量または尿素
加水分解触媒溶液の供給量の変化に応じて、尿素もしく
は尿素水溶液の供給量または尿素加水分解触媒溶液の供
給量を変化させる尿素もしくは尿素水溶液の供給量制御
手段または尿素加水分解触媒溶液供給量制御手段と、前
記尿素もしくは尿素水溶液の供給量の増減または尿素加
水分解触媒溶液の供給量の増減により加熱手段の負荷を
制御する手段を設けたことを特徴とする尿素を用いた脱
硝装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の尿素を用いた脱硝装置
に、さらに、尿素もしくは尿素水溶液の供給量制御手段
または尿素加水分解触媒溶液の供給量制御手段の制御量
または加熱手段の負荷を制御する手段の制御量を脱硝装
置の上流あるいは下流に設置されたＮＯｘモニターから
の情報により直接的あるいは間接的に制御する制御手段
を設けたことを特徴とする尿素を用いた脱硝装置。 - 【請求項５】 尿素加水分解触媒溶液としてアルカリ金
属、アルカリ土類金属もしくは希土類元素の中の一種以
上の炭酸塩および／または水酸化物もしくは鉱酸のアン
モニウム塩の水溶液を用いることを特徴とする請求項１
ないし４のいずれかに記載の尿素を用いた脱硝装置。 - 【請求項６】 尿素もしくは尿素水溶液を加水分解して
連続的にアンモニアを発生させる加水分解触媒溶液と、
生成したアンモニアを含む混合気体を排ガス中に注入
し、当該アンモニアによって排ガス中の窒素酸化物を脱
硝触媒上で接触還元する尿素を用いた脱硝方法におい
て、 尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解触媒溶液を混合
した後、該混合溶液を加熱して気液分離を行い、分離さ
れたアンモニアを含む気体を排ガス中に注入することを
特徴とする尿素を用いた脱硝方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の尿素を用いた脱硝方法に
加えて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量または尿素加
水分解触媒溶液の供給量の変化に応じて、尿素もしくは
尿素水溶液の供給量または尿素加水分解触媒溶液の供給
量を変化させ、かつ、前記尿素もしくは尿素水溶液の供
給量の増減または尿素加水分解触媒溶液の供給量の増減
により尿素もしくは尿素水溶液と尿素加水分解触媒溶液
の混合液の加熱量を制御することを特徴とする尿素を用
いた脱硝方法。 - 【請求項８】 請求項６または７記載の尿素を用いた脱
硝方法に加えて、尿素もしくは尿素水溶液の供給量また
は尿素加水分解触媒溶液の供給量または尿素もしくは尿
素水溶液と尿素加水分解触媒溶液の混合液の加熱量を脱
硝装置の上流あるいは下流に設置されたＮＯｘモニター
からの情報により直接的あるいは間接的に制御すること
を特徴とする尿素を用いた脱硝方法。 - 【請求項９】 尿素加水分解触媒溶液としてアルカリ金
属、アルカリ土類金属もしくは希土類元素の中の一種以
上の炭酸塩および／または水酸化物もしくは鉱酸のアン
モニウム塩の水溶液を用いることを特徴とする請求項６
ないし８のいずれかに記載の尿素を用いた脱硝方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6214053A JPH0871372A (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 尿素を用いた脱硝装置と方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6214053A JPH0871372A (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 尿素を用いた脱硝装置と方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0871372A true JPH0871372A (ja) | 1996-03-19 |
Family
ID=16649487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6214053A Pending JPH0871372A (ja) | 1994-09-07 | 1994-09-07 | 尿素を用いた脱硝装置と方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0871372A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6077491A (en) * | 1997-03-21 | 2000-06-20 | Ec&C Technologies | Methods for the production of ammonia from urea and/or biuret, and uses for NOx and/or particulate matter removal |
| US6511644B1 (en) | 2000-08-28 | 2003-01-28 | The Chemithon Corporation | Method for removing contaminants in reactors |
| US6761868B2 (en) | 2001-05-16 | 2004-07-13 | The Chemithon Corporation | Process for quantitatively converting urea to ammonia on demand |
| EP1514589A1 (de) * | 2003-08-12 | 2005-03-16 | Hochschule Rapperswil, Institut für angewandte Umwelttechnik | Verfahren und Mittel zur Entstickung von Abgasen |
| US6887449B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-05-03 | The Chemithon Corporation | Method of quantitatively producing ammonia from urea |
| JP2006223937A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Babcock Hitachi Kk | 尿素の分解触媒、それを用いた排ガス脱硝方法及び装置 |
| KR100824767B1 (ko) * | 2007-07-27 | 2008-04-24 | 주식회사 파나시아 | 기화기를 이용한 배출가스 탈질시스템 |
| US8313722B2 (en) | 2007-12-06 | 2012-11-20 | Ec&C Technologies, Inc. | Process to produce ammonia from urea |
| US9586831B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-03-07 | Wahlco, Inc. | Urea to ammonia process |
| CN107344723A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-11-14 | 山东奥能电力科技有限公司 | 一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统 |
| CN112516767A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-19 | 西安热工研究院有限公司 | 一种燃煤机组sncr脱硝系统的控制方法 |
-
1994
- 1994-09-07 JP JP6214053A patent/JPH0871372A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6506350B2 (en) | 1997-03-21 | 2003-01-14 | Ec&C Technologies, Inc. | Method using on site generated ammonia to reduce particulates in combustion gas streams |
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| US7220395B2 (en) | 1997-03-21 | 2007-05-22 | Ec&C Technologies, Inc. | Methods for the production of ammonia from urea and/or biuret, and uses for NOx and/or particulate matter removal |
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| JP4646063B2 (ja) * | 2005-02-15 | 2011-03-09 | バブコック日立株式会社 | 尿素の分解触媒を用いた排ガス脱硝方法及び装置 |
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| CN107344723B (zh) * | 2017-07-07 | 2023-07-04 | 山东奥淼科技发展有限公司 | 一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统 |
| CN112516767A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-03-19 | 西安热工研究院有限公司 | 一种燃煤机组sncr脱硝系统的控制方法 |
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