JPS5920383B2 - 低温で活性の高いNOx還元用触媒 - Google Patents

低温で活性の高いNOx還元用触媒

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JPS5920383B2
JPS5920383B2 JP52067584A JP6758477A JPS5920383B2 JP S5920383 B2 JPS5920383 B2 JP S5920383B2 JP 52067584 A JP52067584 A JP 52067584A JP 6758477 A JP6758477 A JP 6758477A JP S5920383 B2 JPS5920383 B2 JP S5920383B2
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nox
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理太郎 斉藤
浩二 瀬口
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32Manganese, technetium or rhenium
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を還
元除去するための触媒に関する。
排ガス中に含まれるNOxを除去する方法はいろいろ知
られているが、なかでもアンモニアを還元剤とする選択
的接触還元法が、酸素が共存する場合においてもNOx
を選択的に還元して無害化し得るため、排ガス中のNO
x除去力法としてきわめて有望な方法である。
この還元法において用いられる触媒としては、白金系触
媒、鉄系触媒、銅系触媒、二酸化マンガン等数多く提案
されている。
しかし、NOXの選択的接触還元法を実用化するための
この種の触媒に対する工業的見地からの要求事項として
は、(1)より低い温度におけるより高いNOx除去率
の維持及び(2)触媒費用の安いことであるが、白金系
及び二酸化マンガン以外の触媒は低温においては概して
低活性であり、また、白金系の触媒は高活性を示す温度
領域が狭く、かつ高価である。
この点、二酸化マンガンは、安価であり、かつ、他の触
媒に比べ低温でかなり高い活性を有することが知られて
いる。
しかし、従来、NOxを還元除去するための触媒(以1
脱硝触媒と称する)として試用されている二酸化マンガ
ンは、その構造が緻密で細孔に乏しく、触媒としては、
極めて小粒子に成形して用いるときにはかなりの活性を
示すようであるが充分満足できる程度に至らず、しかも
、その粒径が少し大きくなると活性の低下が著しい。
また、NOxの選択的還元除去は、一般に、柱状或いは
球状の形態の触媒成形物を充填した反応器にNOxを含
有する排ガスをアンモニアと共に通過させる方法によっ
て行なわれているが、大容量のガスを処理するために反
応器での圧力損失が大きな問題となる。
即ち、圧力損失を小さくするために触媒の粒径を大きく
すると、触媒の有効に作用する割合が減少してNOx除
去率が低下する。
逆に、NOx除去効果を高めるために触媒粒径を小さく
すると、触媒層での圧力損失が大きくなり、そのために
反応器にガスを供給する装置及びその運転に要する費用
が多大なものとなる。
従って、脱硝効果が大きく、しかも使用時の粒径をより
大きくし得る脱硝触媒の開発が望まれている。
本発明者等は、上述の要望に応えるべく、比較的低温で
のNOxの除去を効果的に行うための触媒について種々
検討した結果、炭酸マンガンを酸素存在雰囲気下200
〜500°Cの温度で熱処理して得られるマンカン酸化
物が常に一定の組成を有し工業的に実用に供しうる形態
においても低温での活性がきわめて高い窒素酸化物還元
用触媒となり得ることを見出したものである。
本発明は、公知の方法によって得られる炭酸マンガン粉
末にアルミナゾル、シリカゾル等の適当なバインダーを
添加し、通常の成型法により適当な形状に成型した後、
熱処理するか或いは炭酸マンガン粉末を予め熱処理した
後、成型するか、或いはアルミナ、シリカ、その他適当
な多孔質担体に硝酸マンガン、硫酸マンガン等を水溶液
より担持した後、炭酸ソーダ、炭酸アンモニウム、重炭
酸アンモニウムを添加し、炭酸マンガンとした後に熱処
理することによって達成される。
熱処理は、酸素はl容量パーセント以上含有するガス中
で200〜500℃の温度で行われるが、酸素含有量か
1容量パーセント以下の場合には酸化が不十分となり、
活性な触媒を製造することは困難である。
熱処理は、好ましく250〜350℃で2〜24時間程
度、すなわち、生成物のマンガン酸化物をM n Ox
で表わした場合、X≧1.5、好ましくはX≧1.7と
なるよう行うことが望ましい。
熱処理温度が200℃以下の場合は、炭酸マンガンの分
解、酸化は不十分となり、また、500℃を越える場合
には、活性の低いマンガン酸化物の生成が増大し、活性
の高い触媒が得られない。
なお、炭酸マンガンを粉末のまま上述の熱処理をしたと
きは、触媒として使用するに際し、公知の方法により適
当な形状の成形物とすればよい。
炭酸マンガンを触媒としての形状に成形後、熱処理し、
或いは炭酸マンガン粉末を熱処理して得られるマンガン
酸化物の成形物は、きわめて多孔質で比表面積80m2
7g以上有し、かつ、比較的大きな細孔、例えば、半径
40A以上の細孔容積0、2 mA’/ 9以上を有す
るものである。
即ち、本発明の触媒は、単に比表面積が大であるだけで
なく、この比較的大きな細孔の存在により、触媒成形物
内部へのガスの拡散が促進され、広い表面積が有効に活
用される結果、高い脱硝率が維持されるのである。
また、微細孔と比較的大きな細孔とを有するため、従来
の脱硝触媒より形状大なる成形物として使用することが
できる。
即ち、従来、脱硝触媒としては粒径l〜38程度の大き
さの成形物として用いられているのが普通であるが、本
発明の触媒は粒径4m以上の成形物として用いても高脱
硝率が維持できる。
例えば、直径6麿、長さ10M程度の円柱状の成形物と
して用いる場合においても、脱硝率98係以上を維持す
ることができる。
このように、炭酸マンガンを酸素存在雰囲気で熱処理し
て得られるマンガン酸化物は、形状の犬なる成形物とし
て脱硝触媒に用いることができ、数百胴程度のNOxを
含む排ガスを大容量処理するのに効果的である。
このことは、後述する比較例にも示す如く、他の方法に
よって得られるマンガン酸化物、例えば、電解二酸化マ
ンガンヲ10μ以下に微粉砕し、本発明の触媒と同様に
成形したものは、概して、触媒活性が低く、特に成形物
の形状を大きくした場合に脱硝率の低下が著しいことか
らも明らかである。
次に実施例を示す。
実施例 1 硫酸マンガン水溶液に炭酸アンモニウム水溶液を加える
ことによって製造した炭酸マンガン粉末(粒径1〜1.
5μ)を、プ0/−8ン燃焼ガス(02=9.8容量%
、CO□−6,1容量%、H20=8.2容量%、N2
−残)中で300°Cで12時間熱処理した。
生成物は、Mn0183なる組成を有する粉末であった
この粉末100重量部に対してコロイダルアルミナをA
g2O3として5重量部加えて水練し、押出成型後、1
50℃で5時間乾燥して直径5M1長さ約10w1の円
柱状触媒を得た。
この触媒は、比表面積142m2/g、水銀圧入法によ
る細孔分布測定の結果、細孔半径40〜200人、20
0〜1000人、及び1000Å以上の細孔容積は夫夫
0.18md/g、0.03rnlJ/ 9.0.25
m1ll 9であり、極めて多孔質であった。
この触媒にN0=500ppI[11NH3=50Ck
pp102−4容量%、H20=IO容量係を含むN2
ガスを5V=7,500Hr ”で通したところ
、反応温度120℃、130℃、140℃、150℃、
200°Cにおいて夫々98%、99%、99%以上、
99%以上、99%以上のNO除去率を示した0 比較例 l 電解二酸化マンガンを粉砕して得た10μ以下の粉末を
、実施例1と同様の方法で成形乾燥して、直径371m
、長さ571gI/、の触媒生成物(触媒A)及び直径
5wl1、長さIOM(7)触媒成形物(触媒B)を製
作した。
触媒Aは、水銀圧入法による細孔分布測定の結果、細孔
半径40〜200人、200〜1000人、及び100
0Å以上の細孔容積を夫夫0.06m/;/g、0.0
4m/、!i’及び0.03ml/9有し、その比表面
積は58m279であった。
また、触媒Bは、水銀圧入法による細孔分布測定の結果
、細孔半径40〜200人、200〜1000人、及び
1000Å以上の細孔容積を夫々0.06m/j! 、
0.05ml:/ j!、及びo、02mt/&有し
、その比表面積は58m2/9であった。
この触媒A、Bについて実施例1と同様の条件でNO除
去率を求めた結果、次表の通りであった。
実施例 2 実施例1で使用したと同じ炭酸マンガン粉末100重量
部に対してコロイダルシリカを5i02として3重量部
添加し、水練して押出成形後、120℃で乾燥し、直径
7原、長さ約1371#!の円柱状成形物を得た。
次に、この成型物を、空気を十分流しながら350℃で
7時間熱処理して触媒を製造した。
この触媒のマンガン酸化物の組成は、Mn01.80で
あり、比表面積は158m2/g、水銀圧入法による細
孔分布測定の結果、細孔半径40〜200肌200〜1
000λ、及び1000八以上の細孔容積は夫々0.1
8 */g、0.02m/、!i’、0.27m119
であった。
上記のようにして得られた触媒に、N O=500屏、
NNH3−500pp、02−3容量係、H2O−15
容量%を含むN2ガスをS■−10,000゜Hr =
で通したところ、反応温度130℃、150℃、200
°C及び250°CでNO除去率は夫々95係、98%
、99%、98%であった。
実施例 3 直径約4wl1の球状の触媒担体用シリカ−アルミナ(
水沢化学工業社製、商品名ネオビードD)を、マンガン
を約5CI)含有する硝酸マンガン水溶液に3時間浸漬
し、担体に硝酸マンガンを担持せしめた。
このものを炭酸アンモニウム水溶液に投入し、担体に担
持された硝酸マンガンを炭酸マンガンとした後、120
℃で乾燥し、空気を十分流しなから300’Cで5時間
熱処理して触媒を製造した。
触媒に、NO,=200ppm、 ’NH3=200p
pm、02=4容量%、H20=10容量係を含有する
N2ガスを150℃で5V=5,0OOHr ’で通
したところ、NO除去率92係であり、触媒はきわめて
活性が高い。
比較例 2 実施例3と同じく触媒担体用シリカ−アルミナに硝酸マ
ンガンを担持せしめたものをそのまま120°Cで乾燥
した後、空気を十分に流しながら、300°Cで5時間
熱処理して触媒を製造した。
この触媒を用いて実施例3と同一の条件でNOの除去を
行なったところ、NO除去率は46%であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭酸マンガンを、酸素1容量係以上含有するガス中
    200〜500℃で熱処理して得られるマンガン酸化物
    から成ることを特徴とする、低温で活性の高い、アンモ
    ニアを還元剤とするNOx還元用触媒。 2 炭酸マンガンを、酸素l容量係以上含有するガス中
    200〜500℃で熱処理して得られるマンガン酸化物
    の成形物であって、比表面積100m2/、!i’以上
    で、且つ、半径40Å以上の細孔容積0.2m7/7以
    上有することを特徴とする、低温で活性の高い、アンモ
    ニアを還元剤とするNOx還元用触媒。
JP52067584A 1977-06-08 1977-06-08 低温で活性の高いNOx還元用触媒 Expired JPS5920383B2 (ja)

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NL7806130A NL7806130A (nl) 1977-06-08 1978-06-06 Werkwijze voor het verwijderen van stikstofoxyden uit stikstofoxyden bevattende uitlaatgassen.
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JPS542289A (en) 1979-01-09
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