JPS5924656B2 - 排ガス中の一酸化炭素の選択的酸化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一酸化炭素の酸化方法に関し、さらに詳し
くは、焼結炉やコークス炉の排ガスのように一酸化炭素
と二酸化イオウの両者を含む排ガスの浄化処理に際し、
二酸化イオウの酸化率を低く抑えた状態で、一酸化炭素
を選択的に酸化する方法に関する。

焼結炉やコークス炉の排ガスには、主成分として窒素（
Ｎ２）、酸素（０２） 、水蒸気（Ｎ２０）、二酸化炭
素（ＣＯ２）が含まれ、比較的微量成分として二酸化イ
オウ（ＳＯ２）、三酸化イオウ（ＳＯ３）。

一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ２）が含まれ、
さらに一酸化炭素（ＣＯ）が１〜２容量％含まれている
。

これらＣＯ２ＳＯ２，ＳＯ３，Ｎ０９ＮＯ２などは、大
気汚染や光化学スモッグの原因物質であるとされ、その
効果的な処理手段が望まれている。

そして既に種々の脱硫および脱硝装置が提案され、その
うちいくつかは実用化されるに至っている。

しかしながら、上記排ガスに含まれるＣＯの処理手段は
、技術的困難性のために未だ実用化に至っていないのが
実情である。

一方、自動車排ガスはやはりＣＯを含んでいるが、これ
は焼結炉やコークス炉の排ガスに比べてＳ０２およびＳ
Ｏ３の含有量が著しく少なく、また炭化水素類を含むも
のである。

そして自動車排ガスの浄化処理においては、アルミナ、
シリカ・アルミナ、マグネシア、セラミックスなどを担
体とし、これに白金族元素が担持されている触媒を用い
てＣＯを酸化、無害化する技術が確立されている。

そこで、この自動車排ガス用Ｃ９酸叱触媒を焼結炉やコ
ークス炉の排ガスにおけるＣＯの酸化に転用することも
考えられるが、この場合に１を触媒のコストが高くつき
、また触媒の安定性についても未解明な点がある。

本発明者らは、白金系触媒を焼結炉やコークス炉・の排
ガス中のＣＯ酸化に用いることを検討したところ、自動
車排ガスの浄化処理ではＳ０２濃度が無視できる程度に
低いために、ＳＯ２の酸化は現実的にはほとんど問題と
されなかったのに対し、この場合には、ＳＯ□の酸化が
ＣＯの酸化とともに進行してこれが大きな問題となるこ
とがわかった。

このＳ０２により生じるＳ０３は、ＳＯ２よりも毒性が
大きくかつ水と結合して容易に硫酸ミストを形成し、各
種機器を腐食する有害物質である。

そのため、ＳＯ３はＳＯ２よりも処理困難な物質である
。

したがって、焼結炉やコークス炉の排ガスのようにＣＯ
とＳ０２との両者を含む排ガスを浄化処理する場合には
、ＳＯ２の酸化率を低く抑えた状態で、ＣＯを選択的に
酸化する手段が望まれる。

この発明は、上記の要望に答えるものとして提案された
ＣＯの選択的酸化方法である。

すなわち、この発明は、ＣＯおよびＳＯ２を含む排ガス
の浄化処理の際にＣＯを選択的；こ酸比する方法に関す
るものであって、その特徴とするところは、ＣＯ酸化触
媒として、非吸水性耐熱物質からなる中核物質と中核物
質の表面を覆いかつ吸水性耐熱物質からなる被覆物質と
から担体を構成し、被覆物質に酸化活性を有する触媒金
属を担持してなる触媒を用いることにある。

この発明において用いられる触媒の中核物質は、非吸水
性の耐熱物質であれば特に限定されない。

その好ましい例としては、セラミックが挙げられる。

また中核物質はガラス状物質で覆われたものであっても
よい。

他方、被覆物質としては、例えばケイソウ士、マグネシ
ア、シリカ・アルミナ、チタニアなどが好ましく用いら
れる。

γ−アルミナは、排ガス中のイオウ酸化物によって硫酸
塩化されて活性低下をきたすおそれがあり好ましくない
。

担体の形状は特に限定されなくて、例えば球形、円筒形
、板状体などが適宜選ばれる。

酸化活性を有する触媒金属としては、従来から酸化触媒
に用いられている金属元素が用いられる。

好ましくは白金およびロジウムである。

白金はロジウムより高いＣＯ酸化活性を有する。

ロジウムは、ＣＯ酸化活性に比べて８０２酸化活性が低
い物質であり、また白金と共担持された場合には白金の
８０２酸化活性を低下させる作用を有する。

したがって白金とロジウムを共担持することが好ましい
。

この発明において用いられる触媒は、例えばっぎの方法
で調製される。

すなわち、中核物質とその表面を覆う被覆物質とからな
る担体を適当な濃度の塩化白金酸水溶液のような白金溶
液に浸漬し、浸漬物を溶液から分離した後乾燥し焼成す
る。

さらに好ましくは、得られた触媒を適当な濃度の塩化ロ
ジウム水溶液のようなロジウム溶液に浸漬してロジウム
を担持させる。

この発明で用いられる触媒の担体は、非吸水性耐熱物質
からなる中核物質と中核物質の表面を覆いかつ吸水性耐
熱物質からなる被覆物質とから構成されているので、金
属溶液における担体の浸漬の際、金属溶液は被覆物質に
のみ浸入して中核物質には浸入しない。

このように、上記構成の担体を用いることにより、簡単
な操作で担体の被覆物質すなわち表層部のみに触媒物質
を担持させることができる。

・こうして調製された触媒を用いて排ガスの浄化処理を
行なうと、Ｓ０２の酸化率を低く抑えた状態で、ＣＯを
選択的に酸化することができる。

その理由は次のように考えられる。

すなわち、一般にＣＯ酸化の反応速度は、Ｓ０２酸化の
反応速度より非常に速い。

したがって同一触媒を用いてＣＯの酸化と８０２の酸化
を同時に行なうと、前者に関係する触媒有効係数は小さ
く、逆に後者に関係する触媒有効係数は大きい。

換言すれば、前者は触媒の表層部における反応であり、
後者は少なくとも前者の反応に必要な表層部より深い位
置にまで至る部分における反応である。

ところで、この発明で用いられる触媒は、表層部にあた
る被覆物質のみに、酸化活性を有する触媒金属が担持さ
れてなるものである。

したがって、この触媒はＣＯの酸化に対しては必要十分
な活性部分を有するが、一方ＳＯ２の酸化に対しては十
分な活性部分を有していないことになる。

以上の次第で、この発明の方法によれば、Ｓ０２の酸化
率を低く抑えた状態でＣＯを選択的に酸化することがで
きる。

つぎにこの発明の実施例を示す。

実施例 ａ）触媒の調製 セラミックで形成された径２ｍｍの多数の球体に、常法
により吸水率７０％のケイソウ士を０、５ ｍｍの厚さ
で被覆して担体を得、この担体を塩化白金酸水溶液（白
金として０．５９３重量愕に３時間浸漬し、水溶液を分
離した後１１０°Ｃで乾燥し、さらに４００°Ｃで２時
間焼成した。

ついで、得られた焼成物を塩化ロジウム水溶液（ロジウ
ムとして０．３５６重量％）に１時間浸漬し、水溶液を
分離した後１１０℃で乾燥した。

こうして、白金相持率０．５重量％およびロジウム担持
率０．３重量％の触媒（５）を得た。

ｂ）活性比較試験 このようにして調製した触媒（５）と、市販の白金系触
媒（Ｂ）と、別途調製した白金系触媒（Ｃ）とについて
、それぞれＣＯ酸化活性およびＳＯ２酸化活性を測定し
て比較した。

市販の触媒（Ｂ）は、γ−アルミナ担体に白金１重量％
が担持されている径３〜４龍の多数の球体からなるもの
である。

また、別途調製した触媒（Ｃ）は、吸水率７０％のケイ
ソウ士で形成された径３ｍｍの多数の球体からなる相体
に、実施例で調製した触媒（５）の方法と同様の操作に
よって、白金０．５重量％とロジウム０．３重量％を担
持して得たものである。

試験条件は次のとおりである。

反応装置：内径３０ｍｍの通常の背型流通反応器反応ガ
ス組成：ＣＯ１，６容量％ ０２ ６．５容量％ ＣＯ２１０容量％ Ｈ２Ｏ１０容量％ ＳＯ２３５０容量ｐｐｍ Ｎｏ ５００容量ｐｐｍ Ｎ２ 残部 空間速度：１ｏｏｏｏ時−１ 反応温度：１５０〜４２０℃ 試１験結果を図面に示す。

図から明らかなように、触媒（Ｂ）では、ＣＯの酸化活
性は非常に高いが、同時にＳＯ□の酸化活性も高い。

また触媒（′Ｃ）では、ＣＯ酸化活性は高いがＳＯ３酸
化活性が十分に低くない。

これらに比べて触媒（Ａ）はＣＯ酸化活性が高くかつＳ
０２酸化活性が十分に低いものである。

【図面の簡単な説明】

図面は触媒の活性比較試験の結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一酸化炭素および二酸化イオウを含む工場排ガスの
   浄化処理に際し、一酸化炭素の酸化触媒として、非吸水
   性耐熱物質からなる中核物質と中核物質の表面を覆いか
   つ吸水性耐熱物質からなる被覆物質とから担体を構成し
   、被覆物質に酸化活性を有する触媒金属を担持してなる
   触媒を用いることにより、二酸化イオウの酸化を抑えて
   一酸化炭素のみを酸化することを特徴とする、排ガス中
   の一酸化炭素の選択的酸化方法。