JPS594174B2 - 排ガスの脱硝及び一酸化炭素酸化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焼結鉱の製造過程で生成する排ガス（焼結排
ガス）等に含まれる一酸化炭素（ＣＯ）の酸化を脱硝と
ともにおこなう方法に関する。

焼結排ガスには、ＳＯ２００ｐｐｍ、 Ｎｏｘ２００
ｐｐｍ程度含まれるため脱硫、脱硝される。

一方排ガス中に含まれる未燃ＣＯ（約１．２％）につい
てはそのまま放出され、ＣＯ潜熱を利用しない場合が多
い。

また利用する例として、排ガス加熱炉での燃焼用空気の
代替あるいはその希釈用として用いる方法が提案されて
いるが、この方法ではＣＯ潜熱の約８〜１０％利用する
にすぎず、利用効率が低い欠点がある。

このことから出願人は、鉄鉱石脱硝触媒が、ＣＯ酸化能
力を有することに着目し、これを利用して脱硝及びＣＯ
の酸化をおこなうことを先に提案した。

この方法は第１図に示すように、脱硫後の焼結排ガス３
１（１２０℃）を熱交換器３２で３１０℃に昇温し、そ
の一部３１ａを空気３２と混合して加熱炉３３に入れ、
燃料３４を燃焼し、この燃焼で８００℃に昇温した燃焼
ガス３５を残りの排ガス３１ｂと混合して排ガス３１を
脱硝反応温度である３６０〜３８０℃とし、これを触媒
である鉄鉱石を入れた脱硝反応器３６・・・・・・内に
流通せしめて脱硝、及びＣＯの酸化をおこない、しかる
後上記熱交換器３２に通して降温せしめて外部に排出す
るものである。

この鉄鉱石触媒を用いれば、ＣＯを酸化させるため、Ｃ
Ｏの酸化熱を熱交換器３２で回収し、もって加熱炉３３
で使用する燃料を少なくすることができる。

しかし鉄鉱石触媒のＣＯ酸化能力は、第２図に示すよう
に短期間で著しく低下する（３日間で平均約２０％とな
る）。

従ってＣＯを効率よ（酸化させるためには、触媒を頻繁
に交換しなければならないなど問題がある。

又ＣＯの酸化触媒として白金系貴金属触媒があるが、こ
のものは第３図に示すように反応温度が４１０℃以上で
ないと寿命が極端に短かい。

このようにＣＯ酸化触媒の寿命が短かいのは、焼結原料
中のＣ１，に、ＡＩ等がＮＨ３などと複塩を生成して触
媒表面を被覆し、とくにＮＨ４Ｃｌが主因となって約４
１０℃以下で触媒活性を低下させると考えられる。

このことから本発明者は、活性の低下したＣＯ酸化触媒
の再生方法につき研究を行なった結果、第４図に示すよ
うに触媒に所定の温度以上の空気（３００℃以上）、又
は焼結排ガス（４２０℃以上）を流通接触することによ
り触媒が再生されることを見出した。

本発明は、上述した点に着目してなされたもので、その
目的とするところは、ＣＯ酸化触媒を再生することによ
り、活性化状態の触媒に排ガスを流通接触でき、もって
排ガスのＣＯ潜熱を有効に利用できるとともに、触媒の
交換頻度も少なくできる排ガスの脱硝及び一酸化炭素酸
化方法を得んとするものである。

すなわち本発明は、ＮＯｘ及び一酸化炭素を含む排ガス
を昇温後、鉄鉱石又は鉄鉱石を主成分とする触媒に流通
接触せしめて脱硝及び一酸化炭素の酸化をおこなう触媒
反応工程と、排ガス流通後の触媒に昇温したガスを流通
せしめる触媒再生工程とを具備してなる排ガスの脱硝及
び一酸化炭素酸化方法である。

又本発明は、触媒を複数の反応器内に入れて、排ガスの
触媒反応工程と触媒再生用ガスによる触媒再生工程とを
順次切替えておこなう方法である。

又本発明は、排ガスと触媒再生用ガスとを同一加熱炉を
用いて昇温する方法である。

更に本発明は、触媒再生用ガスとして３００℃以上の空
気又は４２０°Ｃ以上の焼結排ガスを用いたものである
。

以下本発明方法を第５図及び第６図を参照して説明する
。

まず焼結鉱製造過程等で発生した排ガス１を脱硫処理（
図示せず）した後熱交換器２を通して昇温する。

この排ガスは温度約１５０°Ｃで、その組成は例えばＣ
Ｏ□ ７％、０□ １５％、ＣＯｌ、２％、■２０１０
％、ＳＯｘ ２００ ｐｐｍ、 ＮＯｘ ２００ｐ
ｐｍ、残りＮ２である。

この排ガス１は脱硫処理によりＳＯｘが除去され、熱交
換器２により約３１０℃に昇温される。

次に昇温した排ガス１の一部１ ａ’（約１０〜１５％
）を空気３と混合し、燃料４とともに加熱炉５に入れ、
燃料４を燃焼させて、約８００℃の燃焼ガスを生成する
。

燃焼ガスの一部６ａは、上記排ガス１の残部１ｂと混合
して脱硝最適温度である３６０〜３８０℃の温度となり
、脱硝反応器７１〜７４内に流入する。

この脱硝反応器７□〜７４内には、鉄鉱石触媒又は鉄鉱
石に白金、パラジウム、チタン等を加えた触媒が充填さ
れている。

これら触媒はいずれも脱硝触媒として作用するとともに
ＣＯの酸化触媒として作用するもので、鉄鉱石として１
００面ピーク強度／１０４面ピーク強度カ０．６以上の
α−Ｆｅ２０３を使用するのが好ましい。

脱硝反応器７、〜７４を通った排ガスは、脱硝され、更
にＣＯの酸化により昇温した後上記熱交換器２を通って
降温され、外部に放出される。

しかして上記加熱炉５で生じた燃焼ガス６の残部６ｂは
ダクト８を通り流路切替弁９及びパージ装置１０を経て
脱硝反応器Ｉｐ内に流入し、ＣＯ酸化活性が低下した触
媒の活性を元の状態に戻し、ＣＯ酸化効率を高める。

ここで脱硝反応器７．内に流入する触媒再生用ガスが上
述の如き排ガスの場合は第４図に示すように４２０℃以
上に昇温し、又空気の場合３００℃以上に昇温するのが
好適である。

この触媒再生工程は、各脱硝反応器７□〜７４．７ｐに
ついておこない、各脱硝反応器７Ｉ〜ｚ４．ｚｐにおけ
る触媒反応工程と触媒再生工程との操業周期は、鉄鉱石
の種類にもよるが約２〜３日／１回が好適である。

この方法によれば、触媒の再生を順次おこなっているの
で、触媒をＣＯ酸化率の高い領域に長期間安定して維持
でき、排ガス中のＣＯを効率よく酸化してその潜熱を有
効に回収でき、この結果加熱炉５での排ガス昇温用燃料
４は、スタートアップ時のみ使用され、他は使用の必要
がなくなる。

これはＣＯの酸化熱が約１００°Ｃに該当し、加熱炉で
の昇温か６０〜８０℃であることと比較すれば、これよ
り太きいためである。

例えば７５万Ｎｍ’／Ｈｒの排ガス処理設備においてＣ
Ｏ酸化をおこなわないと７００ ＯＮｍ／Ｈｒ （２５
００ｋｃａｌ／Ｎｍ”）の燃料を必要とするが、平均Ｃ
Ｏ酸化反応率３０％、平均ＣＯ濃度１．２％とするとＣ
Ｏの燃焼熱は上記燃料の熱量を上回り、燃料を必要とし
ない。

なお触媒再生用の熱源に用いる燃料は少なくてよい。

これは触媒の熱容量が小さいため、又触媒反応工程と触
媒再生工程とを順次おこない、触媒への吸熱量は僅かで
あるためである。

この場合、再生用ガスを循環使用すれば、更に少なくて
すむ。

また脱硝反応温度は維持されているので、脱硝効率は維
持される。

以上の如く本発明は、触媒を再生してＣＯ酸化効率を高
く維持することができるので、潜熱の有効利用を図れ、
又触媒の交換頻度を少なくすることができる顕著な効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に提案した排ガスの脱硝及び一酸化炭素酸化
方法を示す説明図、第２図は、鉄鉱石触媒のＣＯ酸化率
の経時的変化を示す特性図、第３図は反応温度と触媒活
性持続時間との関係を示す特性図、第４図は触媒再生用
ガスの温度と触媒の再生率との関係を示す特性図、第５
図は本発明の一実施例を示す説明図、第６図は第５図の
要部拡大図である。 １・・・・・−排ガス、２・・・・・・熱交換器、３・
・・・・・空気、４・・・・・・燃料、５・・・・・・
加熱炉、７□〜７ｐ・・・・・・脱硝反応器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＮＯｘ及び一酸化炭素を含む排ガスを昇温後鉄鉱石
   又は鉄鉱石を主成分とする触媒に流通接触せしめて脱硝
   及び一酸化炭素の酸化をおこなう触媒反応工程と、排ガ
   ス流通後の触媒に昇温したガスを流通せしめる触媒再生
   工程とを具備してなる排ガスの脱硝及び一酸化炭素酸化
   方法。 ２ 触媒は複数個設けられ、排ガスの触媒反応工程と触
   媒再生用ガスによる触媒再生工程とを順次切替えておこ
   なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の排ガ
   スの脱硝及び一酸化炭素酸化方法。 ３ 排ガスと触媒再生用ガスとを同一加熱炉を用いて昇
   温することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の排
   ガスの脱硝及び一酸化炭素酸化方法。 ４ 触媒再生用ガスは、空気を３００℃以上に昇温した
   もの又は焼結排ガスを４２０℃以上に昇温したものであ
   る特許請求の範囲第１項又は第３項又は第４項記載の排
   ガスの脱硝及び一酸化炭素酸化方法。