JPS6043170B2 - Catalyst for removing nitrogen oxides - Google Patents

Catalyst for removing nitrogen oxides

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JPS6043170B2
JPS6043170B2 JP50066376A JP6637675A JPS6043170B2 JP S6043170 B2 JPS6043170 B2 JP S6043170B2 JP 50066376 A JP50066376 A JP 50066376A JP 6637675 A JP6637675 A JP 6637675A JP S6043170 B2 JPS6043170 B2 JP S6043170B2
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catalyst
titanium
nox
exhaust gas
manganese
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幸雄 青木
考思 堀江
哲嗣 小野
隆 大原
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Nippon Shokubai Co Ltd
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス中に含まれる窒素酸化物(以下N0xと
略記)の除去用触媒に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a catalyst for removing nitrogen oxides (hereinafter abbreviated as NOx) contained in gas.

とくに本発明はNOxおよび硫黄化合物(主として二酸
化硫黄、以下S0xと略記)を同時に含有する有害ガス
にアンモニアを加え、接触的に反応させることにより、
SOxの被毒を受けることなく効率よくN0xを無害な
窒素に還元し、しかも耐久性にすぐれた性能を有する触
媒を提供するものである。 火力発電所その他の産業施
設では、ボイラーなどの燃料源に硫黄分や窒素化合物を
含む重油や石炭を用い、かつ酸素源として空気を用いる
ため、それらの排ガス中にN0xおよびSOxが含まれ
これらは環境汚染の原因となつている。そのため該排ガ
ス中のSOxおよびNOxの除去技術に関する研究開発
が各方面において進められており、具体的な方法も数多
く提案されている。これらは大別すると湿式法、乾式法
となるが、上記有害物質のうち、SOx除去法としての
脱硫技術は排出SOxの規則が排出NOxの規制に先行
したため技術的進歩が早く、主として湿式脱硫法として
確立されている。しかしNOx除去法としての脱硝法に
関しては現在のところいまだ完成された技術とはなつて
おらず、各種の方法がつぎつぎと提案されつつあるのが
現状である。これら提案されたNOx除去技術に関する
開発研究は、大別して吸着法、吸収法および接触還元法
である。
In particular, the present invention adds ammonia to a harmful gas containing NOx and sulfur compounds (mainly sulfur dioxide, hereinafter abbreviated as SOx) at the same time and causes a catalytic reaction.
The present invention provides a catalyst that efficiently reduces NOx to harmless nitrogen without being poisoned by SOx, and has excellent durability. Thermal power plants and other industrial facilities use heavy oil and coal containing sulfur and nitrogen compounds as fuel sources for boilers and other sources, and use air as an oxygen source, so their exhaust gases contain NOx and SOx. It is a cause of environmental pollution. Therefore, research and development on techniques for removing SOx and NOx from the exhaust gas are being advanced in various fields, and many specific methods have been proposed. These methods can be roughly divided into wet and dry methods, but among the above harmful substances, desulfurization technology as a method for removing SOx has seen rapid technological progress since the regulations for SOx emissions preceded the regulations for NOx emissions, and wet desulfurization is the main method. It has been established as However, the denitrification method as a NOx removal method has not yet become a completed technology, and various methods are being proposed one after another. Developmental research on these proposed NOx removal technologies can be broadly classified into adsorption methods, absorption methods, and catalytic reduction methods.

ます吸着法は、合成ゼオライト、活性炭あるいはイオン
交換樹脂などを吸着剤として用い、原奴を吸着除去する
方法であるが、吸着容量に限界があるため、共存ガスた
とえば硫黄化合物、水蒸気などの影響を受け、吸着剤の
再生を頻繁にくりかえす必要があること、かつ一般に排
ガス処理能力が小さいために装置が大規模になるなどの
問題点がある。
The mass adsorption method uses synthetic zeolite, activated carbon, or ion-exchange resin as an adsorbent to adsorb and remove grains, but because of the limited adsorption capacity, it is difficult to avoid the effects of coexisting gases such as sulfur compounds and water vapor. However, there are problems such as the need to frequently repeat the regeneration of the adsorbent and the equipment being large-scale due to the generally low exhaust gas processing capacity.

つぎに吸収法は、NOxを酸化し吸収する酸化吸収法と
NOxを還元し吸収する還元吸収法があるが、酸化吸収
法は、たとえば次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、重
クロム酸ナトリウム、あるいは過マンガン酸カリウムな
どの酸化剤を含むアルカリ性水溶液で吸収する方法、他
にはオゾンあるいは接触酸化などにより酸化した後でア
ルカリ性水溶液で吸収する方法である。また還元吸収法
は、たとえば亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、
硫化ナトリウムなどの還元剤を含む水溶液に接触させN
OxをN2まで還元して除去する方法である。これらの
吸収法はガス量が大きい排ガスの場合NOxの濃度が希
薄なため吸収効率が悪く装置が大規模になるし、さらに
、吸収に用いた水溶液の廃水処理などにも配慮する必要
があり、プロセスの実用化にあたつては問題点が多い。
これらの方法に対して、接触還元法は排ガスの各種の還
元剤で処理してNOxを無害な窒素まで還元する方法で
あり、前記の方法の短所を解決したもので有望である。
Next, absorption methods include the oxidation absorption method, which oxidizes and absorbs NOx, and the reduction absorption method, which reduces and absorbs NOx. Another method is to absorb with an alkaline aqueous solution containing an oxidizing agent such as potassium permanganate, and another method is to oxidize with ozone or catalytic oxidation and then absorb with an alkaline aqueous solution. In addition, the reduction absorption method uses sodium sulfite, sodium thiosulfate,
Contact with an aqueous solution containing a reducing agent such as sodium sulfide
This is a method of reducing Ox to N2 and removing it. These absorption methods have poor absorption efficiency when dealing with large amounts of exhaust gas because the concentration of NOx is dilute, resulting in large-scale equipment.Furthermore, consideration must be given to wastewater treatment of the aqueous solution used for absorption. There are many problems in practical application of the process.
In contrast to these methods, the catalytic reduction method is a method in which exhaust gas is treated with various reducing agents to reduce NOx to harmless nitrogen, and is promising because it solves the shortcomings of the above methods.

ところで、接触還元法には用いる還元剤によつて種々の
方法があるが、排ガス中に共存する配素をも還元する非
選択的接触還元とNOxのみを選択的に還元する選択的
接触還元に大別される。前者の場合は還元剤として、メ
タン、u℃などの炭化水素、水素、あるいは一酸化炭素
を用いるのであるが、一般にボイラーなどの排ガス中に
は、酸素が2〜6%共存しており希薄のNOxを還元す
るには、還元剤が多量必要であり経済的でないこと、さ
らに、還元反応に伴なう反応熱が大きく反応温度の制御
が困難になることなど問題が多い。一方、後者の場合、
還元剤としてアンモニアを用いると選択的にNOxのみ
を還元し、使用する還元剤としては少量ですむため経済
的でもあるし、反応熱も極めて少ないし、さらに反応に
よつて生成するものは、無害な窒素と水であり、前記の
各方法に比べ極めて有利である。このアンモニアを還元
剤とする選択的接触還元法は一般によく知られている方
法であるが、この方法の問題点は処理の対象となる排ガ
スの組成、性状に適した触媒がえられるかどうかにある
。この方法での触媒の備えるべき物性としては、第1と
しては排ガス中には酸素、硫黄化合物、炭酸ガス、水蒸
気などを含んでいるが、それら共存ガスの影響を受ける
こなく選択的にNOxのみを効率よく、かつ耐久性よく
還元することができること、第2に、処理温度はボイラ
ーシステムに付属するエコノマイザー出口の温度が一般
には約400℃であることからして熱効率を考慮すれば
400℃以下のできるだけ低温で還元することができる
こと、第3に、高空間速度で十分働らくこと(この空間
速度は触媒反応器容積に関係するもので、大きいほど装
置のコンパクト化が可能であるが、一方、圧損の増加も
あり、したがつて触媒の形状の問題とともに性能面でも
高水準が要求される。)、第4として、排ガス中には煤
塵が存在しており、この煤塵は大部分炭素であるが、鉄
分をはじめ種々の重金属が含まれていて煤塵が触媒に付
着しても、触媒が被毒されないことが必要である。この
4点以外にも触媒の備えるべき特質はあるが、上記4点
が重要な特質である。排ガスの浄化システムとして脱硫
法が湿式プロセスとしてほぼ確立されている現在、脱硫
後のボイラー排ガス中のNOx除去を考えると、湿式プ
ロセスで低温化された排ガスをさらに乾式接触還元工程
に導くためには加温しなければならず、その熱量を考慮
すると脱硫前に直接乾式接触還元できることが最も望ま
しく、このためには上記4点のうち第1項記載のSO2
等の硫黄酸化物に被毒されない触媒を開発することが最
も重要なこととなろう。
By the way, there are various catalytic reduction methods depending on the reducing agent used, but there are two types: non-selective catalytic reduction, which also reduces the ions coexisting in the exhaust gas, and selective catalytic reduction, which selectively reduces only NOx. Broadly classified. In the former case, methane, hydrocarbons such as u℃, hydrogen, or carbon monoxide are used as reducing agents, but generally 2 to 6% oxygen coexists in exhaust gas from boilers, etc. There are many problems in reducing NOx, such as requiring a large amount of reducing agent, which is not economical, and furthermore, the reaction heat accompanying the reduction reaction being large, making it difficult to control the reaction temperature. On the other hand, in the latter case,
Using ammonia as a reducing agent selectively reduces only NOx, which is economical as only a small amount of reducing agent is needed, and the heat of reaction is extremely low, and what is produced by the reaction is harmless. This method is very advantageous compared to the above-mentioned methods. This selective catalytic reduction method using ammonia as a reducing agent is a generally well-known method, but the problem with this method is whether a catalyst suitable for the composition and properties of the exhaust gas to be treated can be obtained. be. The first physical property that the catalyst must have in this method is that the exhaust gas contains oxygen, sulfur compounds, carbon dioxide, water vapor, etc., but it is not affected by these coexisting gases, and only NOx is selectively produced. The second reason is that the treatment temperature is 400°C considering thermal efficiency since the temperature at the outlet of the economizer attached to the boiler system is generally about 400°C. Third, it must be able to perform the reduction at the lowest possible temperature; and thirdly, it must work satisfactorily at a high space velocity (this space velocity is related to the volume of the catalytic reactor, and the larger the volume, the more compact the device can be. On the other hand, there is also an increase in pressure drop, so a high standard is required in terms of performance as well as the problem of catalyst shape.)Fourthly, there is soot dust in the exhaust gas, and this soot dust is mostly composed of carbon. However, it is necessary that the catalyst is not poisoned even if soot and dust that contains various heavy metals including iron adheres to the catalyst. Although there are other characteristics that a catalyst should have in addition to these four points, the above four points are the important characteristics. Currently, the desulfurization method is almost established as a wet process as an exhaust gas purification system, and when considering the removal of NOx from the boiler exhaust gas after desulfurization, it is necessary to introduce the exhaust gas whose temperature has been lowered in the wet process further to the dry catalytic reduction process. Considering the amount of heat required, it is most desirable to perform direct dry catalytic reduction before desulfurization.
It will be of utmost importance to develop catalysts that are not poisoned by sulfur oxides such as sulfur oxides.

アンモニアを還元剤とする選択的接触還元法において、
従来からよく知られている触媒としては白金、パラジウ
ムはどの貴金属を活性アルミナなどに担持させた触媒が
あるが、これらは排ガス中に共在する硫黄化合物、酸素
、炭酸ガス、水蒸気などとくに硫黄化合物によつてNO
xの還元活性に影響を受け、接触活性が経時的に低下す
る欠点がある。
In the selective catalytic reduction method using ammonia as the reducing agent,
Conventionally well-known catalysts include catalysts in which noble metals such as platinum and palladium are supported on activated alumina, but these catalysts do not support sulfur compounds, especially sulfur compounds such as oxygen, carbon dioxide, and water vapor, which coexist in exhaust gas. depending on NO
It has the disadvantage that the contact activity decreases over time due to the influence of the reducing activity of x.

また、一方重金属触媒として知られている酸化銅などを
活性アルミナなどに担持させた触媒は、本発明者らが検
討したところ、排ガス中に共存する硫黄化合物、とくに
硫黄酸化物によつて被毒され、触媒活性が経時的に低下
することを認めた、この系の触媒は、たとえば英国特許
第1089716号明細書に開示されているように排ガ
ス中から硫黄酸化物を除去する吸着剤として公知てもあ
り、本発明らが検討したところによれば触媒に経時的に
硫黄分が蓄積してゆき、酸化銅は硫酸銅に変化し、さら
に活性アルミナの一部が硫酸アルミニウムに変化し、そ
れらの変化が結果的に触媒活性に影響し経時的低下をも
たらすものてあることが判明したのである。すなわち、
活性アルミナは、担体としてそのままの形ては使用てき
ないこと、使用するとすれば硫黄分が蓄積しないような
形で用いるか、あるいは蓄積しても触媒の成分は全く影
響を受けないものであることが必要であることを確認し
たのである。
On the other hand, the present inventors investigated a catalyst in which copper oxide, etc., which is known as a heavy metal catalyst, is supported on activated alumina, etc., and found that it is poisoned by sulfur compounds, especially sulfur oxides, that coexist in exhaust gas. Catalysts of this type are known as adsorbents for removing sulfur oxides from exhaust gases, for example as disclosed in British Patent No. 1,089,716. According to research conducted by the present inventors, sulfur content accumulates in the catalyst over time, and copper oxide changes to copper sulfate. Furthermore, a part of activated alumina changes to aluminum sulfate, and these It has been found that these changes can eventually affect the catalytic activity and cause it to deteriorate over time. That is,
Activated alumina cannot be used as a support in its original form; if it is used, it must be used in a form that does not accumulate sulfur content, or even if it accumulates, the components of the catalyst are not affected at all. It was confirmed that this was necessary.

本発明者らは、上記の点に鑑み排ガスにアンモニアを加
え、共存する硫黄化合物、酸素、炭酸ガス、水蒸気、煤
塵などとくに硫黄化合物によつて影響を受けることなく
、比較的低温下かつ高空間速度で効率よくNOxを無害
な窒素に還元除去し、しかも耐久性のある触媒を目的と
して研究した結果、触媒成分Aとして以下に規定する製
法でえられる表面積が3077?1V以上の酸化チタン
(TlO2)を完成触媒に対し30〜9踵量%、好まし
くは40〜95重量%含み、さらに触媒B成分としてマ
ンガン(Mn)とスズ(Sn)、マンガンとカドミウム
(Cd)、鉄(Fe)とニッケル(N1)、鉄とビスマ
ス(Bi)、クロム(Cr)とニッケル、クロムとアン
チモン(Sb)、コバルト(CO)とモリブデン(MO
)およびコバルトと鉛(Pb)の組からなる群から選ば
れた1組の酸化物を1〜7鍾量%、好ましくは5〜6唾
量%含んでなる触媒が上記の欠点を克服して長期にわた
り優れたNOx浄化率を持続することを見出し本発明を
完成した。
In view of the above points, the present inventors added ammonia to the exhaust gas, and the inventors added ammonia to the exhaust gas to remove coexisting sulfur compounds, oxygen, carbon dioxide gas, water vapor, soot, etc., without being particularly affected by sulfur compounds, at a relatively low temperature and in a high space. As a result of research aimed at creating a catalyst that efficiently reduces and removes NOx to harmless nitrogen at a high rate and is durable, we found that titanium oxide (TlO2) with a surface area of 3077-1 V or more, which can be obtained by the manufacturing method specified below as catalyst component A. ) based on the finished catalyst, preferably 40 to 95% by weight, and further contains manganese (Mn) and tin (Sn), manganese and cadmium (Cd), iron (Fe) and nickel as catalyst B components. (N1), iron and bismuth (Bi), chromium (Cr) and nickel, chromium and antimony (Sb), cobalt (CO) and molybdenum (MO
) and cobalt and lead (Pb) in an amount of 1 to 7%, preferably 5 to 6%, which overcomes the above-mentioned drawbacks. The present invention was completed by discovering that an excellent NOx purification rate can be maintained over a long period of time.

本発明の特徴のひとつは、以下に規定する製法でえられ
る高表面積TiO2を使用するところにある。このTi
O2を用いた触媒はまつたく硫黄分の影響を受けす、長
期間安定に触媒活性を保つことは驚くべきことである。
(イ)四塩化チタン、硫酸アンモニウムおよび硫酸より
えられるチタニウムアンモニウムサルフェート〔(Nl
il)2●SO4・TiO●SOeH2O〕の熱分解法
One of the features of the present invention is the use of high surface area TiO2 obtained by the manufacturing method specified below. This Ti
Catalysts using O2 are affected by the sulfur content, and it is surprising that they maintain stable catalytic activity for a long period of time.
(a) Titanium ammonium sulfate obtained from titanium tetrachloride, ammonium sulfate and sulfuric acid [(Nl
il) 2●SO4・TiO●SOeH2O] thermal decomposition method.

(ロ)四塩化チタン、硝酸チタンまたはテトライソプロ
ピルチタン酸エステルなど有機チタン酸エステルの加水
分解後焼成する方法。
(b) A method in which an organic titanate ester such as titanium tetrachloride, titanium nitrate or tetraisopropyl titanate is hydrolyzed and then fired.

(ハ)市販されている試薬級硫酸チタンまたは酸化硫酸
チタンを加水分解後焼成する方法。
(c) A method in which commercially available reagent grade titanium sulfate or titanium oxide sulfate is hydrolyzed and then calcined.

このようにしてえられたTiO2粉末のうち、以下の実
施例が示すように本発明はとくに表面積が少なくとも3
0dIyのものを用いることが好結果を与える。
Among the TiO2 powders obtained in this way, as shown in the following examples, the present invention particularly has a surface area of at least 3
Good results are obtained by using one with 0 dIy.

表面積の異なる2種以上のTlO2を適宜に混合し、結
果的に好ましい表面積を持つTlO2を調合して用いる
ことも可能である。また、用いるTiO2についてその
結晶形は問わないが、ルチル型よりも高表面積を持つア
ナター番ゼ型が一般には好ましく、両結晶混合系ではア
ナターゼ含量の多いものが好ましい。本発明においてT
lO2と共に用いられる触媒成分は、マンガン(Mn)
とスズ(Sn)、マンガンとカドミウム(Cd)、鉄(
Fe)とニッケル・(Ni)、鉄とビスマス(Bj)、
クロム(Cr)とニッケル、クロムとアンチモン(Sb
)、コバルト(CO)とモリブデン(MO)およびコバ
ルトと鉛(Pb)の組からなる群から選ばれた1組の酸
化物てあるが、その出発原料は、酸化物、水酸化物、)
無機酸塩、有機酸塩、オキシ酸またはその塩などから選
ばれ、とくにアンモニウム塩、シユウ酸塩、硝酸塩、硫
酸塩、リン酸塩またはハロゲン化物などからえらぶこと
ができる。
It is also possible to appropriately mix two or more types of TlO2 with different surface areas, and as a result, prepare and use TlO2 with a preferable surface area. Although the crystal form of TiO2 to be used does not matter, it is generally preferable to use the anatase type, which has a higher surface area than the rutile type, and in the case of a mixed type of both types, one with a high anatase content is preferable. In the present invention, T
The catalyst component used with lO2 is manganese (Mn)
and tin (Sn), manganese and cadmium (Cd), iron (
Fe) and nickel (Ni), iron and bismuth (Bj),
Chromium (Cr) and nickel, chromium and antimony (Sb)
), a pair of oxides selected from the group consisting of cobalt (CO) and molybdenum (MO), and cobalt and lead (Pb), and the starting materials are oxides, hydroxides, )
It can be selected from inorganic acid salts, organic acid salts, oxyacids or their salts, and especially ammonium salts, oxalates, nitrates, sulfates, phosphates, and halides.

本発明の触媒の調製法は、とくに限定されるものでなく
、一般法を採用しうるが、一例を示せば以下の通りであ
る。
The method for preparing the catalyst of the present invention is not particularly limited, and general methods may be employed, but one example is as follows.

たとえばTiO2−MnO2一SnO2系触媒の場合、
TiO2粉末、硝酸マンガン、塩化スズの所定量を水溶
液などとともにスラリー状に分散させ、場合によつては
適当な成型補助剤たとえばカルボキシメチルセルロース
、デンプンなどと加え、ニーダーでよく混練しえられた
混合物を成型し、ついで120〜15σCで乾燥し、3
00〜600℃、好ましくは400〜500℃で数時間
空気流中で焼成することによつてえられる。また別法と
しては、TiO2をあらかじめ球状、円筒状のペレット
としこれにマンガン成分やスズ成分を含浸または焼付に
より担持させたりしてもよい。触媒形状としては、上記
ペレットにとどまらず、板状、リボン状、波板状、ドー
ナツ状、格子状、その他の一体化成型されたものなどが
適宜えらばれる。また以上の方法はMn,,Sn以外の
触媒成分についても適宜採用される。本発明の触媒が使
用される処理の対象となる排ガスの組成としては、硫黄
酸化物含量が多いままの産業排ガスで通常硫黄酸化物1
0〜2500ppm1酸素1〜20%、炭酸ガス1〜1
5%、水蒸気5〜15%およびNOx(主にNO)10
0〜1000ppmの程度に含有するものである。
For example, in the case of TiO2-MnO2-SnO2 based catalyst,
A predetermined amount of TiO2 powder, manganese nitrate, and tin chloride is dispersed into a slurry with an aqueous solution, and if necessary, an appropriate molding aid such as carboxymethyl cellulose or starch is added, and the mixture is thoroughly kneaded with a kneader. Molded, then dried at 120-15σC,
It is obtained by calcination at 00-600°C, preferably 400-500°C for several hours in a stream of air. Alternatively, TiO2 may be made into spherical or cylindrical pellets in advance, and the manganese component or tin component may be impregnated or baked onto the pellets. The shape of the catalyst is not limited to the above-mentioned pellets, but may be suitably selected from a plate shape, a ribbon shape, a corrugated plate shape, a donut shape, a lattice shape, and other integrally molded shapes. Further, the above method can be appropriately employed for catalyst components other than Mn, Sn. The composition of the exhaust gas to be treated using the catalyst of the present invention is industrial exhaust gas with a high sulfur oxide content.
0-2500ppm1 oxygen 1-20%, carbon dioxide 1-1
5%, water vapor 5-15% and NOx (mainly NO) 10
The content is in the range of 0 to 1000 ppm.

通常のボイラー排ガスはこの範囲に入るが、とくにガス
組成を限定しない。たとえば、硫黄化合物を含まない含
NOx排ガスをも処理することができるからてある。ま
た、処理条件としては、排ガスの種類、性状によつて異
なるが、まずアンモニア(NH3)の添加量は、NOX
l部に対して0.5〜3部(モル比)が.好ましい。た
とえばボイラーの排ガス組成では、NOxのうちの大部
分がNOであるが、NOI:.NH3の当量関係は3:
2であるから当量より若干過剰の対NOxモル比1:1
の近辺がとくに好ましい。あまりに過剰のNH3は未反
応分として排出されな.一いよう留意しなければならな
いからである。次に反応温度は200〜400℃、とく
に280〜3500Cが好ましく、空間速度は1000
〜50000−1とくに3000〜30000−1の範
囲が好適である。以下に実施例および比較例を用いて本
発明をさ・らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施
例のみに限定されるものではない。
Normal boiler exhaust gas falls within this range, but the gas composition is not particularly limited. For example, it is possible to treat NOx-containing exhaust gas that does not contain sulfur compounds. In addition, treatment conditions vary depending on the type and properties of the exhaust gas, but first, the amount of ammonia (NH3) added is
0.5 to 3 parts (molar ratio) per 1 part. preferable. For example, in the exhaust gas composition of a boiler, most of the NOx is NO, but NOI:. The equivalence relationship of NH3 is 3:
2, so the molar ratio of NOx to NOx is 1:1, which is slightly in excess of the equivalent amount.
The vicinity of is particularly preferable. Excessive NH3 is not discharged as unreacted material. This is because you must be very careful. Next, the reaction temperature is preferably 200 to 400°C, particularly 280 to 3500°C, and the space velocity is 1000°C.
A range of 3000 to 30000-1 is particularly suitable. The present invention will be explained in more detail below using Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited only to these Examples.

比較例1 市販のアナターゼ型TlO2粉末(BET表面積10d
hり200yと、硝酸マンガンMn(NO3)2・6H
20176fIを含む160ccの水溶液とを混合し、
ニーダー中でよく練つた。
Comparative Example 1 Commercially available anatase type TlO2 powder (BET surface area 10d
200y and manganese nitrate Mn(NO3)2.6H
Mix with 160cc of aqueous solution containing 20176fI,
It was well kneaded in the kneader.

えられた泥状物をステンレス製製錠板にぬり込み、4T
nφ×4wmの成型体とし、12(代)で3時間乾燥後
、450℃で6時間焼成した。
Apply the obtained slurry to a stainless steel locking plate and press 4T.
A molded body of nφ×4wm was prepared, dried at 12 (generations) for 3 hours, and then fired at 450° C. for 6 hours.

えられた触媒の組成は、TlO2:MnO2=80:2
0(重量比)であつた。
The composition of the obtained catalyst was TlO2:MnO2=80:2
It was 0 (weight ratio).

実施例1 四塩化チタンTiCl457OOyを水に徐々に滴下し
て60%水溶液とし、この水溶液に硫酸2940yを攪
拌下添加した。
Example 1 Titanium tetrachloride TiCl457OOy was gradually dropped into water to make a 60% aqueous solution, and 2940y of sulfuric acid was added to this aqueous solution with stirring.

一方、硫酸アンモニウム3940fを含む100℃に加
熱された飽和水溶液を作り、この飽和水溶液を上記NC
l4−H2SO4水溶液中へ攪拌しながら加え、そのま
ま放置し、硫酸チタニウムアンモニウム〔(NH4)2
●SO4●TiO●SO,●H2O〕を析出させた。こ
れを枦別し500℃で10時間焼成し、さらに700℃
で1叫間焼成し硫酸チタニウムアンモニウムを熱分解し
て2300yのTiO2をえた。このTlO2の表面積
は34.4イ1yであつた。えられたTiO2粉末20
0Vに水180ccを加えてよく練り、この白色泥状物
を比較例1におけると同様に成型、乾燥、焼成し4wn
φ×4顛のTlα成型体をえた。
On the other hand, prepare a saturated aqueous solution containing 3940f of ammonium sulfate heated to 100°C, and add this saturated aqueous solution to the above NC.
Add titanium ammonium sulfate [(NH4)2
●SO4●TiO●SO, ●H2O] were precipitated. This was separated and fired at 500℃ for 10 hours, and then heated to 700℃.
After firing for one hour, titanium ammonium sulfate was thermally decomposed to obtain 2300y of TiO2. The surface area of this TlO2 was 34.4y1y. Obtained TiO2 powder 20
Add 180 cc of water to 0 V, mix well, and mold, dry, and bake this white slurry in the same manner as in Comparative Example 1.
A Tlα molded body of φ×4 size was obtained.

この成型体80yを硝酸マンガンMn(NO3)2゜6
H2033yおよび塩化スズSnCl・2H2015f
を含む100ccの水溶液中に浸漬し、そのまま湯浴上
濃縮乾固し、ついで450℃で6時間焼成した。えられ
た触媒の組成はTiO2:MnO2:SnO2=80:
10:0(重量比)であつた。
This molded body 80y was mixed with manganese nitrate Mn (NO3) 2°6
H2033y and tin chloride SnCl・2H2015f
The sample was immersed in 100 cc of an aqueous solution containing 100 ml of water, concentrated to dryness on a hot water bath, and then calcined at 450° C. for 6 hours. The composition of the obtained catalyst was TiO2:MnO2:SnO2=80:
The ratio was 10:0 (weight ratio).

比較例2 ヘキサクロロ白金酸0.532yを水70ccに溶解し
、市販の球状活性アルミナ(平均粒径4wnφ、BET
表面積120dhり100y上に濃縮含浸担持せしめた
Comparative Example 2 0.532y of hexachloroplatinic acid was dissolved in 70cc of water, and commercially available spherical activated alumina (average particle size 4wnφ, BET
It was concentrated and impregnated and supported on a surface area of 120dh and 100y.

乾燥後水素気流中450℃で3時間還元焼成した。えら
れた触媒の白金担持量は0.2重量%であつた。
After drying, reduction firing was performed at 450° C. for 3 hours in a hydrogen stream. The amount of platinum supported on the obtained catalyst was 0.2% by weight.

比較例3 硝酸第二鉄Fe(NO3)3−9H20101yを水1
00ccに溶解し比較例2におけると同じ球状活性アル
ミナ80Vに濃縮含浸担持せしめ、乾燥後450℃で6
時間焼成し、鉄担触媒をえた。
Comparative Example 3 Ferric nitrate Fe(NO3)3-9H20101y in 1 part water
The same spherical activated alumina 80V as in Comparative Example 2 was concentrated and impregnated and supported at 450℃ after drying.
After firing for a period of time, an iron-supported catalyst was obtained.

比較例4 比較例2において用いた活性アルミナの代わりにシリカ
担体(SlO296%、表面積10ばIyl4mφ×4
m)100yを用い、他は比較例2と同様にして白金担
持触媒をえた。
Comparative Example 4 Instead of the activated alumina used in Comparative Example 2, a silica carrier (SlO296%, surface area 10, Iyl4mφ×4
A platinum supported catalyst was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that m) 100y was used.

比較例5 比較例4で用いたシリカ担体を用い、他は比較例3に準
じて鉄担持触媒をえた。
Comparative Example 5 Using the silica carrier used in Comparative Example 4, an iron supported catalyst was obtained in accordance with Comparative Example 3 except for the same.

実施例2 実施例1および比較例1〜5でえられた各触媒について
、以下のような方法で机上活性試験を行ない、初期活性
の比較を行なつた。
Example 2 A desktop activity test was conducted on each of the catalysts obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 5 in the following manner, and the initial activities were compared.

各触媒30ccを溶融塩浴に浸漬された内径2『のステ
ンレス製反応管に充填し、ボイラー排ガスに近似した合
成ガスにアンモニアを添加した下記第1表に示す組成の
ガスを2.5f/分の流速(空気速度5000F1r−
1)で触媒層に導入し、反応温度とNOx還元率(浄化
率、%)の関係を求めた。
30 cc of each catalyst was filled in a stainless steel reaction tube with an inner diameter of 2'' immersed in a molten salt bath, and a gas of the composition shown in Table 1 below, which was made by adding ammonia to synthesis gas similar to boiler exhaust gas, was fed at 2.5 f/min. Flow velocity (air velocity 5000F1r-
In 1), it was introduced into the catalyst layer, and the relationship between the reaction temperature and the NOx reduction rate (purification rate, %) was determined.

なお、NOx分析は柳本製ケミカル式CLD7S型を使
用した。えられた結果を第2表に示す。
Note that a chemical CLD7S model manufactured by Yanagimoto was used for the NOx analysis. The results obtained are shown in Table 2.

・第2表から明らかな通り比較例2の貴金属触媒の低温
活性のあること、比較例3のアルミナ担体使用触媒と本
発明触媒とは、同等の初期活性を示すこと、比較例4〜
5のシリカ担体使用触媒はかなり低水準しか示さないこ
とが示された。実施例3 実施例1および比較例1〜3てえられた各触媒について
、以下のような方法で実ガスによる寿命耐久試験を行な
つた。
- As is clear from Table 2, the noble metal catalyst of Comparative Example 2 has low-temperature activity, the catalyst using an alumina carrier of Comparative Example 3 and the catalyst of the present invention show equivalent initial activity, and Comparative Examples 4-
The silica-supported catalyst of No. 5 was shown to exhibit significantly lower levels. Example 3 Each of the catalysts obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 was subjected to a life durability test using actual gas in the following manner.

各触媒90ccを溶融塩浴に浸漬した内径28顛のステ
ンレス製反応管に充填しボイラー排ガスの1部を導入し
た。
A stainless steel reaction tube with an inner diameter of 28 mm was filled with 90 cc of each catalyst immersed in a molten salt bath, and a portion of the boiler exhaust gas was introduced.

排ガス中に同伴される煤塵は、アランダム充填層および
ガラスウール層を用いてその大部分を除去したのち、触
媒層に導入するようにした。このボイラー排ガスの平均
組成は、NOx3OOppm..SOxl4OOppm
lO23.5容量%、CO2l3.5容量%、H2Ol
4容量%および残部窒素ガスよりなるものであり、これ
にアンモニアを300ppm添加して接触反応に供した
Most of the dust entrained in the exhaust gas was removed using an alundum packed bed and a glass wool layer, and then introduced into the catalyst bed. The average composition of this boiler exhaust gas is NOx3OOppm. .. SOxl4OOppm
1O23.5% by volume, CO213.5% by volume, H2Ol
4% by volume and the balance was nitrogen gas, and 300 ppm of ammonia was added thereto for catalytic reaction.

空間速度(SV)は500011r−1、反応温度は3
30℃に調整した。えられた結果を第3表に示す。
Space velocity (SV) is 500011r-1, reaction temperature is 3
The temperature was adjusted to 30°C. The results obtained are shown in Table 3.

上記第3表からも明らかな通り、本発明の触媒は100
叫間を径過してもほとんどその活性劣化が見られないの
に対し、比較例2および3の触媒の活性劣化はきわめて
著るしいことが判明した。
As is clear from Table 3 above, the catalyst of the present invention has a
It was found that the activity of the catalysts of Comparative Examples 2 and 3 deteriorated very significantly, whereas the catalysts of Comparative Examples 2 and 3 showed almost no deterioration of their activity even after passing the catalyst.

実施例4〜10実施例1におけると同様にして調製した
TiO2成型体を使用し、実施例1の調製法に準じて、
第4表に示すように重金属成分を変えて触媒を調製した
Examples 4 to 10 Using TiO2 molded bodies prepared in the same manner as in Example 1, according to the preparation method of Example 1,
Catalysts were prepared with different heavy metal components as shown in Table 4.

実施例4〜10では重金属成分を2種用いた組成の触媒
てある。
In Examples 4 to 10, catalysts were prepared using two types of heavy metal components.

それぞれ重金属成分は、触媒調製時、塩化第2鉄、硝酸
マンガン、硝酸鉛、酢酸コバルト、塩化カドミウム、硝
酸ニッケル、無水クロム酸、三塩化アンチモン、モリブ
デン酸アンモニウム、硝酸ビスマスを使用した。えられ
た各触媒について、実施例2におけると同様の机上活性
試験を行ない、第4表に示す結果をえた。実施例11〜
12 実施例1におけると同様にしてえられたTIO2粉末に
対し、硝酸マンガンと塩化第2錫の使用量をMnO2/
SnO2=1(重量比)となるように変えるほかは実施
例1の方法にしたがい、第5表に示す各触媒をえ(実施
例11)、同様に塩化第二鉄と硝酸ニッケルをFe2O
3/NiO=1(重量比)となるように用い第5表に示
す各触媒をえた(実施例12)。
As heavy metal components, ferric chloride, manganese nitrate, lead nitrate, cobalt acetate, cadmium chloride, nickel nitrate, chromic anhydride, antimony trichloride, ammonium molybdate, and bismuth nitrate were used in preparing the catalyst. A desktop activity test similar to that in Example 2 was conducted for each of the catalysts obtained, and the results shown in Table 4 were obtained. Example 11~
12 For TIO2 powder obtained in the same manner as in Example 1, the amounts of manganese nitrate and stannic chloride were changed to MnO2/
The method of Example 1 was followed except that SnO2 = 1 (weight ratio), each catalyst shown in Table 5 was used (Example 11), and ferric chloride and nickel nitrate were replaced with Fe2O.
3/NiO=1 (weight ratio) to obtain each catalyst shown in Table 5 (Example 12).

以上えられた各触媒について、実施例2におけると同様
のNOxの初期浄化活性を325℃において測定したと
ころ、第5表に示す結果をえた。
The initial NOx purification activity of each of the catalysts obtained above was measured at 325° C. in the same manner as in Example 2, and the results shown in Table 5 were obtained.

第5表より明らかな如く、全触媒重量に対しチタン以外
の重金属成分は1〜7鍾量%の範囲のとき、高水準を示
すことが示された。実施例13 第1表に示した合成排気ガスのうちで、SO2を800
ppmから100ppmに変えた以外はまつたく同一組
成であるガス組成を用いて実施例1の触媒につき机上活
性試験を行ない、第2表中に示したものと同様の結果を
えた。
As is clear from Table 5, it was shown that heavy metal components other than titanium showed a high level when the weight amount was in the range of 1 to 7% based on the total catalyst weight. Example 13 Of the synthetic exhaust gas shown in Table 1, SO2 was
A desktop activity test was conducted on the catalyst of Example 1 using the same gas composition except that ppm was changed from 100 ppm, and results similar to those shown in Table 2 were obtained.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 窒素酸化物を含有する有害ガス中にアンモニアを添
加し、そのガス混合物を接触的に反応せしめて窒素酸化
物を選択的に還元する触媒として、触媒成分Aとして下
記(イ)、(ロ)または(ハ)の方法によりえられた表
面積が30m^2/g以上の2酸化チタン(TiO_2
)を完成触媒当り30〜99重量%含み、さらに触媒成
分Bとして、マンガン(Mn)とスズ(Sn)、マンガ
ンとカドミウム(Cd)、鉄(Fe)とニッケル(Ni
)、鉄とビスマス(Bi)、クロム(Cr)とニッケル
、クロムとアンチモン(Sb)、コバルト(Co)とモ
リブデン(Mo)およびコバルトと鉛(Pb)の組から
なる群から選ばれた1組の酸化物を完成触媒当り1〜7
0重量%含有せしめてなることを特徴とする窒素化合物
除去用触媒組成物。 (イ)四塩化チタン、硫酸アンモニウムおよび硫酸より
えられるチタニウムアンモニウムサルフェート〔(NH
_4)_2・SO_4・TiO・SO_4・H_2O〕
の熱分解法。 (ロ)四塩化チタン、硝酸チタンまたはテトライソプロ
ピルチタン酸エステルなど有機チタン酸エステルの加水
分解後焼成する方法。 (ハ)市販されている試薬級硫酸チタンまたは酸化硫酸
チタンを加水分解後焼成する方法。
[Claims] 1. As a catalyst for selectively reducing nitrogen oxides by adding ammonia into a harmful gas containing nitrogen oxides and catalytically reacting the gas mixture, the following catalyst component A is used: Titanium dioxide (TiO_2) with a surface area of 30 m^2/g or more obtained by the method of a), (b) or (c)
) per finished catalyst, and as catalyst component B, manganese (Mn) and tin (Sn), manganese and cadmium (Cd), iron (Fe) and nickel (Ni).
), one set selected from the group consisting of iron and bismuth (Bi), chromium (Cr) and nickel, chromium and antimony (Sb), cobalt (Co) and molybdenum (Mo), and cobalt and lead (Pb). 1 to 7 oxides per finished catalyst
A catalyst composition for removing nitrogen compounds, characterized in that it contains 0% by weight. (a) Titanium ammonium sulfate obtained from titanium tetrachloride, ammonium sulfate, and sulfuric acid [(NH
_4)_2・SO_4・TiO・SO_4・H_2O]
pyrolysis method. (b) A method in which an organic titanate ester such as titanium tetrachloride, titanium nitrate or tetraisopropyl titanate is hydrolyzed and then fired. (c) A method in which commercially available reagent grade titanium sulfate or titanium oxide sulfate is hydrolyzed and then calcined.
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