JPS6052856B2 - 固定燃焼装置よりの排ガス中に含まれる窒素酸化物の除去法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固定燃焼装置よりの排ガス中に含まれる窒
素酸化物をアンモニア接触還元法により除去する方法、
さらに詳しくは、各種工場の固定燃焼装置から排出され
る排ガスを、バナジウムとニオブおよびその他の元素か
らなる少なくとも３成 分系の触媒活性成分を担持させ
たハニカム型触媒の存在下にアンモニアと接触還元反応
に付して排ガス中に含まれる窒素酸化物を効率よく除去
する方法に関する。

近年、重工業の著しい発達に伴ない、各種工場から排
出される有害物質が環境衛生上重要な問題となつてきて
いる。

ことに、それら有害物質のうち、窒素酸化物（以下、Ｎ
ｏ、という）は、光化学スモッグ発生の一原因となると
いわれており、そのＮｏ、の除去法の開発がきわめて重
要となり、すでに種々の方法が堤案されている。 これ
らＮ０ｘ除去法を大別すると、吸収法、接触分解法、接
触還元法に分けられるが、前２者の方法では、廃液処理
の問題、高温を必要とするなど、の難点があり、工業的
な方法としてはかならずしも適当でなく、後者の接触還
元法、なかんずく、アンモニアによる選択的接触還元法
が低コスト、廃液の後処理を要しないなどの利点を有し
、最近のＮＯ．除去方法の主流となつている。しかしな
がら、この選択的接触還元法においては、従来、触媒と
して球状、柱状、ラヒシリング状など、いわゆるペレッ
ト型触媒が用いられており、このような方法では触媒層
における圧力損失が大となり、大きな空間速度をとりえ
ず（一般に３０００〜６０００ｈｒ１程度）、それ以上
の大きな空間速度で行なうには大容量のプロアを要しま
たより高活性の触媒を必要とする。

しかも、これら従来法では、コークス炉、焼結炉などか
らの排ガスのごとく、大量の粉塵を含む排ガスでは、触
媒層に粉塵が堆積し、触媒の劣化をひき起し、また触媒
層の目詰りによる圧力損失が増大するなどの欠点があり
、実用化への大きな障害になつている。本発明者らは、
このような従来法における難点を解消し、広範囲の空間
速度にて圧力損失を最小限に押え、しかも触媒層の目詰
まりなどのほとんど生じないＮＯｘ除去法を開発すべく
種々研究を重ねた結果、バナジウムとニオブおよびチタ
ンからなる３成分系の触媒活性成分を含有するハニカム
型触媒を用いることによりその目的を達しうることを知
り本発明を完成するにいたつた。すなわち、本発明は、
各種固定燃焼装置からの排ガス中のＮＯｘをアンモニア
接触還元法により除去するに際し、触媒として、バナジ
ウムとニオブおよびチタンからなる３成分系の触媒活性
成分を含有するハニカム型触媒を用い、該被処理排ガス
を温度２００〜５００℃、空間速度１００００〜１００
０００１１ｒ−１の条件下にアンモニアと接触反応させ
ることによりＮＯｘを除去する方法を堤供するものであ
る。

本発明て用いられるハニカム型触媒は、断面が多数の６
角形、４角形、３角形などの多角形もしくは円形からな
るいわゆる蜂巣状、さらにはサインウェーブ状、くもの
巣状または渦巻状であつて、空間率約５０〜７０％の空
洞を有するハニカム型！担体上に前記のごとき３成分系
からなる接触活性成分を担持させてえられる。このハニ
カム型担体としては、金属基材上にシリカ、アルミナ、
チタニア、ジルコニア、トリアなどの粉末を被覆焼結し
たものも用いうるが、これらは被覆材と基材と・の密着
性不良にもとづく被覆材のはげ落ち、あるいは熱膨張率
の差が大きいために熱履歴に対して弱いなどの欠点を有
するため、コーデイエライトなどのセラミックス基材上
にシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、トリアな
どの粉末を適当なバインダーと混合して被覆焼結したも
のが好ましい。この被覆材としては、触媒担体として必
要な高表面積を容易にうるため、アルミナを主成分とし
たものがとくに有利であるが、このアルミナを主成分と
する被覆材を被覆したうえに、さらにチタニア、トリア
、シリカ、ジルコニアなどを被覆するか、または、アル
ミナとシリカ、チタニア、ジルコニア、トリアなどの１
種または２種以）上との混合物を被覆してもよい。さら
にこれらのハニカム型担体を製造するには、コーデイエ
ライト、粘土、陶土などのセラミックス系骨材を用い、
これを適当なバインダーと共に混練して坏土となし、こ
の坏土を蜂の巣状などのハニカムコア・成型溝を設けた
ダイスを前面に備えた油圧プランジャ型、オーガー型な
どの公知の押出機により押出成型してハニカム形状の通
気孔を有する円形、四角形などの任意の全体形状を有す
る部材とし、これにシリカ、アルミナ、チタニア、ジル
コニ゛ア、トリアなどの多孔性物質を被覆し、この部材
を乾燥および焼成する。また金属基材を用いる場合には
、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、トリアな
どの粉末を被覆焼結した金属板の波形化したシートと平
らなシートを相互に細胞状構造を形成するように重ね合
わせる方法が採用される。かくしてえられた被覆層を設
けたハニカム型担体上に触媒活性成分を担持させるには
、前記の元素の酸化物、塩化物、無機酸塩またはアンモ
ニウム塩などの水溶液、もしくはさらにシユウ酸、マレ
イン酸、酒石酸またはグルコン酸などの有機酸を含有す
る水溶液に、該ハニカム型担体を浸漬し、ついでこれを
３００〜６０００Ｃにて焼成することにより達せられ、
この際、触媒活性成分を０．１〜２０％（重量％、以下
同じ入好ましくは１〜１０％担持させる。

なお、ある種のハニカム型触媒は、すでに内燃機関から
の排ガス浄化に応用され、高い空間速度で利用されうる
ことが知られているが、本発明者らは、前記のごとき特
定の３成分系からなる触媒活性成分を担持させたハニカ
ム型触媒を用いることにより各種固定燃焼装置からの排
ガス浄化に応用し、従来のペレット型触媒による方法に
比し、広範囲の空間速度にて使用され、しかも粉塵によ
る閉鎖の問題をも解決するとともに、より低温度領域で
も効果的にＮＯｘを除去しうることを見出したものであ
る。

すなわち、本発明方法によれば、前記のごとき本発明の
ハニカム型触媒を用いることにより、触媒反応温度２０
０〜５００℃、空間速度１００００〜１０００００Ｆ１
ｒ−１の条件下で各種固定燃焼装置からの排ガスをアン
モニアと接触反応させることにより、従来法に比しはる
かに効率よくＮＯｘ除去を行なうことができ、ことに本
発明方法においては、従来法では実際上利用されえなか
つた低温度領域（たとえば２５０〜３００℃）および高
い空間速度（たとえば１００００〜２００００１１ｒ−
１またはそれ以上）においてもきわめて高いＮＯＯ除去
率を示すものである。

このように、本発明方法によれば、高い空間速度で、ま
た低温度領域にて効率よくＮＯＯ除去が可能であり、熱
源の節約、圧力損失の低減、さらには触媒劣化の防止な
どの種々の利点を有するため、本発明方法は、工業的な
排ガスからのＮＯＯ除去方法として、きわめて価値の高
いものである。つぎに実施例をあげて本発明方法をさら
に具体的に説明する。実施例１ 蒸留水にシユウ酸４７０ｇ１メタバナジン酸アンモニウ
ム１７０ｇ１五塩化ニオブ９３ｇおよびチタン酸溶液２
７６ｇを溶解させ全量を１ｅとする。

ハニカム型セラミックス基材にγ−アルミナとバインダ
ーをあわせて約３０％被覆させ、これを上記水溶液に３
紛間浸漬する。これを取り出して水切りしたのち、１１
０℃で１時間乾燥し、ついで電気炉にて空気を流入させ
ながら５００℃で１時間焼成するとバナジウム、ニオブ
およびチタンの酸化物が担持されたハニカム型触媒をう
る。この触媒を用い、ＮＯ：２５０ｐｐｍ，ＮＨ３：３
７５ｐｐｍ，０２：４％、Ｈ２Ｏ：７％、残部Ｎ２から
なる混合ガスを、空間速度１００００ｈｒ−１にて種々
の反応温度で接触反応させ、ＮＯｘ除去率を調べた。

その結果を添付の第１図に示す。別に、球状の多孔質ア
ルミナ担体５００ｍ１を前記と同様に水溶液に浸漬、処
理して、バナジウム、ニオブおよびチタンの酸化物が担
持されたペレット型触媒をうる（この場合の触媒活性成
分の担持量は前記ハニカム型触媒の場合の倍量であつた
）。

この触媒を用い、前記と同様の条件下に混合ガスを処理
してＮＯｘ除去率を調べた。その結果も同様に第１図に
示す。第１図から明らかなように、同一空間速度におい
ては本発明のハニカム型触媒を用いた場合の方がはるか
に高いＮＯｘ除去率を示し、ことに低温度領域において
その差が著しい。

なお、この場合のハニカム型触媒層の圧力損失は、ペレ
ット型触媒の場合の約１０分の１であつた。

実施例２ 前記実施例１と同様にして作製したハニカム型触媒を用
い、実施例１と同様の組成を有する合成混合ガスを、空
間速度１００００，２００００および３００００Ｆ１ｒ
１にて種々の反応温度で接触反応させ、ＮＯＯ除去率を
調べた。

その結果を第２図に示す。この結果から明らかなように
、本発明のハニカム型触媒によれば、空間速度３０００
０Ｆ１ｒ１においても、触媒反応温度を３００℃以上に
保てば９０％以上のＮＯｘ除去率を示す。なお、この場
合における本発明のハニカム型触媒層における圧力損失
は、ペレット型触媒の場合の約１紛の１であつた。実施
例３前記実施例１と同様にして作製したハニカム型触媒
を用い、ＮＯ：〜３５０ｐｐｍ，０２：２〜８％、ＳＯ
，：〜２００ｐｐｍ１残部ＣＯ２，Ｈ２Ｏ，Ｎ２などの
組成を有するコークス炉排ガスを、ＮＯ／ＮＨ３比：１
．飄空間速度１００００Ｆ１ｒ１の条件下、種々の反応
温・度にて接触反応させ、ＮＯｘ除去率を調べた。

その結果を第２図に示す。なお、このコークス炉排ガス
反応温度２５００Ｃに保持して５００時間反応させて触
媒の耐久テストを行なつたが圧力損失の増大は皆無であ
つた。

・

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のハニカム型触媒と従来のペレット型
触媒を用いた場合の種々の反応温度におけるＮＯｘ除去
率を比較したグラフであり、第２図は、本発明のハニカ
ム型触媒による種々の空間速′度、反応温度におけるＮ
ＯＯ除去率を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定燃焼装置よりの排ガス中に含まれる窒素酸化物
   をアンモニア接触還元法にて除去するに際し、触媒とし
   て、ハニカム型基材にシリカ、アルミナ、チタニア、ジ
   ルコニア、トリアから選ばれる多孔性物質の１種または
   ２種以上を被覆してなるハニカム型担体にバナジウム酸
   化物、ニオブ酸化物およびチタン酸化物からなる３成分
   系の触媒活性成分を担持させてなるハニカム型触媒を用
   い、排ガスを温度２００〜５００℃、空間速度１０００
   ０〜１０００００ｈｒ＾−＾１の条件下にアンモニアと
   接触反応させることを特徴とする窒素酸化物の除去法。