JPS6120332B2 - - Google Patents

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JPS6120332B2
JPS6120332B2 JP53039169A JP3916978A JPS6120332B2 JP S6120332 B2 JPS6120332 B2 JP S6120332B2 JP 53039169 A JP53039169 A JP 53039169A JP 3916978 A JP3916978 A JP 3916978A JP S6120332 B2 JPS6120332 B2 JP S6120332B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
hydrogen
nox
temperature
added
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Application number
JP53039169A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS54131569A (en
Inventor
Tsunekazu Akyama
Yasunari Tanimura
Yasuo Fujiwara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Publication of JPS6120332B2 publication Critical patent/JPS6120332B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は一酸化炭素及び窒素酸化物含有排ガス
処理方法、特に無触媒で、かつ工業的有利に一酸
化炭素及び窒素酸化物含有排ガスを処理して、そ
れらを無毒化する方法に関するものである。 自動車エンジン等の内燃機関の排出ガス、鉱石
焼結炉の排出ガス、その他各種の工業的プロセス
において排出される排ガス中には、一酸化炭素及
びNO、NO2などの窒素酸化物(以下において窒
素酸化物を「NOx」と総称することがある。)を
含有するものが多い。そして、一酸化炭素はその
猛毒性により、またNOxはいわゆる光化学スモ
ツグの原因物質として、環境汚染防止上いずれも
厳しい規制を受ける。 排ガス中のCO又はNOxを除去ないしは無毒化
する方法としては、従来種々の方法が提案されて
いる。しかし、従来法は充分に満足できるものが
なかつた。すなわち、CO及びNOxの両者を含有
する排ガスより両者を除去ないしは無毒化する従
来法には種々の困難性又は面倒な問題があつた。 たとえば、排ガス中のNOxを無害化する方法
として、排ガスにNH3を添化し種々の金属酸化物
触媒を用いて接触還元処理する方法が知られてい
る。しかしながら、内燃機関排ガスや鉱石焼結炉
排ガス等のようなNOxと同時にCO及びO2を多量
に含有する排ガスの処理にこの方法を適用する
と、次のような支障があつた。すなわち、NOx
をNH3により接触還元する際に使用する触媒と、
一酸化炭素を酸素で接触酸化する触媒とは非常に
似かよつたものであるために、NOxのNH3による
接触還元反応時に、同時に一酸化炭素の酸化反応
が起つて、触媒層の温度上昇を招き、工業的な処
理においてはそれが運転上の致命的な障害となつ
た。 また、CO及びNOxを含有する排ガス中のCOを
まず触媒によりO2と反応させ、次いでNH3を添加
して接触還元してNOxを除去する方法も知られ
ているが、一般に触媒を使用する方法は、触媒が
高価であること、定期的な触媒の再生及び交換を
必要とすること、並びに接触反応を行なわせるに
は効率的な高価な接触装置を必要とすることなど
のために、工業的実施においては経済的その他の
面において著しく不利となり、上記のような二重
に触媒を用いる方法は工業的には致命的な不利が
あつた。 さらに、NOx含有排ガスにNH3を添加して無触
媒で高温処理してNOxを分解する方法において
は、第三物質としてCOを存在させれば脱硝温度
を低下させる効果が得られるとされているが、こ
の場合に同時に脱硝可能な温度域が極めて狭くな
り、工業的な実施においては温度制御の困難など
の運転上の重大な支障があつた。 本発明者等は、CO及びNOxを含有する排ガス
を工業的に有利に無毒化する方法について研究を
行なつた結果、排ガス中のCOは比較的に低温
の、しかも広い温度領域においてH2の共存によ
り容易にCO2に酸化されるという驚くでき新知見
を得た。本発明はこの知見に基づいてなされたも
のである。 本発明は、一酸化炭素及び窒素酸化物含有排ガ
スを酸素の存在下でかつ水素を添加して400〜800
℃の温度に保持して含有一酸化炭素を二酸化炭素
に酸化する前工程、及び該前工程の排ガスを酸素
及び水素の存在下でかつアンモニアを添加して
490〜800℃の温度に保持して含有窒素酸化物を分
解する後工程を含むことを特徴とする一酸化炭素
及び窒素酸化物含有排ガス処理方法である。 本発明の処理方法が適用されるCO及びNOx含
有排ガスとしては、ガソリン燃料等を用いる自動
車エンジン等の種々の内燃機関の排ガス、鉱石焼
結炉等の各種の燃焼炉の排ガス及びその他各種の
工業的プロセスにおいて排出されるCO及びNOx
含有排ガス等のような、少量のNOxとともにCO
を0.1〜5容量%、O2を0.2〜20容量%含有する
種々の排ガスがあげられる。 本発明の前工程においては、上記したような
CO及びNOx含有排ガスを酸素の存在下で、かつ
水素を添加して400〜800℃の温度に保持して含有
COをCO2に酸化するものである。この工程にお
いて存在せしめる酸素の量は、排ガス中に含有さ
れるCOを化学量論的にCO2に酸化するのに十分
な量が必要であり、さらにこの量に後工程におい
てNH3又はNH3及びH2によりNOxを分解する際に
必要とするO2量を加えた量の酸素を存在せしめ
るのが望ましい。酸素濃度でいえば、上記したよ
うなCOを0.1〜5容量%含有する排ガスの場合に
は、O2濃度として0.1〜20容量%、好ましくは1
〜10容量%である。排ガス中に必要なO2が全
く、或いは充分な量において含まれていない場合
には、排ガスに酸素又は酸素含有ガス(たとえば
空気)を添加して必要なO2を補給する。また、
この工程においては水素を添加するが、その量は
排ガス中に含有されるCOに対し、モル比で0.05
以上、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.5〜
10である。水素の量が少なすぎると、排ガス中の
CO濃度を後工程におけるNOxの分解に支障をき
たさない程度まで低下させることができなくな
る。 かくして、必要量の酸素が存在し、かつ必要量
の水素が添加された排ガスを400〜800℃、好まし
くは500〜750℃の温度に保持すると、排ガス中の
含有COは効果的にCO2に酸化されて無毒化され
る。上記温度の保持時間は、通常、0.01秒以上、
好ましくは0.1秒以上で足りる。その保持温度を
あまり高温(たとえば800℃以上)にすること
は、COの自己燃焼によるCO2生成反応が起り、
H2添加下に比較的低温でCOをCO2に酸化して除
かんとする本発明の利点が得られなくなる。逆
に、保持温度をあまり低温(たとえば400℃以
下)にすると、H2添加下でもCOのCO2への酸化
反応が効果的に進行しなくなる。そして、この前
工程における保持温度範囲の幅が上記したように
極めて広いので、その作業管理が著しく容易であ
り、このことは工業的実施において極めて有利な
点である。 前工程の処理を経た排ガスに対し、次いで酸素
及び水素の存在下で、かつアンモニアを添加して
490〜800℃の温度に保持して含有窒素酸化物を分
解する後工程の処理を施す。この後工程における
NOxの分解反応等はNOに例をとれば下記の反応
式で示すとおりである。 4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 前工程を経た排ガス中に後工程において必要な
水素及び酸素が残存していれば、後工程において
は別にこれらを添加する必要がなく、NH3のみを
添加すればよい。また、前工程を経た排ガス中に
必要な水素及び酸素が全く残存していない場合、
及び充分な量の水素及び酸素が残存していない場
合には、NH3とともに水素及び酸素を添加する必
要がある。後工程において添加するNH3の量は排
ガス中のNOxに対してモル比で0.5以上、好まし
くは1〜10の範囲である。また、後工程において
存在せしめる水素の量はNH3に対しモル比で0.5
以上、好ましくは1モル以上、より好ましくは2
〜20モルである。その水素量は、アンモニアの分
解率及びNOxの分解率を高める観点からすれば
多いほど好ましい。また、H2/NH3のモル比が高
い程低温処理でNOxを有効に分解できる。しか
し、あまり大量の水素の使用は経済的に不利とな
るし、かつ装置の材質にも悪影響を及ぼす。した
がつて、NH3及びH2の供給量は、所望のNOx除
去率、用いる処理温度及び経済性等の諸条件を考
慮して選択される。後工程における酸素は添加さ
れたNH3の分解率を高めるために必要であり、そ
の量は処理ガス全量に対するO2濃度として0.1〜
20容量%、好ましくは1〜10容量%である。した
がつて、上記したように後工程においても必要に
応じ酸素又は酸素含有ガス(たとえば空気)を添
加する。 このようにして、前工程の処理を経た排ガスに
アンモニア及びその他の必要な成分を添加して
490〜800℃、好ましくは550〜750℃温度に、たと
えば0.01秒以上、好ましくは0.2〜10秒保持する
と、含有NOxは上記反応式にしたがつて容易に
分解される。後工程における保持温度があまり低
温ではNOx及びNH3の分解率が低下してくるし、
あまり高温にすると、NH3の分解率が向上するが
NH3又はN2よりのNOx生成反応が起り、結果的に
NOxの分解率が低下してくる。また、上記温度
での保持時間が長いほど脱硝率及びアンモニア分
解率が高くなるが、装置の巨大化及び温度保持の
困難性等の問題が生じる。 上記の前工程及び後工程とも、少なくともその
加熱温度保持時に排ガスと添加ガス等とが均一に
混合されているのが望ましく、また加熱温度も速
やかに均一化させるのが望ましいから、処理ガス
をその加熱前及び/又は加熱時に適当なガスの混
和手段(たとえば、多孔ノズルを使用して処理ガ
スを多点供給する方法、蒸気又は窒素ガスで処理
ガスを稀釈して供給する方法、あるいは煙道内に
邪魔板を設置する方法等)を用いて混合し、処理
ガス及び該ガス温度の均一化を図るのが望まし
い。 本発明の処理方法によるときには、無触媒で排
ガス中のCO及びNOxを工業的に有利に除去し、
無毒化することができる。すなわち、その前工程
においては排ガスを酸素の存在下で水素を添加し
て、幅の広い加熱温度条件(400〜800℃)の下
で、すなわち作業管理の容易な条件で処理して、
含有COを効果的にCO2に酸化して除くことがで
きる。次いで後工程では、COが除かれているた
めに、これまたその無触媒脱硝法における脱硝温
度領域を広げることができるから、温度制御の容
易な幅広い温度条件(490〜800℃)を用いて、工
業的に有利に含有NOxを効果的に分解すること
ができる。 次に、実施例及び比較例をあげて具体的に説明
する。以下の実施例は本発明の単なる例示であ
り、本発明の範囲はこの実施例によつてなんら制
限されるものではない。なお、実施例及び比較例
における%及びppmはいずれも容量にもとづく
ものである。 実施例 1 排ガス組成 NOx 100ppm CO 4850ppm O2 5% まず、上記組成の排ガス(メーキヤツプガス)
に1000ppmの水素を添加し、この排ガスを電気
炉中において第1表の前工程に記載の種々の温度
に加熱した直径50mm×長さ300mmの石英ガラス管
中を空間速度2400hr-1で通過させ、前工程の処理
をした。 次いで、この前工程の処理をした排ガスにアン
モニアを230ppm及び水素を1000ppmになるよう
添加してから、電気炉中において第1表の後工程
に記載の種々の温度に加熱した上記と同様の石英
ガラス管中を空間速度2400hr-1で通過させ、後工
程の処理をした。 その結果は、排ガス組成、NOx分解率及びCO
酸化率が第1表に示すとおりであつた。
【表】 比較例 1 実施例1における前工程での水素の添加を全く
行なわないほかは、同例と同様にして処理をし
た。 その結果は第2表に示すとおりであつた。 比較例 2 実施例1における前工程での水素の添加、及び
後工程での水素の添加をいずれも全く行なわない
ほかは、同例と同様にして処理をした。 その結果は第3表に示すとおりであつた。 第1表と、第2表又は第3表との対比から、水
素の添加、特に前工程における水素の添加により
CO酸化率が著しく向上することがわかる。
【表】
【表】 実施例 2 排ガス組成 O2 7% CO2 4% H2O 8% CO 4800ppm NOx 230ppm N2 残部 上記組成の廃ガス焼却炉排ガス(排出量10万
NM3/Hr.)の導出ダクト中において、約760℃の
ガス温度域に水素をH2濃度で5090ppmになるよ
うに連続供給したところ、炉出口におけるCO濃
度が230ppm、H2濃度が0ppmとなつた。 次いで、上記水素の供給個所よりさらに若干下
流域(上記水素供給域より1秒下流域であり、そ
の温度は約760℃である。)に水素をH2濃度で
1,150ppm及びアンモニアをNH3濃度で460ppm
になるように連続供給したところ、炉出口におけ
るNOx濃度が69ppm及びCO濃度が72ppmとなつ
た。 比較例 3 実施例2において、上流域における水素の供給
だけを全く停止したところ、炉出口における
NOx濃度が320ppm及びCO濃度が1440ppmとな
つた。この例から、CO含有排ガス中にNH3及び
H2を供給しても有効に脱硝できないことがわか
る。 実施例 3 実施例2において、下流域における水素及びア
ンモニアの供給を、H2濃度2300ppm及びNH3
度460ppmになるように変更したところ、炉出口
におけるNOx濃度が69ppm及びCO濃度が96ppm
となつた。 比較例 4 実施例3において、上流域での水素の供給を全
く中止したところ、炉出口におけるNOx濃度が
184ppm及びCO濃度が1920ppmとなり、脱硝率
が著しく低下した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一酸化炭素及び窒素酸化物含有排ガスを酸素
    の存在下でかつ水素を添加して400〜800℃の温度
    に保持して含有一酸化炭素を二酸化炭素に酸化す
    る前工程、及び該前工程後の排ガスを酸素及び水
    素の存在下でかつアンモニアを添加して490〜800
    ℃の温度に保持して含有窒素酸化物を分解する後
    工程を含むことを特徴とする一酸化炭素及び窒素
    酸化物含有排ガス処理方法。 2 前工程において、全処理ガス量に対し0.1〜
    20容量%の酸素を存在せしめる特許請求の範囲第
    1項記載の方法。 3 前工程における保持温度を500〜750℃とする
    特許請求の範囲第1項又は第2項記載の処理方
    法。 4 前工程において排ガス中の一酸化炭素1モル
    に対して0.05モル以上の水素を添加する特許請求
    の範囲第1項、第2項又は第3項記載の処理方
    法。 5 前工程において排ガス中の一酸化炭素1モル
    に対して0.5〜10モルの水素を添加する特許請求
    の範囲第1項、第2項、又は第3項記載の処理方
    法。 6 後工程における保持温度を550〜750℃とする
    特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、第4
    項、又は第5項記載の処理方法。 7 後工程において排ガス中の窒素酸化物
    (NOx)に対しモル比で0.4以上のアンモニアを添
    加する特許請求の範囲第1項、第2項、第3項、
    第4項、第5項、又は第6項記載の処理方法。 8 後工程においてアンモニアに対してモル比で
    0.5以上の水素を存在せしめる特許請求の範囲第
    1項、第2項、第3項、第4項、第5項、第6
    項、又は第7項記載の処理方法。
JP3916978A 1978-04-05 1978-04-05 Treatment of exhaust gas containing carbon monoxide and nitrogen oxides Granted JPS54131569A (en)

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DE102005025045A1 (de) 2005-05-30 2006-12-14 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Abgasanlage

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