KR101650985B1 - 배기가스 중의 ｎ₂ｏ 제거 장치 및 ｎ₂ｏ 제거 방법 - Google Patents

배기가스 중의 ｎ₂ｏ 제거 장치 및 ｎ₂ｏ 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 N2O 제거 장치는, 복수의 가스 유로(1)와 N2O 분해 촉매가 충전된 촉매 충전층(2)을, 각각 교대로 배열한 N2O 제거 장치로서, 촉매 충전층(2)을 사이에 두고 이웃하는 가스 유로(1)가, 가스 도입로(11)와, 가스 배출로(12)로 이루어지고, 각 가스 유로에, N2O 촉매의 시간 경과에 따른 변화에 의한 열화에 따라 순차 개방되어, 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시키는 밸브(3)를 설치한 N2O 제거 장치를 사용하며, N2O 제거 처리 시작 후부터의 시간 경과에 따른 변화에 따라, 밸브(31, 32)를 개방하여 촉매 충전층(2)의 사용수를 누적적으로 증가시켜 가는 것이다.

Description

배기가스 중의 Ｎ₂Ｏ 제거 장치 및 Ｎ₂Ｏ 제거 방법{DEVICE FOR ELIMINATING Ｎ₂Ｏ WITHIN EXHAUST GAS AND METHOD FOR ELIMINATING Ｎ₂Ｏ}
본 발명은 하수 오니 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스 중의 N2O 제거 장치 및 N2O 제거 방법에 관한 것이다.
하수 오니 소각로의 배기가스, 화력 발전소의 보일러 배기가스, 자동차의 배기가스 등에는, 소량의 N2O(아산화질소)가 포함되어 있다. N2O는 온실 가스의 하나이며, 지구 온난화 계수가 310으로서, 탄산가스의 310배의 지구 온실 효과를 초래한다. 이 때문에 지구 온난화 방지의 관점에서, 대기 중에의 N2O 배출량의 삭감이 강하게 요구되고 있다.
종래부터, N2O 분해 촉매를 이용하여 배기가스 중의 N2O를 환원 제거하는 기술이 개시되어 있다. 공업적 사용이 가능한 N2O 분해 촉매로서는, 제올라이트에 철이나 철 이온을 담지시킨 철-제올라이트계 촉매가 주류이며, 예컨대 특허문헌 1에는, 철-제올라이트계 촉매의 성형 방법으로서, 시판되는 암모늄·제올라이트와 FeSO4를 실온에서 볼밀로 교반 혼합하고, 얻어진 분말을 머플로 안에서 400℃∼600℃로 하소하며, 추가로 바인더를 더하여 직경 2 ㎜ 길이 5 ㎜의 원기둥형으로 압출 성형하는 것이 기재되어 있다.
또한, 철-제올라이트계 촉매의 그 밖의 성형 방법으로서, 알루미나졸 등을 이용하여 펠릿 형상으로 성형하는 기술도 개시되어 있다(예컨대 특허문헌 2).
배기가스 중의 N2O 제거 공정에서의 압력 손실 저감의 관점에서는, 표면적이 큰 허니콤 형상의 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 철-제올라이트계 촉매의 허니콤 형상으로의 성형은, 고도의 기술이 요구되어, 공업적인 실용성에는 부족하다는 문제가 있다.
공업적인 실용성의 관점에서는, 성형이 용이한 펠릿 형상의 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 펠릿 형상의 촉매를 통상의 반응기에 충전하여 사용하는 경우, 촉매의 충전층의 두께 증가에 따라 압력 손실이 커지지만, 예컨대 특허문헌 3에 개시되어 있는 레이디얼 반응기를 사용하는 것에 의해, 펠릿 형상의 촉매의 사용에 의한 압력 손실 증대의 문제를 방지할 수 있는 것이 알려져 있다. 도 4에는, 레이디얼 반응기의 설명도를 보여주고 있다.
도 4에 도시하는 레이디얼 반응기의 촉매상(catalyst bed)(6)에 펠릿 형상의 촉매를 충전하여, 배기가스 중의 N2O 제거를 행한 경우, 새로운 촉매의 사용시에는, 매우 높은 N2O 분해율이 얻어지지만, 촉매는 사용과 함께 열화되어, N2O 분해율이 저하되어 간다. 예컨대, 일본 동경도는 온실 가스 배출량 삭감을 목표로, 「도민의 건강과 안전을 확보하는 환경에 관한 조례(도쿄도 환경 확보 조례)」를 제정하여, 2010년 4월부터 대규모 사업소에 온실 가스 삭감을 의무화하고 있다 (H20. 6월 개정). 이 삭감 의무는 연도별 삭감량(비율)을 의무화하는 것이며, N2O 분해율이 변동하면, 안정적으로 N2O 배출량을 삭감하는 것이 어려워져 바람직하지 않다.
철-제올라이트계 촉매의 열화는, 촉매 구조의 변화에 기인하기 때문에, N2O 분해율의 회복에는 새로운 촉매와의 교환이 요구된다. 종래, N2O 배출량을 소정의 삭감 목표 범위로 유지하기 위해서는, N2O 분해율이 소정값 이하가 되는 타이밍에 빈번하게 촉매의 전량 교환을 행하고 있었다.
그러나, N2O 분해율이 소정값 이하가 되었다고 해서 교환되는 촉매여도, 아직 N2O 분해율이 소정값 이하 레벨이 되는 정도의 N2O 분해능은 갖는 것이고, 상기한 빈번하게 촉매의 전량 교환을 행하는 종래 기술에서는, 촉매가 갖는 N2O 분해능을 충분히 이용하지 않은 단계에서, 쓸데없이 촉매 폐기가 행해져, 그 결과, 촉매의 총사용량이 많아진다고 하는 문제가 있었다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2009-183827호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2001-286736호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공표 제2004-537403호 공보
본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하여, N2O 분해 촉매가 본래 갖는 N2O 분해능의 이용률을 향상시키고, N2O 배출량을 소정의 삭감 목표 범위로 유지하기 위해 사용되는 촉매의 총사용량을 삭감 가능하게 하는 배기가스 중의 N2O 제거 장치 및 N2O 제거 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 N2O 제거 장치는, 복수의 가스 유로와 N2O 분해 촉매가 충전된 촉매 충전층을, 각각 교대로 배열한 N2O 제거 장치로서, 촉매 충전층을 사이에 두고 이웃하는 가스 유로가, 가스 도입로와, 가스 배출로로 이루어지고, 각 가스 유로에, N2O 촉매의 시간 경과에 따른 변화에 의한 열화에 따라 순차 개방되어, 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시키는 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 2 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 N2O 제거 장치에 있어서, 촉매 충전층은, 상단부와 하단부에 개폐부를 갖는 수직층으로 이루어지고, 이 수직층과 가스 유로를 교대로 병렬 배치한 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 3 기재의 발명은, 청구항 1 또는 2 기재의 N2O 제거 장치에 있어서, N2O 분해 촉매가 펠릿 형상의 철-제올라이트계 촉매인 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 4 기재의 발명은, 청구항 1∼3 중 어느 하나에 기재된 N2O 제거 장치를 이용하여, 밸브의 개폐에 의해 촉매 충전층의 사용수를 제어하는 배기가스 중의 N2O 제거 방법으로서, N2O 제거 처리 시작 후부터의 시간 경과에 따른 변화에 따라, 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시켜 가는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 5 기재의 발명은, 청구항 4 기재의 N2O 제거 방법에 있어서, N2O 제거 처리중, 이 N2O 제거 장치의 N2O 분해율이 목표값을 밑도는 단계에서 밸브를 새로 개방하여, 사용하는 촉매 충전층을 추가하고, N2O 제거 처리에 사용하는 촉매의 총량을 순차 증가시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
청구항 6 기재의 발명은, 청구항 5 기재의 N2O 제거 방법에 있어서, 모든 촉매 충전층을 사용 후, 이 N2O 제거 장치의 N2O 분해율이 목표값을 밑도는 단계에서, 가장 장기간 사용한 촉매 충전층으로의 가스 도입을 행하는 가스 도입로의 밸브를 선택적으로 정지하고, 이 촉매 충전층의 촉매를 새로운 촉매와 교환한 후, 새로운 촉매 충전층으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 N2O 제거 방법에서는, 복수의 가스 유로와 N2O 분해 촉매가 충전된 촉매 충전층을, 각각 교대로 배열한 N2O 제거 장치로서, 촉매 충전층을 사이에 두고 이웃하는 가스 유로가, 가스 도입로와, 가스 배출로로 이루어지고, 각 가스 유로에, N2O 촉매의 시간 경과에 따른 변화에 의한 열화에 따라 순차 개방되어, 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시키는 밸브를 설치한 N2O 제거 장치를 이용하고, N2O 제거 처리 시작 후부터의 시간 경과에 따른 변화에 따라, 밸브를 개방하여 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시켜 가는 구성을 갖는다. 이 구성에 의하면, N2O 분해 촉매의 N2O 분해능이 소정값 이하로 저하된 경우라도, 이 N2O 분해 촉매의 교환이라는 수단이 아닌, 새로운 N2O 분해 촉매의 추가로 N2O 배출량을 소정의 삭감 목표 범위로 유지할 수 있기 때문에, N2O 분해 촉매가 본래 갖는 N2O 분해능의 이용률을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 구성에 의하면, 또한, 열화된 촉매도 계속 이용할 수 있기 때문에, N2O 배출량을 소정의 삭감 목표 범위로 유지하기 위해 사용되는 촉매의 총사용량을 삭감할 수 있다.
청구항 5 기재의 발명에 의하면, N2O 제거 처리중, 이 N2O 제거 장치의 N2O 분해율이 목표값을 밑도는 단계에서 밸브를 새로 개방하여, 사용하는 촉매 충전층을 추가하고, N2O 제거 처리에 사용하는 촉매의 총량을 순차 증가시키는 구성에 의해, 이 N2O 제거 장치 전체로서 안정된 N2O 분해능이 얻어져, N2O 분해율을 소정 범위로 안정 제어할 수 있다.
청구항 6 기재의 발명에 의하면, 모든 촉매 충전층을 사용 후, 이 N2O 제거 장치의 N2O 분해율이 목표값을 밑도는 단계에서, 가장 장기간 사용한 촉매 충전층으로의 가스 도입을 행하는 가스 도입로의 밸브를 선택적으로 정지하고, 이 촉매 충전층의 촉매를 새로운 촉매와 교환한 후, 새로운 촉매 충전층으로 하여 사용하는 구성에 의해, N2O 배출량을 소정의 삭감 목표 범위로 유지하기 위해 사용되는 촉매의 총사용량을 삭감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 N2O 제거 장치의 상면 단면도이다.
도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 선 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 4는 레이디얼 반응기의 정면 단면도이다.
도 5는 본 발명의 N2O 제거 방법에 의한 N2O 분해율, 촉매 사용량을 보여주는 도면이다.
도 6은 종래의 N2O 제거 방법에 의한 N2O 분해율, 촉매 사용량을 보여주는 도면이다.
이하에 본 발명의 바람직한 실시형태를 나타낸다.
발명의 N2O 제거 장치는, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 복수의 가스 유로(1)와 N2O 분해 촉매가 충전된 촉매 충전층[2(2a∼2j)]을, 각각 교대로 배열하여 갖고 있다.
촉매 충전층[2(2a∼2j)]은, 상단부와 하단부에 개폐부를 갖는 수직층으로 하는 것에 의해, 중력에 따라 촉매의 유입이나 배출이 용이해진다. 따라서, 촉매의 충전 작업이나 교환 작업성의 향상을 도모하는 관점에서 수직층으로 하는 것이 바람직하다.
가스 유로(1)는, N2O 제거 장치 내에 배기가스를 도입하는 가스 도입로(11)와, N2O 제거 장치 내에서 촉매 처리 후의 배기가스를 배출하는 가스 배출로(12)로 이루어지고, 이들 가스 도입로(11)와 가스 배출로(12)가, 촉매 충전층(2)을 사이에 두고 교대로 배치되어 있다.
가스 도입로(11)의 입구부에는 가스 도입을 제어하는 입구측 밸브(31)가 구비되고, 가스 배출로(12)의 출구부에는 가스 배출을 제어하는 출구측 밸브(32)가 구비되어 있다. 예컨대 도 1에서, 밸브(31a)와 밸브(32a), 밸브(32b)를 개방하고, 나머지 밸브(31b∼31e), 밸브(32c∼32f)를 폐쇄해 두는 것에 의해, 촉매 충전층(2a, 2b)에 선택적으로 배기가스를 흘릴 수 있다.
각 촉매 충전층[2(2a∼2i)]에는, 펠릿 형상의 철-제올라이트계 촉매가 충전되어 있다.
하수 오니 소각로 등으로부터 배출되는 배기가스는, 도 1, 도 3에 도시하는 바와 같이, N2O 제거 장치의 측면에 배치된 배기가스 공급관(4)으로부터, 입구측 밸브(31)가 개방되어 있는 가스 도입로(11)에 공급된다. 배기가스는 가스 도입로(11)로부터 인접하는 촉매 충전층(2)에 들어가고, 촉매 충전층(2)에서는 N2O 분해 촉매의 작용에 의해 배기가스 중의 N2O가 분해된다. 촉매 충전층(2)에서의 N2O 제거 처리를 거친 배기가스는 인접하는 가스 배출로(12)에 들어가고, N2O 제거 장치의 측면에 배치된 배기가스 배출관(5)으로부터 배출된다.
본 발명의 촉매 충전층(2)에 충전되어 있는 철-제올라이트계 촉매는, 사용에 수반되는 촉매 구조의 변화에 의해 N2O 분해능이 저하되는 것이 알려져 있다. 그러나, 본 발명에서는, 촉매 충전층(2)을 복수 갖는 구성으로 하고, N2O 제거 처리 시작 직후부터 시간 경과에 따른 변화에 따라, 촉매 충전층(2)의 사용수를 누적적으로 증가시켜 가는 구성에 의해, N2O 제거 장치 전체로서는, N2O 분해능을 소정 레벨로 유지할 수 있어, N2O 분해율을 소정 범위로 안정적으로 제어할 수 있다.
촉매 충전층(2)의 사용수를 누적적으로 증가시켜, 복수의 촉매 충전층(2)에 충전된 촉매 전체에서, N2O 분해능을 소정 레벨로 유지하는 구성에 의하면, 가장 장기간 사용되고 있는 촉매 충전층(2)의 촉매가 단독으로는 필요한 N2O 분해능을 갖지 않는 레벨로 열화된 후에도 사용을 계속하면서, 높은 N2O 분해능을 갖는 새로운 촉매가 충전된 촉매 충전층(2)의 사용을 시작함으로써, N2O 제거 장치 전체로서 N2O 분해능을 소정 레벨로 유지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 열화된 촉매도 계속해서 촉매로서 계속 사용할 수 있기 때문에, N2O 분해능의 이용률이 향상하고, 그 결과로서 촉매의 총사용량의 삭감을 도모할 수 있다.
또한, 모든 촉매 충전층을 사용 후, N2O 분해율이 목표값을 밑도는 경우에, 가장 장기간 사용한 촉매 충전층(2)의 촉매를 새로운 촉매와 교환한 후, 새로운 촉매 충전층으로서 사용하는 구성에 의해, N2O 배출량을 소정의 삭감 목표 범위로 유지하기 위해 사용되는 촉매의 총사용량을 삭감할 수 있다.
[실시예]
도 1에 도시하는 N2O 제거 장치를 이용하여, 하수 오니 소각로 배기가스 중의 N2O 제거 처리를 실시하는 데 필요한 촉매량을 시산(試算)한 결과를 하기에 나타낸다. 이 N2O 제거 장치는, 각 4 ㎥의 촉매가 충전된 촉매 충전층을 10층 가지며, 합계 40 ㎥의 촉매가 충전되어 있다.
촉매는, 이하의 철-제올라이트 촉매로 한다.
(촉매 형식)
특허문헌 1에 기재된 제법으로 제조한 철-제올라이트 촉매를 사용한다. 또한, 시험에 이용한 철-제올라이트 촉매는, 특허문헌 1에 기재된 제법으로 제조한 것이며, 직경 2 ㎜×길이 5 ㎜의 펠릿형, 제올라이트는 β형 및 MFI형의 것이다.
(촉매 성능 평가)
사용 시작부터 t일 후에서의, 공간 속도 A/Hr, 배기가스 온도 450℃, 환원제로서 암모니아를 NH3/N2O 몰비가 1.0∼1.3이 되도록 첨가한 조건 하에서의 N2O 분해율 y(t,A)는 하기 식이 된다.
y(t,A)=100-100×(1-0.9996t)2000/A
예컨대, 공간 속도 2000/Hr에서는, 사용 시작시의 N2O 분해율은 대략 100%이며, 사용 기간 4년(=1160일)에서는 N2O 분해율은 80%가 된다.
또한, 연간 가동률은 80%(290일/년)로 하여 계산하고, 촉매량에 여유는 고려하지 않는다.
(시산 조건)
상기의 성능을 갖는 촉매를 이용하여, 10년간, N2O 분해율의 연 평균값이 80% 이상이 되도록 N2O 제거 처리를 행하는 데 필요한 촉매량을 시산하였다. 대상으로 하는 배기가스는, 하수 오니 소각로부터의 배출되는 배기가스(촉매 입구 온도: 450℃)로서, 그 유속은 52,000 N㎥/h로 하였다.
도 6에는, 본 발명의 방법의 비교예로서, 상기와 같은 촉매를 사용하면서, 1년째부터 촉매량 26 ㎥로 처리를 행하고, 이 촉매를 4년간 사용 후, N2O 분해율이 80%까지 저하된 단계에서, 이 촉매의 전량을 새로운 촉매 26 ㎥로 교환하고, 다시 4년 후에도 촉매의 전량을 새로운 촉매 26 ㎥와 교환하여, 10년간의 평균 N2O 분해율을 80%로 유지한다고 하는 조건하에서의 시산 결과를 보여주고 있다. 도 4에 도시하는 비교예의 경우, 10년간에서의 합계 촉매 사용량은, 78 ㎥ 필요했다.
도 5에는, 본 발명의 방법에 따라, 1년째는 밸브(31a, 31b, 32a, 32b)를 개방으로 하고, 그 밖의 밸브는 폐쇄한 상태로 사용하며, 3개의 촉매 충전층(촉매량 12 ㎥)으로 처리를 행하고, N2O 분해율의 연 평균값이 80% 이하가 된 단계에서, 촉매 충전층의 사용수를 늘린다고 하는 조건하에서의 시산 결과를 보여주고 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 사용 시작 직후의 촉매는 성능이 높아, 소량의 촉매로(높은 SV 조건으로) 높은 성능을 확보할 수 있지만, 사용에 따라 촉매의 분해 성능은 저하되어, 1년 후에는 12 ㎥의 촉매로는 연 평균 80% 이상의 N2O 분해율을 유지할 수 없게 되기 때문에, 2년째는, 1년째부터 사용되고 있는 촉매 12 ㎥에, 새로운 촉매 4 ㎥를 추가하여 배기가스 처리를 행한다. 구체적으로는, 2년째는 밸브(31a, 31b, 32a, 32b, 32c)를 개방으로 하고, 그 밖의 밸브는 폐쇄한 상태로 사용하며, 4조(槽)의 촉매 충전층(촉매량 16 ㎥)으로 처리를 행한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하면, 10년간에서의 합계 촉매 사용량을, 36 ㎥로 억제할 수 있다.
1: 가스 유로 11: 가스 도입로
12: 가스 배출로 2(2a∼2j): 촉매 충전층
3: 밸브 31(31a∼31e): 입구측 밸브
32(32a∼32f): 출구측 밸브 4: 배기가스 공급관
5: 배기가스 배출관 6: 촉매상

Claims (6)

  1. 복수의 가스 유로와, N2O 분해 촉매가 충전된 수직층으로 이루어진 복수의 촉매 충전층을, 각각 교대로 병렬 배열한 N2O 제거 장치로서, 촉매 충전층을 사이에 두고 병렬 방향으로 이웃하는 가스 유로의 한쪽을 가스 도입로, 다른 쪽을 가스 배출로로 하며, 각 가스 유로에, N2O 촉매의 시간 경과에 따른 변화에 의한 열화에 따라 순차 개방되어, 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시키는 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 N2O 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 촉매 충전층은, 상단부와 하단부에 개폐부를 갖는 수직층으로 이루어지고, 이 수직층과 가스 유로를 교대로 병렬 배치한 것을 특징으로 하는 N2O 제거 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, N2O 분해 촉매가 펠릿 형상의 철-제올라이트계 촉매인 것을 특징으로 하는 N2O 제거 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 N2O 제거 장치를 이용하여, 밸브의 개폐에 의해 촉매 충전층의 사용수를 제어하는 배기가스 중의 N2O 제거 방법으로서, N2O 제거 처리 시작 후부터의 시간 경과에 따른 변화에 따라, 촉매 충전층의 사용수를 누적적으로 증가시켜 가는 것을 특징으로 하는 N2O 제거 방법.
  5. 제4항에 있어서, N2O 제거 처리중, 이 N2O 제거 장치의 N2O 분해율이 목표값을 밑도는 단계에서 밸브를 새로 개방하여, 사용하는 촉매 충전층을 추가하고, N2O 제거 처리에 사용하는 촉매의 총량을 순차 증가시키는 것을 특징으로 하는 N2O 제거 방법.
  6. 제5항에 있어서, 모든 촉매 충전층을 사용 후, 이 N2O 제거 장치의 N2O 분해율이 목표값을 밑도는 단계에서, 가장 장기간 사용한 촉매 충전층으로의 가스 도입을 행하는 가스 도입로의 밸브를 선택적으로 정지하고, 이 촉매 충전층의 촉매를 새로운 촉매와 교환한 후, 새로운 촉매 충전층으로서 사용하는 것을 특징으로 하는 N2O 제거 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104759205B (zh) * 2015-03-18 2017-03-15 山东大学 一种高温风道脱硝反应器及用其脱硝的方法
KR20230132508A (ko) 2021-01-13 2023-09-15 바스프 에스이 아산화질소 포함 오프-가스 스트림의 후처리 방법
WO2022152608A1 (en) 2021-01-13 2022-07-21 Basf Se A process for decomposing nitrous oxide from a gas stream

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002119830A (ja) 2000-10-16 2002-04-23 Babcock Hitachi Kk 長期連続運転設備からの排ガスの処理方法
JP2009183827A (ja) 2008-02-05 2009-08-20 Metawater Co Ltd 排ガス中のｎ２ｏ除去方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19751663C1 (de) * 1997-11-21 1999-07-22 Daimler Chrysler Ag Stickoxidmindernde Abgasreinigungsanlage für eine Verbrennungseinrichtung
JP3550653B2 (ja) 2000-04-10 2004-08-04 独立行政法人産業技術総合研究所 亜酸化窒素ガス含有ガスの処理方法及びその処理触媒
US20020183571A1 (en) 2000-11-30 2002-12-05 Sud-Chemie Inc. Radial reactor loading of a dehydrogenation catalyst
JP3809574B2 (ja) * 2001-01-12 2006-08-16 日本エコス株式会社 エンジンの排ガス浄化装置
CA2711090A1 (en) * 2008-01-02 2009-07-09 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Reactor and process for the decomposition of nitrogen oxides in gases
US8474249B2 (en) * 2008-09-08 2013-07-02 Ford Global Technologies, Llc Optimization of soot distribution in a diesel particulate filter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002119830A (ja) 2000-10-16 2002-04-23 Babcock Hitachi Kk 長期連続運転設備からの排ガスの処理方法
JP2009183827A (ja) 2008-02-05 2009-08-20 Metawater Co Ltd 排ガス中のｎ２ｏ除去方法

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