JP3321423B2 - Exhaust gas purification method - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は排ガス浄化方法に関し、
排ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去し、該窒素酸化
物の還元剤として注入したアンモニア(NH3)の中の
未反応物を排ガス浄化系外に排出しない排ガス浄化方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification method,
The present invention relates to an exhaust gas purification method for removing nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas and not discharging unreacted substances in ammonia (NH 3 ) injected as a reducing agent for the nitrogen oxides to the outside of the exhaust gas purification system.
【0002】[0002]
【従来の技術】発電所、各種工場、自動車などから排出
される排煙中のNOxは、光化学スモッグや酸性雨の原
因物質であり、その効果的な除去方法として、アンモニ
ア(NH3)を還元剤とした選択的接触還元による排煙
脱硝法が火力発電所を中心に幅広く用いられている。触
媒にはバナジウム(V)、モリブデン(Mo)あるいは
タングステン(W)を活性成分にした酸化チタン(Ti
O2)系触媒が使用されており、特に活性成分の一つと
してバナジウムを含むものは活性が高いだけでなく、排
ガス中に含まれている不純物による劣化が小さいこと、
より低温から使用できることなどから、現在の脱硝触媒
の主流になっている(特開昭50−128681号公報
など)。2. Description of the Related Art NOx in flue gas emitted from power plants, various factories, automobiles and the like is a cause of photochemical smog and acid rain. As an effective method of removing NOx, ammonia (NH 3 ) is reduced. The flue gas denitration method by selective catalytic reduction as an agent has been widely used mainly in thermal power plants. As a catalyst, titanium oxide (Ti) containing vanadium (V), molybdenum (Mo) or tungsten (W) as an active component is used.
O 2 ) -based catalysts are used. Particularly, those containing vanadium as one of the active components have not only high activity but also little deterioration by impurities contained in exhaust gas.
Because it can be used at lower temperatures, it has become the mainstream of current denitration catalysts (Japanese Patent Laid-Open No. 50-128681, etc.).
【0003】ところで、近年の電力需要増加、特に夏期
電力需要の増加に対応するためガスタービンの建設ある
いはガスタービン等を利用したコージェネレーションシ
ステムの建設が都心部を中心に増加している。これらの
設備は人工密集地域に隣接して設置されることが多いこ
とと窒素酸化物(NOx)の排出規制が総量規制である
ことから、設備から排出される排ガス中のNOx量を極
めて低いレベルに抑えることが望まれている。このた
め、触媒の充填量を増加し、アンモニア注入量を増加さ
せて脱硝装置を高脱硝率で運転する等の方法が検討され
ている。Meanwhile, in order to cope with the increase in power demand in recent years, especially in summer, the construction of a gas turbine or the construction of a cogeneration system using a gas turbine or the like is increasing mainly in the city center. Since these facilities are often installed adjacent to artificially crowded areas and the regulations on the emission of nitrogen oxides (NOx) are total, the amount of NOx in the exhaust gas discharged from the facilities is extremely low. It is hoped that it will be suppressed. For this reason, a method of operating the denitration apparatus at a high denitration rate by increasing the amount of catalyst and increasing the amount of injected ammonia has been studied.
【0004】この様な高度の脱硝に対する需要に伴っ
て、脱硝反応に使用されなかった未反応アンモニア(以
下リークアンモニアという)もNOxレベル以下にする
ことが必須になってきており、リークアンモニアを低減
するため、脱硝触媒の後流部にアンモニア分解触媒の設
置が検討されている。このリークアンモニアを分解する
触媒についても従来より研究が進められており、アンモ
ニアの酸化活性に優れた銅(Cu)、鉄(Fe)等を活
性成分にした触媒等が知られている(特開昭52−43
767号公報等)。[0004] With the demand for such advanced denitration, it has become essential that unreacted ammonia (hereinafter referred to as "leakage ammonia") not used in the denitrification reaction be reduced to the NOx level or less, and the leakage ammonia is reduced. Therefore, installation of an ammonia decomposition catalyst in a downstream part of the denitration catalyst is being studied. Research on catalysts for decomposing this leaked ammonia has been conducted in the past, and catalysts using copper (Cu), iron (Fe), or the like as an active component having excellent ammonia oxidation activity have been known (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 2002-110572). Showa 52-43
767, etc.).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の内、単
に脱硝触媒を増加する方法は、未反応アンモニアが増加
するという問題がある。これは、脱硝装置をNH3/N
Ox比を変化させて運転した場合の触媒層出口における
NOx濃度とリークアンモニア濃度の挙動を示した図5
の実線で示す様に、NH3/NOx比を1近くで運転す
れば高脱硝率が得られるもののリークアンモニアもNH
3/NOxが1近辺から急に増大するためである。Among the above prior arts, the method of simply increasing the denitration catalyst has a problem that unreacted ammonia increases. This is because the denitration device is NH 3 / N
FIG. 5 shows the behavior of the NOx concentration and the leak ammonia concentration at the catalyst layer outlet when the operation was performed while changing the Ox ratio.
As shown by the solid line, when the NH 3 / NOx ratio is operated near 1, a high denitration rate can be obtained, but the leak ammonia is also reduced to NH 3
3 / NOx suddenly increases from around 1.
【0006】このリークアンモニアを低減するために触
媒層を二層にし、前流部に従来の脱硝触媒を設置し、後
流部に従来のアンモニア分解触媒を設置する図6のよう
な装置の場合には、NH3/NOx比を増加した場合の
リークアンモニアは確かに減少するものの、NH3の酸
化分解によって次式のようなNO生成反応が併発し、図
7に示すように高脱硝率が得られないという問題があっ
た。 NH3+5/4O2 → NO+3/2H2O (1)In order to reduce the leakage ammonia, the catalyst layer is divided into two layers, a conventional denitration catalyst is installed in the upstream part, and a conventional ammonia decomposition catalyst is installed in the downstream part as shown in FIG. Although the leak ammonia when the NH 3 / NOx ratio is increased certainly decreases, the NO generation reaction as expressed by the following equation occurs simultaneously due to the oxidative decomposition of NH 3 , and the high denitration rate is increased as shown in FIG. There was a problem that it could not be obtained. NH 3 + 5 / 4O 2 → NO + 3 / 2H 2 O (1)
【0007】そこで、本発明の目的は、排ガス中の窒素
酸化物を除去し、該窒素酸化物の還元剤として注入した
アンモニアの内の未反応物を排ガス浄化系外に排出しな
い排ガス浄化方法を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for purifying exhaust gas which removes nitrogen oxides in exhaust gas and does not discharge unreacted substances in ammonia injected as a reducing agent for the nitrogen oxides to the outside of the exhaust gas purification system. To provide.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成で解決される。排ガス中の窒素酸化物と、該窒素酸
化物の還元剤として注入したアンモニアとを、触媒と接
触させて、窒素酸化物を除去する方法において、排ガス
前流部で、接触還元により窒素酸化物を除去する脱硝触
媒を用いて処理し、排ガス後流部で、チタン(Ti)、
バナジウム(V)、タングステン(W)、モリブデン
(Mo)の中から選ばれる一種以上の元素のTi−V、
Ti−Mo、Ti−W、Ti−V−WまたはTi−Mo
−Vのいずれかの組み合わせからなる酸化物または銅
(Cu)または鉄(Fe)を担持したゼオライトからな
る組成物を第一成分とし、ゼオライト、アルミナ、シリ
カから選ばれる多孔体にあらかじめ担持された白金(P
t)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)から選ば
れる貴金属を含有する組成物を第二成分とした組成物か
ら成る触媒を用いて前記脱硝触媒を用いて処理した際の
残存アンモニアの酸化分解処理と該残存アンモニアの酸
化分解後に生成した窒素酸化物の除去を行う排ガス浄化
方法。 The above object of the present invention is solved by the following constitution. And nitrogen oxides in the exhaust gas, and ammonia was injected as a reducing agent for nitrogen oxides, in contact with the catalyst, a method of removing nitrogen oxides in an exhaust gas upstream side portion, nitrogen oxides by catalytic reduction Treated using a denitration catalyst to remove titanium, titanium (Ti),
Ti-V of at least one element selected from vanadium (V), tungsten (W), and molybdenum (Mo);
Ti-Mo, Ti-W, Ti-VW or Ti-Mo
A composition comprising an oxide composed of any combination of -V or a zeolite supporting copper (Cu) or iron (Fe) as a first component, and previously supported on a porous material selected from zeolite, alumina, and silica Platinum (P
t) Oxidative decomposition of residual ammonia when treated with the denitration catalyst using a catalyst comprising a composition containing a precious metal-containing composition selected from palladium (Pd) and rhodium (Rh) as a second component An exhaust gas purifying method comprising removing nitrogen oxides generated after treatment and oxidative decomposition of the residual ammonia .
【0009】また、本発明の排ガス浄化方法は、例えば
排ガス中の窒素酸化物と該窒素酸化物の還元剤として排
ガス中に注入されたアンモニアの内、未反応状態のアン
モニアを分解する触媒として前記脱硝機能を備えたアン
モニア分解触媒を用いる排ガス浄化方法である。Further, the exhaust gas purifying method of the present invention provides a catalyst for decomposing unreacted ammonia among nitrogen oxides in the exhaust gas and ammonia injected into the exhaust gas as a reducing agent for the nitrogen oxide. This is an exhaust gas purification method using an ammonia decomposition catalyst having a denitration function.
【0010】上記脱硝機能を備えたアンモニア分解触媒
の第一成分および第二成分は、例えば次のようなものを
用い、貴金属元素の濃度が0を越えて1000ppm以
下の範囲になるように両者を混合し、水を加えて混練
後、公知の方法により板状、ハニカム状、粒状に成形後
所定温度で焼成したものを触媒を用いて行われる。As the first component and the second component of the ammonia decomposition catalyst having the above-mentioned denitration function, for example, the following components are used, and both are used so that the concentration of the noble metal element becomes more than 0 and less than 1000 ppm. After mixing and kneading by adding water, the mixture is formed into a plate, a honeycomb, or a granule by a known method, and then fired at a predetermined temperature using a catalyst.
【0011】(A)第一成分としてはTi−V、Ti−
Mo、Ti−W、Ti−V−WまたはTi−Mo−Vの
いずれかの組み合わせの酸化物または銅(Cu)または
鉄(Fe)を担持したモルデナイト等のゼオライトを用
いる。(A) As the first component, Ti-V, Ti-
An oxide of any combination of Mo, Ti-W, Ti-V-W or Ti-Mo-V, or a zeolite such as mordenite supporting copper (Cu) or iron (Fe) is used.
【0012】(B)第二成分としては塩化白金酸、硝酸
パラジウム、塩化ロジウム等の貴金属の塩類またはゼオ
ライト、多孔質シリカ、多孔質アルミナにあらかじめ上
記貴金属元素をイオン交換含浸等により担持させた組成
物を用いる。(B) As the second component, a salt of a noble metal such as chloroplatinic acid, palladium nitrate or rhodium chloride or a composition in which the above noble metal element is previously supported on zeolite, porous silica or porous alumina by ion exchange impregnation or the like. Use things.
【0013】[0013]
【作用】図1は本発明になる排ガス浄化方法で用いられ
る触媒の有する細孔のモデルを示したものである。脱硝
触媒成分(第一成分)が形成するマクロポアの所々にゼ
オライト等の多孔質が形成するミクロポアが存在する構
造になっており、そのミクロポア内に貴金属元素含有第
二成分が担持された状態にある。この様な構造にすると
脱硝触媒成分に吸着され易いアンモニアはマクロポア入
り口部の脱硝触媒成分に選択的に吸着され、図2のよう
に拡散してくるNOxと反応して消費されてしまう。こ
のため拡散抵抗の大きいミクロポア内の貴金属にまでは
到達することがなく、通常の脱硝触媒の場合と同様の高
いNOx除去率を示す。FIG. 1 shows a model of pores of a catalyst used in an exhaust gas purifying method according to the present invention. It has a structure in which micropores such as zeolite are formed in places of macropores formed by the denitration catalyst component (first component), and the noble metal element-containing second component is supported in the micropores. . With such a structure, the ammonia that is easily adsorbed by the denitration catalyst component is selectively adsorbed by the denitration catalyst component at the entrance of the macropore, and is consumed by reacting with the diffused NOx as shown in FIG. For this reason, it does not reach the noble metal in the micropore having a large diffusion resistance, and shows a high NOx removal rate similar to that of a normal denitration catalyst.
【0014】一方、NOxが減少し、吸着アンモニアが
消費されなくなるとアンモニアはミクロポア内にまで拡
散するようになり貴金属にまで到達し、(1)と(2)
式で示される酸素による酸化反応が進行するようにな
る。 NH3+5/4O2 → NO+3/2H2O (1) NH3+3/4O2 → 1/2N2+3/2H2O (2)On the other hand, when the NOx decreases and the adsorbed ammonia is no longer consumed, the ammonia diffuses into the micropores and reaches the noble metal, and (1) and (2)
The oxidation reaction by oxygen represented by the formula proceeds. NH 3 + 5 / 4O 2 → NO + 3 / 2H 2 O (1) NH 3 + 3 / 4O 2 → 1 / 2N 2 + 3 / 2H 2 O (2)
【0015】ここで生成したNOは、図3の様に、ミク
ロポアからマクロポアへと触媒の外内に拡散していく過
程でマクロポア内面に吸着しているアンモニアに衝突し
て(3)式の脱硝反応により窒素に還元される。 NO+NH3+1/4O2 → N2+3/2H2O (3) このためNOを生成することが無く脱硝率の低下を生じ
ない。The NO generated here collides with the ammonia adsorbed on the inner surface of the macropores in the process of diffusing from the micropores to the macropores as shown in FIG. It is reduced to nitrogen by the reaction. NO + NH 3 + / O 2 → N 2 + 3 / 2H 2 O (3) Therefore, NO is not generated, and the denitration rate is not reduced.
【0016】以上に示したように本発明で用いる触媒
は、NOの存在する場合には通常の脱硝触媒と同様に作
用し、NOxが消費されてアンモニアが余剰になると、
貴金属の触媒作用によるアンモニアの酸化作用と脱硝触
媒の作用の協奏作用でアンモニアを窒素に添加できる新
規な触媒である。As described above, the catalyst used in the present invention operates in the same manner as a normal denitration catalyst when NO is present, and when NOx is consumed and ammonia becomes excessive,
This is a novel catalyst that can add ammonia to nitrogen by the synergistic action of the oxidation action of ammonia by the catalytic action of noble metal and the action of the denitration catalyst.
【0017】したがって、本発明の排ガス浄化方法で用
いる触媒を単独で使用した場合には、従来技術で問題と
なったNH3/NO比を高くすると生じる図5の実線の
ようなリークアンモニア量を同図破線のように極めて低
い値に押えることができる。[0017] Therefore, in the case of using a catalyst used in the exhaust gas purifying method of the present invention alone, the leak ammonia amount shown by the solid line in FIG. 5 that occurs with increasing the NH 3 / NO ratio in question in the prior art As can be seen from the broken line in FIG.
【0018】また、本発明の排ガス浄化方法で用いる触
媒を図6の二層式反応器の後流部に設置して(前流部に
は通常の脱硝触媒を設置する)リークアンモニアの酸化
分解に用いれば、NOxを生成することがないので、図
7の実線の様な従来のアンモニア分解触媒で問題となる
脱硝率の悪化を生じることなく、同図破線の様に高脱硝
率が得られる。Further, the catalyst used in the exhaust gas purifying method of the present invention is installed in the downstream part of the two-layer reactor shown in FIG. 6 (an ordinary denitration catalyst is installed in the upstream part) to oxidatively decompose leaked ammonia. In this case, NOx is not generated, so that a high denitration rate can be obtained as shown by a broken line in FIG. 7 without deterioration of the denitration rate which is a problem in the conventional ammonia decomposition catalyst as shown by the solid line in FIG. .
【0019】さらに、従来技術では脱硝触媒と同程度の
多量のアンモニア分解触媒が必要であるのに対し、本発
明で用いる触媒を用いる場合にはNOxが存在する時に
は脱硝触媒として作用するため脱硝触媒を少なくでき、
ひいては全体の触媒量を非常に少なくすることができ
る。Further, in the prior art, a large amount of ammonia decomposing catalyst is required as much as the denitration catalyst. On the other hand, when the catalyst used in the present invention is used, when NOx is present, it functions as a denitration catalyst. Can be reduced,
As a result, the total amount of catalyst can be extremely reduced.
【0020】この様に本発明で用いる触媒は、単独で使
用するか、あるいは従来の脱硝触媒の後流部に設置して
高脱硝率を維持しつつ、リークアンモニアの少ないシス
テムを構成することを可能にするものである。As described above, the catalyst used in the present invention may be used alone or may be installed downstream of a conventional denitration catalyst to constitute a system having a small amount of leaked ammonia while maintaining a high denitration rate. Is what makes it possible.
【0021】本発明で用いる触媒は前述したような触媒
の構成に特徴があり、その調製法もその様な構造を実現
できるものであればどのような調製法であっても採用で
きることは言うまでもない。しかし、次のような方法を
用いればより優れた触媒を得ることができる。The catalyst used in the present invention is characterized by the constitution of the catalyst as described above, and it goes without saying that any preparation method can be adopted as long as it can realize such a structure. . However, a better catalyst can be obtained by using the following method.
【0022】触媒成分の内、まず第一成分は、前記した
ような各種のものを使用することができるが、特に触媒
成分としてTi−V、Ti−V−Mo、Ti−W−V等
の元素からなる酸化物触媒を用いた場合に好結果をもた
らす。これらは、メタチタン酸等の含水酸化チタンのス
ラリにバナジウム、モリブデン、タングステンの酸素酸
塩をはじめとする塩類を添加し、加熱ニーダを用いて水
を蒸発させながらペースト状にし、乾燥後、400℃か
ら700℃で焼成、必要に応じて粉砕することによって
得られる。Among the catalyst components, the first component may be any one of the various components described above. Particularly, as the catalyst component, Ti-V, Ti-V-Mo, Ti-W-V, etc. Good results are obtained when an elemental oxide catalyst is used. These are prepared by adding salts such as vanadium, molybdenum, and oxyacid salts of tungsten to a slurry of hydrous titanium oxide such as metatitanic acid, forming a paste while evaporating water using a heating kneader, drying, and then drying at 400 ° C. To 700 ° C., and if necessary, pulverized.
【0023】また第二成分の添加は、予めゼオライト、
シリカ、アルミナ等の多孔体のミクロポア内にイオン交
換や混練により担持したものを調製し、第一成分に添加
するのが良い。第二成分に用いられるゼオライトはモル
デナイト、クリノプチロライト、エリオナイト、Y型ゼ
オライト等の中から選ばれるゼオライトの水素置換型、
ナトリウム型、カルシウム型のものを用いることができ
る。また、シリカ、アルミナは含水酸化物を低温で焼成
した表面積が100m2/gから500m2/gのものが
用いられる。これら粒径は1〜10μm程度であり、ゼ
オライト等の構造が破壊されない程度に粉砕して用いる
こともできる。これらに貴金属をその塩化物、硝酸塩、
あるいはアンミン錯体の形で溶解した水溶液中に浸漬し
てイオン交換するか、水溶液と共に蒸発乾固し、貴金属
を0.01wt%〜0.1wt%担持した粉末を得て、
第二成分として用いる。Further addition of the second component is pre-Me zeolite,
It is preferable to prepare a porous material such as silica or alumina supported by ion exchange or kneading in a micropore, and to add it to the first component. The zeolite used for the second component is mordenite, clinoptilolite, erionite, a hydrogen-substituted zeolite selected from among Y-type zeolites,
Sodium type and calcium type can be used. Further, silica and alumina having a surface area of 100 m 2 / g to 500 m 2 / g obtained by calcining a hydrated oxide at a low temperature are used. These particles have a particle size of about 1 to 10 μm, and can be used after being ground to such an extent that the structure of zeolite or the like is not destroyed. Add these precious metals to their chlorides, nitrates,
Alternatively, the powder is immersed in an aqueous solution dissolved in the form of an ammine complex for ion exchange, or is evaporated to dryness together with the aqueous solution to obtain a powder carrying 0.01 wt% to 0.1 wt% of a noble metal,
Used as the second component.
【0024】得られた第一、第二成分は第二成分/第一
成分重量比(以下第二成分/第一成分比)として20/
80〜0.5/99.5、望ましくは10/90〜1/
99の範囲に混合され、これに水、無機バインダ、成形
助剤、無機繊維等周知の成形性向上剤が添加されてニー
ダにより混練されてペースト状触媒混合物にされる。得
られたペースト状触媒は無機繊維製網状基材、溶射等に
より粗面化した金属基板等に塗布され、板状触媒に成形
されるか、押し出し成形機により柱状あるいはハニカム
状に成形される。The obtained first and second components have a weight ratio of the second component / the first component (hereinafter, the ratio of the second component / the first component) of 20 /
80 to 0.5 / 99.5, preferably 10/90 to 1 /
99, and water, an inorganic binder, a molding aid, an inorganic fiber, and other well-known moldability improvers are added, and the mixture is kneaded by a kneader to form a paste-like catalyst mixture. The obtained paste catalyst is applied to a network substrate made of inorganic fibers, a metal substrate roughened by thermal spraying or the like, and formed into a plate catalyst, or formed into a column shape or a honeycomb shape by an extruder.
【0025】第二成分/第一成分比は本発明では特に重
要であり、第二成分/第一成分比が前述した範囲より大
きい場合にはNOxを生成して、脱硝率の低下を生じ、
小さい場合にはアンモニアの分解率を高くできないとい
う不具合がある。特に、前述した範囲のうち、貴金属担
持量の大きいゼオライト、シリカ、アルミナ等を用いて
第二成分/第一成分比が小さくなるように選定し、かつ
触媒全体の貴金属担持量が1から1000ppm望まし
くは10から100ppmの範囲にすることが好結果を
与える。これは図1のモデルで示したように、第二成分
の形成するミクロポアが第一成分の形成するマクロポア
内にまばらに存在させて、NH3が選択的に第一成分に
吸着し脱硝反応に用いられ易くするためである。The second component / first component ratio is particularly important in the present invention, and when the second component / first component ratio is larger than the above-mentioned range, NOx is generated and the denitration rate is reduced,
When it is small, there is a problem that the decomposition rate of ammonia cannot be increased. Particularly, in the above-mentioned range, zeolite, silica, alumina or the like having a large noble metal loading is selected so that the second component / first component ratio is small, and the noble metal loading of the entire catalyst is desirably 1 to 1000 ppm. A range of 10 to 100 ppm gives good results. Which, as indicated in the model of Figure 1, micropores formed in the second component is sparsely be present in the macropores to form in the first component, NH 3 to be selectively adsorbed denitration reaction in the first component This is to make it easy to use.
【0026】また、貴金属量を小さくすることで、触媒
単価を低くできるという経済的効果以外に、脱硝反応と
アンモニアの酸化反応をNOの存在の有無によって分離
され易くする効果もある。In addition to the economical effect that the unit price of the catalyst can be reduced by reducing the amount of the noble metal, there is also an effect that the denitration reaction and the oxidation reaction of ammonia are easily separated depending on the presence or absence of NO.
【0027】さらに、単一触媒で用いる場合には第二成
分/第一成分比を小さくなるように選定し、図6に示す
ような二層式の反応器に使用する場合は第二成分/第一
成分比を大きくとり、貴金属含有量も大きい方が好結果
を得易い。Further, when using a single catalyst, the ratio of the second component / first component is selected to be small, and when using a two-layer reactor as shown in FIG. It is easy to obtain a good result if the first component ratio is large and the noble metal content is large.
【0028】[0028]
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。 実施例1 メタチタン酸スラリ(TiO2含有量:30wt%、S
O4含有量:8wt%)67kgにパラタングステン酸
アンモニウム((NH4)10H10・W12O46・
6H2O)を3.59kg及びメタバナジン酸アンモン
1.29kgを加え、加熱ニーダを用いて水を蒸発させ
ながら混練し、水分約36%のペーストを得た。これを
3mmφの柱状に押し出し、造粒後、流動乾燥機で乾燥
し、次に大気中550℃で2時間焼成した。得られた顆
粒をハンマーミルで1μmの粒径が60%以上に粉砕
し、第一成分である脱硝触媒粉末を得た。このときの組
成はV/W/Ti=4/5/91(原子比)である。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Example 1 Metatitanate slurry (TiO 2 content: 30 wt%, S
O 4 content: 8 wt%) 67 kg of ammonium paratungstate ((NH 4) 10 H 10 · W 12 O 46 ·
6H 2 O) and 3.59 kg of ammonium metavanadate were added and kneaded while evaporating water using a heating kneader to obtain a paste having a water content of about 36%. This was extruded into a column of 3 mmφ, granulated, dried with a fluidized drier, and then fired at 550 ° C. in the atmosphere for 2 hours. The obtained granules were pulverized with a hammer mill to a particle size of 1 μm to 60% or more to obtain a denitration catalyst powder as a first component. The composition at this time is V / W / Ti = 4/5/91 (atomic ratio).
【0029】一方、塩化白金酸(H2[PtC16]・
6H2O)0.665gを水1リットルに溶解したもの
に、Si/Al原子比が約21、平均粒径約10μmの
H型モルデナイト500gを加え、砂浴上で蒸発乾固し
てPtを担持した。これを180℃で2時間乾燥後、空
気中で500℃で2時間焼成し、0.05wt%Pt−
モルデナイトを調製し第二成分とした。On the other hand, chloroplatinic acid (H 2 [PtC 16 ].
To a solution of 0.665 g of (6H 2 O) in 1 liter of water was added 500 g of H-type mordenite having an Si / Al atomic ratio of about 21 and an average particle size of about 10 μm, and evaporated to dryness on a sand bath to remove Pt. Carried. This was dried at 180 ° C. for 2 hours, and calcined in air at 500 ° C. for 2 hours to obtain 0.05 wt% Pt-.
Mordenite was prepared and used as the second component.
【0030】これとは別に繊維径9μmのEガラス性繊
維1400本からなる撚糸を10本/インチの粗さで平
織りした網状物にチタニア40%、シリカゾル20%、
ポリビニールアルコール1%のスラリーを含浸し、15
0℃で乾燥して剛性を持たせ触媒基材を得た。Separately, a net obtained by plain weaving a twisted yarn consisting of 1400 E glass fibers having a fiber diameter of 9 μm with a roughness of 10 yarns / inch was used to obtain 40% of titania, 20% of silica sol,
Impregnated with 1% polyvinyl alcohol slurry, 15
It was dried at 0 ° C. to give rigidity, and a catalyst substrate was obtained.
【0031】第一成分20kgと第二成分408gにシ
リカ・アルミナ系無機繊維5.3kg、水17kgを加
えてニーダで混練し、触媒ペーストを得た。上記触媒基
材2枚の間に調製したペースト状触媒混合物を置き、加
圧ローラを通過させることにより基材の編目間および表
面に触媒を圧着して厚さ約1mmの板状触媒を得た。得
られた触媒は、180℃で2時間乾燥後、大気中で50
0℃で2時間焼成した。本触媒中の第一成分と第二成分
の第二成分/第一成分比は2/98で有り、Pt含有量
は触媒基材・無機繊維を除いて10ppmに相当する。To 20 kg of the first component and 408 g of the second component, 5.3 kg of silica-alumina-based inorganic fiber and 17 kg of water were added and kneaded with a kneader to obtain a catalyst paste. The prepared paste-form catalyst mixture was placed between the two catalyst substrates, and the catalyst was pressed between the stitches and the surface of the substrate by passing through a pressure roller to obtain a plate-like catalyst having a thickness of about 1 mm. . The obtained catalyst was dried at 180 ° C. for 2 hours, and then dried in air at 50 ° C.
It was baked at 0 ° C. for 2 hours. The second component / first component ratio of the first component and the second component in the present catalyst is 2/98, and the Pt content corresponds to 10 ppm excluding the catalyst base material and inorganic fibers.
【0032】比較例1 実施例1において第二成分を添加しないで同様に触媒を
調製した。Comparative Example 1 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that the second component was not added.
【0033】比較例2 実施例1の第一成分に替えて塩素法で製造されたチタニ
ア(石原産業(株)製、商品名:CR50)を用いて触
媒を得た。Comparative Example 2 A catalyst was obtained by using titania (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., trade name: CR50) produced by a chlorine method in place of the first component of Example 1.
【0034】試験例1 実施例1および比較例1および比較例2の触媒を幅20
mm×長さ100mmに切断したものを3mm間隔で反
応器に3枚充填し、表1に示した条件でアンモニア量を
変化させた場合の脱硝率と反応器出口における未反応ア
ンモニアを測定した。Test Example 1 The catalysts of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were
Three reactors cut into 100 mm × length 100 mm were filled into the reactor at intervals of 3 mm, and the denitration rate and the unreacted ammonia at the reactor outlet were measured when the amount of ammonia was changed under the conditions shown in Table 1.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】また、得られた結果を図4に示した。図4
に示されるように実施例1の触媒はアンモニア注入量を
増加させ、NH3/NO比を大きくした場合、脱硝率は
比較例1の脱硝触媒成分単独のものと同等であるにもか
かわらず反応器出口におけるアンモニア濃度は数ppm
と低い。これに対し比較例1はNH3/NO比が増加す
るにつれ、高濃度のアンモニアが反応器出口に検出され
る。一方、比較例2の第二成分は含むが脱硝活性を持た
ないチタニアを用いたものでは、反応器出口のNH3濃
度は低いものの多量のNOxを生成し脱硝率が負になっ
た。FIG. 4 shows the obtained results. FIG.
As shown in the above, when the catalyst of Example 1 was increased in the amount of injected ammonia and the NH 3 / NO ratio was increased, although the denitration rate was equivalent to that of the denitration catalyst component of Comparative Example 1 alone, the reaction did not proceed. The ammonia concentration at the outlet of the vessel is several ppm
And low. On the other hand, in Comparative Example 1, as the NH 3 / NO ratio increases, high-concentration ammonia is detected at the reactor outlet. On the other hand, in the case of using titania containing the second component of Comparative Example 2 but having no denitration activity, although the NH 3 concentration at the reactor outlet was low, a large amount of NOx was generated, and the denitration rate became negative.
【0037】この結果からも判るように本実施例になる
触媒は前述した如く第一成分と第二成分の協奏作用によ
り、NH3/NO比が低い場合は通常の脱硝触媒と同様
高い脱硝率を示し、脱硝反応でNOxが消費されてしま
うと余剰のアンモニアをNOxを生成することなく減少
できる極めて優れた触媒である。As can be seen from the results, the catalyst according to the present embodiment has a high denitration rate as a normal denitration catalyst when the NH 3 / NO ratio is low due to the concerted action of the first component and the second component as described above. This shows that when NOx is consumed in the denitration reaction, excess ammonia can be reduced without generating NOx.
【0038】実施例2および3 実施例1におけるH型モルデナイトに替えて微粒シリカ
粉末(富田製薬(株)製、商品名:マイコンF)(実施
例2)およびγ−アルミナ粉末(実施例3)を用いて同
様に第二成分を調製し、これと実施例1における第一成
分とを第二成分/第一成分比1/9で使用して触媒調製
した。Examples 2 and 3 In place of H-type mordenite in Example 1, fine silica powder (Microcomputer F, manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.) (Example 2) and γ-alumina powder (Example 3) A second component was prepared in the same manner as described above, and a catalyst was prepared using the second component and the first component in Example 1 at a ratio of the second component / first component of 1/9.
【0039】実施例4 実施例1における第二成分に替えて塩化白金酸水溶液
(Pt濃度:1.2mg/ml)833mlを用い他は
実施例1と同様の方法で触媒した。Example 4 A catalyst was prepared in the same manner as in Example 1 except that 833 ml of an aqueous solution of chloroplatinic acid (Pt concentration: 1.2 mg / ml) was used instead of the second component in Example 1.
【0040】実施例5 実施例1の第一成分調製法におけるパラタングステン酸
アンモニウムに替えてパラモリブデン酸アンモン((N
H4)6・Mo7O24・4H2O)を用いて他は実施
例1と同様に触媒調製した。Example 5 In place of ammonium paratungstate in the first component preparation method of Example 1, ammonium paramolybdate ((N
Other using H 4) 6 · Mo 7 O 24 · 4H 2 O) was similarly catalyst preparation as in Example 1.
【0041】実施例6および7 実施例1における塩化白金酸を硝酸パラジウム(Pd
(NO3)3)(実施例6)および硝酸ロジウム(Rh
(NO3)3)(実施例7)の硝酸溶解液に変更し、パ
ラジウムもしくはロジウム担持量0.05wt%のモル
デナイトを調製した。これをPt−モルデナイトの場合
と同様の方法で実施例1の第一成分に添加して触媒調製
した。Examples 6 and 7 The chloroplatinic acid in Example 1 was replaced with palladium nitrate (Pd
(NO 3 ) 3 ) (Example 6) and rhodium nitrate (Rh)
(NO 3 ) 3 ) (Example 7) was changed to the nitric acid solution, and mordenite having a palladium or rhodium loading of 0.05 wt% was prepared. This was added to the first component of Example 1 in the same manner as in the case of Pt-mordenite to prepare a catalyst.
【0042】実施例8〜10 実施例1における第二成分/第一成分比を2/98から
0.5/99.5(実施例8)、1/9(実施例9)、
2/8(実施例10)にそれぞれ変更し、他は実施例1
と同様に触媒を調製した。Examples 8 to 10 The ratio of the second component / first component in Example 1 was from 2/98 to 0.5 / 99.5 (Example 8), 1/9 (Example 9),
2/8 (Embodiment 10), and the others were changed to Embodiment 1
A catalyst was prepared in the same manner as described above.
【0043】実施例11〜13 実施例1における塩化白金酸の添加量を2.66gに変
えて第二成分を調製し、これを用いて実施例8〜10と
同じ第二成分/第一成分比でそれぞれ触媒を調製した。Examples 11 to 13 The second component was prepared in the same manner as in Examples 8 to 10 except that the amount of chloroplatinic acid added in Example 1 was changed to 2.66 g . Catalysts were prepared at respective component ratios.
【0044】比較例3 実施例5において第二成分を添加せず、第一成分単独で
触媒を調製した。Comparative Example 3 In Example 5, a catalyst was prepared using only the first component without adding the second component.
【0045】比較例4〜7 実施例2、3、6および7における第一成分を替えて比
較例3で用いたと同様のチタニアを使用しそれぞれ触媒
を調製した。Comparative Examples 4 to 7 Catalysts were prepared using the same titania as used in Comparative Example 3 except that the first component in Examples 2, 3, 6 and 7 was replaced.
【0046】試験例2 実施例1〜13、および比較例1〜7の触媒について表
1の条件下でアンモニア濃度を280ppm一定にし、
脱硝率と未反応アンモニアの分解率を測定した。得られ
た結果を表2にまとめて示した。なお、ここで未反応ア
ンモニアの分解率は次式で求めた。 アンモニア分解率(%)={反応器出口のNH3濃度/
(反応器入口NH3濃度 −脱硝反応で消費されたNH
3濃度)}×100Test Example 2 For the catalysts of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7, the ammonia concentration was kept constant at 280 ppm under the conditions shown in Table 1.
The denitration rate and the decomposition rate of unreacted ammonia were measured. Table 2 summarizes the obtained results. Here, the decomposition rate of unreacted ammonia was determined by the following equation. Ammonia decomposition rate (%) = {NH 3 concentration at reactor outlet /
(Reactor inlet NH 3 concentration - NH consumed by denitration reaction
3 concentration) x 100
【0047】[0047]
【表2】 [Table 2]
【0048】表2から明らかなように本発明の実施例で
用いる触媒は比較例のそれに比べて、いずれも高い脱硝
率と未反応アンモニアの分解率を示し、本発明で用いる
触媒が未反応アンモニアのリークを防止できる優れた触
媒であることが判る。As is clear from Table 2, the catalysts used in the examples of the present invention showed higher denitration rates and decomposition rates of unreacted ammonia than those of the comparative examples. It can be seen that the catalyst is an excellent catalyst that can prevent the leakage of water.
【0049】本発明で用いる触媒を単独で使用すること
により、高NH3/NOx比で脱硝装置を運転した場合
の未反応アンモニアの流出を極めて低くできる。また本
発明で用いる触媒を他の高活性脱硝触媒の後流部に設置
し、未反応アンモニア(リークアンモニア)の分解に使
用すれば、アンモニア注入量のアンバランスなどによる
未反応アンモニアの流出をなくすことが可能になり、都
市近郊で望まれている脱硝装置の高脱硝率での運転が可
能になる。When the catalyst used in the present invention is used alone, the outflow of unreacted ammonia when the denitration apparatus is operated at a high NH 3 / NOx ratio can be extremely reduced. In addition, if the catalyst used in the present invention is installed downstream of another high-activity denitration catalyst and is used to decompose unreacted ammonia (leakage ammonia), the outflow of unreacted ammonia due to imbalance in the amount of injected ammonia is eliminated. This makes it possible to operate a denitration apparatus desired in the suburbs of a city at a high denitration rate.
【0050】さらに、本発明で用いる触媒はNOxの存
在する場合は脱硝触媒として働き、NOxが無い場合に
はアンモニア分解触媒として働く。その上、アンモニア
の分解によってもNOxが生成し難いので、脱硝触媒と
従来のアンモニア分解触媒とを二層にした場合に比し、
使用する触媒量を大幅に少なくできるという特徴もあ
る。Further, the catalyst used in the present invention functions as a denitration catalyst when NOx is present, and functions as an ammonia decomposition catalyst when NOx is not present. In addition, NOx is hardly generated even by decomposition of ammonia, so that compared to a case where a denitration catalyst and a conventional ammonia decomposition catalyst are formed in two layers,
Another feature is that the amount of catalyst used can be significantly reduced.
【発明の効果】本発明の排ガス浄化方法により、高NH
3/NOx比で脱硝装置を運転した場合の未反応アンモ
ニアの流出を極めて低くでき、アンモニア注入量のアン
バランスなどによって生じる未反応アンモニアを排ガス
浄化系外へ流出させることがなく、都市近郊で望まれて
いる脱硝装置の高脱硝率での運転が可能になる。According to the exhaust gas purifying method of the present invention, high NH
The outflow of unreacted ammonia when the denitration device is operated at a 3 / NOx ratio can be extremely low, and unreacted ammonia generated due to imbalance in the amount of injected ammonia does not flow out of the exhaust gas purification system. It is possible to operate a rarely used denitration apparatus at a high denitration rate.
【図1】 本発明で用いる触媒の特色を示すための触媒
断面の模式図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a catalyst for illustrating the characteristics of the catalyst used in the present invention.
【図2】 本発明で用いる触媒の作用を示す概念図であ
る。FIG. 2 is a conceptual diagram showing the action of a catalyst used in the present invention.
【図3】 本発明で用いる触媒の作用を示す概念図であ
る。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the action of a catalyst used in the present invention.
【図4】 実施例1および比較例1および2の触媒の脱
硝性能と未反応アンモニア量を比較して示した図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a comparison between the denitration performance and the amount of unreacted ammonia of the catalysts of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
【図5】 従来触媒と本発明で用いる触媒を用いた脱硝
装置出口におけるNOxと未反応アンモニアの挙動を示
す図である。FIG. 5 is a view showing the behavior of NOx and unreacted ammonia at the outlet of a denitration apparatus using a conventional catalyst and the catalyst used in the present invention.
【図6】 脱硝触媒とアンモニア分解触媒を二層にして
用いる場合の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram when a denitration catalyst and an ammonia decomposition catalyst are used in two layers.
【図7】 脱硝触媒とアンモニア分解触媒を二層にして
用いる場合の問題点を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a problem when a denitration catalyst and an ammonia decomposition catalyst are used in two layers.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 21/00 - 38/74 B01D 53/86 B01D 53/94 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B01J 21/00-38/74 B01D 53/86 B01D 53/94
Claims (1)
の還元剤として注入したアンモニアとを、触媒と接触さ
せて、窒素酸化物を除去する方法において、排ガス前流
部で、接触還元により窒素酸化物を除去する脱硝触媒を
用いて処理し、排ガス後流部で、チタン(Ti)、バナ
ジウム(V)、タングステン(W)、モリブデン(M
o)の中から選ばれる一種以上の元素のTi−V、Ti
−Mo、Ti−W、Ti−V−WまたはTi−Mo−V
のいずれかの組み合わせからなる酸化物または銅(C
u)または鉄(Fe)を担持したゼオライトからなる組
成物を第一成分とし、ゼオライト、アルミナ、シリカか
ら選ばれる多孔体にあらかじめ担持された白金(P
t)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)から選ば
れる貴金属を含有する組成物を第二成分とした組成物か
ら成る触媒を用いて前記脱硝触媒を用いて処理した際の
残存アンモニアの酸化分解処理と該残存アンモニアの酸
化分解後に生成した窒素酸化物の除去を行うことを特徴
とする排ガス浄化方法。1. A method for removing nitrogen oxides by contacting a nitrogen oxide in an exhaust gas and ammonia injected as a reducing agent for the nitrogen oxide with a catalyst, wherein a catalytic reduction Using a denitration catalyst that removes nitrogen oxides by means of a catalyst. In the downstream part of the exhaust gas, titanium (Ti), vanadium (V), tungsten (W), molybdenum (M
o) one or more elements selected from the group consisting of Ti-V, Ti
-Mo, Ti-W, Ti-V-W or Ti-Mo-V
Oxide or copper (C
u) or a composition comprising a zeolite supporting iron (Fe) as a first component, and platinum (P) previously supported on a porous material selected from zeolite, alumina and silica.
t) Oxidative decomposition of residual ammonia when treated with the denitration catalyst using a catalyst comprising a composition containing a precious metal-containing composition selected from palladium (Pd) and rhodium (Rh) as a second component An exhaust gas purification method comprising performing a treatment and removing nitrogen oxides generated after oxidative decomposition of the residual ammonia.
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