JP5448465B2 - Method for treating exhaust gas containing aliphatic halogenated hydrocarbons - Google Patents
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Description
本発明は、1,2−ジクロロエタンや塩化ビニルモノマー等の脂肪族系ハロゲン化炭化水素を含む排ガスの新規な処理方法に関する。詳しくは、脂肪族系ハロゲン化炭化水素含有排ガスを分解触媒と接触させ、含有される脂肪族系ハロゲン化炭化水素の分解・無害化を行う排ガスの処理方法に関する。 The present invention relates to a novel method for treating exhaust gas containing aliphatic halogenated hydrocarbons such as 1,2-dichloroethane and vinyl chloride monomer. Specifically, the present invention relates to an exhaust gas treatment method in which an aliphatic halogenated hydrocarbon-containing exhaust gas is brought into contact with a cracking catalyst to decompose and detoxify the contained aliphatic halogenated hydrocarbon.
有機塩素化合物製造設備や各種産業プロセスから排出される排ガス中には、1,2−ジクロロエタン(EDC)、塩化ビニルモノマー(VCM)、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、塩化メチル、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ジクロロエチレン、塩化ビニリデン等の有機塩素化合物が含まれている。これらは、各種の有用な中間原料、製品として生産されるが、有害性のある場合が多く、各種の環境規制により、これら物質の大気中への放出を低減・防止することが求められている。 In exhaust gas discharged from organochlorine compound production facilities and various industrial processes, 1,2-dichloroethane (EDC), vinyl chloride monomer (VCM), methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, methyl chloride, trichloroethylene, tetrachloroethylene, Organic chlorine compounds such as dichloroethylene and vinylidene chloride are included. These are produced as various useful intermediate materials and products, but are often harmful, and various environmental regulations are required to reduce or prevent the release of these substances into the atmosphere. .
これらを含有する排ガスの代表的な処理方法としては、プロパンやブタン等の燃料を用いて、800℃以上の高温で燃焼させる直接燃焼法式、活性炭やシリカゲル等の吸着剤を用いて、有機物を回収させる吸着方式、触媒を用いて比較的低温で酸化分解させる触媒酸化方式等がある。 As a typical treatment method for exhaust gas containing these, organic substances are recovered using a direct combustion method using a fuel such as propane or butane at a high temperature of 800 ° C. or higher, and an adsorbent such as activated carbon or silica gel. There are an adsorption method that causes the catalyst to oxidize and decomposes at a relatively low temperature using a catalyst.
近年の有害大気汚染物質の排出規制の強化、環境意識の高まりを背景として、比較的に対応がし易い、それら有害汚染物質含有濃度が高い廃液や排ガスが定常的に排出される箇所への対応が進んでいる。しかし、今後更なる排出量削減を進めるに当たっては、より濃度が低く、大風量の排ガスを効率良く処理することが必要となってきている。 Responding to places where waste liquids and exhaust gases with a high concentration of harmful pollutants are regularly discharged, which are relatively easy to deal with, against the backdrop of recent stricter regulations on harmful air pollutants and increased environmental awareness Is progressing. However, in order to further reduce emission in the future, it is necessary to efficiently treat exhaust gas having a lower concentration and a larger air volume.
このような排ガス処理においては、これまで比較的多く採用されてきた直接燃焼方式では、ガス流を800℃以上の所定温度まで昇温させるのに、大量の燃料を必要とし、設備費・比例費共に高価な処理方法となってしまう。一方、吸着方式に関しては、吸着する物によっては回収するのが難しく、結局何らかの焼却設備を必要とする場合があるし、処理後の排出ガス中の被処理物濃度を極めて低減できない等の問題がある。 In such an exhaust gas treatment, the direct combustion method, which has been adopted relatively frequently so far, requires a large amount of fuel to raise the gas flow to a predetermined temperature of 800 ° C. or higher, and the equipment cost and proportional cost Both are expensive processing methods. On the other hand, with respect to the adsorption method, it is difficult to recover depending on the adsorbed material, and eventually some incineration equipment may be required, and the concentration of the object to be treated in the exhaust gas after treatment cannot be extremely reduced. is there.
従来技術の中で、低濃度の有機物含有ガスを大量に処理する方法としては、比較的低コストで、処理後の排出ガス中被処理物濃度を極めて低減できる、触媒酸化方式が有利と考えられており、そのための触媒も多数提案されている。 As a method for processing a large amount of low concentration organic substance-containing gas among the prior arts, a catalytic oxidation method that can reduce the concentration of the processed material in the exhaust gas after processing at a relatively low cost is considered advantageous. Many catalysts have been proposed for this purpose.
一般にハロゲンを含有する化合物は分解し難いため、このような触媒は通常、酸化物からなる担体上に金属や金属塩化物を担持して高い酸化力を持たせたものが多い。しかしながら、このような金属や金属塩化物を担持した触媒は、その強力な酸化力ゆえに、例えば塩素含有化合物を分解させると、分解生成物として塩素が生じてしまう。塩素は中性の水への溶解度が低いため、排ガス中に含まれる塩素は、苛性ソーダ水溶液等の塩基性水溶液に吸収させる必要があり、又吸収により生じた次亜塩素酸をさらに重亜硫酸ソーダ等により分解する必要があった。加えて、生じた次亜塩素酸による装置腐食の問題もあった。 In general, since a halogen-containing compound is difficult to decompose, such a catalyst usually has a high oxidizing power by supporting a metal or metal chloride on a support made of an oxide. However, such a catalyst supporting a metal or metal chloride, due to its strong oxidizing power, generates chlorine as a decomposition product when, for example, a chlorine-containing compound is decomposed. Chlorine has low solubility in neutral water, so it is necessary to absorb chlorine contained in the exhaust gas in a basic aqueous solution such as an aqueous solution of caustic soda. Further, hypochlorous acid generated by absorption is further added to sodium bisulfite, etc. It was necessary to decompose by. In addition, there was a problem of equipment corrosion due to the generated hypochlorous acid.
一方、塩素を発生させないように、触媒の酸化性が相対的に低い触媒を用いたり、あるいは温度等の条件を調整する方法も考えられるが、この場合には有機物の酸化が不十分となり、一酸化炭素が生じるという別の問題が生じてしまう。 On the other hand, it is possible to use a catalyst having a relatively low oxidizability of the catalyst so as not to generate chlorine, or to adjust the conditions such as temperature. However, in this case, the oxidation of organic substances becomes insufficient, Another problem arises that carbon oxide is generated.
即ち、有機ハロゲン化合物を分解させるに際して、分解触媒として単一のものを用いても、分解後に塩素も一酸化炭素も発生させないことは極めて困難であった。特に、脂肪族系ハロゲン化炭化水素は、その処理要求量が、ダイオキシン等の芳香族系ハロゲン化炭化水素よりも遥かに多い場合が殆どであり、塩素(ハロゲン)や一酸化炭素も多量に発生しうるため、この課題の解決は切実である。 That is, when an organic halogen compound is decomposed, it is very difficult to generate neither chlorine nor carbon monoxide after decomposition even if a single decomposition catalyst is used. In particular, aliphatic halogenated hydrocarbons require much more treatment than aromatic halogenated hydrocarbons such as dioxins, and a large amount of chlorine (halogen) and carbon monoxide is generated. Therefore, the solution to this problem is urgent.
このような課題を解決するために、触媒を2段構成とし、第一段目には塩素が発生しない程度の酸化力を有する触媒を用い、ここで生じた一酸化炭素は第二段目の触媒で分解する方法が提案されている(例えば、特許文献1)。 In order to solve such problems, the catalyst has a two-stage configuration, and a catalyst having an oxidizing power that does not generate chlorine is used in the first stage, and the carbon monoxide generated here is in the second stage. A method of decomposing with a catalyst has been proposed (for example, Patent Document 1).
この特許文献1に具体的に開示された触媒系では、第一段目の触媒のハロゲン被毒を回避し、触媒寿命を良好なものとするために、CrやRu等の金属を担持させる必要がある。 In the catalyst system specifically disclosed in Patent Document 1, it is necessary to support a metal such as Cr or Ru in order to avoid halogen poisoning of the first stage catalyst and to improve the catalyst life. There is.
しかしながら上記のような金属を触媒に担持させた場合には、相対的に酸化力が高くなり、結局、塩素を発生させないようにするために多量の水蒸気(水)の添加を必要とする。そしてこのように添加された水蒸気は、装置の腐食を促進するという問題点があった。一方、金属を担持させない触媒では触媒寿命に課題が残る。 However, when the metal as described above is supported on the catalyst, the oxidizing power becomes relatively high, so that it is necessary to add a large amount of water vapor (water) in order not to generate chlorine. The water vapor thus added has a problem of promoting corrosion of the apparatus. On the other hand, a catalyst that does not carry a metal has a problem in the catalyst life.
さらに、水蒸気が存在しない場合には、一酸化炭素を酸化するための第二段目の触媒がハロゲン化水素をさらに分解し、結局、ハロゲンが生じてしまう場合がある。 Furthermore, in the absence of water vapor, the second stage catalyst for oxidizing carbon monoxide may further decompose the hydrogen halide, eventually producing halogen.
そこで本発明は、上記課題を解決し、水蒸気を添加せずともハロゲンを発生させず、また一酸化炭素も完全に酸化する、脂肪族系ハロゲン化炭化水素の分解触媒系を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has an object to provide an aliphatic halogenated hydrocarbon decomposition catalyst system that solves the above-described problems, does not generate halogen without adding water vapor, and completely oxidizes carbon monoxide. And
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した結果、第一段目の触媒において特定の担体を採用することにより、金属を担持させなくても充分な寿命を発現することを見出し、また第二段目の触媒としても特定の担体と特定の担持金属との組合せとすることによりハロゲンを発生させず、かつ一酸化炭素を完全に酸化することを見出し、これにより、排ガス中に含まれる有機ハロゲン化合物の高度の分解処理が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that, by adopting a specific support in the first stage catalyst, a sufficient life can be expressed without supporting a metal. As a second stage catalyst, it has been found that a combination of a specific carrier and a specific supported metal does not generate halogen and completely oxidizes carbon monoxide, so that it is contained in the exhaust gas. The inventors have found that a high degree of decomposition treatment of an organic halogen compound can be achieved, and have completed the present invention.
即ち、本発明は、脂肪族系塩素化炭化水素を含む排ガスを水蒸気を添加せずに触媒を用いて処理する排ガス処理方法であって、該排ガスを、(A)チタン酸化物及びタングステン酸化物を主成分として含み、かつ非酸化物状態の金属を担時していない第一の触媒に接触させ、次いで(B)金属Pdを担持したチタン酸化物からなる第二の触媒と接触させることを特徴とする前記排ガスの処理方法である。
That is, the present invention is an exhaust gas treatment method for treating exhaust gas containing an aliphatic chlorinated hydrocarbon using a catalyst without adding water vapor, and the exhaust gas is treated with (A) titanium oxide and tungsten oxide. In contact with a first catalyst that does not carry a metal in a non-oxide state, and then (B) a second catalyst made of titanium oxide supporting metal Pd. The exhaust gas treatment method is characterized.
本発明の方法によれば、脂肪族系ハロゲン化炭化水素の分解を、一酸化炭素は生成するがハロゲンを発生することなく行うことのできる第一の触媒で行い、次いで、発生した一酸化炭素を、ハロゲンを発生することなく酸化することのできる第二の触媒という、効果の異なる二種類の触媒で行うことにより、一酸化炭素とハロゲンの両方の発生を抑制しながら、高度の脂肪族系ハロゲン化炭化水素含有ガスの処理を行うことが可能であり、かつ触媒寿命も良好で、さらには水蒸気を添加せずともハロゲンが発生し難いため装置腐食の問題も生じ難い。 According to the method of the present invention, the aliphatic halogenated hydrocarbon is decomposed with the first catalyst capable of generating carbon monoxide but generating no halogen, and then generating the generated carbon monoxide. Is a second catalyst that can oxidize without generating halogen, and it is a highly aliphatic system while suppressing the generation of both carbon monoxide and halogen by using two types of catalysts with different effects. The halogenated hydrocarbon-containing gas can be treated, the catalyst life is good, and further, halogen is hardly generated without adding water vapor, so that the problem of equipment corrosion hardly occurs.
従って、本発明の分解方法を用いることにより、一酸化炭素等の有害なガスを発生せず、且つ、塩素も発生させないことが可能となり、後段に設けられた除害塔等の設備において、苛性ソーダ等のアルカリや、重亜硫曹等の高価な還元剤を必要とすることなく、排ガス中の脂肪族系ハロゲン化炭化水素を十分に分解・無害化することができ、さらには工業的に充分な寿命を得ることができる。 Therefore, by using the decomposition method of the present invention, it becomes possible to generate no harmful gas such as carbon monoxide and chlorine, and in the equipment such as a detoxification tower provided in the subsequent stage, caustic soda It is possible to fully decompose and detoxify aliphatic halogenated hydrocarbons in exhaust gas without the need for expensive reducing agents such as alkali and bisulfite, and industrially sufficient A long lifespan.
本発明の分解方法の対象とする排ガスは、脂肪族系ハロゲン化炭化水素を含有するガスである。かかる脂肪族系ハロゲン化炭化水素は、脂肪族系の炭化水素分子構造中にハロゲン元素である塩素、フッ素、臭素、ヨウ素の内、少なくとも1種の元素を1つ以上有する鎖状又は環式化合物である。これら脂肪族系ハロゲン化炭化水素の中でも、分子内に少なくとも1個の塩素原子を有する脂肪族系塩素化炭化水素を効率良く分解することができる。具体的には、ジクロロエタン、塩化ビニルモノマー、塩化メチレン、クロロホルム、塩化メチル、四塩化炭素、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロトルエン、プロピレンジクロライド等の脂肪族系ハロゲン化炭化水素類が挙げられる。 The exhaust gas targeted for the decomposition method of the present invention is a gas containing an aliphatic halogenated hydrocarbon. Such an aliphatic halogenated hydrocarbon is a linear or cyclic compound having at least one element selected from the group consisting of chlorine, fluorine, bromine and iodine which are halogen elements in the aliphatic hydrocarbon molecular structure. It is. Among these aliphatic halogenated hydrocarbons, aliphatic chlorinated hydrocarbons having at least one chlorine atom in the molecule can be efficiently decomposed. Specific examples thereof include aliphatic halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, vinyl chloride monomer, methylene chloride, chloroform, methyl chloride, carbon tetrachloride, dichloroethylene, trichloroethylene, tetrachloroethylene, chlorotoluene, and propylene dichloride.
上記の如き有機ハロゲン化合物を含有する排ガスを大量に処理する必要性は、有機ハロゲン化合物やその誘導体を製造する際に生じる排ガスを処理する場合に高い。例えば、塩化ビニルモノマー(VCM:CH2CHCl)は、エチレンと塩素を反応させて1,2‐ジクロロエタン(EDC)を得、さらにこのEDCを分解して製造されることが多いが、各々、生成物であるEDC、VCMが排ガス中に含有し、また副生成物として塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素、1,1‐ジクロロエタン、クロロエタン、塩化ビニリデン、塩化アリル、クロロプレン、1,1,1‐トリクロロエタン、モノクロロベンゼン、トリクロロエチレン、1,2‐ジクロロプロパン等も排ガス中に存在する可能性がある。 The necessity of treating a large amount of exhaust gas containing an organic halogen compound as described above is high when treating exhaust gas generated when an organic halogen compound or its derivative is produced. For example, a vinyl chloride monomer (VCM: CH 2 CHCl) is often produced by reacting ethylene and chlorine to obtain 1,2-dichloroethane (EDC), and further decomposing this EDC. EDC and VCM are contained in exhaust gas, and as by-products, methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,1-dichloroethane, chloroethane, vinylidene chloride, allyl chloride, chloroprene, 1,1,1-trichloroethane Monochlorobenzene, trichloroethylene, 1,2-dichloropropane, etc. may also be present in the exhaust gas.
本発明の処理方法では、このような複数種の有機ハロゲン化合物が混在する排ガスの処理に適用可能であるし、さらにハロゲン原子を含有しない有機物(原料や副生成物)が含有されていてもよい。 The treatment method of the present invention is applicable to the treatment of exhaust gas in which a plurality of types of organic halogen compounds are mixed, and may further contain an organic substance (raw material or by-product) that does not contain a halogen atom. .
このような有機ハロゲン化合物以外の有機化合物としては、例えば、エタン、プロパン、ブタン等の飽和炭化水素、エチレン、プロピレン、ブテン等の不飽和炭化水素、メタノール、エタノール等のアルコール類、メチルエーテル、エチルエーテル、ジメチルエーテル等のエーテル類等が挙げられる。例えば、上記塩化ビニルモノマーの製造においては、排ガス中にエチレン等の原料由来成分や副反応により生じたエタン、エチレン、アセチレン等が含まれる場合がある。 Examples of organic compounds other than such organic halogen compounds include saturated hydrocarbons such as ethane, propane, and butane, unsaturated hydrocarbons such as ethylene, propylene, and butene, alcohols such as methanol and ethanol, methyl ether, and ethyl. And ethers such as ether and dimethyl ether. For example, in the production of the vinyl chloride monomer, the exhaust gas may contain components derived from raw materials such as ethylene and ethane, ethylene, acetylene, etc. generated by side reactions.
本発明においては、上記の如き有機ハロゲン化合物及び場合によってはその他の有機化合物を含む排ガスの分解を、少なくとも2段階で触媒に接触させて行う。当該触媒は前記の通り、第一段目の触媒(第一の触媒)が(A)チタン酸化物及びタングステン酸化物を主成分として含み、かつ非酸化物状態の金属を担時していない触媒であり、この触媒と接触させることにより生じたガスを接触させる第二段目の触媒(第二の触媒)は(B)金属Pdを担持した酸化チタンからなる触媒である。 In the present invention, the exhaust gas containing the organic halogen compound as described above and optionally other organic compounds is decomposed in contact with the catalyst in at least two stages. As described above, the catalyst in the first stage (first catalyst) contains (A) a titanium oxide and a tungsten oxide as main components and does not bear a non-oxide metal. The second stage catalyst (second catalyst) for contacting the gas generated by contacting with this catalyst is a catalyst made of (B) titanium oxide supporting metal Pd.
当該第一の触媒としては、非酸化物状態の金属を担時していない触媒であることが極めて重要である。金属あるいは塩化物状態の金属等の非酸化物状態の金属を担持している場合には酸化力が強すぎ、有機ハロゲン化合物を充分に分解する条件下では、塩素等のハロゲンが生じ、前述したような様々な問題を生じてしまう。なおたとえ金属を担持させたとしても、特開昭51−11065号公報の比較例等に記載されるように、水蒸気を存在させないと多量のハロゲンが生じてしまう場合も多い。 It is extremely important that the first catalyst is a catalyst that does not bear a non-oxide metal. When a metal in a non-oxide state such as a metal or a metal in a chloride state is supported, the oxidizing power is too strong, and halogens such as chlorine are generated under the condition that the organic halogen compound is sufficiently decomposed. This causes various problems. Even if a metal is supported, a large amount of halogen is often generated unless water vapor is present, as described in Comparative Examples of JP-A No. 51-11065.
しかしながら非酸化物状態の金属を担時していない触媒もその多くは、前記特許文献1(特開平6−63357号公報の第0015段落)にも記載されているように、ハロゲンによる被毒等により触媒寿命が短くなったり、あるいは充分な有機ハロゲン化合物の分解性能を得られない。本発明においてはこれら問題点を解決し、充分な有機ハロゲン化合物の分解性能と寿命とを得るために、チタン酸化物及びタングステン酸化物が主成分である触媒を用いる必要がある。これらチタン酸化物及びタングステン酸化物の双方を含まない場合には、上記の如く触媒寿命が短くなったり、あるいは充分な有機ハロゲン化合物の分解性能を得られない。 However, many of the catalysts that do not carry a metal in a non-oxide state are poisoned by halogens as described in Patent Document 1 (paragraph 0015 of JP-A-6-63357). Therefore, the catalyst life is shortened, or sufficient decomposition performance of the organic halogen compound cannot be obtained. In the present invention, it is necessary to use a catalyst mainly composed of titanium oxide and tungsten oxide in order to solve these problems and obtain sufficient decomposition performance and lifetime of the organic halogen compound. When both of these titanium oxides and tungsten oxides are not included, the catalyst life is shortened as described above, or sufficient decomposition performance of the organic halogen compound cannot be obtained.
この第一の触媒としては、チタン酸化物とタングステン酸化物との合計を100質量%として、チタン酸化物が97〜70質量%であり、タングステン酸化物が3〜30質量%であることが好ましい。特にタングステン酸化物の含量を上記範囲とすることにより高い分解活性を得ることができる。 As this first catalyst, the total of titanium oxide and tungsten oxide is 100% by mass, titanium oxide is preferably 97 to 70% by mass, and tungsten oxide is preferably 3 to 30% by mass. . In particular, when the content of tungsten oxide is within the above range, high decomposition activity can be obtained.
これらチタン酸化物及びタングステン酸化物は、各々独立した酸化物の混合体として存在していてもよいし、或いは複合酸化物の形態で存在してもよい。 These titanium oxide and tungsten oxide may exist as a mixture of independent oxides, or may exist in the form of a composite oxide.
本発明における第一段目の触媒には、酸化物としての状態であれば、チタン及びタングステン以外の金属が含まれていても良い。当該チタン及びタングステン以外の金属の酸化物としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ニオブ酸化物、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物等が挙げられる。 The first stage catalyst in the present invention may contain a metal other than titanium and tungsten as long as it is in an oxide state. Examples of oxides of metals other than titanium and tungsten include silica, alumina, zirconia, niobium oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, and the like.
なかでも有機ハロゲン化合物の分解活性が良好になる点でバナジウム酸化物が含まれていることが好ましい。バナジウム酸化物の含有量が多くなるにつれて耐熱性が低下する傾向があるため、第一の触媒におけるバナジウム酸化物の含有量は第一の触媒全体を100質量%として30質量%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.1〜15質量%である。 Among these, it is preferable that vanadium oxide is contained in that the decomposition activity of the organic halogen compound is improved. Since the heat resistance tends to decrease as the vanadium oxide content increases, the vanadium oxide content in the first catalyst may be 30% by mass or less based on 100% by mass of the entire first catalyst. preferable. More preferably, it is 0.1-15 mass%.
またチタン酸化物、タングステン酸化物及びバナジウム酸化物以外の酸化物の含有量は、第一の触媒全体を100質量%として15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが特に好ましい。 The content of oxides other than titanium oxide, tungsten oxide and vanadium oxide is preferably 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, based on 100% by mass of the entire first catalyst. It is preferably 5% by mass or less.
上記第一の触媒の形状については特に制限はなく、ハニカム状、波板状、網状、円柱状、円筒状、球状、ペレット状等の所望の形状に成形して使用できる。より好ましくは、ガスの通過の際の圧力損失を低減するために、ハニカム状等の形状が望ましい。 There is no restriction | limiting in particular about the shape of said 1st catalyst, It shape | molds and uses for desired shapes, such as honeycomb shape, corrugated plate shape, net shape, columnar shape, cylindrical shape, spherical shape, pellet shape. More preferably, a honeycomb shape or the like is desirable in order to reduce the pressure loss when the gas passes.
また第一の触媒のBET比表面積は特に限定されないが、好ましくは10〜150m2/gであり、更に好ましくは30〜100m2/gである。 The BET specific surface area of the first catalyst is not particularly limited, is preferably 10 to 150 m 2 / g, more preferably from 30 to 100 m 2 / g.
使用する触媒量は、用いる触媒の形状や、処理する排ガス中の脂肪族系ハロゲン化炭化水素やその他の有機物にもよるが、通常、排ガス中の全有機化合物の合計量が3000ppm程度であれば、空間速度が1500〜10000hr−1となる量とすることが好ましい。 The amount of catalyst used depends on the shape of the catalyst used and the aliphatic halogenated hydrocarbons and other organic substances in the exhaust gas to be treated. However, if the total amount of all organic compounds in the exhaust gas is usually about 3000 ppm, It is preferable that the space velocity is 1500 to 10000 hr −1 .
本発明においては、排ガスをまず上記の如き触媒に接触させることにより、排ガス中に含まれる脂肪族系ハロゲン化炭化水素が分解され、二酸化炭素、一酸化炭素及び塩化水素を生じる。接触温度は高い方が脂肪族系ハロゲン化炭化水素の分解効率が高いが、必要以上に高いと触媒の劣化が進行しやすく、また場合によっては上記触媒を用いてもなおハロゲンが生成する可能性もある。 In the present invention, the exhaust gas is first brought into contact with the catalyst as described above, whereby the aliphatic halogenated hydrocarbon contained in the exhaust gas is decomposed to generate carbon dioxide, carbon monoxide and hydrogen chloride. The higher the contact temperature, the higher the decomposition efficiency of the aliphatic halogenated hydrocarbons. However, if the contact temperature is higher than necessary, deterioration of the catalyst tends to proceed, and in some cases, halogens may still be generated even when the above catalysts are used. There is also.
したがって、上記接触に際しては、触媒入口ガス温度を200〜500℃に調製することが好ましく、200〜450℃の範囲に調整することが特に好ましい。その温度調整は、触媒反応器の前段にバーナーや電気ヒーター等の加熱器を用いて、任意の温度になるようにLPGやプロパン等の燃料の量、又は電力量を変化させる方法、反応器の加熱温度を調整する方法等を適宜採用することができる。 Therefore, at the time of the contact, the catalyst inlet gas temperature is preferably adjusted to 200 to 500 ° C, and particularly preferably adjusted to a range of 200 to 450 ° C. The temperature is adjusted by using a heater such as a burner or an electric heater in the front stage of the catalyst reactor, changing the amount of fuel such as LPG or propane, or the amount of electric power so that the temperature becomes an arbitrary temperature, A method for adjusting the heating temperature or the like can be appropriately employed.
本発明においては、上記のようにして第一の触媒に接触させて生じたガスを第二の触媒と接触させ、該ガス中の一酸化炭素を酸化し二酸化炭素へと変換する。 In the present invention, the gas generated by contacting the first catalyst as described above is brought into contact with the second catalyst, and carbon monoxide in the gas is oxidized and converted to carbon dioxide.
本発明においては、当該第二の触媒として金属Pdを担持したチタン酸化物からなる触媒を用いる必要がある。全く金属を担持していない触媒では一酸化炭素を充分に酸化することができない。また担持する金属が同じ白金族元素でもPtやRuの場合には、一酸化炭素は充分に酸化するものの、同時にハロゲンも生じてしまい、触媒を2段構成とする意味がなくなってしまう。また他の担体、例えばシリカやアルミナを用いたのでは、やはり一酸化炭素が充分に酸化されない。さらに必然的にハロゲン化水素を含むガスを処理することになるが、アルミナ等の塩基性担体では耐酸性が劣るため、寿命上の問題も有する。 In the present invention, it is necessary to use a catalyst made of titanium oxide supporting metal Pd as the second catalyst. A catalyst that does not carry any metal cannot sufficiently oxidize carbon monoxide. Further, even when the supported metal is the same platinum group element, although carbon monoxide is sufficiently oxidized, halogen is also generated at the same time, which makes it meaningless to have a two-stage catalyst. In addition, when other carriers such as silica and alumina are used, carbon monoxide is not sufficiently oxidized. Furthermore, a gas containing hydrogen halide is inevitably treated, but a basic carrier such as alumina has poor acid resistance and thus has a problem in life.
上記本発明で用いる金属Pdを担持したチタン酸化物からなる第二の触媒における、担体となるチタン酸化物としては、ルチル型やアナタース型、あるいは非晶質のものを用いることができるが、好ましくは、アナタース型である。 In the second catalyst composed of the titanium oxide supporting the metal Pd used in the present invention, the titanium oxide serving as the carrier may be a rutile type, anatase type, or amorphous one, preferably Is anatase type.
また第二の触媒の担体は、実質的にチタン酸化物からなる必要がある。ここで実質的とは、担持している金属成分を除く全体を100質量%としてチタン酸化物が85質量%以上を指す。90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上であることがより好ましい。 The carrier of the second catalyst needs to be substantially made of titanium oxide. Here, “substantially” refers to 85% by mass or more of titanium oxide with 100% by mass as a whole excluding the supported metal component. It is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more.
上記本発明の第二の触媒の形状についても特に制限はなく、球状、ペレット状、円柱状、円筒状、ハニカム状、波板状、網状等の所望の形状に成型して使用できる。より好ましくは、球状等の形状が望ましい。球状触媒では、ハニカム状触媒よりも圧力損失は増加するが、ガスと触媒上活性点との接触効率が高くなることで反応性が増し、結果的に使用する金属量を減らすことができる。従ってPdを使用する第二の触媒において、その経済的効果の影響は大きい。 There is no restriction | limiting in particular also about the shape of the said 2nd catalyst of this invention, It can shape | mold and use in desired shapes, such as spherical shape, pellet shape, column shape, cylindrical shape, honeycomb shape, corrugated plate shape, net shape. More preferably, a spherical shape or the like is desirable. In the spherical catalyst, the pressure loss is increased as compared with the honeycomb-shaped catalyst, but the contact efficiency between the gas and the active point on the catalyst is increased, so that the reactivity is increased, and as a result, the amount of metal used can be reduced. Therefore, in the second catalyst using Pd, the influence of the economic effect is great.
また担体のBET比表面積の値についても特に限定されないが、好ましくは10〜200m2/gであり、更に好ましくは30〜150m2/gである。 The value of the BET specific surface area of the carrier is not particularly limited, but is preferably 10 to 200 m 2 / g, and more preferably 30 to 150 m 2 / g.
このような担体に担持される金属Pdは、チタン酸化物100質量%に対して、0.01〜5質量%、好ましくは0.01〜3質量%、より好ましくは0.05〜2質量%である。ある程度までは多いほうが酸化性能が良好となるが上記範囲以上に多くしても酸化能の向上がさほど望めず、経済的に不利である。 The metal Pd supported on such a carrier is 0.01 to 5% by mass, preferably 0.01 to 3% by mass, more preferably 0.05 to 2% by mass with respect to 100% by mass of the titanium oxide. It is. When the amount is increased to a certain extent, the oxidation performance is better. However, if the amount is larger than the above range, the oxidation ability cannot be improved so much, which is economically disadvantageous.
チタン酸化物からなる担体上に担持された金属Pdの深さ方向の分布としては、均一担時、外層担時、内層担時、中心担時のどの様式でも特に制限はされないが、好ましくは、外層担時である。本反応は、触媒の表面上において特に反応速度が大きいので、金属Pdをチタン酸化物の外層に担時することで、その酸化性能を少量で最大限に引き出すことが可能になる。 The distribution in the depth direction of the metal Pd supported on the support made of titanium oxide is not particularly limited in any manner of uniform support, outer layer support, inner layer support, and center support, It is during the outer layer. Since this reaction has a particularly high reaction rate on the surface of the catalyst, the oxidation performance can be maximized with a small amount by supporting the metal Pd on the outer layer of titanium oxide.
本発明における上記金属Pdをチタン酸化物上に担持する方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば含浸法等の一般的に用いられる方法が使用でき、硝酸パラジウム溶液等の硝酸塩、塩化パラジウム溶液等の塩化物、その他アンモニウム塩溶液等を用いて、チタニア担体重量に対して所望の量を含浸、焼成し、その後種々の還元剤で塩化パラジウムを還元することで、金属Pdとすることができる。還元剤の例としては、エタノールやグリコール等のアルコール類、水素、ヒドラジン、ホルムアミド、エタノールアミン、クエン酸等が挙げられる。 The method for supporting the metal Pd on the titanium oxide in the present invention is not particularly limited, and a known method can be adopted. For example, a generally used method such as an impregnation method can be used, and a nitrate such as a palladium nitrate solution, a chloride such as a palladium chloride solution, and other ammonium salt solutions are used to impregnate a desired amount with respect to the titania carrier weight. By firing, and then reducing palladium chloride with various reducing agents, metal Pd can be obtained. Examples of the reducing agent include alcohols such as ethanol and glycol, hydrogen, hydrazine, formamide, ethanolamine, citric acid and the like.
このような第二の触媒の使用量は、用いる触媒の形状等にもよるが、通常、前記第一の触媒と接触させる前の排ガス中の全有機化合物の合計量が3000ppm程度であれば、空間速度が3000〜20000hr−1となる量とすることが好ましい。 The amount of the second catalyst used depends on the shape of the catalyst used, etc., but if the total amount of all organic compounds in the exhaust gas before contacting with the first catalyst is usually about 3000 ppm, It is preferable to set the space velocity to 3000 to 20000 hr −1 .
本発明の排ガス処理方法においては、脂肪族系ハロゲン化炭化水素を含む排ガスを上述した2種の触媒と順次接触させる必要がある。当該接触を行うための装置は特に限定されず、公知の排ガス処理装置を適用すればよい。この場合、例えば、前記第一の触媒と第二の触媒を同一の触媒反応器内に、ガスの流れ方向に第一、第二の順に順次充填したものを用いてもよいし、各々を別々の触媒反応器に充填し、これらを直列に接続したものを用いてもよい。 In the exhaust gas treatment method of the present invention, it is necessary to sequentially contact the exhaust gas containing the aliphatic halogenated hydrocarbon with the two kinds of catalysts described above. The apparatus for performing the contact is not particularly limited, and a known exhaust gas treatment apparatus may be applied. In this case, for example, one in which the first catalyst and the second catalyst are sequentially charged in the first and second order in the gas flow direction in the same catalyst reactor may be used. It is also possible to use a catalyst reactor filled with the above and connected in series.
本発明の排ガス処理方法において排ガス中に含まれる、脂肪族ハロゲン化炭化水素の濃度には特に制限はないが、吸着法やプラズマ法、直接燃焼法等の他の処理方法に比して触媒酸化法のメリットが充分に得られるという点で、少なくとも脂肪族系ハロゲン化炭化水素の濃度が1ppm以上の排ガスの処理に適用することが好ましく、10ppm以上の排ガスの処理に適用することがより好ましい。同様の理由により、濃度10%以下の排ガスの処理に適用することが好ましく、5%以下の排ガスの処理に適用することがより好ましい。むろん必要に応じて、例えば、排ガス中に含まれる脂肪族ハロゲン化炭化水素の濃度が低い場合には、吸着装置等を用いて濃縮後に処理してもよいし、逆に高い場合には、適宜空気等の他のガスで希釈した後に処理してもよい。なお本明細書におけるガス中の各成分の濃度はいずれも体積濃度である。 The concentration of the aliphatic halogenated hydrocarbon contained in the exhaust gas in the exhaust gas treatment method of the present invention is not particularly limited, but catalytic oxidation as compared with other treatment methods such as adsorption method, plasma method, direct combustion method and the like. In view of sufficiently obtaining the merit of the method, it is preferable to apply it to the treatment of exhaust gas having an aliphatic halogenated hydrocarbon concentration of 1 ppm or more, and more preferably to treat the exhaust gas of 10 ppm or more. For the same reason, it is preferably applied to the treatment of exhaust gas having a concentration of 10% or less, and more preferably applied to the treatment of exhaust gas having a concentration of 5% or less. Of course, if necessary, for example, when the concentration of the aliphatic halogenated hydrocarbon contained in the exhaust gas is low, it may be treated after concentration using an adsorption device or the like. You may process after diluting with other gas, such as air. In the present specification, the concentration of each component in the gas is a volume concentration.
本発明の排ガス処理方法において、排ガスを触媒と接触させる際の温度は、第一の触媒が充填された触媒反応器の入り口温度で200〜500℃とすることが好ましく、200〜450℃の範囲に調整することがより好ましい。温度が高い方が反応(分解)の効率が高いが、高温にするための予熱の際のコストも上昇するし、触媒の耐久性(可使時間)も低下する傾向にある。また極端に高い場合には、本発明における第一の触媒を採用しても、塩素ガスを生じてしまう可能性もある。入り口温度の調整は、触媒反応器の前段にバーナーや電気ヒーター等の加熱器を用いて、所望の温度になるようにLPGやプロパン等の燃料の量、又は電力量を変化させる方法、反応器の加熱温度を調整する方法等を適宜採用することができる。 In the exhaust gas treatment method of the present invention, the temperature when the exhaust gas is brought into contact with the catalyst is preferably 200 to 500 ° C. at the inlet temperature of the catalyst reactor filled with the first catalyst, and is in the range of 200 to 450 ° C. It is more preferable to adjust to. The higher the temperature, the higher the efficiency of the reaction (decomposition), but the cost for preheating to increase the temperature also increases, and the durability (pot life) of the catalyst tends to decrease. If it is extremely high, chlorine gas may be produced even if the first catalyst of the present invention is employed. The inlet temperature is adjusted by using a heater such as a burner or an electric heater in the previous stage of the catalyst reactor, and changing the amount of fuel such as LPG or propane or the amount of electric power so as to reach a desired temperature, reactor A method for adjusting the heating temperature can be appropriately employed.
なお、脂肪族ハロゲン化炭化水素を分解する反応は、そのほとんどが発熱反応であり、排ガス中の有機成分が多ければ多いほど、実際の触媒層内の温度が上昇する。即ち、実際の触媒層内の温度は、触媒入口温度よりも高くなる。 Most of the reactions for decomposing aliphatic halogenated hydrocarbons are exothermic reactions, and the more organic components in the exhaust gas, the higher the actual temperature in the catalyst layer. That is, the actual temperature in the catalyst layer is higher than the catalyst inlet temperature.
従来公知の触媒のなかにも低温であれば、脂肪族ハロゲン化炭化水素を分解しても塩素ガスを生じないものはあるが、低温では分解効率が相対的に低くなるため、分解する脂肪族ハロゲン化炭化水素の量に対して多量の触媒を必要としてしまい、結局、脂肪族ハロゲン化炭化水素が高濃度の排ガスを効率よく分解することは困難であった。 Some of the conventionally known catalysts do not generate chlorine gas even when aliphatic halogenated hydrocarbons are decomposed at low temperatures, but the decomposition efficiency is relatively low at low temperatures, so that aliphatics that decompose A large amount of catalyst is required with respect to the amount of halogenated hydrocarbon, and eventually it was difficult for the aliphatic halogenated hydrocarbon to efficiently decompose high-concentration exhaust gas.
本発明においては前記特定の触媒を採用することにより、触媒温度が500℃にも達するような高温下でも塩素ガスが実質的に生成しないようにしたものであり、これにより、高濃度の排ガスでも効率的に処理できる。 In the present invention, the use of the specific catalyst prevents chlorine gas from being substantially generated even at a high temperature such that the catalyst temperature reaches 500 ° C. Can be processed efficiently.
本発明の脂肪族ハロゲン化炭化水素を含む排ガスの処理方法においては、エネルギー効率の点で、第二の触媒に接触させた後の被処理ガスを熱交換器と接触させて熱回収を行い、この回収熱により触媒反応器に導入する前の排ガスを予熱することも好ましい。当該熱交換機としては、プレート式やシェル&チューブ型等の一般的に用いられる熱交換器を用いることができる。なお通常は、回収熱だけでは充分な予熱ができないため、前述したようなバーナーや電気ヒーターによる予熱を併用することが好ましい。 In the method for treating exhaust gas containing an aliphatic halogenated hydrocarbon of the present invention, in terms of energy efficiency, the gas to be treated after being brought into contact with the second catalyst is brought into contact with a heat exchanger to perform heat recovery, It is also preferable to preheat the exhaust gas before being introduced into the catalytic reactor with this recovered heat. As the heat exchanger, a commonly used heat exchanger such as a plate type or a shell and tube type can be used. Usually, since sufficient preheating cannot be performed only with the recovered heat, it is preferable to use preheating with a burner or an electric heater as described above.
また、本発明の排ガス処理方法を用いて処理する排ガスが、産業廃棄物等を処理する焼却施設から排出される排ガスなどの如く、その中にダイオキシン類、クロロフェノール、PCB等の有害物質が含まれている場合には、上記第二段目の触媒と接触させた後の被処理ガスを更に、ダイオキシン類分解工程に供することが好ましい。これは本発明の処理方法で処理する脂肪族ハロゲン化炭化水素に比べてダイオキシン類はその排出許容濃度が著しく低く(焼却炉の処理能力毎での最も厳しい基準値が、0.1ng−TEQ/m3以下)、本発明の処理方法で充分に脂肪族ハロゲン化炭化水素濃度が低減されても、ダイオキシン類は更に低濃度になるまで処理しなければならない場合があるためである。 In addition, the exhaust gas treated using the exhaust gas treatment method of the present invention contains dioxins, chlorophenol, PCB and other harmful substances, such as exhaust gas discharged from an incineration facility that treats industrial waste, etc. In this case, it is preferable that the gas to be treated after being brought into contact with the second stage catalyst is further subjected to a dioxins decomposition step. This is because the permissible concentration of dioxins is significantly lower than the aliphatic halogenated hydrocarbons treated by the treatment method of the present invention (the strictest standard value for each treatment capacity of the incinerator is 0.1 ng-TEQ / m 3 or less), even if the aliphatic halogenated hydrocarbon concentration is sufficiently reduced by the treatment method of the present invention, dioxins may have to be treated to a lower concentration.
ダイオキシン類を分解する方法は公知の方法を特に制限無く採用でき、例えば、触媒により分解する方法が挙げられる。触媒を用いてダイオキシン類を無害化する場合には、その触媒分解工程を第2段目の触媒と接触させた直後に行ってもよいし、上述した熱交換器等により、ある程度排ガスが冷却された後でも構わない。望ましくは、触媒上におけるダイオキシン類の再合成や触媒への負荷を低減するため、ガス温度がある程度低くなった後で、ダイオキシン類を無害化する工程を設けたほうがよい。 As a method for decomposing dioxins, a known method can be adopted without particular limitation, and examples thereof include a method for decomposing with a catalyst. When using a catalyst to detoxify dioxins, the catalyst decomposition step may be performed immediately after contacting the second stage catalyst, or the exhaust gas is cooled to some extent by the heat exchanger described above. It doesn't matter even after. Desirably, in order to reduce the synthesis of dioxins on the catalyst and the load on the catalyst, it is better to provide a step of detoxifying the dioxins after the gas temperature is lowered to some extent.
上記本発明の排ガス処理方法によれば、被処理ガス中のハロゲンガス(塩素ガスなど)の濃度も一酸化炭素の濃度も実質的に問題となるレベルよりも低くできる。しかしながら、このままではガス中になお、脂肪族ハロゲン化炭化水素の分解により生じた塩化水素などのハロゲン化水素が含まれることになるため、該ハロゲン化水素を除去する除害設備を通過させてから大気放出を行う必要がある。ハロゲン化水素を除去する方法は公知の方法を適宜採用すればよく、例えば、被処理ガスをさらに、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ水溶液に接触・吸収させる方法が挙げられる。エネルギー効率を考慮すると、このこのアルカリ水溶液との接触は、前述した熱交換の後に行うことが好ましい。さらに前記ダイオキシン類の分解工程を設ける場合には、このアルカリ水溶液との接触は、該分解工程の後に設けることが好ましい。 According to the exhaust gas treatment method of the present invention, both the concentration of halogen gas (chlorine gas, etc.) and the concentration of carbon monoxide in the gas to be treated can be made lower than the level that causes a problem. However, in this state, the gas still contains hydrogen halide such as hydrogen chloride generated by the decomposition of the aliphatic halogenated hydrocarbon. Therefore, after passing through a detoxification facility for removing the hydrogen halide. It is necessary to release to the atmosphere. As a method for removing hydrogen halide, a known method may be adopted as appropriate. For example, a method of contacting and absorbing the gas to be treated with an alkaline aqueous solution such as sodium hydroxide or calcium hydroxide may be mentioned. In view of energy efficiency, the contact with the aqueous alkali solution is preferably performed after the heat exchange described above. Furthermore, when providing the decomposition process of said dioxins, it is preferable to provide the contact with this alkaline aqueous solution after this decomposition process.
上記本発明の排ガス処理方法により、脂肪族ハロゲン化炭化水素が分解され、さらに上記の(ダイオキシン類の分解及び)ハロゲン化水素の除去を行った被処理ガスは、通常は実質的に有害な物質を含まないためにそのまま大気放出することができる。但し、その他に除去が必要な物質が含まれる場合には、当該物質に適した除害方法を、本発明の排ガス処理方法を適用する前あるいは後に適用し、その後に大気放出を行うべきである。 The gas to be treated in which the aliphatic halogenated hydrocarbon is decomposed by the exhaust gas treatment method of the present invention and the above (decomposition of dioxins and hydrogen halide is removed) is usually a substantially harmful substance. Can be released into the atmosphere as it is. However, if other substances that need to be removed are included, a detoxification method suitable for the substance should be applied before or after applying the exhaust gas treatment method of the present invention, and then released into the atmosphere. .
以下、本発明を更に具体的に説明するため、実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, examples will be shown to describe the present invention more specifically, but the present invention is not limited to these examples.
尚、各実験例においては、ガス中の1,2−ジクロロエタン(以下略、EDC)濃度は、島津製作所製ガスクロマトグラフGC2014(FID検出器)で分析した。一酸化炭素濃度の分析は、島津製ガスクロマトグラフGC8A(TCD検出器)を用いて行った。又、塩素濃度については、ガステック検知器に、気体検知管No.8La及びNo.8H、No.8HHを、それぞれ適宜選択、分析対象ガスを吸引し、測定した。 In each experimental example, the concentration of 1,2-dichloroethane (hereinafter abbreviated as EDC) in the gas was analyzed with a gas chromatograph GC2014 (FID detector) manufactured by Shimadzu Corporation. The analysis of the carbon monoxide concentration was performed using a Shimadzu gas chromatograph GC8A (TCD detector). As for the chlorine concentration, the gas detector No. 8La and No. 8H, no. 8HH was appropriately selected, and the gas to be analyzed was sucked and measured.
なお一酸化炭素の分析濃度の下限は10ppm、塩素は0.5ppmであり、これら検出下限値以下であった場合には「N.D.」と表記した。 The lower limit of the analytical concentration of carbon monoxide was 10 ppm, and that of chlorine was 0.5 ppm. When it was below the lower limit of detection, it was indicated as “N.D.”.
1.第一段目の触媒の寿命検討
参考比較例1
表1に示す各種金属酸化物からなる市販の触媒を用いてEDC分解率を測定した。実験条件は以下の表2に示す通りである。結果を図1に示す。
1. Life comparison of first stage catalyst Reference Comparative Example 1
The EDC decomposition rate was measured using commercially available catalysts composed of various metal oxides shown in Table 1. The experimental conditions are as shown in Table 2 below. The results are shown in FIG.
参考比較例2、参考実施例1
用いる触媒及び条件を表3、4に示すように変更してEDC分解率を測定した。この実験例ではガス中のEDC濃度が高いため参考比較例1に比べてより厳しい条件となる。結果を図2に示す。
Reference Comparative Example 2, Reference Example 1
The catalyst used and the conditions were changed as shown in Tables 3 and 4 to measure the EDC decomposition rate. In this experimental example, since the EDC concentration in the gas is high, the conditions are more severe than those in Reference Comparative Example 1. The results are shown in FIG.
参考実施例2
用いる触媒及び条件を表5、6に示すように変更してEDC分解率を測定した。結果を図3に示す。
Reference Example 2
The catalyst used and the conditions were changed as shown in Tables 5 and 6 to measure the EDC decomposition rate. The results are shown in FIG.
上記各参考比較例、参考実施例から理解されるように、本発明において用いるチタン酸化物及びタングステン酸化物を主成分とする触媒は、他の金属酸化物からなる触媒に比べて極めて良好な寿命を有していることが理解される。 As understood from each of the above reference comparative examples and reference examples, the catalyst mainly composed of titanium oxide and tungsten oxide used in the present invention has a very good life compared to the catalyst composed of other metal oxides. It is understood that
なお、バナジウム酸化物を担持していない触媒は、他の金属酸化物からなる触媒と同一条件で寿命を評価していないが、参考実施例2から、バナジウム酸化物を担持していなくても、担持したものと同等の寿命を有することは明らかである。 In addition, although the catalyst which does not carry | support vanadium oxide is not evaluating the lifetime on the same conditions as the catalyst which consists of another metal oxide, from Reference Example 2, even if it does not carry vanadium oxide, Obviously, it has a lifespan equivalent to that carried.
2.第一段目の触媒のEDC分解率及び副成物の検討
参考実施例3〜6
触媒として径50mmでハニカム状(ピッチ3.3mm)のTiO2−WO3(WO3含有率15.5%)を用い、下記表7及び8に記載の条件でEDC分解率及び塩素発生量を評価した。結果を表8に合せて示す。なお表7に記載の条件は参考実施例3〜6で共通の条件である。
2. Examination of EDC decomposition rate and by-products of first stage catalyst Reference Examples 3-6
TiO 2 —WO 3 (WO 3 content: 15.5%) having a diameter of 50 mm and a honeycomb shape (pitch: 3.3 mm) was used as a catalyst, and the EDC decomposition rate and chlorine generation amount were measured under the conditions described in Tables 7 and 8 below. evaluated. The results are shown in Table 8. The conditions listed in Table 7 are common to Reference Examples 3-6.
参考比較例3
触媒として、TiO2−WO3(WO3含有率15.5%)にさらに0.5質量%相当のRuCl3を担持させたものを用い、参考実施例3〜6と同様にして評価を行った。結果は表8に示した。
Reference Comparative Example 3
Evaluation was performed in the same manner as in Reference Examples 3 to 6, using a catalyst in which RuCl 3 corresponding to 0.5% by mass was further supported on TiO 2 —WO 3 (WO 3 content 15.5%). It was. The results are shown in Table 8.
3.第二段目の触媒の検討
EDCを熱分解させることによりCOを7,000ppm、HClを8,000ppm含むガスを調製し、表9、10に示す条件でCO分解率及びCl2発生濃度を評価した。なおいずれの実験も金属担持量は0.5質量%である。結果は合せて表10に示す。
3. Examination of catalyst in the second stage A gas containing 7,000 ppm of CO and 8,000 ppm of HCl was prepared by thermally decomposing EDC, and the CO decomposition rate and Cl 2 generation concentration were evaluated under the conditions shown in Tables 9 and 10. did. In all experiments, the metal loading was 0.5% by mass. The results are shown in Table 10 together.
以下、EDCを含むガスを、第一の触媒と第二の触媒の双方を通過させて最終的な有害物質分解性能を評価した実験結果を示す。各評価では、EDC2500ppmを含むエアーバランスガスを模擬排ガスとして試験に供した。 Hereinafter, an experimental result in which the gas containing EDC is allowed to pass through both the first catalyst and the second catalyst to evaluate the final hazardous substance decomposition performance is shown. In each evaluation, an air balance gas containing 2500 ppm of EDC was subjected to the test as a simulated exhaust gas.
実施例1
第一の触媒としては、ピッチ3.3mmのハニカム状で縦50mm×横50mm×高さ1000mmのTiO2−WO3触媒を用い、第二の触媒としては、球状φ2〜4mmで、0.5質量%の金属Pdを外層担時したTiO2触媒を、縦70mm×横70mmの触媒層部に1kg充填したものを用いた。
Example 1
As the first catalyst, a TiO 2 —WO 3 catalyst having a honeycomb shape with a pitch of 3.3 mm and a length of 50 mm × width of 50 mm × height of 1000 mm is used, and the second catalyst has a spherical diameter of 2 to 4 mm and 0.5 A TiO 2 catalyst loaded with mass% metal Pd as an outer layer and filled with 1 kg in a catalyst layer portion of 70 mm length × 70 mm width was used.
なお第一の触媒は、TiO2が80.8質量%、WO3が14.8質量%であった(TiO2とWO3の合計100質量%に対してWO3が15.5質量%)。なおモリブンデン酸化物は含まれていなかった。 Note first catalyst, TiO 2 80.8% by weight, WO 3 was 14.8 wt% (WO 3 15.5 wt% per 100 wt% of TiO 2 and WO 3) . Molybdenden oxide was not included.
第一の触媒を充填した触媒反応器1に、模擬排ガスを、入り口温度360℃、線速度1.1Nm/s、空間速度4000Nm3/hの条件となるように供給した。 The simulated exhaust gas was supplied to the catalyst reactor 1 filled with the first catalyst so that the inlet temperature was 360 ° C., the linear velocity was 1.1 Nm / s, and the space velocity was 4000 Nm 3 / h.
この触媒反応器から排出されたガスをそのまま、第二の触媒を充填した触媒反応器2に導入した(入り口温度420℃、線速度0.57Nm/s、空間速度10000Nm3/h)。 The gas discharged from the catalyst reactor was introduced as it was into the catalyst reactor 2 filled with the second catalyst (inlet temperature 420 ° C., linear velocity 0.57 Nm / s, space velocity 10000 Nm 3 / h).
触媒反応器2から排出されたガスについて、EDC濃度、一酸化炭素濃度、塩素ガス濃度を分析した結果を表11に纏めて示す。 Table 11 summarizes the results of analyzing the EDC concentration, carbon monoxide concentration, and chlorine gas concentration of the gas discharged from the catalytic reactor 2.
なお第一の触媒を充填した触媒反応器1から排出されたガスをサンプリングして各ガス濃度を分析したところ、EDC分解率は99.9%以上、一酸化炭素濃度は約4000ppm、塩素は検出限界以下であった。 When the gas discharged from the catalyst reactor 1 filled with the first catalyst was sampled and analyzed for each gas concentration, the EDC decomposition rate was 99.9% or more, the carbon monoxide concentration was about 4000 ppm, and chlorine was detected. It was below the limit.
実施例2〜5、比較例1〜6
触媒反応器1における入り口温度、及び第二の触媒の種類(組成)を表11に示すように変化させた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表11に併せて示す。
Examples 2-5, Comparative Examples 1-6
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that the inlet temperature in the catalyst reactor 1 and the type (composition) of the second catalyst were changed as shown in Table 11. The results are also shown in Table 11.
実施例6
第一の触媒として、V2O5を0.4質量%含有し、TiO2が86.8質量%、WO3が8.1質量%(TiO2とWO3の合計100質量%に対してWO3が8.5質量%)の組成の触媒を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表11に併せて示す。
Example 6
As a first catalyst, 0.4% by mass of V 2 O 5 is contained, TiO 2 is 86.8% by mass, WO 3 is 8.1% by mass (based on 100% by mass of TiO 2 and WO 3 in total) Evaluation was conducted in the same manner as in Example 1 except that a catalyst having a composition of WO 3 of 8.5% by mass was used. The results are also shown in Table 11.
実施例7
第二の触媒として、球状φ2〜4mmで、TiO2が97質量%、全重量の0.5重量%に相当する金属Pdを内層担時した触媒を用いた以外は、実施例1と同様にして評価を行った。結果を表11に併せて示す。
Example 7
The same procedure as in Example 1 was used, except that a catalyst having a spherical diameter of 2 to 4 mm, a TiO 2 content of 97% by mass and a metal Pd corresponding to 0.5% by weight of the total weight was used as an inner layer. And evaluated. The results are also shown in Table 11.
Claims (2)
An exhaust gas treatment method for treating an exhaust gas containing an aliphatic chlorinated hydrocarbon using a catalyst without adding water vapor, the exhaust gas comprising (A) titanium oxide and tungsten oxide as main components, and The non-oxide state metal is brought into contact with a non-supported first catalyst, and then (B) a second catalyst made of titanium oxide supporting metal Pd is brought into contact with the exhaust gas. Method.
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