JPS592534B2 - 窒素酸化物含有ガスの処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は窒素酸化物含有排ガス中の窒素酸化物を効率よ
く分解する方法に関するものである。

ＮＯおよびＮ０２（以下これらをＮＯｘと略称する）は
、人体に害をおよぼし、直接体内に吸収された場合、体
内の機能を低下させるなどの害があり、また最近オキシ
ダントと呼ばれる光化学スモッグの原因ともなっている
。

したがって排ガス中のＮＯｘの除去法の確立が強く要求
されている。

排ガス中のＮＯｘを無害化する方法は、従来数多く提案
され、その代表的なものとして固体触媒を使用する方式
が知られている。

しかしこの方式は一般的にいって、使用触媒が高価であ
ること、効率的な接触装置を必要とすること、定期的に
触媒の再生、交換を必要とすることなど、工業的実施の
面からみて必ずしも有利な方式とはいえない。

か＼る問題点を回避する手段として固体触媒を使用しな
い方法についての検討がなされ、アンモニア、酸素の共
存下、ＮＯｘを選択的に還元する方法が提案された（例
えば特開昭５０−７７７４号公開特許公報参照）。

この公開公報には、概括的にいって２つの方法が開示さ
れている。

その第１は十分な量の酸素の存在下、ＮＯｘ含有撚焼ガ
ス流をアンモニア又はアンモニア前駆物質と１６００〜
２０００’Ｆ（８７１〜１０９３°Ｃ）で接触させてＮ
Ｏｘを選択的に減少させる方法である。

第２の方法は第１の方法における酸素、アンモニアの外
に、更にＨ２その他各種還元用物質よりなる群から選ば
れた物質を存在させ、１３００〜２０００°Ｆ（７０４
〜１０９３℃）の範囲でガス接触を行なわせＮＯｘを選
択的に還元する方法である。

この方法は、高価な触媒を使用せず、高温廃ガス中にア
ンモニア又はアンモニアと還元物質とを添加するのみの
処理によって、各種排ガスの脱硝を工業的に有利に実施
することができる。

しかしながら、この方法においてアンモニア又はその前
駆物質を使用した場合の脱硝率は、８００℃を下まわる
と急激に減少Ｕ工業的に望まれる脱硝率は達成できなく
なる欠点がある。

ボイラや工業用加熱炉、焼却炉等のように熱回収を目的
とする工業用燃焼設備においては、その燃焼排ガス流路
に順次配設された伝熱管の存在により、そこを流れる燃
焼排ガスの温度が急速に低下したり、該設備の負荷の変
動に応じて燃焼排ガス流路における温度帯域の変動は避
けることかでさない。

したがって、これら工業用燃焼設備に上記脱硝方法を適
用する場合には、その脱硝反応帯域を十分確保するよう
に配慮しなければならないが、所要の脱硝反応帯域を確
保することは設計上必ずしも容易なことではない。

怜こ既設ボイラ等においては、前記脱硝反応に適した温
度帯域を確保すべく改造を加えることは、法規的及び技
術的要因による制約もあり、前記脱硝方法を適用するに
は種々の困難をともなう。

本発明者等は、種々の無触媒方式による燃焼排ガスの脱
硝法について検討した結果、ＮＯｘ含有排ガスにアンモ
ニア又はその前駆物質の外に塩素を混入するときは、８
００〜１１００℃の高温度域において有効な脱硝を実施
しうるとともに４００〜８００°Ｃの比較的低温度域に
おいても有効にＮＯｘ含有撚焼排ガスの脱硝が達成され
ることを見出（７本発明を達成した。

即ち本発明は、触媒を使用することなく、シかも極めて
広い温度域において容易に排ガス中のＮＯｘを除去する
方法であって、その要旨は、ＮＯｘ含有ガスに塩素とア
ンモニアを混合した状態で、４００〜１１００℃の温度
に保持することにより該ガス中のＮＯｘを窒素と水に転
化する排ガスの処理方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法は、重油、石炭等の燃料をボイラ用などとし
て燃焼させた際の排ガス、あるいは化学工場から排出さ
れる各種の廃棄物を燃焼させた際の排ガス等のＮＯｘを
１０ｐｐｍ以上通常５０〜５００ ｐｐｍ程度含有する
ガスに極用される。

これらの排ガスは熱エネルギーの有効利用のため熱交換
器に通されるが、本発明の処理は、４００℃以上１１０
０℃までの範囲の何れでも実施され、とくにアンモニア
又はその前駆物質のみを使用する脱硝法によっては有効
な脱硝を実施し得なかった４００〜８００°Ｃの温度域
においても効果的な脱硝を実施することができる。

アンモニアの使用量は排ガス中のＮＯｘに対し、０．６
モル比以上、とくに１〜１０モル比の範囲から経済性を
考慮して選ばれる。

またアンモニアの代りにギ酸アンモニウム、シュウ酸ア
ンモニウム、炭酸アンモニウムのようなアンモニアの前
駆物質を使用することもできる。

塩素の使用量は、排ガス中のＮＯｘに対し、０．１〜５
０モル比とくに１〜１０モル比程度が実用的であって、
０．１モル比より少い場合には、所期の脱硝が行われず
、また５０モル比を越えると、脱硝処理後過剰の塩素を
除去するための設備の大型化を招くので工業的に不利で
ある。

塩素又はアンモニアの導入は、ガス中への混合が迅速に
行われるように水その他年活性ガスにより希釈した形で
行なってもよい。

なお、金属管等を通してアンモニアを高温度の排ガス中
に導入する場合には該金属管内でアンモニア自体が分解
しないように遮熱手段を施こすことが好ましい。

アンモニア又はその前駆物質と塩素を排ガス中に混入す
る時期はとくに制約されるものではなく、例えば４００
〜１１００℃に保持された排ガス中に同時に又は別個に
添加することができる。

この温度における滞留時間は０．０１秒以上、とくに０
．１秒〜４秒の範囲が実際的である。

具体的には、燃焼帯域から流出する高温排ガスが１１０
０℃以下に降温した適宜の段階で、アンモニア及び塩素
を同時に、あるいは任意の順序で別個に添加する方法が
採られる。

また、４００℃より若干低い温度で排出される排ガスに
アンモニア及び塩素を添加後４００°Ｃ以上に昇温する
方法、あるいは４００℃より低温の排ガスを４００℃以
上に昇温後アンモニア及び塩素を添加する方法等が採用
される。

これらアンモニア及び塩素を添加する場合には、通常の
ボイラ、工業用加熱炉あるいは焼却炉等から流出する排
ガスは通常１０００℃あるいはそれ以上の温度であるの
で上記温度領域の排ガス流路に可及的均一に分散させる
ように複数のノズルを用いて分散導入するのが好ましい
。

塩化ビニル、塩化パラフィン、その他の塩素誘導体の生
産工場からの燃焼排ガス中には、ＮＯｘとともに相当量
の遊離の塩素又はその前駆物質が含有されるのでこのよ
うな排ガスの場合は、塩素を添加することなく、前記の
所定温度域でアンモニア又はその前駆物質を添加するの
みでよく、工業的実施上極めて有利である。

本発明方法に従って、ＮＯｘ含有排ガス中に塩素とアン
モニアとを混合すれば、１１００℃の高温排ガスが、燃
焼帯域から流出する過程において、如何に急速にその温
度が降下しても、４００℃を下まわるまでは前記脱硝反
応は効果的に行われるので、排ガスが煙導等を流下する
間にも極めて高い脱硝能率をあげることができるもので
ある。

その理由は詳らかではないが、塩素の存在によってアン
モニアによるＮＯｘの還元が促進されることによるもの
と見られる。

脱硝処理後の排ガス中に含まれる塩素や塩化物は、該排
ガスを苛性ソーダ水溶液等のアルカリ液あるいは水等に
接触させて除去することができるので、公知の湿式脱硫
設備により硫黄化合物とともに容易に除去することがで
きる。

本発明によれば、無触媒で、脱硝に必要な温度範囲は４
００〜１１００℃という極めて広範囲であるので、処理
される排ガスの温度が不安定であったり、急速に降下す
るような場合においても安定に良効な脱硝を行なうこと
ができる。

また上記必要温度よりも低い排ガスを処理する場合には
その温度を必要とするが、その場合は僅かの昇温でよい
ため、安価な費用でよい。

次に本発明を実施例について説明する。

実施例 １ ＮＯｘ１空気及び窒素を混合し７て得られた、ＮＯｘ含
有量２００ ｐｐｍ容量、酸素濃度２％容量、残り窒素
からなるメイクアップガスにアンモニア４００ｐｐｍ（
ＮＨ３／ＮＯｘ ： ２モル比）を混合し、この混合ガ
ス及び６０ｐｐｍ容量の塩素ガス（Ｃ１２／ＮＯｘ：０
．３モル比）を、電気炉中で所定温度に保持された石英
管の一端から滞留時間０．４秒で流通し石英管の他端よ
りの排出ガス中のＮＯｘを測定した。

なおＮＯｘの測定には、柳本製作所製化学発光測定装置
ＥＣＬ−７７Ｖ型を使用した。

この結果を次表に示す。なお、ＮＯｘ除去（１）は次式
より算出した。

実施例 ２ 塩素の添加量をＮＯｘに対し２モル比（（Ｊ！２／Ｎ０
ｘ）とした外は実施例１と同様にして脱硝を行なった結
果は次表の通りであった。

実施例 ３ 塩素の添加量をＮＯｘに対し５モル比（Ｃ１２／Ｎ０ｘ
）とした外は、実施例１と同様にして脱硝を行なった結
果は次表の通りであった。

実施例 ４ 塩素の添加量をＮＯｘに対し２．５モル比（Ｃ１２／Ｎ
０ｘ）とし、且つアンモニアの添加量を４モル比（ＮＨ
ｓ／Ｎ０ｘ）とした外は実施例１と同様にして脱硝を行
なった結果は次表の通りであった。

比較例 塩素を全く添加せずに、他は実施例１の条件と同様にし
て脱硝を行なった結果は次表の通りであった。

上記実施例１〜４及び比較例の結果を、反応温度（横軸
）とＮＯｘ除去率（縦軸）とで比較すると、第１図に示
すように、本発明方法によるときは、アンモニアのみ添
加した比較例に比し、その脱硝温度域は明らかに広く、
特に、比較例においては、７００℃以下においては脱硝
が全く行なわれないのに対し、本発明方法によるときは
、４００℃になっても十分に脱硝が行われている。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図は、ＮＯｘ含有ガスの保持温度とガス中
のＮＯｘ除去率との関係を示す図であり、縦軸はＮＯｘ
除去率を示し、横軸はガス保持温度を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩素と、アンモニアまたはアンモニア前駆物質とが
   混合された窒素酸化物含有ガスを４００〜１１００℃に
   保持することを特徴とする窒素酸化物含有ガスの処理方
   法。