JP4295548B2

JP4295548B2 - Nitrogen oxide removing catalyst, denitration method and apparatus using the same

Info

Publication number: JP4295548B2
Application number: JP2003122726A
Authority: JP
Inventors: 昭典安武; 敬古小林; 隆栗崎; 勲持田; 升章白浜; 正晃吉川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004322004A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスに含まれる窒素酸化物を効率的に浄化する窒素酸化物除去触媒、それを用いた脱硝方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
道路トンネル内の換気設備は主として媒塵に起因する明視距離の確保及び一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（以下「ＮＯｘ」とも記す。）等有害物質の許容値以下への低減を目的に設置されている。現状の換気方式は新鮮な外気をトンネル外から吸気し、必要に応じて媒塵を除去後、トンネル外に強制換気する方式が一般的に用いられている。しかし、この方式は有害物質を含む換気ガスを大気に拡散しているだけであり、根本的な環境改善になっていない。特に自動車排ガスによる大気汚染が深刻になっている都市部では、高度の汚染地域を拡大させることになり、道路計画におけるトンネル化、シェルタ設置に支障を来す場合がある。そこで省エネルギで周辺環境への影響がない新たな換気方式の開発が望まれている。
【０００３】
しかし、トンネル換気ガスは常温・大容量でＮＯｘ濃度は１０ｐｐｍ以下と希薄であり、交通量によってＮＯｘ濃度変動が激しいという特異性があるため、ボイラ燃焼排ガスの処理において既に実用化されているＮＨ₃を還元剤とするＮＯｘ浄化方法を、そのまま適用することは不可能である。
【０００４】
そこで低濃度のＮＯｘ浄化方法として、乾式法及び湿式法が種々提案されているが、湿式法は廃水処理装置が必要とするために実用化が困難である。また、乾式法としては（１）汚染空気に金属酸化物などの吸着剤にＮＯｘを吸着させる吸着法、（２）汚染空気にＮＨ₃を添加して電子線を照射してＮＯｘやＳＯｘを硝酸や硫酸ミストとし、ＮＨ₃との反応で硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウムおよびこの両者の複塩などの微粒子を電気集塵機などにより回収する電子線照射法などがある。
ただし、（２）の電子線照射法では大容量汚染空気に１０ｐｐｍ以下と微量に含まれるＮＯｘとの反応に必要となる当量の微量のＮＨ₃を均一に混合することが難しく、未反応のＮＨ₃の外部流出など２次公害のおそれがある（非特許文献１）。
【０００５】
一般に、トンネル排気ガス中のＮＯｘではＮＯが８〜９割、ＮＯ₂が１〜２割存在しており、（１）の方法にてＮＯを効率的に吸着する吸着剤として、本出願人は貴金属（Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ）を担持した吸着剤を提案している（特許文献１）。
【０００６】
ただし、大容量のトンネル排ガス処理に適用するためには大量のＮＯ吸着剤が必要であり、貴金属の適用は吸着剤の高騰及び資源の枯渇をもたらすため、経済的に成立しないと考えられる。
【０００７】
このため、図２４に示すように、低濃度の窒素酸化物を含む汚染空気１を常温で吸着剤により吸着除去して清浄ガス２を大気中に放出し、窒素酸化物中のＮＯ₂をＮＯ₂吸着塔３で吸着すると共にＮＯをＮＯ吸着塔４で吸着し、その後バルブ５，５を閉鎖し、バルブ６，６を開放し、上記吸着塔３，４を加熱手段により加熱して脱着し、濃縮された窒素酸化物を含む脱着ガス７に対し、アンモニア８を添加して脱硝触媒９により窒素に分解することで、窒素酸化物が除去されることを先に提案した（特許文献２）。
【０００８】
また、多孔質担体にモリホリン等のアミン類を担持させた窒素酸化物除去剤の提案がある（特許文献３）。
【０００９】
【非特許文献１】
産業公害防止協会編："自動車排ガスの処理技術に関する調査研究"（日本道路公団委託）昭和５９年３月、４９頁
【特許文献１】
特開平５−３１３５７号公報
【特許文献２】
特開平８−２９９７５６号公報
【特許文献３】
特開平９−２６２４３０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２のような提案では、窒素酸化物の吸着手段である吸着塔４，５と該吸着塔４，５で吸着された窒素酸化物を脱着するために、高温にする加熱手段が必要であるとともに、その脱着においては、汚染空気の処理を停止する必要があり、連続して窒素酸化物を処理することができない、という問題がある。
【００１１】
また、特許文献３のような提案では、モルホリンは爆発限界があるので、危険物に指定されており、交差点等における脱硝処理設備用としては不向きであるという、問題がある。また、特許文献３の提案においては、除去剤の脱硝作用は水分共存下での吸着・吸収作用であり、数時間程度しか脱硝効果が持続しないので、産業用の脱硝設備として長時間連続して脱硝効果を保持することに適していないし、吸収物の処理が必要となる、という問題がある。
【００１２】
また、近年の環境排ガス規制が高まり、ボイラ等の排煙処理装置等の産業設備からの排ガスにおいては、既存のアンモニア脱硝によって低濃度化された窒素酸化物濃度をさらに浄化することが望まれており、このために、既設の設備に付帯する簡易でしかも効率的な処理装置の出現が切望されている。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑み、簡易な構成で脱硝効率が持続することができる窒素酸化物除去触媒、それを用いた脱硝方法及び装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する第１の発明は、不活性ガス雰囲気下６００〜１３００℃で熱処理した活性炭素繊維に、尿素を０．５重量％以上担持してなると共に、その水分含量が１０重量％未満であり、上記活性炭素繊維によりガス中のＮＯをＮＯ_２に酸化しつつ、上記尿素によりガス中のＮＯ_２をＮ_２に還元する窒素酸化物除去触媒を有する窒素酸化物浄化手段を直列に複数段具備してなり、ガス導入側の窒素酸化物浄化手段の尿素担持量を２０重量％以下とすると共に、前段の尿素担持量が、後段の尿素担持量よりも少ないことを特徴とする脱硝装置にある。
【００２４】
第２の発明は、第１の発明において、処理ガスを乾燥する乾燥手段を具備することを特徴とする脱硝装置にある。
【００２５】
第３の発明は、第１又は２の発明において、窒素酸化物除去触媒を乾燥する乾燥手段を具備することを特徴とする脱硝装置にある。
【００２６】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、上記炭素材料に尿素を噴霧又は浸漬により担持させる尿素担持手段を具備することを特徴とする脱硝装置にある。
【００３０】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物浄化手段の前流側に煤塵除去手段を設けたことを特徴とする脱硝装置にある。
【００３１】
第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物浄化手段の前流側又は後流側に脱硫手段を設けたことを特徴とする脱硝装置にある。
【００３２】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、上記窒素酸化物を含むガスが、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスのいずれかであることを特徴とする脱硝装置にある。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明による実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００３４】
［第１の実施の形態］
図１は、本実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
図１に示すように、本実施の形態にかかる脱硝装置１０は、処理容器本体１１内に内装され、尿素を炭素材料に担持してなる窒素酸化物除去触媒からなる触媒層１２を積層してなる窒素酸化物浄化手段１３を具備するものであり、窒素酸化物（ＮＯｘ）を含むガス１４を一端側から導入して窒素酸化物浄化手段１３によりガス中の窒素酸化物ＮＯｘを脱硝し、浄化ガス１５として排出するものである。
【００３５】
本実施の形態では、尿素を担持する炭素材料として活性炭素繊維を用いているが、本発明では、これに限定されるものではなく、活性炭素繊維以外に活性炭を用いるようにしてもよい。なお、以下の実施の形態においては、炭素材料として活性炭素繊維を用いた場合について説明する。
【００３６】
ここで、図２３（ａ）示すように、活性炭素繊維（ＡｃｔｉｖｅＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ；ＡＣＦ）１００は、一般にその表面に微細なミクロポア１０１が存在し、その繊維径は１〜２０μｍ、比表面積が７００〜２５００ｍ² ／ｇ、外表面積０．２〜２．０ｍ² ／ｇ、ポアの細孔直径が２ｎｍ以下のものをいう。
また、図２３（ｂ）示すように、活性炭１０２は、ミクロポア１０１の数が少ないことに加えて、気相からミクロポア１０１までに到達するには、マクロポア１０３とメソポア１０４とを順に通過する必要がある。
【００３７】
上記触媒層１２は、図１（ｂ）に示すように、平板状の平板活性炭素繊維シート２１と波板状の波板活性炭素繊維シート２２とから構成され、これらが交互に積層してなり、間に形成される直線状の空間が通路２３となり、該通路２３がガス通過の軸方向に延びた状態になっている。
上記平板活性炭素繊維シート２１及び波板活性炭素繊維シート２２は板状であると共に、上記波板活性炭素繊維シート２２は、さらに例えばコルゲータ等を用いて波型に成型されている。また、波板状とする以外に、例えばハニカム形状等、排ガスが活性炭素繊維シートに対して平行に通過する形状に成形するようにしてもよい。
【００３８】
上記触媒層１２を構成する活性炭素繊維には尿素が担持されており、その担持手段は例えば尿素溶液に活性炭素繊維を浸漬させることで担持させたり、尿素を溶液状又は粉体状で噴霧することで担持させたりしている。
【００３９】
このように尿素を活性炭素繊維に担持してなる触媒層１２は、ガス中に存在する窒素酸化物のうちのＮＯ、ＮＯ₂を直接或いは、ＮＯをＮＯ₂に酸化しつつ窒素酸化物を効率的に還元するものであり、その脱硝作用を図２２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００４０】
図２２（ａ）に示す場合では表面にミクロポアが直接開孔している活性炭素繊維ＡＣＦに尿素（ＣＯ（ＮＨ₂）₂）が担持活性化され、尿素と活性炭素繊維との相互作用が生じているところにおいて、窒素酸化物のＮＯが活性炭素繊維の表面で酸素の存在の下で、尿素と反応してＮ₂に還元される。または、ＮＯはＮＯ₂に酸化されて尿素と反応してＮ₂に還元される。一方、ガス中に存在するＮＯ₂は、直接尿素と反応してＮ₂に還元される。
【００４１】
図２２（ｂ）に示す場合では、活性炭素繊維（ＡＣＦ）に尿素（ＣＯ（ＮＨ₂）₂）が担持活性化されているところにおいて、窒素酸化物のＮＯとＮＯ₂とが直接尿素に対して反応し、Ｎ₂に還元される。
【００４２】
図２２（ｃ）に示す場合では、活性炭素繊維（ＡＣＦ）に尿素（ＣＯ（ＮＨ₂）₂）が担持されているところにおいて、窒素酸化物のＮＯが直接尿素に対して反応し、Ｎ₂に還元される。
【００４３】
なお、活性炭素繊維に担持する尿素が多い場合、窒素酸化物中のＮＯを直接脱硝する反応は後述する試験例に示すように、反応速度が遅くなり、図２２（ａ）又は図２２（ｂ）の反応の機構の方が好ましい反応となる。
【００４４】
よって、窒素酸化物中のＮＯを効率よく脱硝するにはＮＯをＮＯ₂に酸化させ、活性炭素繊維においてＮＯ₂リッチ条件において、反応させるようにすればよいこととなる。
【００４５】
ここで、本発明で炭素材料に対する上記尿素の担持量としては、０．５重量％以上とするのが好ましい。これは０．５重量％未満であると脱硝効率が低下し、かつ還元持続時間が短縮されるので好ましくないからである。
一方、尿素の担持量の上限は特に限定されるものではなく、後述する試験例に示すように担持量が多いほど脱硝持続時間が延びるが、あまり多いと活性炭素繊維の表面を被覆する結果、酸化反応（ＮＯ→ＮＯ₂）を阻害することとなり、７０重量％程度とすればよい。
【００４６】
また、脱硝の反応温度は室温で行うことができ、従来の尿素脱硝のようにアンモニアに分解する必要がないので、加熱する必要はない。なお、加熱する場合には、アンモニアへ分解する温度である２００℃以下とすればよい。
【００４７】
また、脱硝においては、水分含量が１０重量％未満、好ましくは５重量％未満、さらに好ましくは１重量％未満とするのが好ましい。これは、水分が存在すると還元活性の低下がみられ好ましくないからである。
【００４８】
また、図２（ａ）に示すように、窒素酸化物浄化手段１３を有する脱硝装置１０の前流側に、乾燥手段３１を設け、導入するガス１４の相対湿度を低下させ、乾燥ガス１４ａとするようにしている。なお、窒素酸化物浄化手段１３に熱風等を直接吹付けて該窒素酸化物浄化手段１３自体を乾燥状態とするようにしてもよい。
【００４９】
ここで、脱硝反応における相対湿度は好ましくは４０％以下、より好ましくは２０％以下とするのが好ましい。これは、４０％を超えると活性炭素繊維の表面を水分で覆い、必要な酸化反応（ＮＯ→ＮＯ₂）を促進する能力が低下するからである。
【００５０】
また、活性炭素繊維の触媒としての酸化活性機能を向上させるように、活性炭素繊維を不活性ガス雰囲気下で高温熱処理することが好ましい。この高温加熱処理により、活性炭素繊維の表面に存在する親水性の酸素官能基の一部ないし全部をＣＯ、ＣＯ₂として除去し、ＮＯの酸化活性点、尿素活性点が増加し、熱処理前に較べて疎水性の高い表面とするようにしている。この結果、ＮＯの酸化活性点への接近が容易に起こり、ＮＯ₂への酸化速度と尿素による還元速度とが向上する。
【００５１】
ここで、活性炭素繊維の高温処理温度としては、炭素材料により異なるが、例えば６００〜１３００℃程度とするのが好ましい。これは６００℃未満では熱処理効果が発現せず、一方、１３００℃を超えて熱処理しても更なる効果が発現しないからである。
【００５２】
ここで、本発明の触媒層で用いる活性炭素繊維の一例及びその製造例の一例を下記に示す。
本発明で用いられる活性炭素繊維としては、例えばピッチ系活性炭素繊維、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維、フェノール系活性炭素繊維、セルロース系活性炭素繊維を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、上記触媒作用を奏する活性炭素繊維であれば何等限定されるものではない。
【００５３】
具体的の製造例を下記に示す。
（製造例１）
ピッチ系活性炭素繊維（「ＯＧ−２０Ａ」，アドール（株）製）を用い，これを窒素雰囲気中で９００〜１２００℃の温度範囲で１時間焼成する。
【００５４】
（製造例２）
ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維（「ＦＥ−３００」，東邦リナックス（株）製）を用い，これを窒素雰囲気中で６００〜９００℃の温度範囲で１時間焼成する。
【００５５】
（製造例３）
フェノール系活性炭素繊維（「クラクティブ−２０」，クラレケミカル（株）製）を用い，これを窒素雰囲気中で９００〜１２００℃の温度範囲で１時間焼成する。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、脱硝装置の前流側又は後流側に脱硫手段を設け、脱硝と脱硫とを同時に行うようにしてもよい。
図２（ｂ）は、脱硝装置１１の後流側に脱硫手段である脱硫装置１６を設けたものである。このように、脱硝装置１１でガス１４中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を脱硝した浄化ガス１５ａに存在する硫黄酸化物（ＳＯｘ）を脱硫装置１６で脱硫することで、脱硫浄化ガス１５ｂとすることができる。これにより、ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）のみならず硫黄酸化物（ＳＯｘ）も効率よく浄化することができる。
なお、脱硫装置１４は脱硝装置の前流側又は後流側のいずれに設けるようにしてもよい。
【００５７】
［第２の実施の形態］
図３は第２の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
第１の実施の形態における触媒層１２は長時間の使用によりその脱硝能力が低下するので、これを補うために、脱硝装置１０を並列に設けて、連続処理を可能とするものである。
【００５８】
図３に示すように、脱硝装置１０−１、１０−２を並列に設け、配管３２に介装した流路切替え手段３３及びバルブ３４の切替えにより、ガス流路を交互に切替えるようにしている。
そして、使用により触媒機能が低下した脱硝装置を再生するには、脱硝装置１０−１、１０−２にそれぞれ設けた触媒噴霧手段３５により、触媒溶液３６を触媒タンク３７から供給することで噴霧し、所定量の尿素担持量とすることで、脱硝能力の再生を行っている。
【００５９】
［第３の実施の形態］
図４は第３の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
第１の実施の形態において説明したように、窒素酸化物の脱硝はＮＯ₂リッチ条件が好ましいので、脱硝装置１０の前流側に酸化手段３８を設けたものである。
上記酸化手段３８としては、特に限定されるものではないが、ＮＯをＮＯ₂に効率よく酸化させるような例えばオゾン酸化手段、過酸化水素水酸化手段、過マンガン酸カリウム酸化手段等を挙げることができる。
そして、上記酸化手段３８において、導入する窒素酸化物を含むガス１４中のＮＯをＮＯ₂に積極的に酸化させ、ＮＯ₂を多量に含むガス１４ｂとし、それに引き続き設けた脱硝手段１０において、ＮＯ₂リッチ条件において、脱硝を効率的に行うようにしている。
【００６０】
なお、ＮＯ₂が存在するので、脱硝装置１においては、尿素を多量（７０重量％以上）に担持するようにしてもよい。これは、酸化手段によりＮＯ₂がリッチ状態となっているので、脱硝装置１０での酸化反応（ＮＯ→ＮＯ₂）を促進させる必要がないからである。
【００６１】
また、ガス１４中のＮＯ酸化が終了しているので、脱硝装置１０での反応における湿度は低湿度に限定されるものではなく、相対湿度を４０％以上とするようにしてもよい。
【００６２】
［第４の実施の形態］
図５は第４の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
第３の実施の形態においては酸化手段３８を用いてガス１４中のＮＯをＮＯ₂に効率よく酸化させるようにしたが、本実施の形態では、脱硝装置を複数段（本実施の形態では２段）直列に配設し、第１段の脱硝装置１０−１でガス１４中のＮＯをＮＯ₂に効率よく酸化させるようにしている。このため、第１段の脱硝装置１０−１の窒素酸化物浄化手段１３の活性炭素繊維の尿素担持量を２０重量％以下、好ましくは５重量％以下として、尿素が活性炭素繊維の表面を完全には被覆せず、酸化に寄与する活性点を多く残すようにしている。
【００６３】
そして、上記第１段の脱硝装置１０−１において、導入する窒素酸化物を含むガス１４中のＮＯをＮＯ₂に積極的に酸化させ、ＮＯ₂を多量に含むガス１４ｂとし、それに引き続き設けた第２段の脱硝手段１０−２において、ＮＯ₂リッチ条件において、脱硝を効率的に行うようにしている。
【００６４】
本実施の形態においても第３の実施の形態と同様に、第２段の脱硝装置１０−２においては、ＮＯ酸化が終了しているので、尿素の担持量及び相対湿度の制限がないものとなる。
【００６５】
［第５の実施の形態］
図６乃至８は第５の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。図６は窒素酸化物浄化手段の正面図、図７は図６の斜視図、図８は脱硝装置を有する交差点地下の排ガス処理設備である。
これらの図面に示すように、本実施の形態にかかる脱硝装置は、環状で両端が開放の円筒体４１に内装され、尿素を炭素材料に担持してなる窒素酸化物除去触媒からなる触媒層１２を積層してなる窒素酸化物浄化手段１３と、円筒体４１の一部を浸漬させ、尿素浴槽４２の内部に尿素溶液３６を満たしてなる尿素担持手段４３とを具備してなり、窒素酸化物を含むガス１４を前面側から導入して窒素酸化物浄化手段１３によりガス中の窒素酸化物ＮＯｘを脱硝し、背面側から浄化ガス１５として排出するものである。
【００６６】
本実施の形態の脱硝装置は、円筒体４１が図示しない回転手段により、所定周期で回転され、尿素浴槽４２で浸漬される窒素酸化物浄化手段１３の一部において、活性炭素繊維に尿素を担持させるようにしている。
担持された尿素は乾燥領域４４において、図示しない乾燥手段の乾燥ガス４５の供給により乾燥して、所定の乾燥状態とし、冷却領域４６において、その後図示しない冷却手段の冷却ガス４７の供給により冷却するようにしている。
そして、脱硝領域４８において、導入されるガス１４中の窒素酸化物を脱硝するようにしている。
【００６７】
これにより、触媒機能が低下する前において、円筒体４１を回転させて、触媒を再生するようにしているので、連続しての脱硝を行うことができる。
【００６８】
図８はこの脱硝装置１０を地面５０の地下に設けた状態を示すものであり、本排ガス処理設備は、例えば交差点付近における窒素酸化物濃度が高いガス１４を吸入する吸入ダクト５１と、ガス配管５２中に介装され、ガス１４中の煤塵を除塵する除塵手段５３と、地面５０の地下に設置され、上述した図７に示す脱硝装置１０を設置した脱硝室５４と、浄化した浄化ガス１５を外部へ排出する配管５５の一端側に設けられた排出ダクト５６とから構成されている。
【００６９】
この排ガス処理設備によれば、交差点付近で浮遊する車両からの排ガス中に含まれる多量の窒素酸化物を効率よくしかも連続して脱硝することができる。また、脱硝は常温で行うことができるので、消費電力は極わずかで済むこととなる。
【００７０】
なお、本発明にかかる脱硝装置は、上述した交差点付近におけるガスの浄化にとどまらず、交差点以外には、例えば、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガス中の窒素酸化物を効率的に脱硝することができる。
【００７１】
［第６の実施の形態］
図９は第６の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
図９に示すように、本実施の形態にかかる脱硝装置は、環状で両端が開放の円筒体４１に内装され、尿素を炭素材料に担持してなる窒素酸化物除去触媒からなる触媒層１２を積層してなる窒素酸化物浄化手段１３と、上記円筒体４１を回転させる駆動手段６１と、円筒体４１の３／４の部分に対して低湿度又は乾燥空気６２を供給する乾燥ガス供給手段６３とを具備してなるものである。なお、導入ガス１４を吸引する吸引ファン６４による導入に際してはフィルタ６５により除塵を行っている。また、乾燥空気６２を窒素酸化物除去手段１３へ供給する押込ファン６６による導入に際してはフィルタ６７により除塵を行っている。
【００７２】
そして、窒素酸化物を含むガス１４を窒素酸化物浄化手段１３の背面側から導入してガス中の窒素酸化物ＮＯｘを脱硝し、浄化ガス１５として排出する際に、駆動手段６１の回転により円筒体を回転させることで、常に窒素酸化物浄化手段１３を乾燥状態とするようにして、脱硝効率を向上させるようにしている。
【００７３】
以下、本発明の効果を示す好適な試験例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７４】
［試験例１］
本試験例においては、尿素を所定量担持した活性炭素繊維を円筒管の内部の充填し、模擬ガスとしてＮＯを５００ｐｐｍ供給した。
円筒管の他端から排出されるガス中のＮＯ濃度を測定した。
用いた活性炭素繊維はピッチ系（繊維径：１６〜２０μｍ）「ＯＧ−２０Ａ」（製品名：アドール社製）であり、製造において、高温（８００℃）で熱処理したものである。
【００７５】
この活性炭素繊維０．５ｇに対し、８．６％、１２％、１９．２％、２５．４％の尿素を各々担持したものを試験に供した。
調整は、尿素水溶液を用い、所定量となるように活性炭素繊維に担持させたものを５０℃以下の条件で減圧乾燥した。
なお、尿素担持しない０％のものを比較として用いた。
供給するガスは、ＮＯ濃度を５００ｐｐｍとし、Ｏ₂濃度を２１％、Ｎ₂をバランスとして用いた。ガス流量は１００ｍｌ／分とした。反応雰囲気温度は３０℃とし、相対湿度は０％とした。
その結果を図１０に示す。
【００７６】
図１０に示すように、尿素の担持の量が増大するにつれて脱硝率の持続時間が増大した。
また、脱硝の開始において、脱硝率の一時的な低下はＮＯがＮＯ₂に酸化される量が少ないために、一時的に脱硝率が低下したものと推察される。
なお、脱硝時間の推移と共に脱硝率が向上するのは活性炭素繊維の表面に担持された尿素が徐々に消滅し、活性炭素繊維の活性点が多くなったことによると推察される。
【００７７】
［試験例２］
本試験例においては、試験例１の活性炭素繊維の熱処理温度を１１００℃としたものを用いた。
この活性炭素繊維０．５ｇに対し、７％、１５％、２０．４％、３６．８％の尿素を各々担持したものを試験に供した。なお、尿素担持しない０％のものを比較として用いた。その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１１に示す。
【００７８】
図１１に示すように、尿素の担持の量が増大するにつれて脱硝率の持続時間が増大した。また、試験例１に較べて脱硝率が向上している。
【００７９】
［試験例３］
本試験例においては、尿素を所定量担持した活性炭素繊維を円筒管の内部の充填し、模擬ガスとしてＮＯを５００ｐｐｍ供給した。
円筒管の他端から排出されるガス中のＮＯ濃度を測定した。
用いた活性炭素繊維はＰＡＮ系（繊維径：３〜５μｍ）「ＦＥ３００」（製品名：東邦リナックス社製）であり、高温熱処理をしていないものである。
【００８０】
この活性炭素繊維０．５ｇに対し、０．９％、４．６％、７．２％の尿素を各々担持したものを試験に供した。なお、尿素担持しない０％のものを比較として用いた。その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１２に示す。
【００８１】
図１２に示すように、尿素の担持の量が増大するにつれて脱硝率の持続時間が増大した。
【００８２】
［試験例４］
本試験例においては、尿素を所定量担持した活性炭を円筒管の内部の充填し、模擬ガスとしてＮＯを５００ｐｐｍ供給した。
円筒管の他端から排出されるガス中のＮＯ濃度を測定した。
用いた活性炭は椰子殻活性炭であり、高温熱処理をしていないものである。
【００８３】
この活性炭０．７５ｇに対し、７．６％の尿素を担持したものを試験に供した。なお、尿素担持しない０％のものを比較として用いた。その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１３に示す。
【００８４】
図１３に示すように、炭素材料として椰子殻活性炭を用いても脱硝時間を増大させることができた。
【００８５】
［試験例５］
本試験例においては、試験例１の尿素を担持してなる活性炭素繊維を一度脱硝に供した後、活性炭素繊維０．５ｇに対し、尿素を１７．４％担持したものを再利用した。
なお、比較は試験例１の（４）の尿素担持量１９．２％の新品のものである。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１４に示す。
【００８６】
図１４に示すように、初期の脱硝率の低下が改善された。
【００８７】
［試験例６］
本試験例においては、試験例２の活性炭素繊維を用い、相対湿度を０，２０、４０、６０、８０％と各々変化させた。
【００８８】
試験には、活性炭素繊維０．５ｇに対し、１５％［１］、１１．６％［２］、１２．２％［３］、１２．２％［４］、１４．４％［５］の尿素を各々担持したものを試験に供した。なお、尿素担持しない０％のものを比較として用いた。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１５に示す。
【００８９】
図１５に示すように、相対湿度が６０％以上の場合には脱硝率が５０％を低下した。特に相対湿度０％の場合には高い脱硝率を呈した。
【００９０】
［試験例７］
本試験例においては、試験例２の活性炭素繊維を用い、活性炭素繊維の量を３倍の１．５ｇとすると共に、尿素の担持量を１１．８％とした。供給するＮＯの濃度を１００ｐｐｍとした。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１６に示す。
【００９１】
図１６の左側の縦軸は脱硝率を示し、右側の縦軸はガス濃度を示した。
図１６においては、ＮＯ及びＮＯ₂の量を測定し、脱硝率とＮＯ、ＮＯ₂の排出の関係を示す。
図１６に示すように、処理開始初期に一度低下した脱硝率は処理時間の経過につれて脱硝率が安定し、３６０時間脱硝率７０％を保持することができた。
なお、３８５時間経過後からはＮＯ₂が発生しているが、活性炭素繊維に担持した尿素が消滅して脱硝効果が減少したことによる。
【００９２】
［試験例８］
本試験例においては、試験例２の活性炭素繊維を用い、活性炭素繊維の量を４倍の２ｇとすると共に、尿素の担持量を９．４％とした。供給するガスを試験例７のＮＯに代えてＮＯ₂（濃度１００ｐｐｍ）とした。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１７に示す。
【００９３】
図１７の左側の縦軸は脱硝率を示し、右側の縦軸はガス濃度を示した。
図１７においては、ＮＯ及びＮＯ₂の量を測定し、脱硝率とＮＯ、ＮＯ₂の排出の関係を示す。
図１７に示すように、図１６に見られる処理開始初期に脱硝率が一度低下する減少がみられず、良好な脱硝を維持することが確認できた。
【００９４】
［試験例９］
本試験例においては、試験例２の活性炭素繊維を用い、２段階で脱硝を行った。第１段の円筒管には活性炭素繊維に尿素を担持しないものを用いた。活性炭素繊維は０．５ｇとした。
また第２段の円筒管には尿素を１８％担持した活性炭素繊維０．５ｇを用いた。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１８に示す。
【００９５】
図１８の左側の縦軸は脱硝率を示し、右側の縦軸はガス濃度を示した。
図１８においては、ＮＯ及びＮＯ₂の量を測定し、脱硝率とＮＯ、ＮＯ₂の排出の関係を示す。
図１８に示すように、図１６に見られる処理開始初期に脱硝率が一度低下する減少がみられず、良好な脱硝を維持することが確認できた。
【００９６】
［試験例１０］
本試験例においては、試験例２の活性炭素繊維を用い、活性炭素繊維を０．５ｇとし、尿素の担持を２１％とし、脱硝反応と湿度との関係を試験した。
反応初期においては、相対湿度を７０％とし、１３．５時間経過後に０％となるように切り替えた。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図１９に示す。
【００９７】
図１９の左側の縦軸は脱硝率を示し、右側の縦軸はガス濃度を示した。
図１９においては、ＮＯ及びＮＯ₂の量を測定し、脱硝率とＮＯ、ＮＯ₂の排出の関係を示す。
図１９に示すように、湿度が７０％の場合には脱硝効率が２０％まで低下した。一方、湿度を０％とすると、脱硝率は向上し、８０％の高い脱硝率を維持することができた。
【００９８】
［試験例１１］
本試験例においては、シリカウール（１〜６μｍ）０．５ｇに対して尿素粉体（６０−２００メッシュ）１ｇを混ぜ込み、ガス濃度５００ｐｐｍのＮＯを通過させた際の脱硝反応についての有無を試験した。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図２０に示す。
【００９９】
図２０の左側の縦軸は脱硝率を示し、右側の縦軸はガス濃度を示した。
図２０においては、ＮＯ及びＮＯ₂の量を測定し、脱硝率とＮＯ、ＮＯ₂の排出の関係を示す。
図２０に示すように、尿素を混ぜ込んだ場合でも、炭素材料による酸化反応（ＮＯ→ＮＯ₂）がないので、ＮＯがほぼ１００％そのまま排出された。
【０１００】
［試験例１２］
本試験例においては、シリカウール（１〜６μｍ）０．５ｇに対して尿素粉体（６０−２００メッシュ）１ｇを混ぜ込み、ガス濃度５００ｐｐｍのＮＯ₂を通過させた際の脱硝反応についての有無を試験した。
その他の条件は試験例１と同様である。
その結果を図２１に示す。
【０１０１】
図２１の左側の縦軸は脱硝率を示し、右側の縦軸はガス濃度を示した。
図２１においては、ＮＯ及びＮＯ₂の量を測定し、脱硝率とＮＯ、ＮＯ₂の排出の関係を示す。
図２１に示すように、尿素単独の存在においては、８％程度の除去率しかなかった。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、尿素を炭素材料に担持活性化してなり、ガス中の窒素酸化物のＮＯ及びＮＯ₂を還元するので、脱硝効率が向上すると共に、常温において反応するので、脱硝設備の消費電力の低減を図ることができる。
【０１０３】
また、尿素を炭素材料に担持してなり、ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化しつつ窒素酸化物を還元するので、脱硝効率が向上すると共に、常温において反応するので、脱硝設備の消費電力の低減を図ることができる。
【０１０４】
また、上記尿素の担持量を０．５重量％以上とすればよいので、少量の尿素を用いて効率的な脱硝が可能となる。
【０１０５】
また、水分含量を１０重量％未満とすることで、脱硝効率が向上することになる。
【０１０６】
また、上記炭素材料を不活性ガス雰囲気下で高温熱処理することで、ＮＯへの酸化力、担持尿素の活性化、耐水性が向上し、脱硝効率が向上する。
【０１０７】
また、上記炭素材料を活性炭又は活性炭素繊維とすることで、ＮＯをＮＯ₂とする酸化力が向上した窒素酸化物除去触媒を提供できる。
【０１０８】
また、上記窒素酸化物除去触媒を用いて、ガス中の窒素酸化物を還元処理することで長時間連続した脱硝を行うことができる。
【０１０９】
また、反応における相対湿度を４０％以下の条件において処理することで脱硝効率が向上する。
【０１１０】
また、還元処理温度を２００℃以下の低温領域で還元処理することで処理コストの低減を図ることができる。
【０１１１】
また、上記窒素酸化物除去触媒を有する窒素酸化物浄化手段を具備した脱硝装置とすることで、ガス中の窒素酸化物を効率よく脱硝することが可能となる。
【０１１２】
また、脱硝装置に処理ガスを乾燥する乾燥手段を具備することにより、乾燥雰囲気で脱硝を行うことができ、脱硝効率が向上する。
【０１１３】
また、窒素酸化物除去触媒を乾燥する乾燥手段を具備することにより、乾燥雰囲気で脱硝を行うことができ、脱硝効率が向上する。
【０１１４】
また、上記脱硝装置において、上記炭素材料に尿素を噴霧又は浸漬により担持させる尿素担持手段を具備することで、尿素を担持することができ、連続した脱硝を行うことができる。
【０１１５】
また、上記窒素酸化物浄化手段を複数設けることで、脱硝効率を向上させることができる。
【０１１６】
また、脱硝装置において、上記窒素酸化物浄化手段の前流側に酸化手段を設けることで、ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化させ、脱硝効率を向上させることができる。
【０１１７】
また、脱硝装置において、上記窒素酸化物浄化手段を直列に配設してなると共に、ガス導入側の窒素酸化物浄化手段の尿素担持量を２０重量％以下とすることで、ガス中のＮＯをＮＯ₂に酸化させ、脱硝効率を向上させることができる。
【０１１８】
また、上記脱硝装置において、上記窒素酸化物浄化手段の前流側に煤塵除去手段を設けることでガス中の煤塵を効率的に除去することができる。
【０１１９】
また、上記脱硝装置において、上記窒素酸化物浄化手段の前流側又は後流側に脱硫手段を設けることでガス中の窒素酸化物のみらなず硫黄酸化物も効率的に除去することができる。
【０１２０】
また、上記脱硝装置に適用するガスとして、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスのいずれであっても効率よくガス中の窒素酸化物を脱硝することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる他の脱硝装置の概略図である。
【図３】第２の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
【図４】第３の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
【図５】第４の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
【図６】第５の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
【図７】第５の実施の形態にかかる脱硝装置の斜視図である。
【図８】第５の実施の形態にかかる脱硝装置を備えた排ガス処理設備の概略図である。
【図９】第６の実施の形態にかかる脱硝装置の概略図である。
【図１０】試験例１の結果を示すグラフである。
【図１１】試験例２の結果を示すグラフである。
【図１２】試験例３の結果を示すグラフである。
【図１３】試験例４の結果を示すグラフである。
【図１４】試験例５の結果を示すグラフである。
【図１５】試験例６の結果を示すグラフである。
【図１６】試験例７の結果を示すグラフである。
【図１７】試験例８の結果を示すグラフである。
【図１８】試験例９の結果を示すグラフである。
【図１９】試験例１０の結果を示すグラフである。
【図２０】試験例１１の結果を示すグラフである。
【図２１】試験例１２の結果を示すグラフである。
【図２２】脱硝の反応機構の模式図である。
【図２３】活性炭素繊維と活性炭の模式図である。
【図２４】従来技術の脱硝装置の概略図である。
【符号の説明】
１０脱硝装置
１１処理容器本体
１２触媒層
１３窒素酸化物浄化手段
１４窒素酸化物（ＮＯｘ）
１５浄化ガス
１６脱硫装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a nitrogen oxide removal catalyst that efficiently purifies nitrogen oxide contained in an atmosphere gas in an intersection, a tunnel or a closed parking lot, an exhaust gas from an internal combustion engine, and an exhaust gas from an industrial facility. The present invention relates to a denitration method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
Ventilation equipment in road tunnels is mainly intended to ensure a clear distance due to dust and to reduce harmful substances such as carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (hereinafter also referred to as “NOx”) to below the allowable level. Is installed. As a current ventilation method, a method is generally used in which fresh outside air is sucked from outside the tunnel, dust is removed as necessary, and forced ventilation is performed outside the tunnel. However, this method only diffuses ventilation gas containing harmful substances to the atmosphere, and does not fundamentally improve the environment. Especially in urban areas where air pollution due to automobile exhaust gas is serious, highly contaminated areas will be expanded, which may hinder tunneling and shelter installation in road planning. Therefore, it is desired to develop a new ventilation system that saves energy and does not affect the surrounding environment.
[0003]
However, tunnel ventilation gas has a peculiarity that the NOx concentration is rare at 10 ppm or less at normal temperature and large capacity, and the NOx concentration fluctuates greatly depending on the traffic volume. _Three It is impossible to apply the NOx purification method using NO as a reducing agent.
[0004]
Therefore, various dry methods and wet methods have been proposed as low-concentration NOx purification methods, but the wet methods are difficult to put into practical use because they require a wastewater treatment apparatus. In addition, as a dry method, (1) an adsorption method in which NOx is adsorbed on an adsorbent such as a metal oxide in contaminated air, and (2) NH in contaminated air _Three Is added to irradiate the electron beam to convert NOx and SOx into nitric acid and sulfuric acid mist. _Three There is an electron beam irradiation method in which fine particles such as ammonium nitrate, ammonium sulfate and double salts of both are collected by an electric dust collector or the like.
However, in the electron beam irradiation method (2), an equivalent amount of NH required for the reaction with NOx contained in a trace amount of 10 ppm or less in a large volume of contaminated air. _Three It is difficult to uniformly mix the unreacted NH _Three There is a risk of secondary pollution such as outflow to the outside (Non-patent Document 1).
[0005]
In general, NOx in tunnel exhaust gas is 80 to 90%, NO ₂ As an adsorbent that efficiently adsorbs NO by the method (1), the present applicant uses an adsorbent carrying a noble metal (Pt, Pd, Ru, Rh, Ir). (Patent Document 1).
[0006]
However, a large amount of NO adsorbent is required to be applied to large-capacity tunnel exhaust gas treatment, and the application of noble metal is considered to be economically unsatisfactory because it causes a rise in the adsorbent and depletion of resources.
[0007]
For this reason, as shown in FIG. 24, the polluted air 1 containing a low concentration of nitrogen oxides is adsorbed and removed by an adsorbent at room temperature, and the clean gas 2 is released into the atmosphere. ₂ NO ₂ Adsorbed by the adsorption tower 3 and adsorbed by the NO adsorption tower 4, then the valves 5, 5 are closed, the valves 6, 6 are opened, and the adsorption towers 3, 4 are heated and desorbed by heating means, It was previously proposed that nitrogen oxides be removed by adding ammonia 8 to the desorption gas 7 containing concentrated nitrogen oxides and decomposing it into nitrogen by a denitration catalyst 9 (Patent Document 2).
[0008]
There is also a proposal for a nitrogen oxide removing agent in which an amine such as morpholine is supported on a porous carrier (Patent Document 3).
[0009]
[Non-Patent Document 1]
Industrial Pollution Prevention Association: "Survey and research on automobile exhaust gas treatment technology" (Commissioned by Japan Highway Public Corporation) March 1984, p. 49
[Patent Document 1]
JP-A-5-31357
[Patent Document 2]
JP-A-8-299756
[Patent Document 3]
JP-A-9-262430
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the proposal as in Patent Document 2, the adsorption towers 4 and 5 which are adsorption means for nitrogen oxides and the heating means for raising the temperature to desorb the nitrogen oxides adsorbed in the adsorption towers 4 and 5 are provided. In addition to the necessity, in the desorption, it is necessary to stop the treatment of contaminated air, and there is a problem that nitrogen oxides cannot be treated continuously.
[0011]
Further, the proposal as in Patent Document 3 has a problem that morpholine is designated as a dangerous substance because it has an explosion limit and is not suitable for denitration treatment equipment at an intersection or the like. In addition, in the proposal of Patent Document 3, the denitration action of the removal agent is an adsorption / absorption action in the presence of moisture, and the denitration effect lasts only for a few hours. There is a problem that it is not suitable for maintaining the denitration effect and treatment of the absorbent is required.
[0012]
Further, in recent years, regulations on environmental exhaust gas have increased, and it is desired to further purify the nitrogen oxide concentration that has been reduced by existing ammonia denitration in exhaust gas from industrial equipment such as boiler flue gas treatment equipment. For this reason, the advent of a simple yet efficient processing apparatus attached to existing facilities is eagerly desired.
[0013]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a nitrogen oxide removal catalyst capable of maintaining denitration efficiency with a simple configuration, and a denitration method and apparatus using the same.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The first invention for solving the above-described problem is as follows. In an inert gas atmosphere at 600-1300 ° C The heat-treated activated carbon fiber carries 0.5% by weight or more of urea, and its moisture content is less than 10% by weight. NO in the gas is changed to NO by the activated carbon fiber. ₂ NO in the gas by the urea while oxidizing to ₂ N ₂ Reduced to Ru Oxide removal catalyst The nitrogen oxide purifying means having a plurality of stages in series, the urea loading amount of the nitrogen oxide purifying means on the gas introduction side is set to 20% by weight or less, and the urea loading amount in the front stage is the urea loading stage in the subsequent stage Denitration device characterized by being less than quantity It is in.
[0024]
First 2 The invention of the 1 In the present invention, there is provided a denitration apparatus comprising a drying means for drying the processing gas.
[0025]
First 3 The invention of the 1 or 2 According to the present invention, there is provided a denitration apparatus comprising a drying means for drying the nitrogen oxide removing catalyst.
[0026]
First 4 The invention of the 1 Thru 3 In any one of the inventions, there is provided a denitration apparatus comprising urea supporting means for supporting urea on the carbon material by spraying or dipping.
[0030]
First 5 The invention of the 1 Thru 4 In any one of the inventions, the denitration apparatus is characterized in that dust removal means is provided on the upstream side of the nitrogen oxide purification means.
[0031]
First 6 The invention of the 1 Thru 5 In any one of the inventions, the denitration apparatus is characterized in that a desulfurization means is provided on the upstream side or the downstream side of the nitrogen oxide purification means.
[0032]
First 7 The invention of the 1 Thru 6 In any one of the inventions, the gas containing nitrogen oxide is any one of an atmosphere gas in an intersection, a tunnel or a closed parking lot, an exhaust gas from an internal combustion engine, and an exhaust gas from an industrial facility. It is in the denitration equipment.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
[0034]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram of a denitration apparatus according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a denitration apparatus 10 according to the present embodiment includes a catalyst layer 12 that is built in a processing vessel body 11 and is made of a nitrogen oxide removal catalyst formed by supporting urea on a carbon material. The nitrogen oxide purifying means 13 is provided, a gas 14 containing nitrogen oxide (NOx) is introduced from one end side, and the nitrogen oxide purifying means 13 denitrates and purifies the nitrogen oxide NOx in the gas. The gas 15 is discharged.
[0035]
In the present embodiment, activated carbon fibers are used as the carbon material supporting urea. However, the present invention is not limited to this, and activated carbon may be used in addition to the activated carbon fibers. In the following embodiments, a case where activated carbon fibers are used as the carbon material will be described.
[0036]
Here, as shown in FIG. 23 (a), the active carbon fiber (ACF) 100 generally has fine micropores 101 on its surface, the fiber diameter is 1-20 μm, and the specific surface area is 700-. 2500m ² / G, outer surface area 0.2-2.0m ² / G, a pore having a pore diameter of 2 nm or less.
Further, as shown in FIG. 23B, the activated carbon 102 needs to pass through the macropore 103 and the mesopore 104 in order to reach the micropore 101 from the gas phase in addition to the small number of micropores 101. is there.
[0037]
As shown in FIG. 1 (b), the catalyst layer 12 includes a flat plate-like activated carbon fiber sheet 21 and a corrugated plate-like activated carbon fiber sheet 22, which are alternately laminated. The linear space formed between them becomes a passage 23, and the passage 23 extends in the axial direction of gas passage.
The flat activated carbon fiber sheet 21 and the corrugated activated carbon fiber sheet 22 are plate-like, and the corrugated active carbon fiber sheet 22 is further formed into a corrugated shape using, for example, a corrugator. In addition to the corrugated plate shape, the exhaust gas may be formed into a shape that passes in parallel to the activated carbon fiber sheet, such as a honeycomb shape.
[0038]
The activated carbon fiber constituting the catalyst layer 12 supports urea, and the supporting means supports the activated carbon fiber by immersing the activated carbon fiber in a urea solution, or sprays urea in a solution or powder form. Or carry it.
[0039]
In this way, the catalyst layer 12 formed by supporting urea on activated carbon fibers is composed of NO, NO among nitrogen oxides present in the gas. ₂ Directly or NO to NO ₂ The nitrogen oxide is efficiently reduced while being oxidized, and its denitration action is shown in FIGS. 22 (a) to 22 (c).
[0040]
In the case shown in FIG. 22A, urea (CO (NH) is added to the activated carbon fiber ACF having micropores directly opened on the surface. ₂ ) ₂ In the presence of oxygen on the surface of the activated carbon fiber, N reacts with urea in the presence of oxygen on the surface of the activated carbon fiber. ₂ Reduced to Or NO is NO ₂ Oxidized to react with urea and react with N ₂ Reduced to On the other hand, NO present in the gas ₂ Reacts directly with urea to react with N ₂ Reduced to
[0041]
In the case shown in FIG. 22B, the activated carbon fiber (ACF) is mixed with urea (CO (NH ₂ ) ₂ ) Is supported and activated, nitrogen oxides NO and NO ₂ Reacts directly with urea and N ₂ Reduced to
[0042]
In the case shown in FIG. 22C, the activated carbon fiber (ACF) is mixed with urea (CO (NH ₂ ) ₂ ) Is supported, nitrogen oxide NO reacts directly with urea, and N ₂ Reduced to
[0043]
When the amount of urea supported on the activated carbon fiber is large, the reaction for directly denitrating NO in the nitrogen oxide is slowed down as shown in a test example described later, and FIG. 22 (a) or FIG. 22 (b) The reaction mechanism of) is a more preferable reaction.
[0044]
Therefore, in order to efficiently denitrate NO in nitrogen oxides, NO is changed to NO. ₂ Oxidized to NO in activated carbon fiber ₂ The reaction should be performed under rich conditions.
[0045]
Here, in the present invention, the amount of urea supported on the carbon material is preferably 0.5% by weight or more. This is because if it is less than 0.5% by weight, the denitration efficiency is lowered and the reduction duration is shortened.
On the other hand, the upper limit of the supported amount of urea is not particularly limited, and the denitration duration increases as the supported amount increases as shown in the test examples described later, but if too much, the surface of the activated carbon fiber is coated, Oxidation reaction (NO → NO ₂ ), Which may be about 70% by weight.
[0046]
Further, the denitration reaction temperature can be carried out at room temperature, and there is no need to decompose into ammonia as in the case of conventional urea denitration, so heating is not necessary. In addition, what is necessary is just to set it as 200 degrees C or less which is the temperature decomposed | disassembled into ammonia, when heating.
[0047]
In denitration, the water content is preferably less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, more preferably less than 1% by weight. This is because the presence of moisture is not preferable because the reduction activity is reduced.
[0048]
Further, as shown in FIG. 2 (a), a drying means 31 is provided on the upstream side of the denitration apparatus 10 having the nitrogen oxide purification means 13 to reduce the relative humidity of the introduced gas 14, and the dry gas 14a and Like to do. Note that the nitrogen oxide purification means 13 itself may be in a dry state by directly blowing hot air or the like to the nitrogen oxide purification means 13.
[0049]
Here, the relative humidity in the denitration reaction is preferably 40% or less, more preferably 20% or less. If this exceeds 40%, the surface of the activated carbon fiber is covered with moisture, and the necessary oxidation reaction (NO → NO ₂ This is because the ability to promote) declines.
[0050]
Moreover, it is preferable to heat-treat the activated carbon fiber at a high temperature in an inert gas atmosphere so as to improve the oxidation activity function as a catalyst of the activated carbon fiber. By this high-temperature heat treatment, some or all of the hydrophilic oxygen functional groups present on the surface of the activated carbon fiber are converted to CO, CO ₂ As a result, the oxidation active site of NO and the active site of urea are increased so that the surface is more hydrophobic than before the heat treatment. As a result, NO easily approaches the oxidation active point, and NO ₂ The rate of oxidation to and the rate of reduction with urea are improved.
[0051]
Here, the high temperature treatment temperature of the activated carbon fiber varies depending on the carbon material, but is preferably about 600 to 1300 ° C., for example. This is because a heat treatment effect does not appear at temperatures below 600 ° C., while no further effect is exhibited even when heat treatment is performed at temperatures above 1300 ° C.
[0052]
Here, an example of the activated carbon fiber used in the catalyst layer of the present invention and an example of its production are shown below.
Examples of the activated carbon fiber used in the present invention include pitch-based activated carbon fiber, polyacrylonitrile-based activated carbon fiber, phenol-based activated carbon fiber, and cellulose-based activated carbon fiber, but the present invention is limited to these. However, the activated carbon fibers exhibiting the above catalytic action are not limited in any way.
[0053]
Specific production examples are shown below.
(Production Example 1)
Pitch-based activated carbon fiber (“OG-20A”, manufactured by Adol Co., Ltd.) is used, and this is fired in a nitrogen atmosphere at a temperature range of 900 to 1200 ° C. for 1 hour.
[0054]
(Production Example 2)
Polyacrylonitrile-based activated carbon fiber (“FE-300”, manufactured by Toho Linux Co., Ltd.) is used, and this is fired in a nitrogen atmosphere at a temperature range of 600 to 900 ° C. for 1 hour.
[0055]
(Production Example 3)
Phenol-based activated carbon fiber (“Kractive-20”, manufactured by Kuraray Chemical Co., Ltd.) is used, and this is fired in a nitrogen atmosphere at a temperature range of 900 to 1200 ° C. for 1 hour.
[0056]
Furthermore, in the present embodiment, desulfurization means may be provided on the upstream side or the downstream side of the denitration apparatus so that denitration and desulfurization are performed simultaneously.
FIG. 2B shows a desulfurization device 16 as a desulfurization means provided on the downstream side of the denitration device 11. In this way, the sulfur oxide (SOx) present in the purified gas 15a obtained by removing the nitrogen oxide (NOx) in the gas 14 by the denitration device 11 is desulfurized by the desulfurization device 16 to obtain the desulfurized purified gas 15b. Can do. Thereby, not only nitrogen oxide (NOx) but also sulfur oxide (SOx) in the gas can be efficiently purified.
The desulfurization device 14 may be provided on either the upstream side or the downstream side of the denitration device.
[0057]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a schematic view of a denitration apparatus according to the second embodiment.
Since the denitration capability of the catalyst layer 12 in the first embodiment is lowered due to long-term use, the denitration apparatus 10 is provided in parallel to compensate for this, thereby enabling continuous treatment.
[0058]
As shown in FIG. 3, the denitration apparatuses 10-1 and 10-2 are provided in parallel, and the gas flow paths are switched alternately by switching the flow path switching means 33 and the valve 34 interposed in the pipe 32. .
In order to regenerate the denitration apparatus whose catalytic function has been reduced by use, the catalyst solution 36 is supplied from the catalyst tank 37 by the catalyst spraying means 35 provided in each of the denitration apparatuses 10-1 and 10-2. In addition, the denitration ability is regenerated by setting a predetermined amount of urea.
[0059]
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a schematic view of a denitration apparatus according to the third embodiment.
As described in the first embodiment, denitration of nitrogen oxide is NO. ₂ Since the rich condition is preferable, the oxidation means 38 is provided on the upstream side of the denitration apparatus 10.
The oxidizing means 38 is not particularly limited, but NO is NO. ₂ For example, an ozone oxidation means, a hydrogen peroxide hydroxylation means, a potassium permanganate oxidation means and the like which can be oxidized efficiently can be mentioned.
In the oxidizing means 38, NO in the gas 14 containing nitrogen oxide to be introduced is changed to NO. ₂ NO is actively oxidized to NO ₂ In the denitration means 10 that is subsequently provided, ₂ Denitration is efficiently performed under rich conditions.
[0060]
NO ₂ Therefore, the denitration apparatus 1 may carry a large amount of urea (70% by weight or more). This is because NO is oxidized by the oxidation means. ₂ Is in a rich state, the oxidation reaction (NO → NO) in the denitration apparatus 10 ₂ ) Is not necessary to promote.
[0061]
In addition, since NO oxidation in the gas 14 has been completed, the humidity in the reaction in the denitration apparatus 10 is not limited to low humidity, and the relative humidity may be 40% or more.
[0062]
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a schematic view of a denitration apparatus according to the fourth embodiment.
In the third embodiment, the oxidation means 38 is used to convert NO in the gas 14 to NO. ₂ In this embodiment, a plurality of stages (two stages in this embodiment) of denitration devices are arranged in series, and the first stage denitration device 10-1 uses the denitration device 10-1 in the gas 14. NO to NO ₂ To efficiently oxidize. For this reason, the urea loading amount of the activated carbon fiber of the nitrogen oxide purification means 13 of the first stage denitration device 10-1 is set to 20% by weight or less, preferably 5% by weight or less, and the urea completely covers the surface of the activated carbon fiber. Is not coated, leaving many active sites that contribute to oxidation.
[0063]
In the first stage denitration apparatus 10-1, NO in the gas 14 containing nitrogen oxide to be introduced is changed to NO. ₂ NO is actively oxidized to NO ₂ In the second stage denitration means 10-2 that is subsequently provided, the NO ₂ Denitration is efficiently performed under rich conditions.
[0064]
Also in the present embodiment, as in the third embodiment, in the second-stage denitration apparatus 10-2, since NO oxidation has been completed, there is no limitation on the amount of urea loaded and the relative humidity. Become.
[0065]
[Fifth Embodiment]
6 to 8 are schematic views of a denitration apparatus according to the fifth embodiment. 6 is a front view of the nitrogen oxide purifying means, FIG. 7 is a perspective view of FIG. 6, and FIG. 8 is an exhaust gas treatment facility in the underground of an intersection having a denitration device.
As shown in these drawings, the denitration apparatus according to the present embodiment is equipped with a catalyst layer 12 made of a nitrogen oxide removing catalyst that is mounted in a cylindrical body 41 that is annular and open at both ends and that supports urea on a carbon material. A nitrogen oxide purifying means 13 and a urea carrier means 43 in which a part of the cylindrical body 41 is immersed and a urea solution 36 is filled in the urea bath 42, and the nitrogen oxide is provided. Is introduced from the front side, nitrogen oxide NOx in the gas is denitrated by the nitrogen oxide purification means 13, and exhausted as purified gas 15 from the back side.
[0066]
In the denitration apparatus of the present embodiment, the activated carbon fiber carries urea in a part of the nitrogen oxide purification means 13 in which the cylindrical body 41 is rotated at a predetermined cycle by a rotating means (not shown) and immersed in the urea bath 42. I try to let them.
The supported urea is dried in a drying region 44 by supplying a drying gas 45 of a drying means (not shown) to a predetermined dry state, and then cooled in a cooling region 46 by supplying a cooling gas 47 of a cooling means (not shown). I am doing so.
In the denitration region 48, nitrogen oxides in the introduced gas 14 are denitrated.
[0067]
Thereby, before the catalyst function is lowered, the cylindrical body 41 is rotated to regenerate the catalyst, so that continuous denitration can be performed.
[0068]
FIG. 8 shows a state in which the denitration apparatus 10 is provided in the basement of the ground 50. The exhaust gas treatment facility includes, for example, an intake duct 51 for sucking a gas 14 having a high nitrogen oxide concentration near an intersection, and a gas pipe. 52, a dust removing means 53 for removing dust in the gas 14, a denitration chamber 54 installed in the basement of the ground 50 and having the above-described denitration apparatus 10 shown in FIG. 7, and a purified purified gas 15 It is comprised from the discharge duct 56 provided in the one end side of the piping 55 which discharges to the exterior.
[0069]
According to this exhaust gas treatment facility, a large amount of nitrogen oxide contained in the exhaust gas from the vehicle floating near the intersection can be efficiently and continuously denitrated. Further, since denitration can be performed at room temperature, power consumption is extremely small.
[0070]
Note that the denitration apparatus according to the present invention is not limited to the purification of the gas in the vicinity of the above-described intersection, but other than the intersection, for example, the atmosphere gas in the tunnel or the closed parking lot, the exhaust gas from the internal combustion engine, the exhaust from the industrial equipment Nitrogen oxides in the gas can be efficiently denitrated.
[0071]
[Sixth Embodiment]
FIG. 9 is a schematic view of a denitration apparatus according to the sixth embodiment.
As shown in FIG. 9, the denitration apparatus according to the present embodiment includes a catalyst layer 12 made of a nitrogen oxide removing catalyst that is mounted in a circular cylindrical body 41 that is open at both ends and that supports urea on a carbon material. The layered nitrogen oxide purifying means 13, the driving means 61 for rotating the cylindrical body 41, and the dry gas supply means 63 for supplying low humidity or dry air 62 to the ¾ portion of the cylindrical body 41. It comprises. Note that dust is removed by the filter 65 when the suction gas is introduced by the suction fan 64 that sucks the introduction gas 14. In addition, dust is removed by a filter 67 when the dry air 62 is introduced by the pushing fan 66 that supplies the nitrogen oxide removing means 13.
[0072]
When the gas 14 containing nitrogen oxides is introduced from the back side of the nitrogen oxide purifying means 13 to denitrate the nitrogen oxides NOx in the gas and discharged as the purified gas 15, the driving means 61 rotates to rotate the cylinder. By rotating the body, the nitrogen oxide purifying means 13 is always in a dry state to improve the denitration efficiency.
[0073]
Hereinafter, although the suitable test example which shows the effect of this invention is demonstrated, this invention is not limited to this.
[0074]
[Test Example 1]
In this test example, activated carbon fiber carrying a predetermined amount of urea was filled inside the cylindrical tube, and 500 ppm of NO was supplied as a simulated gas.
The NO concentration in the gas discharged from the other end of the cylindrical tube was measured.
The activated carbon fiber used is pitch-based (fiber diameter: 16 to 20 μm) “OG-20A” (product name: manufactured by Adol), and is heat-treated at a high temperature (800 ° C.) during manufacture.
[0075]
Those loaded with 8.6%, 12%, 19.2% and 25.4% of urea on 0.5 g of this activated carbon fiber were subjected to the test.
For the adjustment, an aqueous urea solution was used, and a product supported on activated carbon fibers so as to be a predetermined amount was dried under reduced pressure under a condition of 50 ° C. or lower.
In addition, the 0% thing which does not carry | support urea is used for the comparison.
The gas to be supplied has an NO concentration of 500 ppm and O ₂ Concentration 21%, N ₂ Was used as a balance. The gas flow rate was 100 ml / min. The reaction atmosphere temperature was 30 ° C., and the relative humidity was 0%.
The result is shown in FIG.
[0076]
As shown in FIG. 10, the duration of the denitration rate increased as the amount of urea loaded increased.
In addition, at the start of denitration, NO is NO when the denitration rate temporarily decreases ₂ It is presumed that the denitration rate temporarily decreased because of the small amount of oxidation.
In addition, it is guessed that the denitration rate is improved with the transition of the denitration time because urea supported on the surface of the activated carbon fiber is gradually disappeared and the active points of the activated carbon fiber are increased.
[0077]
[Test Example 2]
In this test example, a heat treatment temperature of the activated carbon fiber of Test example 1 was set to 1100 ° C.
Those loaded with 7%, 15%, 20.4% and 36.8% of urea on 0.5 g of this activated carbon fiber were used for the test. In addition, the 0% thing which does not carry | support urea is used for the comparison. Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0078]
As shown in FIG. 11, the duration of the denitration rate increased as the amount of urea loaded increased. Further, the denitration rate is improved as compared with Test Example 1.
[0079]
[Test Example 3]
In this test example, activated carbon fiber carrying a predetermined amount of urea was filled inside the cylindrical tube, and 500 ppm of NO was supplied as a simulated gas.
The NO concentration in the gas discharged from the other end of the cylindrical tube was measured.
The activated carbon fiber used is PAN-based (fiber diameter: 3 to 5 μm) “FE300” (product name: manufactured by Toho Linux Co., Ltd.) and is not subjected to high-temperature heat treatment.
[0080]
Those loaded with 0.9%, 4.6% and 7.2% urea on 0.5 g of this activated carbon fiber were used for the test. In addition, the 0% thing which does not carry | support urea is used for the comparison. Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0081]
As shown in FIG. 12, the duration of the denitration rate increased as the amount of urea loaded increased.
[0082]
[Test Example 4]
In this test example, activated carbon carrying a predetermined amount of urea was filled in the cylindrical tube, and 500 ppm of NO was supplied as a simulated gas.
The NO concentration in the gas discharged from the other end of the cylindrical tube was measured.
The activated carbon used was coconut shell activated carbon, which was not subjected to high temperature heat treatment.
[0083]
What loaded 7.6% urea with respect to 0.75g of this activated carbon was used for the test. In addition, the 0% thing which does not carry | support urea is used for the comparison. Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0084]
As shown in FIG. 13, the denitration time could be increased even when coconut shell activated carbon was used as the carbon material.
[0085]
[Test Example 5]
In this test example, the activated carbon fiber loaded with urea in Test Example 1 was once subjected to denitration, and then 17.4% of urea loaded on 0.5 g of activated carbon fiber was reused.
In addition, the comparison is a new product with a urea loading of 19.2% in (4) of Test Example 1.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0086]
As shown in FIG. 14, the reduction in the initial denitration rate was improved.
[0087]
[Test Example 6]
In this test example, the activated carbon fiber of Test example 2 was used, and the relative humidity was changed to 0, 20, 40, 60, and 80%, respectively.
[0088]
In the test, 15% [1], 11.6% [2], 12.2% [3], 12.2% [4], 14.4% [5] with respect to 0.5 g of activated carbon fiber. Each of these loaded with urea was subjected to the test. In addition, the 0% thing which does not carry | support urea is used for the comparison.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0089]
As shown in FIG. 15, when the relative humidity was 60% or more, the denitration rate was reduced by 50%. In particular, when the relative humidity was 0%, a high denitration rate was exhibited.
[0090]
[Test Example 7]
In this test example, the activated carbon fiber of Test example 2 was used, the amount of activated carbon fiber was tripled to 1.5 g, and the amount of urea supported was 11.8%. The concentration of supplied NO was 100 ppm.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0091]
The left vertical axis in FIG. 16 represents the denitration rate, and the right vertical axis represents the gas concentration.
In FIG. 16, NO and NO ₂ Measure the amount of NOx removal and NO, NO ₂ The relationship of emissions is shown.
As shown in FIG. 16, the denitration rate once decreased at the beginning of the treatment was stabilized as the treatment time passed, and the denitration rate was maintained at 360% for 360 hours.
After 385 hours, NO ₂ This is because urea supported on the activated carbon fiber disappeared and the denitration effect decreased.
[0092]
[Test Example 8]
In this test example, the activated carbon fiber of Test Example 2 was used, the amount of activated carbon fiber was 4 times 2 g, and the amount of urea supported was 9.4%. The gas to be supplied is replaced with NO in Test Example 7 ₂ (Concentration 100 ppm).
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0093]
The left vertical axis in FIG. 17 represents the denitration rate, and the right vertical axis represents the gas concentration.
In FIG. 17, NO and NO ₂ Measure the amount of NOx removal and NO, NO ₂ The relationship of emissions is shown.
As shown in FIG. 17, it was confirmed that good denitration was maintained without a decrease in the denitration rate once decreasing at the beginning of the treatment shown in FIG. 16.
[0094]
[Test Example 9]
In this test example, denitration was performed in two stages using the activated carbon fiber of Test example 2. As the first-stage cylindrical tube, an activated carbon fiber that does not carry urea is used. The activated carbon fiber was 0.5 g.
In the second stage cylindrical tube, 0.5 g of activated carbon fiber supporting 18% urea was used.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0095]
The left vertical axis in FIG. 18 represents the denitration rate, and the right vertical axis represents the gas concentration.
In FIG. 18, NO and NO ₂ Measure the amount of NOx removal and NO, NO ₂ The relationship of emissions is shown.
As shown in FIG. 18, it was confirmed that good denitration was maintained without a decrease in the denitration rate once decreasing at the beginning of the treatment shown in FIG.
[0096]
[Test Example 10]
In this test example, the activated carbon fiber of Test Example 2 was used, the activated carbon fiber was 0.5 g, the urea loading was 21%, and the relationship between the denitration reaction and humidity was tested.
At the initial stage of the reaction, the relative humidity was set to 70%, and switched to 0% after 13.5 hours.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0097]
The left vertical axis in FIG. 19 represents the denitration rate, and the right vertical axis represents the gas concentration.
In FIG. 19, NO and NO ₂ Measure the amount of NOx removal and NO, NO ₂ The relationship of emissions is shown.
As shown in FIG. 19, when the humidity was 70%, the denitration efficiency decreased to 20%. On the other hand, when the humidity was 0%, the denitration rate was improved, and a high denitration rate of 80% could be maintained.
[0098]
[Test Example 11]
In this test example, 1 g of urea powder (60-200 mesh) is mixed with 0.5 g of silica wool (1-6 μm), and the presence or absence of denitration reaction when NO with a gas concentration of 500 ppm is passed is determined. Tested.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0099]
The left vertical axis in FIG. 20 represents the denitration rate, and the right vertical axis represents the gas concentration.
In FIG. 20, NO and NO ₂ Measure the amount of NOx removal and NO, NO ₂ The relationship of emissions is shown.
As shown in FIG. 20, even when urea is mixed, the oxidation reaction by the carbon material (NO → NO ₂ ), NO was discharged almost 100% as it was.
[0100]
[Test Example 12]
In this test example, 1 g of urea powder (60-200 mesh) is mixed with 0.5 g of silica wool (1-6 μm), and NO concentration with a gas concentration of 500 ppm is mixed. ₂ The presence or absence of the denitration reaction when passing through was tested.
Other conditions are the same as in Test Example 1.
The result is shown in FIG.
[0101]
The left vertical axis in FIG. 21 represents the denitration rate, and the right vertical axis represents the gas concentration.
In FIG. 21, NO and NO ₂ Measure the amount of NOx removal and NO, NO ₂ The relationship of emissions is shown.
As shown in FIG. 21, in the presence of urea alone, the removal rate was only about 8%.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, urea is supported and activated on the carbon material, and NO and NO of nitrogen oxides in the gas. ₂ Therefore, the denitration efficiency is improved and the reaction is performed at room temperature, so that the power consumption of the denitration facility can be reduced.
[0103]
Further, urea is supported on a carbon material, and NO in the gas is changed to NO. ₂ Since the nitrogen oxide is reduced while being oxidized, the denitration efficiency is improved and the reaction is performed at room temperature, so that the power consumption of the denitration facility can be reduced.
[0104]
Further, since the amount of urea supported may be 0.5% by weight or more, efficient denitration can be performed using a small amount of urea.
[0105]
Moreover, denitration efficiency will improve by making a moisture content less than 10 weight%.
[0106]
Further, by subjecting the carbon material to high temperature heat treatment under an inert gas atmosphere, the oxidizing power to NO, the activation of the supported urea, the water resistance are improved, and the denitration efficiency is improved.
[0107]
Moreover, NO is made into NO by making the said carbon material into activated carbon or activated carbon fiber. ₂ It is possible to provide a nitrogen oxide removal catalyst having improved oxidizing power.
[0108]
Further, denitration can be performed continuously for a long time by reducing the nitrogen oxide in the gas using the nitrogen oxide removing catalyst.
[0109]
Further, the denitration efficiency is improved by treating the relative humidity in the reaction at 40% or less.
[0110]
In addition, the reduction of the processing cost can be achieved by performing the reduction treatment in a low temperature region of 200 ° C. or lower.
[0111]
Moreover, by using a denitration apparatus equipped with a nitrogen oxide purification means having the nitrogen oxide removal catalyst, it is possible to efficiently denitrate nitrogen oxides in the gas.
[0112]
Further, by providing the denitration apparatus with a drying means for drying the processing gas, the denitration can be performed in a dry atmosphere, and the denitration efficiency is improved.
[0113]
Further, by providing a drying means for drying the nitrogen oxide removing catalyst, it is possible to perform denitration in a dry atmosphere, and the denitration efficiency is improved.
[0114]
In addition, the denitration apparatus includes urea support means for supporting urea on the carbon material by spraying or dipping, whereby urea can be supported and continuous denitration can be performed.
[0115]
Further, the denitration efficiency can be improved by providing a plurality of the nitrogen oxide purification means.
[0116]
Further, in the denitration apparatus, by providing an oxidation means on the upstream side of the nitrogen oxide purification means, NO in the gas is changed to NO. ₂ It can be oxidized to improve the denitration efficiency.
[0117]
Further, in the denitration apparatus, the nitrogen oxide purification means is arranged in series, and the amount of urea supported by the nitrogen oxide purification means on the gas introduction side is set to 20% by weight or less, so that NO in the gas can be reduced. NO ₂ It can be oxidized to improve the denitration efficiency.
[0118]
Moreover, in the denitration apparatus, the dust in the gas can be efficiently removed by providing the dust removal means on the upstream side of the nitrogen oxide purification means.
[0119]
Further, in the denitration apparatus, by providing a desulfurization means on the upstream side or the downstream side of the nitrogen oxide purification means, not only nitrogen oxides in the gas but also sulfur oxides can be efficiently removed. .
[0120]
In addition, as a gas applied to the denitration apparatus, nitrogen oxides in the gas can be efficiently used even in any of atmosphere gas at intersections, tunnels or closed parking lots, exhaust gas from internal combustion engines, and exhaust gas from industrial facilities. It can be denitrated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a denitration apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic view of another denitration apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic view of a denitration apparatus according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic view of a denitration apparatus according to a third embodiment.
FIG. 5 is a schematic view of a denitration apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 6 is a schematic view of a denitration apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 7 is a perspective view of a denitration apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 8 is a schematic view of an exhaust gas treatment facility provided with a denitration apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 9 is a schematic view of a denitration apparatus according to a sixth embodiment.
10 is a graph showing the results of Test Example 1. FIG.
11 is a graph showing the results of Test Example 2. FIG.
12 is a graph showing the results of Test Example 3. FIG.
13 is a graph showing the results of Test Example 4. FIG.
14 is a graph showing the results of Test Example 5. FIG.
15 is a graph showing the results of Test Example 6. FIG.
16 is a graph showing the results of Test Example 7. FIG.
17 is a graph showing the results of Test Example 8. FIG.
18 is a graph showing the results of Test Example 9. FIG.
19 is a graph showing the results of Test Example 10. FIG.
20 is a graph showing the results of Test Example 11. FIG.
21 is a graph showing the results of Test Example 12. FIG.
FIG. 22 is a schematic view of a denitration reaction mechanism.
FIG. 23 is a schematic view of activated carbon fibers and activated carbon.
FIG. 24 is a schematic view of a conventional denitration apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Denitration equipment
11 Processing container body
12 Catalyst layer
13 Nitrogen oxide purification means
14 Nitrogen oxide (NOx)
15 Purified gas
16 Desulfurization equipment

Claims

不活性ガス雰囲気下６００〜１３００℃で熱処理した活性炭素繊維に、尿素を０．５重量％以上担持してなると共に、
その水分含量が１０重量％未満であり、上記活性炭素繊維によりガス中のＮＯをＮＯ_２に酸化しつつ、上記尿素によりガス中のＮＯ_２をＮ_２に還元する窒素酸化物除去触媒を有する窒素酸化物浄化手段を直列に複数段具備してなり、
ガス導入側の窒素酸化物浄化手段の尿素担持量を２０重量％以下とすると共に、
前段の尿素担持量が、後段の尿素担持量よりも少ないことを特徴とする脱硝装置。 The activated carbon fiber heat-treated at 600-1300 ° C. in an inert gas atmosphere carries urea at 0.5% by weight or more,
As a moisture content of less than 10 wt%, by the activated carbon fiber while oxidize NO in the gas to NO _2, a reduction to that nitrogen oxide-removing catalyst of the NO ₂ to N ₂ in the gas by the urea Comprising a plurality of stages of nitrogen oxide purification means in series,
The urea loading of the nitrogen oxide purification means on the gas introduction side is 20% by weight or less,
A denitration apparatus characterized in that the amount of urea loaded on the front stage is smaller than the amount of urea loaded on the rear stage.

請求項１において、
処理ガスを乾燥する乾燥手段を具備することを特徴とする脱硝装置。In claim 1 ,
A denitration apparatus comprising a drying means for drying a processing gas.

請求項１又は２において、
窒素酸化物除去触媒を乾燥する乾燥手段を具備することを特徴とする脱硝装置。In claim 1 or 2 ,
A denitration apparatus comprising a drying means for drying a nitrogen oxide removing catalyst.

請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
上記炭素材料に尿素を噴霧又は浸漬により担持させる尿素担持手段を具備することを特徴とする脱硝装置。In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
A denitration apparatus comprising urea supporting means for supporting urea on the carbon material by spraying or dipping.

請求項１至４のいずれか一つにおいて、
上記窒素酸化物浄化手段の前流側に煤塵除去手段を設けたことを特徴とする脱硝装置。In any one of claims 1 to 4 ,
A denitration apparatus comprising dust removal means provided on the upstream side of the nitrogen oxide purification means.

請求項１至５のいずれか一つにおいて、
上記窒素酸化物浄化手段の前流側又は後流側に脱硫手段を設けたことを特徴とする脱硝装置。In any one of claims 1 to 5 ,
A denitration apparatus, wherein a desulfurization means is provided on the upstream or downstream side of the nitrogen oxide purification means.

請求項１至６のいずれか一つにおいて、
上記窒素酸化物を含むガスが、交差点、トンネル又は閉鎖駐車場の雰囲気ガス、内燃機関からの排気ガス、産業設備からの排気ガスのいずれかであることを特徴とする脱硝装置。In any one of claims 1 to 6 ,
The denitration apparatus, wherein the gas containing nitrogen oxide is any one of an atmosphere gas in an intersection, a tunnel or a closed parking lot, an exhaust gas from an internal combustion engine, and an exhaust gas from an industrial facility.