説明

アンモニアガス浄化用触媒

【課題】優れたアンモニアガスの浄化性能を有し、副生成物の生成量を十分に抑制することが可能なアンモニアガス浄化用触媒を提供する。
【解決手段】本発明は、基材と、基材の表面に担持される多孔質物質と、多孔質物質に保持される触媒成分と、を備えたアンモニアガス浄化用触媒であって、基材は、三次元的に交差、合流もしくは分岐する多数の微細流路を有するものであり、且つ、触媒成分は、Pt−CuO又はPdである。また、多孔質物質は、酸化アルミニウム(Al)である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アンモニアガス浄化用触媒に関する。
【背景技術】
【0002】
火力発電所などから排出される排ガスには、環境汚染の原因となるアンモニアガスが含まれている。そこで、従来より、アンモニアガスを浄化するための装置の開発が行われており、アンモニア浄化用触媒を用いた装置(例えば、図16の「アンモニアガス処理装置16」参照)が知られている。
【0003】
これらの装置に用いられるアンモニアガス浄化用触媒(例えば、図17の「触媒層17」参照)は、一般的に、基材と、基材の表面に担持される多孔質物質と、多孔質物質に保持される触媒成分と、を備えており、その触媒作用によってアンモニアガスを浄化する性能を有する(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−105787号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、アンモニアガスは、反応式(1)に示す通り、酸素と反応して浄化される。
4NH+3O→2N+6HO・・・反応式(1)
しかしながら、従来のアンモニアガス浄化用触媒では、触媒性能の限界から、高いNH転換率を得ることが困難であり、アンモニアガスを十分に浄化することができなかった。
また、反応式(1)に示される反応においては、副生成物として、NO、NOxなどが生成してしまう。これらの副生成物は、高温下でその生成量が増加する傾向にあり、しかも、反応式(1)に示される反応は、発熱反応である。そのため、従来のアンモニアガス浄化用触媒では、高いN選択率(すなわち、低いNO選択率、低いNOx選択率)を得ることが困難であり、副生成物の生成量を十分に抑制することができなかった。
【0006】
そこで、本発明は、優れたアンモニアガスの浄化性能を有し、副生成物の生成量を十分に抑制することが可能なアンモニアガス浄化用触媒を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明は、基材と、基材の表面に担持される多孔質物質と、多孔質物質に保持される触媒成分と、を備えたアンモニアガス浄化用触媒であって、前記基材は、三次元的に交差、合流もしくは分岐する多数の微細流路を有するものであり、且つ、前記触媒成分は、Pt−CuO又はPdであることを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、基材と、基材の表面に担持される多孔質物質と、多孔質物質に保持される触媒成分と、を備えたアンモニアガス浄化用触媒であって、前記基材は、三次元的に交差、合流もしくは分岐する多数の微細流路を有するものであり、且つ、前記触媒成分は、Pt−CuO−Clであることを特徴とする。
【0009】
また、本発明において、前記微細流路の孔径が30μm〜500μmであることを特徴とする。
【0010】
また、本発明において、前記多孔質物質は、酸化アルミニウム(Al)であることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、優れたアンモニアガスの浄化性能を有し、副生成物の生成量を十分に抑制することが可能なアンモニアガス浄化用触媒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係るアンモニアガス浄化用触媒を示す図である。
【図2】実施例1において、Pt−CuO−Al触媒についてのNH転換率及びN選択率を示すグラフである。
【図3】実施例1において、Pd−Al触媒についてのNH転換率及びN選択率を示すグラフである。
【図4】実施例2の試験結果を示すグラフである。
【図5】実施例3の試験結果を示すグラフである。
【図6】実施例4におけるNH転換率を示すグラフである。
【図7】実施例4におけるNO選択率及びNOx選択率を示すグラフである。
【図8】実施例5におけるNH転換率を示すグラフである。
【図9】実施例5におけるNO選択率及びNOx選択率を示すグラフである。
【図10】実施例6におけるNO選択率を示すグラフである。
【図11】実施例6におけるNOx選択率を示すグラフである。
【図12】実施例7におけるNH転換率及びN選択率を示すグラフである。
【図13】実施例7におけるNO選択率及びNOx選択率を示すグラフである。
【図14】実施例8におけるNH転換率及びN選択率を示すグラフである。
【図15】実施例8におけるNO選択率及びNOx選択率を示すグラフである。
【図16】火力発電所におけるアンモニアガスの処理状況を示す図である。
【図17】アンモニアガス処理装置の概念図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【0014】
===アンモニアガス浄化用触媒の基本構成について===
まず、本発明の実施形態に係るアンモニアガス浄化用触媒の基本構成について説明する。
【0015】
図1(a)は、本発明の実施形態に係るアンモニアガス浄化用触媒を説明するための概略図、図1(b)は、基材(SUS)の拡大図である。図1(a)に示すアンモニアガス浄化用触媒は、基材(SUS)と、基材(SUS)の表面に担持される多孔質物質(同図の場合には、酸化アルミニウム(Al))と、多孔質物質に保持される触媒成分(Pt−CuO又はPd)と、を備えている。
【0016】
図1(b)に示すように、基材(SUS)は、いわゆるマイクロ空間を有するマイクロ・パーティイション構造を有し、三次元的に交差、合流もしくは分岐する多数の微細流路を有するものである(例えば、特開2005−264199号公報、特開2005−254194号公報、特開2005−253799号公報、特開2005−307944号公報など参照)。微細流路の孔径は、30μm〜500μmが望ましい。
【0017】
以下の実施例では、アンモニアガス浄化用触媒の一例として、株式会社ナノ・キューブ・ジャパンから提供されたマイクロ・フィン担持触媒を用いた。なお、マイクロ・フィンの直径はすべて14.8mmである。
【0018】
===アンモニアガス浄化用触媒の性能について===
次に、アンモニアガス浄化用触媒の性能について説明する。
【0019】
本発明者らは、アンモニアガスを浄化する際に、本発明の実施形態に係るアンモニアガス浄化用触媒を用いた場合には、高いNH転換率を得ることが可能であって、優れたアンモニアガスの浄化性能が得られるとともに、高いN選択率(すなわち、低いNO選択率、低いNOx選択率)を得ることも可能であって、副生成物の生成量を十分に抑制することができると考えた。そこで、本発明者らは、このようなアンモニアガス浄化用触媒の性能を確認するために、各種の条件下において触媒性能試験を行った。図2〜図15に触媒性能試験の結果を示す。これらの触媒性能試験では、高濃度(8,000ppm以上)且つ高SV(2,000以上)のアンモニアガスを用いた。
【0020】
そして、図2〜図11における触媒性能試験では、アンモニアガス浄化用触媒として、図1(b)に示した基材(SUS)と、基材(SUS)の表面に担持される酸化アルミニウム(Al)と、酸化アルミニウム(Al)に保持されるPt−CuOと、を備えたもの(以下「Pt−CuO−Al触媒」という。)を用いた。
【0021】
また、図2及び図12〜図15における触媒性能試験では、アンモニアガス浄化用触媒として、図1(b)に示した基材(SUS)と、基材(SUS)の表面に担持される酸化アルミニウム(Al)と、酸化アルミニウム(Al)に保持されるPdと、を備えたもの(以下「Pd−Al触媒」という。)を用いた。
【0022】
<Pt−CuO−Al触媒を用いた場合>
(実施例1)
実施例1では、Pt−CuO−Al触媒及びPd−Al触媒について、酸素濃度を変化させた時の触媒活性を調べた。そ結果を図2及び図3に示す。なお、実施例1は、SVが7000h−1、NH濃度が7.8%の試験条件で行った。図2及び図3に示すように、Pt−CuO−Al触媒を用いた場合及びPd−Al触媒を用いた場合には、いずれの場合にも、アンモニアガスが高濃度且つ大流量(高SV)であるにも関わらず、NH転換率が高く、しかも、N選択率が高くなった。また、酸素濃度が高いほど、NH転換率が高くなったが、N選択率が低くなった。
【0023】
(実施例2)
実施例2では、触媒成分量の影響、すなわちCuO担持量を変化させて触媒活性に及ぼす影響を調べた。その結果を図4に示す。図4に示すように、CuOの担持量が増加するほど、Pt上でのNHの過剰な酸化が抑制されることとなった。
【0024】
(実施例3)
実施例3では、触媒成分量の影響、すなわちPt担持量を変化させて触媒活性に及ぼす影響を調べた。その結果を図5に示す。図5に示すように、Ptの担持量が増加するほど、Pt上でのNHの過剰な酸化が増加した。また、Ptの担持量が0.1g/lの触媒においては、T100が高くなり、副生成物であるNO及びNOxの生成量が多くなった。
【0025】
(実施例4)
実施例4では、触媒成分源の変化が触媒活性に及ぼす影響を調べた。その結果を図6及び図7に示す。図6及び図7に示すように、塩化白金酸水溶液(HPtCl・4HO)を含浸担持させたPt1−CuO10−Clは、塩化白金酸水溶液を含浸担持させていないPt1−CuO10よりも、NH転換率が高くなるとともに、NO選択率及びNOx選択率は低くなり、高い活性を示した。
【0026】
(実施例5)
実施例5では、マイクロ・フィン担持触媒の白金酸化物が触媒活性に及ぼす影響を調べた。その結果を図8及び図9に示す。図8及び図9に示すように、Pt0.1−CuO10−Cl−H触媒では、高いNH転換率(ほぼ100%)が得られるとともに、低いNO選択率(約4%)及び低いNOx選択率(ほぼ無視し得る程度に低い値)が得られており、極めて高い活性を示した。
【0027】
(実施例6)
実施例6では、マイクロ・フィン担持触媒の活性と、ハニカム触媒の活性とを比較した。その結果を図10及び図11に示す。図10及び図11に示すように、Pt−CuO−Al触媒(Pt:1g/l、CuO:10g/l、触媒長さ25mm)は、ハニカム触媒よりも、NO選択率及びNOx選択率が低くなり、高い活性を示した。
【0028】
<Pd−Al触媒を用いた場合>
(実施例7)
実施例7では、Pd−Al触媒について酸素濃度を変化させた時の触媒活性を調べた。その結果を図12及び図13に示す。図12及び図13に示すように、Pd−Al触媒は、Pt−CuO−Al触媒よりも、NH転換率は高いが、NO選択率及びNOx選択率はいずれも低くなった。酸素濃度の変化がPd−Al触媒に及ぼす影響は、Pt−CuO−Al触媒の場合とほぼ同様であった。
【0029】
(実施例8)
実施例8では、Pd−Al触媒について空間速度を変化させた時の触媒活性を調べた。その結果を図14及び図15に示す。図14及び図15に示すように、Pd−Al触媒は、Pt−CuO−Al触媒よりも、高い触媒活性を保っており、SVによるN選択率への影響は、ほとんど認められなかった。このことは、Pd−Al触媒が高活性であり、触媒層上端部で反応が完結していることを示唆している。Pd−Al触媒は、Pt−CuO−Al触媒よりも、NH転換率は高いが、N選択率は低くかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、基材の表面に担持される多孔質物質と、多孔質物質に保持される触媒成分と、を備えたアンモニアガス浄化用触媒であって、
前記基材は、三次元的に交差、合流もしくは分岐する多数の微細流路を有するものであり、且つ、前記触媒成分は、Pt−CuO又はPdであることを特徴とするアンモニアガス浄化用触媒。
【請求項2】
基材と、基材の表面に担持される多孔質物質と、多孔質物質に保持される触媒成分と、を備えたアンモニアガス浄化用触媒であって、
前記基材は、三次元的に交差、合流もしくは分岐する多数の微細流路を有するものであり、且つ、前記触媒成分は、Pt−CuO−Clであることを特徴とするアンモニアガス浄化用触媒。
【請求項3】
請求項1又は2において、
前記微細流路の孔径が30μm〜500μmであることを特徴とするアンモニアガス浄化用触媒。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項において、
前記多孔質物質は、酸化アルミニウム(Al)であることを特徴とするアンモニアガス浄化用触媒。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate

【図11】
image rotate

【図12】
image rotate

【図13】
image rotate

【図14】
image rotate

【図15】
image rotate

【図16】
image rotate

【図17】
image rotate


【公開番号】特開2012−130921(P2012−130921A)
【公開日】平成24年7月12日(2012.7.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−92001(P2012−92001)
【出願日】平成24年4月13日(2012.4.13)
【分割の表示】特願2010−12436(P2010−12436)の分割
【原出願日】平成22年1月22日(2010.1.22)
【出願人】(000211307)中国電力株式会社 (6,505)
【Fターム(参考)】