JP2012206058A - Denitration catalyst and denitrification method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脱硝触媒、および脱硝方法に関する。特に、重油焚きボイラや石炭焚きボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、火力発電所、ごみ焼却炉および各種工業プロセスから排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)の除去に優れた脱硝触媒、およびそれを用いた脱硝方法に関する。 The present invention relates to a denitration catalyst and a denitration method. Particularly excellent in removal of NOx contained in exhaust gas discharged from heavy oil fired boilers and coal fired boilers, gas turbines, gas engines, diesel engines, thermal power plants, waste incinerators and various industrial processes The present invention relates to a denitration catalyst and a denitration method using the same.
現在実用化されている排ガス中の窒素酸化物除去方法としては、アンモニアまたは尿素などの還元剤を用いて排ガス中の窒素酸化物を触媒上で接触還元して窒素と水に分解する選択的触媒還元法(SCR法)が一般的である。近年、酸性雨に代表されるように窒素酸化物による環境汚染が世界的に深刻化するに伴い、高性能な触媒が求められている。 As a method for removing nitrogen oxides in exhaust gas that is currently in practical use, a selective catalyst that catalytically reduces nitrogen oxides in exhaust gas using a reducing agent such as ammonia or urea and decomposes it into nitrogen and water. The reduction method (SCR method) is common. In recent years, as environmental pollution caused by nitrogen oxides has become serious worldwide, as represented by acid rain, a high-performance catalyst has been demanded.
脱硝触媒に関する従来技術としては、例えば、特開2004−943号公報には窒素酸化物の除去に有効な触媒として二酸化チタンおよび/またはチタン複合酸化物からなるハニカム状排ガス処理触媒について開示されているが、充分な処理性能を有するとはいえなかった。 As a conventional technique related to a denitration catalyst, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-943 discloses a honeycomb-shaped exhaust gas treatment catalyst made of titanium dioxide and / or a titanium composite oxide as a catalyst effective for removing nitrogen oxides. However, it could not be said to have sufficient processing performance.
さらに、重油や石炭を燃料とする燃焼炉や発電所、ごみ焼却炉から排出される排ガス中にはSO2が含まれ、これが触媒上で酸化されてSO3になると触媒後段の配管を腐食したり、SO3が排ガス中の水やアンモニアと反応して(NH4)HSO4を生成し、これが触媒に蓄積して触媒性能を低下させるなどの問題が起こる。よって、触媒に求められる特性として窒素酸化物の除去性能に優れるだけでなく、SO2の酸化率が低い事も同時に要求される場合があるが、前記公報に開示された技術ではこの点においても充分であるとはいえなかった。 Furthermore, SO 2 is contained in the exhaust gas discharged from combustion furnaces, power plants, and waste incinerators that use heavy oil or coal as fuel, and when this is oxidized on the catalyst to become SO 3 , it corrodes the piping after the catalyst. Or, SO 3 reacts with water or ammonia in the exhaust gas to produce (NH 4 ) HSO 4 , which accumulates in the catalyst and lowers the catalyst performance. Therefore, in addition to being excellent in nitrogen oxide removal performance as a characteristic required for the catalyst, a low SO 2 oxidation rate may be required at the same time, but the technique disclosed in the above publication also requires this point. It was not enough.
本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決し、窒素酸化物の除去性能に優れる触媒を提供する事にある。詳しくは、一般的に脱硝性能を向上させる為の手段として、活性成分であるバナジウム酸化物の含有量を増やす事が挙げられるが、この方法では脱硝性能を向上させるのに限界があった。また、バナジウム酸化物の含有量を増やす事によって、SO2の酸化率も同時に高くなるという問題点もあった。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and provide a catalyst having excellent nitrogen oxide removal performance. Specifically, as a means for improving the denitration performance, it is possible to increase the content of vanadium oxide as an active component. However, this method has a limit in improving the denitration performance. Further, there is a problem that the oxidation rate of SO 2 is increased at the same time by increasing the content of vanadium oxide.
本発明者は、上記課題を解決する為に鋭意検討を行った。その結果、触媒表面のバナジウム酸化物濃度を触媒内部のバナジウム酸化物濃度よりも高くする事によって、脱硝性能を向上できる事を見出し、発明を完成した。更に排ガス中に硫黄酸化物が含まれていたときも十分に窒素酸化物と硫黄酸化物を処理することができる。 The present inventor has intensively studied to solve the above problems. As a result, the inventors have found that the denitration performance can be improved by making the vanadium oxide concentration on the catalyst surface higher than the vanadium oxide concentration inside the catalyst, and the invention has been completed. Furthermore, nitrogen oxides and sulfur oxides can be sufficiently treated even when sulfur oxides are contained in the exhaust gas.
本発明は、重油焚きボイラや石炭焚きボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、火力発電所、産業廃棄物や都市廃棄物を処理する焼却施設および各種工業プロセスから排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)をアンモニアや尿素などの還元剤を用いて接触還元する為の脱硝触媒に関する。 The present invention is included in exhaust gas discharged from heavy oil fired boilers, coal fired boilers, gas turbines, gas engines, diesel engines, thermal power plants, incineration facilities for treating industrial waste and municipal waste, and various industrial processes. The present invention relates to a denitration catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxide (NOx) using a reducing agent such as ammonia or urea.
第一発明は、チタン酸化物およびバナジウム酸化物を含む脱硝触媒であって、当該触媒をX線光電子分光法によって測定したバナジウム(V2p3/2)が下記条件を満たすことを特徴とする脱硝触媒である。
(1)当該触媒表面におけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を測定すること。
(2)当該触媒表面におけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積を測定すること。
(3)(1)で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、(2)で得られたチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除して得られた値をA0とすること。
(4)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値を求めること。
(5)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値を求めること。
(6)(4)で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、(5)で得られたチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除して得られた値をAとすること。
(7)A0がAに対して1.1〜3.0倍であること。
A first invention is a denitration catalyst containing titanium oxide and vanadium oxide, wherein vanadium (V2p3 / 2) measured by X-ray photoelectron spectroscopy satisfies the following condition: is there.
(1) Measuring the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak on the catalyst surface.
(2) Measure the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak on the catalyst surface.
(3) the area of the resultant vanadium (V2p3 / 2) peak (1), and A 0 and the resulting titanium (Ti2p3 / 2) values obtained by dividing the area of the peak (2) thing.
(4) Obtaining the average value of the vanadium (V2p3 / 2) peak area at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst.
(5) Obtain an average value of the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst.
(6) Let A be the value obtained by dividing the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak obtained in (4) by the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak obtained in (5). .
(7) A 0 is 1.1 to 3.0 times A.
好ましくは、当該触媒は更にタングステン酸化物及びモリブデン酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有するものである。当該チタン酸化物はケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン及びモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素とチタンとの複合酸化物及び/又は混合酸化物であること、当該チタン酸化物が、少なくとも二種以上のチタン酸化物の混合物であること、当該チタン酸化物が、酸化チタンと酸化タングステンの混合酸化物と、チタンとケイ素の複合酸化物と、の混合物であることが更に好ましい。 Preferably, the catalyst further contains at least one selected from the group consisting of tungsten oxide and molybdenum oxide. The titanium oxide is a composite oxide and / or mixed oxide of titanium and at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, tungsten, and molybdenum, and the titanium oxide includes at least two kinds. More preferably, it is a mixture of the above titanium oxides, and the titanium oxide is a mixture of a mixed oxide of titanium oxide and tungsten oxide and a composite oxide of titanium and silicon.
また、第二発明は、当該触媒を用いて窒素酸化物を含む排ガスを処理することを特徴とする脱硝方法である。 The second invention is a denitration method characterized by treating exhaust gas containing nitrogen oxides using the catalyst.
第三発明は、当該触媒を用いて、窒素酸化物および硫黄酸化物を含む排ガスを処理することを特徴とする脱硝方法である。 A third invention is a denitration method characterized by treating exhaust gas containing nitrogen oxides and sulfur oxides using the catalyst.
本発明の触媒を用いることにより、窒素酸化物を高効率で除去する事ができる。また、窒素酸化物を高効率で除去しながら、SO3発生による配管腐食などの問題を解消する事ができる。 By using the catalyst of the present invention, nitrogen oxides can be removed with high efficiency. Further, while removing nitrogen oxides with high efficiency, problems such as pipe corrosion due to SO 3 generation can be solved.
以下、本発明にかかる排ガス処理用触媒について詳細に説明するが、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜実施し得るものである。 Hereinafter, although the exhaust gas treatment catalyst according to the present invention will be described in detail, the present invention can be carried out as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
第一発明は、チタン酸化物およびバナジウム酸化物を含む脱硝触媒であって、当該触媒をX線光電子分光法によって測定したバナジウム(V2p3/2)が下記条件を満たすことを特徴とする脱硝触媒である。
チタン酸化物およびバナジウム酸化物を含む脱硝触媒であって、当該触媒をX線光電子分光法によって測定したバナジウム(V2p3/2)が下記条件を満たすことを特徴とする脱硝触媒。
(1)当該触媒表面におけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を測定すること。
(2)当該触媒表面におけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積を測定すること。
(3)(1)で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、(2)で得られたチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除して得られた値をA0とすること。
(4)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値を求めること。
(5)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値を求めること。
(6)(4)で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、(5)で得られたチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除して得られた値をAとすること。
(7)A0がAに対して1.1〜3.0倍であること。
上記手順を番号順に具体的に説明する。
A first invention is a denitration catalyst containing titanium oxide and vanadium oxide, wherein vanadium (V2p3 / 2) measured by X-ray photoelectron spectroscopy satisfies the following condition: is there.
A denitration catalyst comprising titanium oxide and vanadium oxide, wherein vanadium (V2p3 / 2) obtained by measuring the catalyst by X-ray photoelectron spectroscopy satisfies the following conditions.
(1) Measuring the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak on the catalyst surface.
(2) Measure the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak on the catalyst surface.
(3) the area of the resultant vanadium (V2p3 / 2) peak (1), and A 0 and the resulting titanium (Ti2p3 / 2) values obtained by dividing the area of the peak (2) thing.
(4) Obtaining the average value of the vanadium (V2p3 / 2) peak area at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst.
(5) Obtain an average value of the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst.
(6) Let A be the value obtained by dividing the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak obtained in (4) by the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak obtained in (5). .
(7) A 0 is 1.1 to 3.0 times A.
The above procedure will be specifically described in numerical order.
−バナジウムの濃度測定−
本発明においては触媒表面のバナジウム酸化物濃度が触媒内部のバナジウム酸化物濃度よりも高い事が最も重要である。当該濃度は、触媒表面から触媒内部にかけてのバナジウム酸化物の濃度分布はX線光電子分光法(以下、XPSと呼称する)によって測定する事ができる。XPSによる分析では、通常、測定試料の表面から数nmまでのごく微細な範囲の情報が得られる為、触媒表面のバナジウム酸化物濃度を定量することができる。なお、主に定性分析に用いられるXPSを、定量分析に用いるには資料中に一定の濃度で存在する標準となる物質が必要である。当該測定においては触媒中に均一に存在するチタンを標準物質として使用し、各資料間のバナジウム量を比較することで各資料間に存在するバナジウムの濃度の比較をすることとした。
-Vanadium concentration measurement-
In the present invention, it is most important that the vanadium oxide concentration on the catalyst surface is higher than the vanadium oxide concentration inside the catalyst. Concentration distribution of the vanadium oxide from the catalyst surface to the inside of the catalyst can be measured by X-ray photoelectron spectroscopy (hereinafter referred to as XPS). In the analysis by XPS, information in a very fine range from the surface of the measurement sample to several nm is usually obtained, so that the vanadium oxide concentration on the catalyst surface can be quantified. In order to use XPS, which is mainly used for qualitative analysis, for quantitative analysis, a standard substance existing at a constant concentration in the data is required. In this measurement, titanium present uniformly in the catalyst was used as a standard substance, and the concentration of vanadium present between the materials was compared by comparing the amount of vanadium between the materials.
<触媒表面のバナジウム濃度測定>
バナジウムの量は、XPSによりV2p3/2を測定し、そのピーク面積から求めることとした。上記に記載する手順により、触媒表面から深さ方向のバナジウム濃度を測定することができる。以下に具体的に説明する。
<Measurement of vanadium concentration on catalyst surface>
The amount of vanadium was determined from the peak area of V2p3 / 2 measured by XPS. By the procedure described above, the vanadium concentration in the depth direction from the catalyst surface can be measured. This will be specifically described below.
(1)当該触媒表面におけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を測定することが必要となる。当該方法は、まず触媒資料をXPSで、バナジウム(V2p3/2)を測定し、チャートに示されたピークの面積を測定する。しかし、当該ピークは測定条件により異なる値となり、このままでは各資料間で直接濃度を比較することができないこととなる。そこで、(2)触媒中に均一に存在するチタン(Ti2p3/2)ピークの面積を測定し、その値を基準にしてバナジウム(V2p3/2)ピークの面積で補正することで各資料間のバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を比較するものである。(3)補正方法は、触媒表面におけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、触媒表面におけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除し、得られた値をA0とする。 (1) It is necessary to measure the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak on the catalyst surface. In this method, first, the catalyst material is measured by XPS, vanadium (V2p3 / 2) is measured, and the area of the peak shown in the chart is measured. However, the peak has a different value depending on the measurement conditions, and it is impossible to directly compare the concentrations between the materials. Therefore, (2) the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak that exists uniformly in the catalyst is measured, and the vanadium (V2p3 / 2) peak area is corrected based on the value, thereby vanadium between the materials. The (V2p3 / 2) peak areas are compared. (3) correcting method, the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak in the catalyst surface, divided by the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak in the catalyst surface, the obtained value as A 0.
<触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム濃度測定>
同上の手順により、当該深さのバナジウム濃度を測定する。即ち、(4)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を測定すること、(5)触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積を測定することが必要となる。
<Vanadium concentration measurement at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst>
The vanadium concentration at the depth is measured by the same procedure as above. That is, (4) measuring the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst, (5) titanium (Ti2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst. It is necessary to measure the area.
また、当該深さに関しては触媒試料をアルゴンイオンで所定の深さまでエッチングした後、バナジウム(V2p3/2)を測定することで、所定の深さに存在するバナジウムの量を測定することができる。(6)補正方法は、触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値を、触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値で除し、得られた値をAとする。 Regarding the depth, after etching the catalyst sample to a predetermined depth with argon ions, the amount of vanadium existing at the predetermined depth can be measured by measuring vanadium (V2p3 / 2). (6) The correction method is as follows: the average value of the vanadium (V2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst, and the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst. A value obtained by dividing by the average value of A.
なお、当該エッチングの深さに関しては、予めシリカを基準物質として所定の深さまでエッチングできる条件を決めておき、その条件に従って触媒試料をエッチングする事で決定される。このときのエッチング深さは、シリカ基準値として測定する。予めシリカを特定深さまで掘り下げることができるエッチング条件を確認し、同一エッチング条件で当該触媒資料をエッチングすることで触媒表面から深さを決定するものである(「シリカ基準値」とも記載する)。 The etching depth is determined by predetermining conditions under which silica can be etched to a predetermined depth using silica as a reference material, and etching the catalyst sample according to the conditions. The etching depth at this time is measured as a silica reference value. The etching conditions under which silica can be dug down to a specific depth are confirmed in advance, and the depth is determined from the catalyst surface by etching the catalyst material under the same etching conditions (also referred to as “silica reference value”).
<触媒中のバナジウム濃度比較>
(7)触媒表面におけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、触媒表面におけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除した値をA0とし、触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値を、触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値で除した値を求め、これをAとする。A0がAに対して1.1〜3.0倍であること、即ち、当該Aで当該A0を除し1.1〜3.0となるものである。本発明にかかる触媒において、表面におけるバナジウム濃度は触媒内部のそれに比べ1.1〜3.0倍存在するものである。より好ましくは1.15〜2.0であるのがよく、更に好ましくは1.2〜1.8であるのがよい。A0/Aが1.1未満では充分な触媒性能が得られず、3.0を超えて高くなるとバナジウム酸化物のシンタリングが起こって性能が低下する場合があるからである。
<Comparison of vanadium concentration in catalyst>
(7) the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak in the catalyst surface, the value obtained by dividing the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak at the catalyst surface and A 0, vanadium in depth 40nm~100nm from the surface of the catalyst ( V2p3 / 2) A value obtained by dividing the average value of the peak area by the average value of the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst is determined as A. A 0 is 1.1 to 3.0 times that of A, that is, A is obtained by dividing A 0 by 1.1. In the catalyst according to the present invention, the vanadium concentration on the surface is 1.1 to 3.0 times that in the catalyst. More preferably, it is 1.15 to 2.0, and further preferably 1.2 to 1.8. This is because if A 0 / A is less than 1.1, sufficient catalyst performance cannot be obtained, and if it exceeds 3.0, vanadium oxide sintering may occur and the performance may deteriorate.
触媒表面のバナジウム酸化物濃度を高くする事によって脱硝性能が向上する原因としては、脱硝反応が触媒の極表層部で起こる事から、触媒表面に存在するバナジウム酸化物を増加させる事によって脱硝反応を促進できるものと考えられる。 The reason for improving the NOx removal performance by increasing the vanadium oxide concentration on the catalyst surface is that the NOx removal reaction takes place at the extreme surface layer of the catalyst, so the NOx removal reaction can be increased by increasing the vanadium oxide present on the catalyst surface. It can be promoted.
これに対し、SO2酸化率はバナジウムが表面に偏在しているか均一に分布しているかに関らず、触媒全体としてのバナジウム含有量に影響される。よって、触媒全体としてのバナジウム含有量を増やさずに触媒表面のバナジウム酸化物濃度のみを高くする事で、低いSO2酸化率を維持しながら脱硝性能を向上させる事ができる。また、触媒表面のバナジウム酸化物濃度を高めながら、触媒全体としてのバナジウム酸化物含有量を減らす事によって、脱硝活性を維持しながらSO2酸化率を抑制する事も可能である。 On the other hand, the SO 2 oxidation rate is affected by the vanadium content of the catalyst as a whole, regardless of whether vanadium is unevenly distributed or uniformly distributed on the surface. Therefore, by increasing only the vanadium oxide concentration on the catalyst surface without increasing the vanadium content of the entire catalyst, it is possible to improve the denitration performance while maintaining a low SO 2 oxidation rate. Further, by reducing the vanadium oxide content of the whole catalyst while increasing the vanadium oxide concentration on the catalyst surface, it is possible to suppress the SO 2 oxidation rate while maintaining the denitration activity.
−触媒組成−
本発明は、チタン酸化物およびバナジウム酸化物を含む脱硝触媒が基本骨格となる。更にタングステン酸化物及びモリブデン酸化物からなる群から選ばれる少なくとも一種を含有することもでき、好ましくは当該チタン酸化物が、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン及びモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素とチタンとの複合酸化物及び/又は混合酸化物であること、また当該チタン酸化物が少なくとも二種以上のチタン酸化物の混合物であること、好ましくは当該チタン酸化物が酸化チタンと酸化タングステンの混合酸化物と、チタンとケイ素の複合酸化物と、の混合物であるものである。
-Catalyst composition-
In the present invention, a denitration catalyst containing titanium oxide and vanadium oxide is a basic skeleton. Further, it may contain at least one selected from the group consisting of tungsten oxide and molybdenum oxide, and preferably the titanium oxide is at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, tungsten and molybdenum. And a composite oxide and / or mixed oxide of titanium and the titanium oxide is a mixture of at least two types of titanium oxides, preferably the titanium oxide is composed of titanium oxide and tungsten oxide. It is a mixture of a mixed oxide and a composite oxide of titanium and silicon.
触媒組成比については、チタン酸化物が酸化物として70〜99.9質量%、より好ましくは80〜99.5質量%の範囲、バナジウム酸化物が金属酸化物として0.1〜30質量%、より好ましくは0.5〜20質量%の範囲にあるのがよい。バナジウム酸化物の担持量が0.1質量%より少ないと十分な触媒性能が得られず、30質量%を超えて多くしても触媒性能はそれほど向上しないが、SO2酸化率が高くなるなどの不具合が生じるからである。 Regarding the catalyst composition ratio, titanium oxide is 70 to 99.9% by mass as an oxide, more preferably 80 to 99.5% by mass, vanadium oxide is 0.1 to 30% by mass as a metal oxide, More preferably, it is in the range of 0.5 to 20% by mass. When the supported amount of vanadium oxide is less than 0.1% by mass, sufficient catalyst performance cannot be obtained, and even if it exceeds 30% by mass, the catalyst performance is not improved so much, but the SO 2 oxidation rate becomes high. This is because of the above problems.
チタンの原料としては、酸化チタン、四塩化チタン、硫酸チタニル、テトライソプロピルチタネートであり、バナジウムの原料としては、五酸化バナジウム、メタバナジン酸アンモニウム、硫酸バナジル、シュウ酸バナジルである。 The raw materials for titanium are titanium oxide, titanium tetrachloride, titanyl sulfate, and tetraisopropyl titanate, and the raw materials for vanadium are vanadium pentoxide, ammonium metavanadate, vanadyl sulfate, and vanadyl oxalate.
更に、ケイ素、アルミニウム、ジルコニウム、タングステン及びモリブデンからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を加えることができるが、この場合には触媒成分全体を100質量%とし、当該ケイ素等は各酸化物状態に換算して触媒組成比を計算する。その含有量は触媒組成に対して0.1〜20質量%の範囲にあるのが好ましい。 Furthermore, at least one element selected from the group consisting of silicon, aluminum, zirconium, tungsten and molybdenum can be added. In this case, the total catalyst component is 100% by mass, and the silicon and the like are in each oxide state. The catalyst composition ratio is calculated in terms of conversion. The content thereof is preferably in the range of 0.1 to 20% by mass with respect to the catalyst composition.
ケイ素の原料としては、シリカゾル、水ガラス、四塩化ケイ素であり、アルミニウムの原料としては、アルミナ、ベーマイト、硝酸アルミニウム、シュウ酸アルミニウム、硫酸アルミニウムであり、ジルコニウムの原料としては、酸化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウムであり、タングステンの原料としては、三酸化タングステン、タングステン酸、メタタングステン酸アンモニウム、パラタングステン酸アンモニウムであり、モリブデンの原料としては、三酸化モリブデン、モリブデン酸、パラモリブデン酸アンモニウムである。 The raw materials for silicon are silica sol, water glass, and silicon tetrachloride. The raw materials for aluminum are alumina, boehmite, aluminum nitrate, aluminum oxalate, and aluminum sulfate. The raw materials for zirconium are zirconium oxide and zirconium nitrate. Zirconium sulfate, Zirconium oxychloride, Tungsten trioxide, tungstic acid, ammonium metatungstate, ammonium paratungstate as the raw materials for tungsten, Molybdenum trioxide, molybdic acid, paramolybdenum as the raw materials for molybdenum Ammonium acid.
−触媒調製法−
触媒表面のバナジウム酸化物濃度を高くする方法としては種々挙げられ、例えば触媒調製時に添加するバナジウム溶液のpHを制御する事や、乾燥条件を制御する等の手段を用いる事ができるが、本発明者らが見出した好ましい方法として、TiO2とWO3の混合酸化物(以下、Ti−W混合酸化物と呼称する)を基材として用いる事が挙げられる。Ti−W混合酸化物を用いた場合に触媒表面のバナジウム酸化物濃度が高くなる要因については明らかではないが、高度に分散化されたタングステン酸化物が基材の酸性質等に影響を与え、この事がバナジウム酸化物の表層への移動に関与しているものと推測される。なお、Ti−W混合酸化物としては、例えばCristal Global社製のDT−52(商品名)を用いる事ができる。また、Ti−W混合酸化物は、特開平7−88368号公報に記載されているような、共沈法によっても調製する事ができる。共沈法によって調製されたTi−W混合酸化物は比表面積が高いなどの優れた特性を有しており、触媒性能も高くなる為、より好適に用いられる。
-Catalyst preparation method-
There are various methods for increasing the vanadium oxide concentration on the catalyst surface. For example, it is possible to use means such as controlling the pH of the vanadium solution added during catalyst preparation or controlling the drying conditions. A preferable method found by the inventors is to use a mixed oxide of TiO 2 and WO 3 (hereinafter referred to as Ti—W mixed oxide) as a base material. The reason why the vanadium oxide concentration on the catalyst surface is high when using a Ti-W mixed oxide is not clear, but highly dispersed tungsten oxide affects the acid properties and the like of the base material, This is presumed to be involved in the movement of vanadium oxide to the surface layer. As the Ti—W mixed oxide, for example, DT-52 (trade name) manufactured by Cristal Global can be used. The Ti—W mixed oxide can also be prepared by a coprecipitation method as described in JP-A-7-88368. Ti-W mixed oxides prepared by a coprecipitation method have excellent characteristics such as a high specific surface area, and the catalyst performance is also high, so that they are more preferably used.
本発明に係わる更に好ましい触媒調製法として、触媒基材に上記Ti−W混合酸化物と別のチタン系高比表面積酸化物を混合して用いる事が挙げられる。高比表面積酸化物の混合によって触媒の比表面積を高める事ができる為、バナジウム酸化物の表面濃度が高くなっても高分散状態を維持し、触媒活性がより高くなる事の他、シンタリングを抑制できるというメリットがあり好ましい。また、このときの高比表面積酸化物としてはTiとSiの複合酸化物(Ti−Si複合酸化物)が特に好ましく用いられる。Ti−Si複合酸化物は比表面積が高い事に加え、特異な酸性質を示し、SO2酸化率を抑制できるという効果もある。Ti−W混合酸化物とTi−Si複合酸化物の混合物を基材として用いた触媒の調製法について以下に説明する。 As a more preferable method for preparing the catalyst according to the present invention, the above-mentioned Ti—W mixed oxide and another titanium-based high specific surface area oxide may be mixed and used in the catalyst base. The specific surface area of the catalyst can be increased by mixing the high specific surface area oxide, so that even if the surface concentration of the vanadium oxide is increased, the high dispersion state is maintained, the catalytic activity is increased, and the sintering is performed. There is a merit that it can be suppressed, which is preferable. Further, as the high specific surface area oxide at this time, a composite oxide of Ti and Si (Ti-Si composite oxide) is particularly preferably used. In addition to the high specific surface area, the Ti—Si composite oxide also has unique acid properties and has an effect of suppressing the SO 2 oxidation rate. A method for preparing a catalyst using a mixture of a Ti—W mixed oxide and a Ti—Si composite oxide as a base material will be described below.
シリカゾルとアンモニア水の混合溶液を攪拌しつつ、四塩化チタン、硫酸チタニル、テトライソプロピルチタネートなどの水溶性チタン化合物の液または水溶液を徐々に滴下し、スラリーを得る。これを濾過、洗浄し、さらに乾燥した後に焼成させる事によりTi−Si複合酸化物が得られる。このときの焼成温度は400〜700℃、好ましくは500〜700℃に設定するのが良い。このようにして得られるTi−Si複合酸化物は基本的には非晶質な微細構造を有するチタンとケイ素との複合酸化物であり、150〜200m2/g程度の高い比表面積を有する。得られたTi−Si複合酸化物粉体とTi−W混合酸化物(Cristal Global社製のDT−52(商品名))を混合し、これにメタバナジン酸アンモニウムとシュウ酸とモノエタノールアミンの混合溶液およびメタタングステン酸アンモニウム水溶液を加え、さらに成形助剤および適当量の水を加え、混練後、押し出し成型機でハニカム状に成形する。その後、50〜120℃でよく乾燥した後、300〜750℃、好ましくは350〜650℃で1〜10時間焼成し、成型物を得る。 While stirring the mixed solution of silica sol and aqueous ammonia, a liquid or aqueous solution of a water-soluble titanium compound such as titanium tetrachloride, titanyl sulfate, tetraisopropyl titanate is gradually dropped to obtain a slurry. This is filtered, washed, dried, and then fired to obtain a Ti—Si composite oxide. The firing temperature at this time is 400 to 700 ° C., preferably 500 to 700 ° C. The Ti—Si composite oxide thus obtained is basically a composite oxide of titanium and silicon having an amorphous microstructure, and has a high specific surface area of about 150 to 200 m 2 / g. The obtained Ti—Si composite oxide powder and Ti—W mixed oxide (DT-52 (trade name) manufactured by Cristal Global) were mixed, and mixed with ammonium metavanadate, oxalic acid and monoethanolamine. A solution and an ammonium metatungstate aqueous solution are added, and further a molding aid and an appropriate amount of water are added. After kneading, the mixture is formed into a honeycomb shape by an extrusion molding machine. Then, after drying well at 50-120 degreeC, it baked at 300-750 degreeC, Preferably 350-650 degreeC for 1 to 10 hours, and obtains a molding.
また、触媒の比表面積については、50〜200m2/gの範囲にあるのがよく、より好ましくは60〜150m2/g、更に好ましくは65〜130m2/gの範囲にあるのがよい。触媒の比表面積が低すぎると充分な触媒性能が得られない他、バナジウム酸化物のシンタリングが起こりやすくなり、高すぎても触媒性能はそれほど向上しないが、被毒物質の蓄積量が多くなって耐久性が悪くなる場合があるからである。 Also, the specific surface area of the catalyst, often in the range of 50 to 200 m 2 / g, more preferably 60~150m 2 / g, further preferably, from the 65~130m 2 / g. If the specific surface area of the catalyst is too low, sufficient catalyst performance cannot be obtained, and sintering of vanadium oxide is likely to occur, and if it is too high, the catalyst performance will not improve so much, but the accumulated amount of poisonous substances will increase. This is because durability may deteriorate.
さらに、触媒の細孔容積については、全細孔容積が0.2〜0.7mL/gの範囲にあるのがよく、より好ましくは0.3〜0.6mL/g、更に好ましくは0.35〜0.5mL/gの範囲にあるのがよい。触媒の細孔容積が小さすぎると十分な触媒性能が得られず、大きすぎても触媒性能はそれほど向上しないが、触媒の機械的強度が低下してハンドリングに支障をきたしたり、耐磨耗性が低くなるなどの弊害が生じるおそれがある。 Furthermore, the pore volume of the catalyst should be such that the total pore volume is in the range of 0.2 to 0.7 mL / g, more preferably 0.3 to 0.6 mL / g, still more preferably 0.00. It should be in the range of 35-0.5 mL / g. If the pore volume of the catalyst is too small, sufficient catalyst performance will not be obtained, and if it is too large, the catalyst performance will not improve so much, but the mechanical strength of the catalyst will decrease, causing problems in handling and wear resistance. There is a risk of adverse effects such as lowering.
本発明に係わる触媒の形状については特に限定されるものではないが、ハニカム状、板状、波板状、円柱状、円筒状、球状などに成形して使用することができる。また、アルミナ、シリカ、コージェライト、ムライト、ステンレス金属などからなるハニカム状、板状、波板状、円柱状、円筒状、球状などの担体に担持して使用してもよい。 The shape of the catalyst according to the present invention is not particularly limited, but can be used after being formed into a honeycomb shape, a plate shape, a corrugated plate shape, a columnar shape, a cylindrical shape, a spherical shape, or the like. Further, it may be used by being supported on a honeycomb, plate, corrugated, columnar, cylindrical or spherical carrier made of alumina, silica, cordierite, mullite, stainless steel or the like.
なお、本発明でいう触媒の比表面積は、触媒をアルミナ、シリカ、コージェライト、ムライト、ステンレス金属などからなる担体に担持して使用する場合には、その担体部分を除いて求められる比表面積を指す。 The specific surface area of the catalyst referred to in the present invention is the specific surface area obtained excluding the support portion when the catalyst is supported on a support made of alumina, silica, cordierite, mullite, stainless steel or the like. Point to.
本発明の排ガス処理用触媒は、各種排ガスの処理に用いられる。排ガスの組成については特に制限はないが、本発明の触媒は、重油焚きボイラや石炭焚きボイラ、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジン、火力発電所、産業廃棄物や都市廃棄物を処理する焼却施設および各種工業プロセスから排出される窒素酸化物の分解活性に優れるため、これら窒素酸化物を含む排ガスの処理に好適に用いられる。 The exhaust gas treatment catalyst of the present invention is used for treatment of various exhaust gases. There are no particular restrictions on the composition of the exhaust gas, but the catalyst of the present invention can be used for heavy oil fired boilers, coal fired boilers, gas turbines, gas engines, diesel engines, thermal power plants, incineration facilities that process industrial waste and municipal waste. Further, since it is excellent in the decomposition activity of nitrogen oxides discharged from various industrial processes, it is suitably used for the treatment of exhaust gas containing these nitrogen oxides.
本発明の触媒を用いて窒素酸化物の除去を行うには、本発明の触媒をアンモニアや尿素などの還元剤の存在下、排ガスと接触させて排ガス中の窒素酸化物を還元除去することができる。アンモニア量は、窒素酸化物を窒素と水に分解できる当量に対して0.3〜1.5倍、好ましくは0.5〜1.2倍である。アンモニア量が窒素酸化物を窒素と水に分解できる当量に対して0.3倍未満だと窒素酸化物の処理効率が低くなりすぎ、1.5倍を超えると未反応のアンモニアの残存量が多くなって環境に悪影響を与えるからである。ここで、窒素酸化物を窒素と水に分解できる当量とは次のようになる。すなわち対象物質がNOの場合は、NO1モルに対してアンモニアは1モルであり、対象物質がNO2の場合は、NO21モルに対してアンモニアは2モルである。なお、尿素をも用いる場合は、尿素はアンモニアの2倍モルとして作用するのでアンモニア量の半分のモル量となる。 In order to remove nitrogen oxides using the catalyst of the present invention, the catalyst of the present invention is contacted with exhaust gas in the presence of a reducing agent such as ammonia or urea to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas. it can. The amount of ammonia is 0.3 to 1.5 times, preferably 0.5 to 1.2 times the equivalent amount capable of decomposing nitrogen oxides into nitrogen and water. If the amount of ammonia is less than 0.3 times the equivalent of nitrogen oxides that can be decomposed into nitrogen and water, the nitrogen oxide treatment efficiency will be too low, and if it exceeds 1.5 times, the amount of unreacted ammonia will remain. This is because it increases and adversely affects the environment. Here, the equivalent amount capable of decomposing nitrogen oxides into nitrogen and water is as follows. That is, when the target substance is NO, ammonia is 1 mole with respect to 1 mole of NO, and when the target substance is NO 2 , ammonia is 2 moles with respect to 1 mole of NO 2 . When urea is also used, urea acts as a double mole of ammonia, so that the mole amount is half of the ammonia amount.
−脱硝方法−
本発明の触媒を用いて窒素酸化物の除去を行う際の条件については特に制限は無く、この種の反応に一般的に用いられている条件で実施する事ができる。具体的には、排ガスの種類、性状、要求される除去率などを考慮して適宜決定すればよい。
-Denitration method-
The conditions for removing nitrogen oxides using the catalyst of the present invention are not particularly limited, and can be carried out under conditions generally used for this type of reaction. Specifically, it may be determined as appropriate in consideration of the type and properties of the exhaust gas and the required removal rate.
なお、触媒入口ガス温度は100〜500℃の範囲であることが好ましく、より好ましくは150〜450℃、更に好ましくは200〜400℃がよい。入口ガス温度が低すぎると充分な除去性能が得られず、500℃以上では触媒寿命が短くなるおそれがあるからである。また、その際の空間速度は100〜200000hr−1(STP)が好ましく、1000〜100000hr−1(STP)がより好ましく、更に好ましくは2000〜50000hr−1(STP)がよい。100hr−1以下では触媒量が多くなるため非効率であり、200000hr−1以上では高い除去率が得られないためである。 The catalyst inlet gas temperature is preferably in the range of 100 to 500 ° C, more preferably 150 to 450 ° C, still more preferably 200 to 400 ° C. This is because if the inlet gas temperature is too low, sufficient removal performance cannot be obtained, and if it is 500 ° C. or higher, the catalyst life may be shortened. Also, the space velocity at that time 100~200000hr -1 (STP) are preferable, 1000~100000hr -1 (STP), more preferably, more preferably 2000~50000hr -1 (STP) is good. 100 hr -1 The following is inefficient because the greater the amount of catalyst, because the high removal rate can not be obtained by 200000Hr -1 or more.
排ガス中の窒素酸化物の濃度は、5〜5000ppm、好ましくは10〜1000ppmである。排ガス中の窒素酸化物の濃度が5ppm未満だと処理効率が低下し、5000ppmを超えると窒素酸化物を所定の濃度まで低減するのに必要な還元剤の量が多くなり、それに伴って未反応のまま環境中に放出される還元剤の量も増加するため、好ましくない。 The concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is 5 to 5000 ppm, preferably 10 to 1000 ppm. When the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas is less than 5 ppm, the processing efficiency is lowered. When the concentration exceeds 5000 ppm, the amount of reducing agent required to reduce the nitrogen oxides to a predetermined concentration increases, and accordingly, there is no reaction. Since the amount of the reducing agent released into the environment as it is increases, it is not preferable.
また、本発明の技術を用いればSO2酸化率を低く抑制することも可能である為、SO2を含有した排ガスの処理にも好適に用いられる。この際の排ガス中のSO2濃度は2容量%以下であるのが好ましく、より好ましくは1容量%以下、更に好ましくは0.5容量%以下であるのがよい。排ガス中のSO2濃度が2容量%を超えると触媒の劣化が大きくなる場合があるからである。 Further, since the SO 2 oxidation rate can be suppressed to a low level by using the technique of the present invention, it can be suitably used for the treatment of exhaust gas containing SO 2 . The SO 2 concentration in the exhaust gas at this time is preferably 2% by volume or less, more preferably 1% by volume or less, and still more preferably 0.5% by volume or less. This is because when the SO 2 concentration in the exhaust gas exceeds 2% by volume, the deterioration of the catalyst may increase.
以下に実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
<Ti−Si複合酸化物粉体の調製>
シリカゾル(SiO2として20質量%含有)5kgと10質量%アンモニア水140kgを混合した液に、硫酸チタニルの硫酸溶液(TiO2として125g/L、硫酸濃度550g/L)60Lをよく攪拌しながら徐々に滴下し、沈殿を生成させた。このスラリーを熟成、濾過、洗浄した後、150℃で10時間乾燥した。これを550℃で6時間焼成し、さらにハンマーミルを用いて粉砕し、Ti−Si複合酸化物粉体を得た。
Example 1
<Preparation of Ti-Si composite oxide powder>
While mixing 5 kg of silica sol (containing 20 mass% as SiO 2 ) and 140 kg of 10 mass% ammonia water, 60 L of sulfuric acid solution of titanyl sulfate (125 g / L as TiO 2 , sulfuric acid concentration 550 g / L) is gradually added with good stirring. To form a precipitate. The slurry was aged, filtered, washed and dried at 150 ° C. for 10 hours. This was fired at 550 ° C. for 6 hours and further pulverized using a hammer mill to obtain a Ti—Si composite oxide powder.
<バナジウムおよびタングステンの添加>
上記の方法で調製したTi−Si複合酸化物粉体7.1kgに、Ti−W混合酸化物としてCristal Global社製のDT−52(商品名,TiO2:WO3=90:10(質量比))10kgを加え、混合した。次にメタバナジン酸アンモニウム1.3kg、シュウ酸1.6kg、モノエタノールアミン0.5kgを水5Lに混合・溶解させ、均一溶液を調製した。このバナジウム含有溶液とパラタングステン酸アンモニウムの10質量%メチルアミン水溶液(WO3として400g/L)1.8Lを成形助剤と適量の水とともに、先に混合したTi−Si複合酸化物とDT−52の混合粉体に加え、ニーダーで混練した後、外形80mm角、長さ500mm、目開き2.9mm、肉厚0.4mmのハニカム状に押し出し成形した。その後、80℃で乾燥した後、450℃で3時間焼成し、触媒Aを得た。
<Addition of vanadium and tungsten>
To 7.1 kg of the Ti—Si composite oxide powder prepared by the above method, DT-52 (trade name, TiO 2 : WO 3 = 90: 10 (mass ratio) manufactured by Cristal Global as a Ti—W mixed oxide was used. )) 10 kg was added and mixed. Next, 1.3 kg of ammonium metavanadate, 1.6 kg of oxalic acid, and 0.5 kg of monoethanolamine were mixed and dissolved in 5 L of water to prepare a uniform solution. The vanadium-containing solution and 1.8 L of a 10% by weight methylamine aqueous solution of ammonium paratungstate (400 g / L as WO 3 ) together with a molding aid and an appropriate amount of water were mixed with Ti-Si composite oxide and DT- In addition to the mixed powder of 52, the mixture was kneaded with a kneader and then extruded into a honeycomb shape having an outer shape of 80 mm square, a length of 500 mm, an aperture of 2.9 mm, and a wall thickness of 0.4 mm. Then, after drying at 80 degreeC, it baked at 450 degreeC for 3 hours, and the catalyst A was obtained.
触媒Aの組成はTiO2:(Ti−Si複合酸化物):V2O5:WO3=48:38:5:9(質量比)であり、BET比表面積は97m2/g、全細孔容積は0.42mL/gであった。 The composition of the catalyst A is TiO 2 : (Ti—Si composite oxide): V 2 O 5 : WO 3 = 48: 38: 5: 9 (mass ratio), and the BET specific surface area is 97 m 2 / g, all fine. The pore volume was 0.42 mL / g.
(実施例2)
実施例1で調製したTi−Si複合酸化物粉体7.1kgに、Ti−W混合酸化物としてCristal Global社製のDT−52(商品名,TiO2:WO3=90:10(質量比))10kgを加え、混合した。次にメタバナジン酸アンモニウム0.8kg、シュウ酸1.0kg、モノエタノールアミン0.3kgを水4Lに混合・溶解させ、均一溶液を調製した。このバナジウム含有溶液を成形助剤と適量の水とともに、先に混合したTi−Si複合酸化物とDT−52の混合粉体に加え、ニーダーで混練した後、外形80mm角、長さ500mm、目開き2.9mm、肉厚0.4mmのハニカム状に押し出し成形した。その後、80℃で乾燥した後、450℃で3時間焼成し、触媒Bを得た。
(Example 2)
To 7.1 kg of the Ti—Si composite oxide powder prepared in Example 1, DT-52 (trade name, TiO 2 : WO 3 = 90: 10 (mass ratio) manufactured by Cristal Global as a Ti—W mixed oxide was used. )) 10 kg was added and mixed. Next, 0.8 kg of ammonium metavanadate, 1.0 kg of oxalic acid, and 0.3 kg of monoethanolamine were mixed and dissolved in 4 L of water to prepare a uniform solution. This vanadium-containing solution is added to the mixed powder of Ti-Si composite oxide and DT-52 mixed together with a molding aid and an appropriate amount of water, and after kneading with a kneader, the outer diameter is 80 mm square, the length is 500 mm, It was extruded into a honeycomb shape with an opening of 2.9 mm and a wall thickness of 0.4 mm. Then, after drying at 80 degreeC, it baked at 450 degreeC for 3 hours, and the catalyst B was obtained.
触媒Bの組成はTiO2:(Ti−Si複合酸化物):V2O5:WO3=51:40:3:6(質量比)であり、BET比表面積は100m2/g、全細孔容積は0.48mL/gであった。 The composition of the catalyst B is TiO 2 : (Ti—Si composite oxide): V 2 O 5 : WO 3 = 51: 40: 3: 6 (mass ratio), and the BET specific surface area is 100 m 2 / g, all fine. The pore volume was 0.48 mL / g.
(比較例1)
実施例1で調製したTi−Si複合酸化物粉体7.1kgに、TiO2としてCristal Global社製のDT−51(商品名)9kgを加え、混合した。次にメタバナジン酸アンモニウム1.3kg、シュウ酸1.6kg、モノエタノールアミン0.5kgを水5Lに混合・溶解させ、均一溶液を調製した。このバナジウム含有溶液とパラタングステン酸アンモニウムの10質量%メチルアミン水溶液(WO3として400g/L)4.3Lを成形助剤と適量の水とともに、先に混合したTi−Si複合酸化物とDT−51の混合粉体に加え、ニーダーで混練した後、外形80mm角、長さ500mm、目開き2.9mm、肉厚0.4mmのハニカム状に押し出し成形した。その後、80℃で乾燥した後、450℃で3時間焼成し、触媒Cを得た。
(Comparative Example 1)
To 7.1 kg of the Ti—Si composite oxide powder prepared in Example 1, 9 kg of DT-51 (trade name) manufactured by Cristal Global was added as TiO 2 and mixed. Next, 1.3 kg of ammonium metavanadate, 1.6 kg of oxalic acid, and 0.5 kg of monoethanolamine were mixed and dissolved in 5 L of water to prepare a uniform solution. This vanadium-containing solution and 4.3 L of a 10% by weight aqueous solution of methyl paratungstate methylamine (400 g / L as WO 3 ) together with a molding aid and an appropriate amount of water were mixed with Ti-Si composite oxide and DT- In addition to the mixed powder of 51, the mixture was kneaded with a kneader, and then extruded into a honeycomb shape having an outer shape of 80 mm square, a length of 500 mm, an aperture of 2.9 mm, and a wall thickness of 0.4 mm. Then, after drying at 80 degreeC, it baked at 450 degreeC for 3 hours, and the catalyst C was obtained.
触媒Cの組成はTiO2:(Ti−Si複合酸化物):V2O5:WO3=48:38:5:9(質量比)であり、BET比表面積は102m2/g、全細孔容積は0.43mL/gであった。 The composition of the catalyst C is TiO 2 : (Ti—Si composite oxide): V 2 O 5 : WO 3 = 48: 38: 5: 9 (mass ratio), and the BET specific surface area is 102 m 2 / g, all fine. The pore volume was 0.43 mL / g.
(XPSの測定)
実施例1、2および比較例1で得られた触媒A〜Cを用いて、下記の条件でXPSの測定をおこなった。
(Measurement of XPS)
Using the catalysts A to C obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, XPS was measured under the following conditions.
<測定条件>
測定機器:ULVAC−PHI社 Quantera SXM
X線源:Al Kα,ビーム径 100μm,ビーム出力 25W−15kV
上記条件において、触媒A〜CのV2p3/2とTi2p3/2を測定し、得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、チタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除してA0とした。また、シリカをアルゴンイオンエッチング法によって表面から40nmエッチングし、これと同条件で触媒A〜Cをエッチングした後にV2p3/2とTi2p3/2を測定した。このときの触媒A〜Cのエッチング深さを40nm(シリカ基準値)とした。同様に、シリカを60nm、80nm、100nmまでエッチングし、各々と同条件で触媒A〜Cをエッチングした後にV2p3/2とTi2p3/2を測定した。次に各測定で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値とチタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値を求め、バナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値を、チタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値で除してAとした。A0、AおよびA0/Aの値を表1に示した。
<Measurement conditions>
Measuring equipment: Quanta SXM, ULVAC-PHI
X-ray source: Al Kα, beam diameter 100 μm, beam output 25 W-15 kV
Under the above conditions, V2p3 / 2 and Ti2p3 / 2 of the catalysts A to C were measured, and the obtained vanadium (V2p3 / 2) peak area was divided by the titanium (Ti2p3 / 2) peak area to obtain A 0 did. Silica was etched 40 nm from the surface by an argon ion etching method, and after etching the catalysts A to C under the same conditions, V2p3 / 2 and Ti2p3 / 2 were measured. The etching depth of the catalysts A to C at this time was 40 nm (silica reference value). Similarly, silica was etched to 60 nm, 80 nm, and 100 nm, and after etching the catalysts A to C under the same conditions as above, V2p3 / 2 and Ti2p3 / 2 were measured. Next, the average value of the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak and the average value of the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak obtained by each measurement were obtained, and the average value of the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak was determined. Divided by the average value of the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak was designated as A. The values of A 0 , A and A 0 / A are shown in Table 1.
(性能評価)
実施例1、2および比較例1で得られた触媒A〜Cを用いて、下記の条件で脱硝性能試験およびSO2酸化率の測定をおこなった。
(Performance evaluation)
Using the catalysts A to C obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, a denitration performance test and measurement of SO 2 oxidation rate were performed under the following conditions.
(反応条件)
下記条件により、脱硝性能及びSO2酸化率を測定した。
(Reaction conditions)
Denitration performance and SO 2 oxidation rate were measured under the following conditions.
<脱硝性能>
ガス温度 :350℃
空間速度(STP) :26,000Hr−1
ガス組成
NOx :100ppm,dry
NH3 :100ppm,dry
SO2 :0ppm,dry
O2 :15%,dry
H2O :10%,wet
N2 :balance
<SO2酸化率>
ガス温度 :350℃
空間速度(STP) :13,000Hr−1
ガス組成
NOx :100ppm,dry
NH3 :0ppm,dry
SO2 :200ppm,dry
O2 :15%,dry
H2O :10%,wet
N2 :balance
また、脱硝率およびSO2酸化率は下記式に従って求めた。
脱硝率(%)=[(反応器入口NOx濃度)−(反応器出口NOx濃度)]÷(反応器入口NOx濃度)×100
SO2酸化率(%)=(反応器出口SO3濃度)÷(反応器入口SOx濃度)×100
得られた脱硝率およびSO2酸化率を表2に示した。
<Denitration performance>
Gas temperature: 350 ° C
Space velocity (STP): 26,000 Hr −1
Gas composition NOx: 100 ppm, dry
NH 3 : 100 ppm, dry
SO 2 : 0 ppm, dry
O 2 : 15%, dry
H 2 O: 10%, wet
N 2 : balance
<SO 2 oxidation rate>
Gas temperature: 350 ° C
Space velocity (STP): 13,000 Hr −1
Gas composition NOx: 100 ppm, dry
NH 3 : 0 ppm, dry
SO 2 : 200 ppm, dry
O 2 : 15%, dry
H 2 O: 10%, wet
N 2 : balance
Further, the denitration rate and the SO 2 oxidation rate were determined according to the following formula.
Denitration rate (%) = [(reactor inlet NOx concentration) − (reactor outlet NOx concentration)] ÷ (reactor inlet NOx concentration) × 100
SO 2 oxidation rate (%) = (reactor outlet SO 3 concentration) ÷ (reactor inlet SOx concentration) × 100
The obtained denitration rate and SO 2 oxidation rate are shown in Table 2.
本発明の触媒は排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去するのに好適に利用することができる。 The catalyst of the present invention can be suitably used for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas.
Claims (7)
(1)当該触媒表面におけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を測定すること。
(2)当該触媒表面におけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積を測定すること。
(3)(1)で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、(2)で得られたチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除して得られた値をA0とすること。
(4)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるバナジウム(V2p3/2)ピークの面積の平均値を求めること。
(5)当該触媒の表面から深さ40nm〜100nmにおけるチタン(Ti2p3/2)ピークの面積の平均値を求めること。
(6)(4)で得られたバナジウム(V2p3/2)ピークの面積を、(5)で得られたチタン(Ti2p3/2)ピークの面積で除して得られた値をAとすること。
(7)A0がAに対して1.1〜3.0倍であること。 A denitration catalyst comprising titanium oxide and vanadium oxide, wherein vanadium (V2p3 / 2) obtained by measuring the catalyst by X-ray photoelectron spectroscopy satisfies the following conditions.
(1) Measuring the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak on the catalyst surface.
(2) Measure the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak on the catalyst surface.
(3) the area of the resultant vanadium (V2p3 / 2) peak (1), and A 0 and the resulting titanium (Ti2p3 / 2) values obtained by dividing the area of the peak (2) thing.
(4) Obtaining the average value of the vanadium (V2p3 / 2) peak area at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst.
(5) Obtain an average value of the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak at a depth of 40 nm to 100 nm from the surface of the catalyst.
(6) Let A be the value obtained by dividing the area of the vanadium (V2p3 / 2) peak obtained in (4) by the area of the titanium (Ti2p3 / 2) peak obtained in (5). .
(7) A 0 is 1.1 to 3.0 times A.
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