JPH0259021A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は排ガス浄化装置に関し、詳しくは触媒毒を除去
するための高活性化アルミナ充填層と排ガス中の有害物
質を除去して浄化するための酸化触媒充填層とを分離し
て設けて、触媒毒を含有する排ガスを効率よく浄化する
排ガス浄化装置に間する。

（従来の技術） 近年、大気汚染防止あるいは悪臭除去のために、排ガス
を接触的に処理して、大気汚染あるいは悪臭の原因とな
る排ガス中の有害物質、例えば有機酸製造プラントから
の排ガスに含まれる有機酸、塗装焼付乾燥炉からの排ガ
スに含まれるアルデヒドなどを除去して排ガスを浄化す
る排ガス浄化方法が広く採用されている。

しかし、一般に、排ガス中には上記有害物質のほかにダ
スト、タール状物質、有機金属化合物、シリコン化合物
、リン化合物などが含有され、これらは排ガスの接触処
理に使用する酸化触媒にとって、触媒毒として作用し、
酸化触媒の性能ひいては触媒寿命を著しく低下させる原
因となっている。特に、有機金属化合物、有機シリコン
化合物、有機リン化合物などは、触媒毒としての影響が
著しい。例えば、有機シリコン化合物および有機リン化
合物は、塗料、インキなどの化学製品製造時の消泡剤ま
たはこれら製品の添加剤として、あるいはプラスチック
スなとの難燃剤として広く利用されているので、これら
を取り扱う発生源からの排ガス中には微量の有機シリコ
ン化合物および有機リン化合物が含有されていることが
多い。徘ガス中のこれら化合物は、排ガス処理用酸化触
媒上で酸化分解して触媒活性表面を被覆し、その触媒活
性を著しく低下させる。

このような触媒毒の除去方法として、例えば特開昭５２
−１３８０５４号公報には吸着剤として活性炭、シリカ
ゲル、活性アルミナ、ゼオライトを用いる前処理方法が
、また特公昭６１−２０３３３号公報には、排ガスを予
め１５０℃以上の温度でアルミナ充填層に通す前処理方
法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明者らの研究によれば、上記従来の前処理方法によ
っては触媒毒は充分に除去できず、酸化触媒の劣化ひい
てはその寿命の低下を来し、実用化にはなお問題がある
ことが判明した。

また、アルミナ充填層を用いた前処理方法においては、
排ガス中に含まれるタール状物質のアルミナ充填層にお
ける酸化分解が不十分であるため、このタール状物質は
、場合によっては有害物質などとともにアルミナ充填層
に吸着されて重合し、更に炭化してカーボンとして蓄積
される。このため、触媒毒、特に有機金属化合物、有機
シリコン化合物および有機リン化合物のアルミナ充ｆＪ
１層における吸着、除去が著しく低下して、アルミナ充
填層における触媒毒除去効果が著しく損なわれる。

更に、このように蓄積されたカーボンは、発火点が比較
的低いため、排ガス処理用酸化触媒充填層からの伝熱、
装置停止などによる蓄熱などによってアルミナ充填層が
昇温すると急激に発火、燃焼して、排ガス処理用酸化触
媒の熱劣化、装置の損傷なと種々の問題を起こし、また
安全上も好ましくないことが判明した。

本発明は、上記問題点を解決し、触媒毒を含有する排ガ
スを効率よく浄化する排ガス浄化装置を提供することを
目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明者らの研究によれば、触媒毒を除去するための高
活性化アルミナ充填層と排ガス中の有害物質を除去する
ための酸化触媒充填層とを分離して設け、触媒毒を含有
する排ガスを先ず高活性化アルミナ充填層に通して触媒
毒を除去し、次いで実質的に触媒毒を除去した排ガスを
酸化触媒充填層に通すと一段と効率よく排ガスを浄化で
きるとともに、カーボンやタール状物質の蓄積、燃焼も
充分防止できることを知り、この知見に基づいて本発明
を完成するに到った。

即ち、本発明は、触媒毒を含有する排ガスを接触処理し
て浄化する装置において、触媒毒を除去するための高活
性化アルミナ充填層と排ガス中の有害物質を除去するた
めの酸化触媒充填層とを分離して設けたことを特徴とす
る排ガス浄化装置を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明で使用する、触媒毒を除去するための高活性化ア
ルミナ充填層の高活性化アルミナとは白金、パラジウム
、銀なとの貴金属および鉄、マンガン、クロム、銀、ニ
ッケル、コバルトなどの重金属の酸化物、例えばＦｅ２
Ｏ３、ＭｎＯ２、ＣｕＯ１Ｍ　ｎ　２０３、Ｃｒ２Ｏ３
、Ｎ　ｉ　Ｏ，Ｃｏｏ、ＣＯ３Ｏ４なとから選ばれた少
なくとも１種の触媒成分をアルミナに担持したものであ
る。アルミナとしては、一般に使用されているアルミナ
、例えばα−アルミナ、γ−アルミナなどの活性アルミ
ナを使用することができるが比表面積が１０ｍ２／ｇ以
上、特に５０〜５００ｍ２／ｇの範囲の活性アルミナの
使用が好適である。触媒成分の担持量は、アルミナの重
量基準で０．０５〜２重量％、好ましくは０゜１〜１重
量％である。触媒成分の担持量が０．０５重量％未満で
は触媒毒およびタール状物質を充分に除去できない。一
方、排ガスに含有される触媒毒およびタール状物質は微
量であることから、触媒成分を２重量％を超えて使用す
る必要はなく、逆に高価な触媒成分の使用によって高活
性化アルミナの価格が上昇して経済的に不利になる。

上記高活性化アルミナの調製方法には特に制限はなく、
この種触媒の調製に一般に使用されている方法によって
調製することができる。その形状は、球状、円柱状、ハ
ニカム状などのいずれでもよく、またその大きさも、例
えば球状の場合には２〜８ｍｍ（粒径）程度、円柱状の
場合には１〜５ｍｍ　（直径）Ｘ３〜８ｍｍ（高さ）程
度でよい。

なお、本発明で使用する高活性化アルミナとしては、ア
ルミナ粒子全てに上記範囲内の量の触媒成分を担持させ
たものが均一な触媒毒除去反応を達成できるという点に
おいて好ましいが、許容し得る程度の均一な触媒毒除去
反応が行える限り、触媒成分高濃度担持アルミナと触媒
成分低濃度担持アルミナもしくは触媒成分無担持アルミ
ナとを全体としての触媒成分担持量が上記範囲内になる
ように均一に混合して使用することもできる。

高活性化アルミナ充填層の使用によって、通常のアルミ
ナ充填層に比較して、触媒毒の酸化分解が促進され一層
効率的に触媒毒を除去することができる。また、カーボ
ン発生の原因となるタール状物質の酸化分解も効率よく
達成することができる。

また、排ガス中の有害物質を除去するための酸化触媒充
填層の酸化触媒としては、有害物質を酸化除去し得る触
媒ならばいずれも使用可能であり、具体的には排ガスの
接触処理用酸化触媒として一般に使用されている、白金
、パラジウム、銀などの貴金属および鉄、マンガン、ク
ロム、銅、ニッケル、コバルトなどの重金属の酸化物、
例えばＦｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２、Ｍ　ｎ　２０３、Ｃｒ２
Ｏ３、Ｎｉ０１Ｃｏｏ、ＣＯ３Ｏ４、ＣｕＯなどから選
ばれた少なくとも１種をアルミナなど適当な担体に担持
したものを使用することができる。触媒の担持量は、通
常、担体の重量基準で０．１〜２重量％程度である。担
体の形状については、上記高活性化アルミナで使用する
アルミナと同様に、特に制限はなく、球状、円柱状、ハ
ミカム状などのいずれでもよく、またその大きさも上記
高活性化アルミナに間して述べた範囲内で適宜決定する
ことができる。なお、酸化触媒は上記高活性化アルミナ
で使用する触媒成分と同一でも、あるいは異なっていて
もよく、浄化する排ガス中の有害物質の種類などに応じ
て適宜決定することができる。

本発明では、上記高活性化アルミナ充填層と酸化触媒充
填層とを分離して設けるが、この高活性化アルミナ充填
層と酸化触媒充填層との間隙は、処理すべき排ガス中に
含有される有害物質の種類および濃度、排ガスの処理速
度もしくは処理量、排ガス浄化装置の形状などによって
変わるので一層に特定できないが、通常、１０〜２００
ｍｍ、好ましくは３０〜１００ｍｍである。上記間隙が
１０ｍｍ未満では蓄積されたカーボンやタール状物質の
発火、燃焼を充分防止できず、一方、２００ｍｍを超え
る間隙を設けても、これ以上の発火、燃焼の防止効果を
期待できない。

本発明の排ガス浄化装置においては、高活性化アルミナ
充填層と酸化触媒充填層とを上記範囲の間隔をおいて設
けであるので、酸化触媒充填層からの伝熱による高活性
化アルミナ充填層の昇温か防止され、上記特公昭６１−
２０３３３号公報記載の前処理方法の実施の際に生じる
、アルミナ層におけるカーボンやタール状物質の発火、
燃焼を効果的に防止することができる。

本発明の排ガス浄化装置は、種々の排ガスに適用可能で
あり、具体例としては、塗装焼付乾燥炉からの有機溶媒
、アルデヒドなどを含有した排ガス、金属印刷、カラー
鉄板製造乾燥炉からのキシレンなどを含有した排ガス、
接着剤塗布乾燥炉からのトルエンなどを含有した排ガス
、粘着テープ製造などの乾燥炉からの酢酸エステルなど
を含有した排ガス、オフセット印刷乾燥炉からのナフサ
などを含有した排ガス、難燃性樹脂製造工程あるいは石
炭−重油混合燃料製造工程からの排ガスなどを挙げるこ
とができる。

（実施例） 以下、実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。

実施例１ 排ガス中の有害物質を除去するための酸化触媒として、
平均粒径５ｍｍφの粒状γ−アルミナ（比表面積２５０
ｍ２／ｇ）に白金を０．２５重量％担持させた酸化触媒
を使用し、この酸化触媒２ｍ３を反応器に充填して層長
１００ｍｍの酸化触媒充填層を形成した。一方、触媒毒
を除去するための高活性化アルミナとして、平均粒径３
．２ｍｍφのγ−アルミナ（比表面積２５０ｍ２／ｇ）
にパラジウムを０．２重量％担持させた高活性化アルミ
ナ層長１００ｍｍの高活性化アルミナ充填層を形成し、
排ガス浄化装置とした。

難燃性樹脂積層板製造工程から排出される、触媒毒とし
ての有機リン化合物、タール状物質１００〜２００ｍｇ
／Ｎｍ３およびメタノールｌ、７００ｐｐｍを含有する
排ガスを上記排ガス浄化装置に高活性化アルミナ充填層
人口温度２８０℃、酸化触媒充填層出口温度５５０±２
０℃および空間速度（ＳＶ）２０，０００ｈｒ”の条件
下に通した。

反応開始時のメタノール浄化率（除去率）は９９．９％
であり、また３ケ月経過後のメタノール浄化率も９９．
８％であり、触媒劣化は殆ど認められなかった。更に３
ケ月経過後、反応を一時中断し、高活性化アルミナ充填
層および酸化触媒層のカーボンの付着状況を調べたが、
カーボンの付着は殆ど認められなかった。

比較例１ 実施例１において、高活性化アルミナ充填層の代わりに
平均粒径３．２　ｍｍ中のγ−アルミナ（比表面積２５
０ｍ２／ｇ）充填層を酸化触媒充填層との間に間隙を設
けずに形成した以外は実施例１と同様にして排ガス浄化
試験を行った。なお、アルミナ充填層と酸化触媒充填層
との間にはＳＵＳ製金網を設けた。

反応開始後１ケ月後に、酸化触媒充填層出口温度が異常
に上昇するのが認められたので、反応を停止して装置内
部を点検したところ、アルミナ充填層におけるγ−アル
ミナのシンタリングおよびアルミナ充填層と酸化触媒層
との間に設けたＳＵＳ！ｌ！金網の焼損による破損が発
見された。

アルミナ充填層中のシンタリングしていないγ−アルミ
ナを分析したところ、γ−アルミナの重量基準で６〜８
重量％（炭素換算）のカーボンやタール状物質が付着し
ていた。示差熱分析によれば、上記カーボンやタール状
物質の発火温度は３５０〜４００℃であった。

以上の結果から、アルミナ充填層ではタール状物質は充
分分解されずに徐々に炭化、蓄積され、一方散化触媒充
填層でのメタノールの燃焼熱がアルミナ充填層と酸化触
媒充填層との接触面を介して伝熱、輻射などによってア
ルミナ充填層に移動し、多量に蓄積していたカーボンや
タール状物質の発火を誘引し、アルミナのシンタリング
およびＳＵＳ！！金網の熱損を引き起こしたものと推定
される。

比較例２ 実施例１において、高活性化アルミナ充填層の代わりに
平均粒径３．２ｍｍφのγ−アルミナ（比表面積２５０
ｍ２／ｇ）充填層を酸化触媒充填層との間に８０ｍｍの
間隙を設けて形成した以外は実施例１と同様にして排ガ
ス浄化試験を行った。

反応開始時のメタノール浄化率は９９．９％であはカー
ボンやタール状物質の付着が認められ、タール状物質は
アルミナ充填層では完全に分解除去されず蓄積されてい
ることが判った。

（発明の効果） 本発明の排ガス浄化装置においては、高活性化アルミナ
充填層において触媒毒を効率よく除去できるので、有害
物質の除去に使用する酸化触媒の被毒による劣化を防止
することができる。特に、高活性化アルミナ充填層の使
用により、従来のアルミナ充填層に比較して、触媒毒お
よびタール状物質を一段と効果的に除去することができ
る。これによって、酸化触媒の被毒を防止し、その性能
を長時閏維持することができ、この触媒寿命の延長によ
って、酸化触媒の取替え間隔を大幅に延長できるという
大きな経済的利益を得ることができる。

更に、本発明の排ガス浄化装置においては、高活性化ア
ルミナ充填層と酸化触媒充填層とを分離して設けである
ので、高活性化アルミナ充填層におけるカーボンの発火
、燃焼が防止可能となり、カーボンの発火、燃焼による
触媒の劣化、装置の損傷など種々の問題を解決すること
ができる。

従って、本発明の排ガス浄化装置は排ガス技術分野にお
いて極めて有用なものである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）触媒毒を含有する排ガスを接触処理して浄化する
   装置において、触媒毒を除去するための高活性化アルミ
   ナ充填層と排ガス中の有害物質を除去するための酸化触
   媒充填層とを分離して設けたことを特徴とする排ガス浄
   化装置。
2. （２）高活性化アルミナが貴金属および重金属酸化物か
   ら選ばれた少なくとも１種の触媒成分をアルミナに担持
   したものである請求項（１）に記載の排ガス浄化装置。
3. （３）触媒成分の担持量がアルミナの重量基準で０．０
   ５〜２重量％である請求項（２）に記載の排ガス浄化装
   置。
4. （４）高活性化アルミナ充填層と酸化触媒充填層との間
   隙が１０〜２００ｍｍである請求項（１）に記載の排ガ
   ス浄化装置。