JPH04118027A - 排ガスの処理方法 - 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Ｉ〕 この発明は、焼却炉等から排出された排ガス中に含有さ
れている、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジ
ベンゾフラン等の毒性を有する有機塩素化合物を、前記
排ガス中から除去するための、排ガス処理方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

産業廃棄物や都市ごみを処理するための焼却炉等から発
生する排ガス中に含有されている、ＳＯＸ、ＮＯｘ　、
　ＨＣＩ　、ノアン等の有害物質の除去方法に関しては
、従来から多くの研究がなされており、既に実用化され
ている。しかしながら、上述した排ガス中に含有されて
いる、ダイオキシン、ＰＣＢ　。

クロロフェノール等の、微量ではあるが、強い毒性を有
する有機塩素化合物の除去方法に関しては、近年、よう
やく研究が開始されたばかりであり、未だ、その工業的
な除去方法は、確立されていない。

上記のダイオキシンと呼ばれている物質は、ポリ塩化ジ
ベンゾダイオキシンという化合物であって、含有されて
いる塩素の数により、二塩化物、四塩化物、五塩化物、
六塩化物などがあり、異性体は、７０種以上に及ぶ。こ
れらのうち、特に四塩化ジヘンゾダイオキノン（ＴＩＣ
ＤＤ）は、最も強い毒性を有する物質として知られてい
る。ダイオキシンは、非常に安定な物質であり、水に溶
けないので、その毒性は、半永久的に消滅しない。この
ために、ダイオキシンは、その強い毒性によって、環境
を汚染する極めて有害な化学物質とされている。

一般に、ダイオキシン類を含有する１ｉｒａ！塩素化合
物を、排ガス中から除去する方法としては、有機塩素化
合物を高温で燃焼して除去する直燃式処理法、有機塩素
化合物を活性炭に吸着させて除去する吸着法、および、
有機塩素化合物を薬剤により洗浄して除去する洗浄法等
が考えられる。

直燃式処理法は、有機塩素化合物を、燃焼プロセス即ち
焼却炉内で酸化分解させて除去する方法であり、その実
施に際しては、焼却炉の炉内温度を、１０００℃以上の
高温に維持する必要がある。通常、焼却炉の炉内温度は
８００〜９００℃であるから、有機塩素化合物を酸化分
解させるためには、炉内温度を１０００℃以上に高める
か、または、有機塩素化合物の酸化分解のための再燃焼
炉を別に設ける必要がある。

上述したように、焼却炉の炉内温度を１０００℃以上に
高めるためには、炉を全面的に改造する必要がある。そ
して、炉内温度を、１０００℃以上に高めると、焼却物
の灰分が溶融して、炉壁が損傷する問題が生ずる。

都市ごみ焼却炉の主流を占めるストーカ炉においては、
炉内に局部的な低温部が発生し易い。従って、有機塩素
化合物の酸化分解のためには、再燃焼炉を別に設けるこ
とが有効であるとされている。しかしながら、再燃焼炉
を別に設けると、排ガス総量の増加や再燃焼用燃料によ
るランニングコストの上昇が極めて大になり、しかも、
排ガス中の被処理物質の濃度が希薄であるために、有機
塩素化合物の除去効率が低い等の問題が生ずる。

一方、吸着法には、廃活性炭の再生処理が必要になる問
題があり、そして、洗浄法の場合には、廃液の２次処理
が必要になる問題がある。このような２次処理手段は、
非常に厄介であるため、上述した吸着法および洗浄法は
、実用的な除去技術とは言えない。

上述した問題を解決する手段として、特開昭６３２９０
３１４号公報には、下記からなる、焼却炉排ガスの処理
方法が開示されている。

都市ごみや下水汚泥等の焼却炉から排出された排ガスを
、セラミック担体に担持させた白金触媒等の酸化系触媒
と３００〜９００℃の温度で接触させることにより、排
ガス中の有機塩素化合物を酸化分解して、ダイオキシン
、ＰＣＢ等の有害な有機塩素化合物の発生を抑制する（
以下、先行技術１という）。

また、特開平２−３５９１４号公報には、下記からなる
、廃棄物焼却炉の排ガス処理方法が開示されている。

焼却炉から排出された排ガスを、冷却した後、集塵装置
で除塵することからなる廃棄物焼却炉の排ガス処理方法
において、前記集塵装置により除塵された排ガスを、少
なくとも１５０℃で反応器に導入し、排ガス中の芳香族
系塩素化合物を、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化タ
ングステン、白金およびパラジウムのうちの少なくとも
ｊつからなる触媒により分解する（以下、先行技術２と
いう）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した先行技術ｌは、次に述べる問題を有している。

即ち、先行技術Ｊにおいては、排ガスを３００〜９００
℃の温度によって、触媒と接触させなければならない。

この結果、例えば、排ガスを冷却した後、集塵装置で除
塵し次いで触媒と接触させる際に、排ガスを３００〜９
００℃の温度に加熱するための設備が必要となるので設
備質やランニングコストが上昇する。更に、排ガスが高
温で触媒と接触するため、排ガスの熱によって、触媒が
劣化しやすくその寿命が短い。

上述した先行技術２は、次に述べる問題を有している。

即ち、先行技術２においては、その実施例によると、排
ガス中からのポリ塩化ジベンゾダイオキシンの除去率は
約２２〜３８％であり、そして、ポリ塩化ジベンゾフラ
ノの除去率は約４６〜４９％であって、何れの除去率も
低い。

従って、この発明の目的は、焼却炉等から排出された排
ガス中に含有されているポリ塩化ジベンゾダイオキノン
、ポリ塩化ジベンゾフラン等の毒性を有する有機塩素化
合物を、前記排ガスを特別に加熱する必要なく、しかも
、高い効率で前記排ガス中から除去することができる排
ガスの処理方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

発明者等は、上述した問題点を解決し得る方法を開発す
べく、鋭意研究を重ねた。その結果、焼却炉等から排出
された排ガスを、少なくとも、Ｔ０２、＾１２０．およ
びＳｉｎ、を含有する酸化物からなる基体の表面上に、
Ｐｔ５Ｐｄ、　Ｒｕ、Ｍｎ、　Ｃｕ、　ＣｒおよびＦｅ
からなる群より選択された少なくとも１種の金属または
その酸化物を担持させてなる触媒と接触させれば、排ガ
ス中に含有されているポリ塩化ジベンゾダイオキシン、
ポリ塩化ジベンゾフラノ等の毒性を有する有機塩素化合
物を、前記排ガス中から高い効率で、しかも、排ガスを
特別に加熱することなく除去し得ることを知見した。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって
、焼却炉等から排出された排ガスを、所定温度で触媒と
接触させることによって、前記排ガス中に含有されてい
るポリ塩化ノベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾフ
ラン等の有機塩素化合物を、前記排ガス中から除去する
、排ガスの処理方法において、 前記触媒として、少なくとも、ＴｉＯ□、＾！２０．お
よびＳｉｎ、を含有する酸化物からなる基体の表面上に
、Ｐｔ、Ｐｄ、　Ｒｕ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、　Ｃｒおよび
Ｆｅからなる群より選択された少なくとも１種の金属ま
たはその酸化物を担持させてなる触媒を使用し、前記排
ガスを、１５０〜３５０℃の温度で前記触媒と接触させ
ることに特徴を有するものである。

〔作用〕

この発明の方法において使用される触媒は、少なくとも
、Ｔｉｅ、、ＡＩＪｓおよびＳ１０．を含有する酸化物
からなる基体と、基体に担持された、ＰＩ、　Ｐｄ、Ｒ
ｕ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、　ＣｒおよびＦｅからなる群より
選択された少なくとも１種の金属またはその酸化物とか
らなっている。このように、基体が、少なくともＴｉｅ
、、Ａｌ２Ｏ３および５ｉｎ２を含有する酸化物からな
っていることにより、触媒の低温における耐酸性が向上
し、そして、ＰＩ等の触媒成分を効果的に担持させるこ
とができる。この結果、ＮＯｘ　、　ＳＯｘ、ＨＣｌ、
ハロゲンガス、ＣＯガス等が存在する排ガス中から、ポ
リ塩化ジベンゾダイオキノン、ポリ塩化ジベンゾフラン
等の毒性を有する有機塩素化合物を、前記排ガスを特別
に加熱する必要なく、長期にわたり効率よく除去するこ
とができる。

好ましい触媒は、３０〜９０ｗｔ％のＴｉＯ□が被覆さ
れた、３　Ａ１．０３　　・２５ｉＯｚ即ちムライトを
含む酸化物からなる基体の表面上に、Ｐｔ、　Ｐｄ、　
Ｒｕ、、Ｍｎ、　Ｃｕ、ＣｒおよびＦｅからなる群より
選択された少なくとも１種の金属またはその酸化物を担
持させてなる触媒である。

基体を、上述したように、ムライトの表面に３０〜９０
ｗ１％のＴｉＯ２を被覆した構造とすれば、ムライトの
表面上に被覆されたＴｉＯ２により、その表面に微細な
凹凸が形成されるので、ＰＩ等の触媒成分を担持させて
高活性を得るのに必要な表面積を十分に確保することが
できる。更に、ムライ］・の表面を被覆するＴｉＯ□に
よって、排ガスの温度が低くても、基体に一段と優れた
耐酸性が付与される。従って、排ガス中に含有されてい
る硫黄化合物やハロゲン化合物等の影響を全く受けるこ
となく長期にわたり、安定して、有機塩素化合物の除去
を行うことができる。

ムライトの表面を被覆するＴｉＯ□の量は、基体全体の
３０〜９０ｗｔ％とすることが好ましい。ＴｉＯ２の量
が３（１ｗｊＸ未満では、ムライトの表面全体を被覆す
ることができず、Ｐｌ等の触媒成分の担持が不均一にな
り、且つ、耐酸性の向上が不十分になる。

方、Ｔｉｎ２の量が９０ｗｔ％を超えると、ＴｉＯ２の
被覆層が厚くなり過ぎて、基体の目開きを必要以上に狭
めてしまう問題が生ずる。

排ガスを上述した触媒と反応させる際における排ガスの
温度は、１５０〜３５０℃の範囲内とすべきである。排
ガスのこのような温度は、一般に、焼却炉から排出され
た排ガスを冷却後、集塵装置で除塵した後の温度である
。このように、本発明によれば、焼却炉から排出された
排ガスを、特別に加熱することなく、排ガス中から有機
塩素化合物を除去することかできる。

排ガスの温度か１５０℃未満では、有機塩素化合物の除
去効率か低く、そして、排ガス中のＳＯｘ、ＨＣＩ等に
より触媒が劣化する問題が生ずる。一方、排ガスの温度
が３５０℃を超えると、触媒の変質を招き、その寿命が
短くなる。そして、例えば、排ガスの温度を、集塵装置
の下流側において、３５０℃を超えて高めるためには、
排ガスの加熱設備を設けなければならず、設備費および
ランニングコストが上昇する問題が生ずる。

触媒を通過する排ガス量は、触媒表面積１１当たり２５
０ｍ３／ｈｒ（ａｔ　ｔｅｍｐ、）以下とすることが好
ましい。触媒表面積１ｍ２当たりの排ガス量が２５０ａ
＋’／ｈｒ（ａｔ　ｔｅｍｐ、）を超えると、有機塩素
化合物の除去効率が低下する。

排ガスの空間速度（ＳＶ）は、５００００以下とするこ
とが好ましい。空間速度（ＳＶ）が５００００を超える
と、何機塩素化合物の除去効率が低下する。空間速度＜
　ＳＶ＞の好ましい下限は、１０００である。即ち、空
間速度（ＳＶ）が１０００未満では、徒に触媒の量が増
えるだけであり触媒コストの増大を招く。

なお、排ガスの好ましい圧力は、０１〜ＪＯＸｇ／ｃ１
の範囲内である。

触媒の形状は、ペレット状、板状、円筒状、コルゲート
状、ハニカム状等、一体成形された任意の形状のものを
選ぶことができる。特に、第１［ｆｆｌに断面図で示す
ような、断面がコルゲート状のハニカム構造体Ａ、また
は、第２図に断面図で示すような、断面が格子状のハニ
カム構造体Ｂからなる触媒が好ましい。触媒を、このよ
うなハニカム構造体によって構成すれば、排ガス中に存
在するダストの量に応じた適切な開口率および目開き率
が容易に得られる。従って、ダストの付着による閉塞に
よって、圧力損失の増大や性能の低下が生ずることはな
く、触媒機能を円滑に発揮させることができる。

このような、ハニカム構造体からなる触媒の開口率は、
５０Ｘ以上とすることが必要である。開口率が５０％未
満では、圧力損失が増大し、ダストの付着による閉塞が
生じやすくなって、ハニカム構造体の利点を十分に発揮
させることができない。

開口率の上限は特に限定されないが、開口率を９０Ｘ以
上にすると、そのためにハニカム構造体の隔壁を極度に
薄くしなければならず、従って、構造体の強度上から制
約を受ける場合が生ずる。

このような、ハニカム構造体からなる触媒の調製は、次
のようにして行われる。即ち、ムライトを含む酸化物を
、例えば押し出し成型機等を使用して、第１図に示した
コルゲート状または第２図に示した格子状に成形する。

次いで、得られた成形体を、例えばスラリー状のＴｉＯ
２中に浸漬して、その表面がＴｉＯ□によって均一に被
覆された基体を調製する。このようにして調製された基
体の表面上に、Ｐｌ、Ｐｄ、　Ｒｕ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、
　ＣｒおよびＦｅからなる群より選択された少なくとも
１種の金属またはその酸化物を担持させる。かくして、
ハニカム構造体からなる触媒を容易に調製することがで
きる。

次に、この発明を、実施例により更に詳細に説明する。

〔実施例〕

ムライトを含む酸化物の表面にＴｉＯ２が被覆された、
Ｔ】０２の含を量が６０ｗｔ％である、第１図に示すコ
ルゲート状のハニカム構造体からなる基体Ａを調製した
。基体への各部の寸法は、次の通りである。

幅方向ピッチ（ａｌ　　　：　　３．７ｍｍ長さ方向ピ
ッチｆｂｌ　　：　　７．５ｍｍ波状壁の厚さｆｃｌ　
　　：　　０．４ｍｒｎ側壁の厚さ　ｆｄｌ　　　・　
０．５ｍｍ開口率　　　　　　ニア７ｘ このような基体へに、ＰＬ（２，５ｇ／触媒１１）を担
持させ、かくして、その表面がＴｉＯ２によって被覆さ
れたムライトからなる基体の表面上に、ＰＩか担持され
た、コルゲート状の触媒を調製した。

上述した触媒を使用し、第１表に示す条件下で、都市ご
み焼却炉から排出された排ガス中から、前記排ガス中に
含有されているポリ塩化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤ
Ｄ５）およびポリ塩化ジベンゾフラ：／　（ＰＣＤＦｓ
　）の除去を行った。

第１表に、ポリ塩化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤＤ、
　）およびポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ５）の除
去率を併せて示す。

第　１ 表 但し、温度：排ガスの温度 Ｓ■：空間速度 第１表から明らかなように、この発明の方法によれば、
排ガス中に含有されている毒性有機塩素化合物である、
ポリ塩化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤＤ、　）および
ポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦｓ　）を、低温度で
極めて効率高く除去することができた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば、焼却炉等から排
出された排ガス中に含有されているポリ塩化ジベンゾダ
イオキシン、ポリ塩化ジベンゾフラン等の毒性を有する
有機塩素化合物を、前記排ガスを特別に加熱する必要な
く、しかも、高い効率で前記排ガス中から除去すること
ができる工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコルゲート状のハニカム構造体からなる基体の
一例を示す断面図、第２図は格子状のハニカム構造体か
らなる基体の一例を示す断面図である。 出願人　　　平　　岡　　正　　勝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、焼却炉等から排出された排ガスを、所定温度で触媒
   と接触させることによって、前記排ガス中に含有されて
   いるポリ塩化ジベンゾダイオキシン、ポリ塩化ジベンゾ
   フラン等の有機塩素化合物を、前記排ガス中から除去す
   る、排ガスの処理方法において、 前記触媒として、少なくとも、ＴｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３およびＳｉＯ＿２を含有する酸化物からなる基体の
   表面上に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒおよび
   Ｆｅからなる群より選択された少なくとも１種の金属ま
   たはその酸化物を担持させてなる触媒を使用し、前記排
   ガスを、１５０〜３５０℃の温度で前記触媒と接触させ
   ることを特徴とする、排ガスの処理方法。 ２、前記触媒の前記基体が、３Ａｌ＿２Ｏ＿３・２Ｓｉ
   Ｏ＿２を含有する酸化物の表面上に、３０〜９０ｗｔ％
   のＴｉＯ＿２が被覆された酸化物からなっている、請求
   項１に記載の方法。 ３、前記触媒が、５０％以上の開口率を有する、断面が
   コルゲート状または格子状であるハニカム構造体からな
   っている、請求項１または２に記載の方法。