JPH06104837B2 - アンモニアの処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアンモニアの処理方法に関する。

更に詳しくは、コークス炉ガスから回収したアンモニア
を、400〜600℃の低温で、炭酸ガスと反応させ、窒素、
メタン及び水に変換するのに有効なアンモニアの処理方
法に関する。

〔従来の技術〕 コークス炉から発生するガス中には、６〜10g/Nm³のア
ンモニアが含有されており、これは配管の腐蝕をもたら
すと共に、コークス炉ガス燃焼時のNOxの発生原因とな
ることから、これを除去する必要がある。コークス炉ガ
ス（以下COGと記す）からアンモニアを除去する方法と
しては、一般にCOGを希硫酸で洗浄し、硫安を回収する
方法が採用されていた。しかしながら、この方法は、硫
安肥料の需要が著しく減少し、また市場価値が大幅に低
落している昨今においては、採算性が著しく悪く、した
がって硫酸製造によるアンモニアの処理方法自体が工業
的にほとんど価値のないものとなっている。現在では、
硫安製造を縮小し、他のアンモニア処理方法、例えば高
純度の液安を製造するフォッサム法や、アンモニアを分
離後、直接燃焼するコッパース法、触媒の存在下で燃焼
するカールスチル法等が採用されている。

カールスチル法（アロマティックス第29巻第６号第７〜
12頁（1977年））は、COG中のアンモニアを水またはア
ンモニア水で吸収し、次いで、アンモニア水を蒸留して
アンモニア蒸気とする。アンモニア蒸気は、アンモニア
分解燃焼炉でCOG及び空気の共存下、触媒存在下で約100
0℃の温度で完全燃焼される。また、分解燃焼炉出口排
ガスは、排熱ボイラーで熱回収を行なった後、大気に放
出される。

〔発明が解決しようとする課題〕

硫安製造法では、アンモニア処理コストが著しく高く、
燃焼法では、反応器に耐熱材料を使用する必要がある。
また、直接燃焼法では、NOxの生成を抑制することが困
難であり、触媒燃焼法では、一般の触媒反応に比べ極め
て苛酷な温度条件下で反応が行なわれるため特殊な耐熱
触媒を使用する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、低コ
ストで、NOxの発生を阻止できるとともに、反応容器に
耐熱材料を不要とし、さらに特殊な耐熱触媒を必要とし
ないアンモニアの処理方法を提供せんとするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、本発明によるアンモニア
の処理方法においては、触媒の存在下で、アンモニアを
炭酸ガスと反応させて、アンモニアを窒素に無害化する
とともに、高発熱量燃料ガスとして有用なメタンを得る
ことを特徴とするものであり、反応にあたり銅族（IB
族）元素、クロム族（VIA族）元素、鉄族及び白金族（V
III族）元素並びに希土類元素から選択された少なくと
も１種の元素の金属または化合物を含有する新規な触媒
がかかる反応を触媒することを見出してなされたもので
ある。

本発明の処理方法で使用する触媒の構造元素のうちIB族
元素は銅、銀及び金であり、VIA族元素はクロム、モリ
ブデン及びタングステンである。VIII族元素は鉄、ニッ
ケル、コバルト、ニテニウム、ロジウム、パラジウム、
イリジウム及び白金であり、希土類元素はランタン、イ
ットリウム、セリウム、ネオジウム、サマリウム、ディ
スプロシウム及びエルビウム等である。これらの元素の
形態としては、金属、金属酸化物、炭化物、窒化物、硫
化物のほか塩化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩等の無機
塩、酢酸塩等の有機塩があげられる。また前記元素のほ
かに他の元素の金属あるいは金属化合物を併せて用いる
こともできる。

触媒としては前記の元素の金属または金属化合物をその
まま使用することができるが、表面積の大きい担体に担
持させるとさらによい。使用され担体としてはアルミ
ナ、シリカゲル、シリカ・アルミナ、チタニア、マグネ
シア等をあげることができるが、なかでもアルミナが好
ましい。

担体への活性成分の担持方法は、通常の含浸法を適用す
ることができる。触媒中のIB族元素、VIA族元素、VIII
族元素及び希土類元素のうちから選ばれた少なくとも１
種の元素の金属または化合物の含有率は、反応条件等に
よって適宜決定されるが、通常は金属換算で0.5〜50重
量％、好ましくは１〜30重量％である。

このような触媒の存在下において、アンモニアと炭酸ガ
スを反応させると、アンモニア及び炭酸ガスの反応率な
らびにメタンの選択率が著しく高い。

アンモニアは例えばコークス炉から回収したものであ
る。回収手段は公知の方法に従って行なえばよく、例え
ば水、硫酸水溶液、塩酸水溶液、リン酸水溶液等に吸収
させたものでよい。回収アンモニア蒸気の組成はアンモ
ニア10〜25％程度、炭酸ガス２〜10％程度、水蒸気60〜
90％程度のものである。

この反応におけるアンモニアと炭酸ガスの混合割合（NH
₃/CO₂）はモル比で１〜５、好ましくは２〜４の範囲で
ある。コークス炉より回収されたアンモニア蒸気中の炭
酸ガスが上記の範囲に満たない場合には、炭酸ガスを別
途供給する必要がある。なおアンモニアと炭酸ガスの反
応時に窒素、ヘリウム、アルゴン等のガスあるいは水蒸
気等を存在させることもできる。

反応条件としては、反応温度300〜700℃程度、好ましく
は400〜600℃である。また反応圧力は特に限定されるも
のではなく、常圧でもよく、加圧、減圧にすることもで
きる。

そして本発明の方法において使用する装置としては、固
定床、流動床、移動床等のいずれの形式も使用すること
ができる。

〔作用〕

アンモニアと炭酸ガスが触媒の存在下で反応して窒素、
メタン及び水を生成する。

〔実施例〕

（１）触媒の調製 水約200mlに硝酸ニッケル（Ni（NO₃）_２・6H₂O）39.6g
および硝酸コバルト（CO（NO₃）_２・6H₂O）7.25gを溶解
し、これに20〜40メッシュに整粒したアルミナ（ダイヤ
キャタリスト製「DC−2282」）30.0gを投入した後、蒸
発乾固した。ついでこのものを空気中、120℃で24時間
乾燥した後、空気中500℃で４時間焼成した。さらに水
素気流中、400℃で３時間処理して触媒を得た。この
ものの組成はNi−Co−Al₂O₃＝20:4:76（重量比）であっ
た。

上記触媒の調製法における硝酸コバルトの代わりに硝
酸鉄（Fe（NO₃）_３・9H₂O）10.1gを使用して触媒を得
た。また硝酸ランタン（La（NO₃）_３・6H₂O）5.32gを使
用して触媒と同じ要領で調製して触媒を得た。同様
に硝酸イットリウム（Ｙ（NO₃）_３・6H₂O）6.78gを使用
して触媒を得、また硝酸クロム（Cr（NO₃）_３・9H
₂O）10.4g使用して触媒を得た。

さらに、また、水約200mlに三塩化ルテニウム（RuCl₃・
3H₂O）12.9gおよび硝酸カリウム21.5gを溶解し、これに
アルミナ85.0gを投入した後、触媒と同じ要領で調製
して触媒を得た。

（２）反応 上記触媒3mlを石英製の反応管に充填し、所定の反応温
度において、大気圧下でNH₃:He:CO₃＝3:3:1（モル比）
のアンモニア、ヘリウム及び炭酸ガスの混合ガスを117m
l/minの流速で流通させ、反応を行なった。なおこのと
きのアンモニア基準の空間速度は1000ml/・ｈであっ
た。

以上の操作により得られた反応生成物ならびに未反応ア
ンモニア、炭酸ガスは、ガスクロマトグラフにより分析
した。結果を第１表に示す。なお同表中のメタン選択率
は炭酸ガス基準の値であり、炭酸ガスからの生成物はメ
タンのほか一酸化炭素である。

この表から明らかなように、実施例の乃至の触媒は
500℃程度の低温において高いアンモニア転化率、炭酸
ガス転化率及びメタン選択率を示しており、顕著な効果
があることがわかる。

（３）コークス炉回収アンモニアの変換 ステンレス製反応管に上記触媒を50ml充填し、これに
コークス炉から回収したアンモニアペーパー（組成を第
２表に示す）3430ml/minと炭酸ガス（172ml/minを供給
し、大気圧下、反応温度500℃で反応を行なった。反応
の結果はアンモニア転化率100％、炭酸ガス転化率53.8
％、メタン選択率78％であった。

〔発明の効果〕 以上説明した如く、本発明に係わるアンモニアの処理方
法によれば、500℃程度の低温において、効率的にアン
モニアを窒素に無害化できるとともに、炭酸ガスから高
発熱量燃料ガスとして有用なメタンが得られる等、顕著
な効果を有するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ０１Ｄ 53/36

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アンモニアを、銅族元素、クロム族元素、
   鉄族及び白金族元素並びに希土類元素から選択された少
   なくとも１種の元素の金属または化合物を含有する触媒
   の存在下で炭酸ガスと300〜700℃の温度で反応させて、
   窒素、メタン及び水に変換することを特徴とするアンモ
   ニアの処理方法