JPH08192027A - 触媒燃焼式脱臭方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な装置構成で、運転操作および取扱いが極
めて容易で、設備費ならびにランニングコストが安価な
触媒燃焼式脱臭方法とその装置を提供する。 【構成】酸化触媒を用いた触媒燃焼方式による脱臭方法
であって、筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の下部に燃焼バ
ーナを設け、燃焼バーナの上部に触媒層を配設して、燃
焼バーナと触媒層との距離を脱臭反応塔の内径の１／２
以上、もしくは３／４以上隔てて配設し、処理ガスの温
度差による脱臭反応塔の入口部と出口部に通風力（差
圧）を発生させ、ほぼ均一な触媒層温度で効果的な脱臭
反応を行う。 【効果】処理ガスの循環ファンが不要で、脱臭プロセス
が極めてシンプルとなり、脱臭装置の設備費およびラン
ニングコストも著しく低減されるため、広範囲の産業分
野への普及促進をはかることができ、悪臭等による環境
汚染を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は触媒燃焼式脱臭装置に係
り、特に排ガス中の臭気成分を触媒により燃焼除去する
に好適な構造の排ガスの触媒燃焼式脱臭装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学工業などの反応工程において排出さ
れる排ガスや、樹脂、合板、半導体などの製造工程（焼
成乾燥、洗浄）において排出される排ガス、および塗装
の焼き付け乾燥工程から発生する排ガス、または食品加
工工程で排気される排ガス中には、微量の臭気成分や可
燃性の有害成分が含まれている。化学工業においては、
原料の未収率分や分解ガスとして一酸化炭素、炭化水素
や酢酸などの有機酸類、アルデヒド類などが代表的なも
のとして含まれている。また、樹脂などの製造工程や塗
装工程からは溶剤として使われているトルエン、アセト
ンやアルコール系炭化水素などが排ガス中に含まれる。
これらを含む排ガスは、そのまま大気へ排出されると悪
臭を発生したり、有害物質であったりすることから、公
害防止の観点より排気前に脱臭、無公害化する設備を設
ける必要がある。この排ガスの脱臭、無公害化する設備
の処理方法としては、洗浄によるもの、吸収・吸着によ
るもの、燃焼（焼却）によるものなどが代表的なものと
して挙げられる。しかし、洗浄や吸収・吸着によるもの
は、洗浄液、吸収液、吸収剤、吸着剤などの後処理や再
生が必要となるため、一般的には燃焼による排ガス処理
が広く使用されている。排ガスの燃焼処理方法として
は、別のバーナにより高カロリー燃料を助燃料として用
い、炉内で排ガスを８００〜９００℃程度に加熱して臭
気成分や有害成分を酸化燃焼させる直接燃焼方法が一般
的な処理方法であったが、近年、イオウ（Ｓ）分や鉛
（Ｐｂ）などの触媒毒を含まない排ガスの処理方法は、
直接燃焼方法に比べ低温処理ができ、助燃料の節約およ
び運転費の低減がはかられること、および地球汚染、環
境破壊などで問題となる酸性雨の原因になると言われて
いる窒素酸化物（ＮＯx）の生成がほとんどないことか
ら、酸化触媒を用いた触媒燃焼方法が注目され採用され
るようになってきている。図４に、従来の触媒燃焼方式
による代表的な排ガスの脱臭処理装置の構成を示す。図
において、排ガスファン１０により吸引され、脱臭装置
に導入された排ガス１１は、熱交換器１２を通り、触媒
燃焼炉１３へ供給される。この時、熱交換器１２で、排
ガス１１は、自己の燃焼処理後の燃焼処理排ガス１４と
の熱交換によって加熱され、予熱排ガス１５となって触
媒燃焼炉１３へ供給されるが、起動時や熱交換器１２の
加熱が必要とする所定の温度に達しない場合の排ガス１
１のバックアップ加熱のため、熱交換器１２と触媒燃焼
炉１３の間にバーナ１６を設けた排ガス予熱装置１７が
設置されている。この触媒燃焼式の排ガス脱臭処理装置
では、燃焼触媒層１８の入口部で、排ガス１１中に含ま
れる燃焼処理する臭気成分、有害成分に応じて燃焼触媒
の着火温度以上に排ガス１１を予熱する必要があり、そ
の条件において初めて燃焼触媒層１８は活性化され、臭
気成分、有害成分が触媒燃焼される。排ガス１１の予熱
温度は、おおよそ１５０〜４００℃の範囲にあり、この
排ガス１１の予熱を熱交換器１２と排ガス予熱装置１７
が受け持つ。排ガス予熱装置１７のバーナ１６は、補助
燃料１９を燃焼させて排ガス１１を予熱する。補助燃料
１９としては、ＬＰＧ（液体プロパンガス）、天然ガ
ス、都市ガスなどのガス燃料や、灯油、軽油等の液体燃
料が使用される。触媒燃焼炉１３内には、燃焼触媒層１
８が設けられている。燃焼触媒層１８としては、Ｐｔ
（白金）やＰｄ（パラジウム）などの貴金属系の触媒
や、Ｃｕ（銅）、Ｃｏ（コバルト）などの複合酸化物系
の触媒が多く用いられている。触媒の形状としては、セ
ラミックフォームに触媒成分を担持したフォーム状の触
媒や、セラミックハニカムに触媒成分を担持したハニカ
ム状の触媒が用いられる。触媒燃焼炉１３に入った予熱
排ガス２０は、燃焼触媒層１８を通過する時、触媒の酸
化作用により低温で、臭気成分、有害成分を燃焼させ、
無公害な燃焼処理排ガス１４となって熱交換器１２で排
ガス１１に熱を与え、低温となって排気ガス２１として
系外に排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
技術は図４に示すごとく、排ガスの脱臭処理系統が複雑
で、運転操作およびその取扱いには、それなりの専門的
な知識と経験が必要とされ、かつ設備費および運転費が
高価であった。したがって、零細企業などへの普及の点
についての配慮は全くなく、公害防止の観点から排ガス
の脱臭装置を普及し促進させる上で大きな障害となって
いた。

【０００４】本発明の目的は、上記した従来技術におけ
る問題点を解消し、簡単な装置構成で、運転操作および
取扱いが極めて容易で、設備費ならびにランニングコス
トが安価な触媒燃焼式脱臭装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構
成とするものである。すなわち、本発明は請求項１に記
載のように、筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の下部から処
理ガスを導入し、酸化触媒層により触媒燃焼させて無臭
の処理ガスとした後、該脱臭反応塔の上部より排出する
触媒燃焼式脱臭方法であって、上記脱臭反応塔の下部に
燃焼バーナを設けて処理ガスを所定の温度に加熱して、
処理ガスの密度差による上記脱臭反応塔の入口部と出口
部に通風力を発生させ、上記酸化触媒層の圧力損失を上
記通風力以下に設定することによって上記処理ガスが酸
化触媒層を通過するようにして触媒燃焼により無臭の安
全な物質に変換する触媒燃焼式脱臭方法である。また、
本発明は請求項２に記載のように、請求項１において、
燃焼バーナによる処理ガスの加熱温度を１５０〜４００
℃の範囲とするものである。また、本発明は請求項３に
記載のように、請求項１において、燃焼バーナによる処
理ガスの加熱温度を２５０〜３５０℃の範囲とするもの
である。また、本発明は請求項４に記載のように、請求
項１ないし請求項３のいずれか１項において、酸化触媒
層の圧力損失を５ｍｍ水柱以下に制御するものである。
また、本発明は請求項５に記載のように、請求項１ない
し請求項３のいずれか１項において、酸化触媒層の圧力
損失を２ｍｍ水柱以下に制御するものである。さらに、
本発明は請求項６に記載のように、酸化触媒を用いた触
媒燃焼式脱臭装置であって、筒状の触媒燃焼式脱臭反応
塔の下部に処理ガス入口部と、該処理ガスを加熱する燃
焼バーナを配設し、該燃焼バーナの上部に触媒層を設
け、かつ燃焼バーナと触媒層との距離を、上記脱臭反応
塔の内径の１／２以上隔てて配設し、処理ガスの触媒層
入口温度をほぼ均一に調整する手段を少なくとも備えた
触媒燃焼式脱臭装置とするものである。また、本発明は
請求項７に記載のように、請求項６において、燃焼バー
ナと触媒層との距離を、筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の
内径の３／４以上隔てて配設し、処理ガスの触媒層入口
温度をほぼ均一に調整する手段を設けるものである。ま
た、本発明は請求項８に記載のように、請求項６または
請求項７において、処理ガス入口部を、燃焼バーナより
も下方に配設し、脱臭処理を施した処理ガスを脱臭反応
塔の頭頂より排気する構成とした触媒燃焼式脱臭装置で
ある。

【０００６】

【作用】本発明の触媒燃焼式脱臭方法は、請求項１に記
載のように、筒状の脱臭反応塔の下部に燃焼バーナ（燃
料はプロパンガス、都市ガス、灯油など）を設けて処理
ガスを加熱し、処理ガスの密度差により脱臭反応塔の入
口部と出口部との間に発生する触媒層の圧力損失以上の
通風力（差圧）によって、処理ガスは容易に触媒層を通
過し、酸化触媒層による脱臭反応を容易に行うことがで
きるので、処理ガスを流動させるファンを駆動する必要
がなく、ファンおよびモータ等が不要となり設備費およ
びランニングコストが安価となる。また、請求項２に記
載のように、燃焼バーナによる処理ガスの加熱温度を１
５０〜４００℃程度の範囲とするか、もしくは請求項３
に記載のように、燃焼バーナによる処理ガスの加熱温度
を２５０〜３５０℃程度の範囲とすることにより、触媒
層の圧力損失以上の十分な通風力（差圧）を得ることが
でき、容易に脱臭反応を安定して継続することができ
る。その上部に触媒層を設けて、燃焼バーナと触媒層と
の距離を脱臭反応塔の内径の１／２以上とし、処理排ガ
スを燃焼バーナ下部より流入させ触媒層を通過させた
後、上部より排気する構造としているので、処理ガスの
温度を容易に上昇させることができ、これにより排ガス
の入口部と出口部との間に密度差が生じ通風力（差圧）
が発生するので、触媒層の圧力損失を所定の値以下とす
ることにより、処理ガスを流動させるファンを駆動する
必要がなく、ファンおよびモータ等が不要となり安価と
なる。そして、請求項４に記載のように、触媒層の圧力
損失を５ｍｍ水柱以下に設定するか、または請求項５に
記載のように、触媒層の圧力損失を２ｍｍ水柱以下に設
定することにより、上記処理ガスの加熱により脱臭反応
塔に発生した通風力（差圧）によって処理ガスは容易に
燃焼触媒層を通過することができるので、効果的に脱臭
処理が行えることになる。さらに、請求項６に記載のよ
うに、酸化触媒を用いた触媒燃焼式脱臭装置であって、
筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の下部に処理ガスの入口部
と、該処理ガスを加熱する燃焼バーナを配設し、該燃焼
バーナの上部に触媒層を設け、かつ燃焼バーナと触媒層
との距離を、上記脱臭反応塔の内径の１／２以上隔てて
配設するか、もしくは請求項７に記載のように、燃焼バ
ーナと触媒層との距離を、上記脱臭反応塔の内径の３／
４以上隔てて配設し、処理ガスの触媒層入口温度をほぼ
均一に調整する手段を備えているので、処理ガスの通風
効果を良くすると共に、脱臭する酸化触媒反応を効果的
に推進することができる。また、請求項８に記載のよう
に、処理ガスの入口部を、燃焼バーナよりも下方に配設
し、脱臭処理を施した処理ガスを脱臭反応塔の頭頂より
排気する構成としているので、処理ガスの通風効果は良
くなり、燃焼触媒による脱臭反応を促進することができ
る。ここで、試験データを用いて本発明の触媒燃焼式脱
臭方法の作用と効果について説明する。図２は、脱臭反
応塔の高さが３ｍの試験装置により、外気温度１５℃に
おいてプロパンガスを燃料として出口処理ガス温度１５
０℃、２５０℃および３５０℃における出入口の差圧を
マノメータで測定した結果を示す。図２に示すように、
処理ガスの温度を高くする程、通風力が高くなることが
分かる。次に、触媒層の圧力損失の測定結果を図３に示
す。 この試験は触媒として２００セル５０ｍｍ厚さの
ハニカム触媒を用いて、触媒層の空塔速度（流速）を
０.２ｍ／ｓから０.７ｍ／ｓにまで変化させて、触媒層
の圧力損失を測定した結果である。図３において、圧力
損失は、図に示す流速範囲においては、ほぼ流速に比例
して増加することが分かる。したがって、触媒層の圧力
損失を上記の発生通風力よりも小さくすれば、通風力だ
けで処理ガスを流動させることが可能となりモータによ
り排ガスファンを駆動させる必要がなくなる。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を用いて
さらに詳細に説明する。図１は、本実施例で例示する触
媒燃焼式脱臭装置の構成を示す模式図である。図におい
て、脱臭反応塔１は、下部に燃焼バーナ２、上部に燃焼
触媒層３が配設され、処理される排ガスは、下部の処理
ガス入口４から入り、頭頂部の処理ガス出口５から排気
される。脱臭反応塔１の内面には、熱の放散を少なくす
るために断熱材６を施した方がよい。さらに具体的に説
明すると、まず、燃焼バーナ２を点火する。燃料として
は、プロパンガス、都市ガス、灯油などのイオウ分の少
ない燃料が好ましい。イオウ分を含む燃料は、燃焼によ
りイオウ酸化物を生成するため触媒を被毒させ、触媒性
能を著しく低下させるので好ましくない。燃焼バーナ２
による処理ガスの操作温度は、おおよそ１５０℃から４
００℃の範囲であり、好ましくは２５０℃から３５０℃
の温度範囲である。そして、処理ガス中の臭気成分によ
り、用いる燃焼触媒の着火温度以上の最適の操作温度を
設定する。昇温した処理ガスは、上述の通風力により燃
焼触媒層３を通過し、ここで臭気成分は触媒により酸化
作用を受け、無臭の安定した成分に変換される。燃焼バ
ーナ２と燃焼触媒層３との距離は、脱臭反応塔１の内径
の１／２以上が好ましく、より好ましくは３／４以上と
する。これは燃焼触媒層３への入口温度を、できるだけ
均一にするために必要な距離であり、当然ながら燃焼バ
ーナ２の設置個数、種類などによって異なる。上記の距
離をできるだけ小さくしたい時には、燃焼バーナ２と燃
焼触媒層３の間に、邪魔板などを配設して燃焼ガスと処
理ガスの混合による温度の均一化をはかるようにしても
良い。燃焼触媒層３における流速の決定は、処理ガスの
昇温により発生する通風力以内となるように設定する。
発生する通風力（差圧）は、脱臭反応塔１の高さにも比
例するが、一般的には５ｍｍ水柱以内が好ましく、より
好ましくは２ｍｍ水柱以内とするのが良い。さらに、処
理ガス入口４は、燃焼バーナ２よりも下方に配置する
と、燃焼触媒層３の入口温度が、より均一となる傾向と
なるため、脱臭反応塔１の高さを低くすることができ
る。

【０００８】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の触
媒燃焼式脱臭装置によれば、排ガスの脱臭プロセスが極
めてシンプルとなり、運転およびその取扱いが、例えば
家庭用の風呂釜の操作程度に簡単であり、専門的あるい
は熟練した取扱者は不要となり、また、脱臭装置の設備
費およびランニングコストも著しく低減されるため、広
範囲の産業分野への普及促進をはかることができ、悪臭
等による環境汚染を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で例示した触媒燃焼式脱臭装置
の構成を示す模式図。

【図２】本発明の実施例で例示した触媒燃焼式脱臭装置
の通風力を示すグラフ。

【図３】本発明の実施例で例示した触媒燃焼式脱臭装置
の燃焼触媒層の圧力損失を示すグラフ。

【図４】従来の触媒燃焼式脱臭装置の構成を示す模式
図。

【符号の説明】

１…脱臭反応塔 ２…燃焼バーナ ３…燃焼触媒層 ４…処理ガス入口 ５…処理ガス出口 ６…断熱材 １０…排ガスファン １１…排ガス １２…熱交換器 １３…触媒燃焼炉 １４…燃焼処理排ガス １５…予熱排ガス １６…バーナ １７…排ガス予熱装置 １８…燃焼触媒層 １９…補助燃料 ２０…予熱排ガス ２１…排気ガス

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の下部から処
   理ガスを導入し、酸化触媒層により触媒燃焼させて無臭
   の処理ガスとした後、該脱臭反応塔の上部より排出する
   触媒燃焼式脱臭方法であって、上記脱臭反応塔の下部に
   燃焼バーナを設けて処理ガスを所定の温度に加熱して、
   処理ガスの密度差による上記脱臭反応塔の入口部と出口
   部に通風力を発生させ、上記酸化触媒層の圧力損失を上
   記通風力以下に設定することによって上記処理ガスが酸
   化触媒層を通過するようにして触媒燃焼により無臭の安
   全な物質に変換することを特徴とする触媒燃焼式脱臭方
   法。
2. 【請求項２】請求項１において、燃焼バーナによる処理
   ガスの加熱温度を１５０〜４００℃の範囲とすることを
   特徴とする触媒燃焼式脱臭方法。
3. 【請求項３】請求項１において、燃焼バーナによる処理
   ガスの加熱温度を２５０〜３５０℃の範囲とすることを
   特徴とする触媒燃焼式脱臭方法。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
   おいて、酸化触媒層の圧力損失を５ｍｍ水柱以下に制御
   することを特徴とする触媒燃焼式脱臭方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
   おいて、酸化触媒層の圧力損失を２ｍｍ水柱以下に制御
   することを特徴とする触媒燃焼式脱臭方法。
6. 【請求項６】酸化触媒を用いた触媒燃焼式脱臭装置であ
   って、筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の下部に処理ガス入
   口部と、該処理ガスを加熱する燃焼バーナを配設し、該
   燃焼バーナの上部に触媒層を設け、かつ燃焼バーナと触
   媒層との距離を、上記脱臭反応塔の内径の１／２以上隔
   てて配設し、処理ガスの触媒層入口温度をほぼ均一に調
   整する手段を少なくとも備えてなることを特徴とする触
   媒燃焼式脱臭装置。
7. 【請求項７】請求項６において、燃焼バーナと触媒層と
   の距離を、筒状の触媒燃焼式脱臭反応塔の内径の３／４
   以上隔てて配設し、処理ガスの触媒層入口温度をほぼ均
   一に調整する手段を少なくとも備えてなることを特徴と
   する触媒燃焼式脱臭装置。
8. 【請求項８】請求項６または請求項７において、処理ガ
   ス入口部を、燃焼バーナよりも下方に配設し、脱臭処理
   を施した処理ガスを脱臭反応塔の頭頂より排気する構成
   としてなることを特徴とする触媒燃焼式脱臭装置。