JP2002001066A - 脱ＮＯｘ用還元剤 - Google Patents
脱ＮＯｘ用還元剤Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 尿素水溶液からなる脱ＮＯｘ還元剤の凍結を
防止し、適用性の向上した脱ＮＯｘ還元剤を提供するこ
と。 【解決手段】 尿素および水溶性有機溶剤を含有する水
溶液により、−１０℃以下の低温度でも凍結せず、燃焼
排ガス中のＮＯｘを効率的に除去できる脱ＮＯｘ還元剤
である。
防止し、適用性の向上した脱ＮＯｘ還元剤を提供するこ
と。 【解決手段】 尿素および水溶性有機溶剤を含有する水
溶液により、−１０℃以下の低温度でも凍結せず、燃焼
排ガス中のＮＯｘを効率的に除去できる脱ＮＯｘ還元剤
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関等におけ
る燃焼排ガス中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）の
除去剤に関する。
る燃焼排ガス中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）の
除去剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車、航空機、火力発電所、各種工場
等から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘは光化学スモッ
ク等の原因物質であり、その除去方法として、アンモニ
アを用いた接触還元法が発電所などで行われている。こ
れは、排ガス中にアンモニアを添加し窒素酸化物を還元
して無害な窒素ガスとして放出する方法である。近年、
自動車やガスタービンなどの都市型の燃焼機関に対して
も脱ＮＯｘ規制が強化されるにつれ接触還元による窒素
酸化物の除去の必要性が生じてきたが、還元剤であるア
ンモニアは毒性ガスであり、装置上、操作上でも危険性
を伴うため、使用が困難である。そこで、例えば、特開
平2−218418に開示されているように、アンモニア代替
還元剤として、扱いが容易で安全な尿素水溶液を用いる
方法がある。これは排ガス中に添加された尿素を加水分
解触媒により分解し、生じたアンモニアによって窒素酸
化物を除去するものである。
等から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘは光化学スモッ
ク等の原因物質であり、その除去方法として、アンモニ
アを用いた接触還元法が発電所などで行われている。こ
れは、排ガス中にアンモニアを添加し窒素酸化物を還元
して無害な窒素ガスとして放出する方法である。近年、
自動車やガスタービンなどの都市型の燃焼機関に対して
も脱ＮＯｘ規制が強化されるにつれ接触還元による窒素
酸化物の除去の必要性が生じてきたが、還元剤であるア
ンモニアは毒性ガスであり、装置上、操作上でも危険性
を伴うため、使用が困難である。そこで、例えば、特開
平2−218418に開示されているように、アンモニア代替
還元剤として、扱いが容易で安全な尿素水溶液を用いる
方法がある。これは排ガス中に添加された尿素を加水分
解触媒により分解し、生じたアンモニアによって窒素酸
化物を除去するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記尿
素水溶液による方法においては冬季寒冷地において温度
が氷点下に低下した場合、溶液が固結して使用出来なく
なるといった問題が生じる。したがって、必要な濃度を
保ちながらも−１０℃以下において氷結凝固または結晶
の析出を起こさないことが求められていた。
素水溶液による方法においては冬季寒冷地において温度
が氷点下に低下した場合、溶液が固結して使用出来なく
なるといった問題が生じる。したがって、必要な濃度を
保ちながらも−１０℃以下において氷結凝固または結晶
の析出を起こさないことが求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について尿素水溶液に関し種々の検討を行った結果、凝
固防止剤として水溶性有機溶剤を添加することにより本
課題を解決することを見いだし、本発明を完成した。即
ち、本発明は、尿素および水溶性有機溶剤を含有する水
溶液からなる脱ＮＯｘ用還元剤である。
について尿素水溶液に関し種々の検討を行った結果、凝
固防止剤として水溶性有機溶剤を添加することにより本
課題を解決することを見いだし、本発明を完成した。即
ち、本発明は、尿素および水溶性有機溶剤を含有する水
溶液からなる脱ＮＯｘ用還元剤である。
【０００５】
【発明の実施形態】本発明の脱ＮＯｘ還元剤は、尿素お
よび水溶性有機溶剤を含有してなる水溶液である。本発
明に使用する水溶性有機溶剤としては、メタノール、エ
タノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブ
タノール、イソプロピルアルコール、1，3−プロパンジ
オール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコー
ル類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン
類、1，8−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエ
ーテル類、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、酢酸
メチル、酢酸ブチル等のエステル類、ジエチルアミン、
トリメチルアミン、イソプロピルアミン等のアミン類、
ジメチルホルムアミド等のアミド化合物などが使用でき
るが、これらのなかでもメタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール等の炭素数１〜３の低級アルコール
およびモノエチレングリコールが効果的であり経済的に
も有利である。
よび水溶性有機溶剤を含有してなる水溶液である。本発
明に使用する水溶性有機溶剤としては、メタノール、エ
タノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブ
タノール、イソプロピルアルコール、1，3−プロパンジ
オール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコー
ル類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン
類、1，8−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエ
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メチル、酢酸ブチル等のエステル類、ジエチルアミン、
トリメチルアミン、イソプロピルアミン等のアミン類、
ジメチルホルムアミド等のアミド化合物などが使用でき
るが、これらのなかでもメタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール等の炭素数１〜３の低級アルコール
およびモノエチレングリコールが効果的であり経済的に
も有利である。
【０００６】本発明の還元剤水溶液において、尿素の濃
度は、１０〜３０wt％の範囲が好ましい。尿素の水に対
する溶解度は、常温下では約３８ｗｔ％であり、還元剤
としては、尿素濃度は、可能な限り高濃度であるほうが
効率的であるが、しかしながら、本発明の還元剤では、
尿素の濃度の上限は、使用温度、水溶性有機溶剤による
溶解度の低下等から３０ｗｔ％が好ましい。すなわち、
１０wt％未満では濃度が低すぎて還元剤として使用する
には容積効率が悪く、また３０wt％超えると低温下また
は有機溶剤の存在により結晶の析出が起き易く不安定で
あり、使用困難である。
度は、１０〜３０wt％の範囲が好ましい。尿素の水に対
する溶解度は、常温下では約３８ｗｔ％であり、還元剤
としては、尿素濃度は、可能な限り高濃度であるほうが
効率的であるが、しかしながら、本発明の還元剤では、
尿素の濃度の上限は、使用温度、水溶性有機溶剤による
溶解度の低下等から３０ｗｔ％が好ましい。すなわち、
１０wt％未満では濃度が低すぎて還元剤として使用する
には容積効率が悪く、また３０wt％超えると低温下また
は有機溶剤の存在により結晶の析出が起き易く不安定で
あり、使用困難である。
【０００７】また、水溶性有機溶剤の濃度は２０〜４０
wt％の範囲が好ましい。本発明の脱ＮＯｘ還元剤は、氷
点下において凍結することなく使用可能な還元剤であ
り、前記の濃度範囲は、水溶液中において尿素の結晶析
出を起こさず、且つ水溶液の凍結を起こさない範囲であ
る。−１０℃以下の低温領域の所望温度において使用に
耐えられる濃度に設定する。高濃度ほど、溶液の凝固温
度を低下出来るが、２０ｗｔ％未満では、所望の使用温
度において、凍結する傾向が大きく好ましくない。また
４０wt％を超えると尿素の溶解度が低下して結晶が析出
するので好ましくない。
wt％の範囲が好ましい。本発明の脱ＮＯｘ還元剤は、氷
点下において凍結することなく使用可能な還元剤であ
り、前記の濃度範囲は、水溶液中において尿素の結晶析
出を起こさず、且つ水溶液の凍結を起こさない範囲であ
る。−１０℃以下の低温領域の所望温度において使用に
耐えられる濃度に設定する。高濃度ほど、溶液の凝固温
度を低下出来るが、２０ｗｔ％未満では、所望の使用温
度において、凍結する傾向が大きく好ましくない。また
４０wt％を超えると尿素の溶解度が低下して結晶が析出
するので好ましくない。
【０００８】本発明の脱ＮＯｘ還元剤は、上記のように
尿素および上述の水溶性有機溶剤を含む水溶液である。
これらの含有量は、ＮＯx還元剤として所望の適用温度
において、水溶液が凍結せず、尿素が還元剤として最適
の効果と容積効率を示す量に設定する。すなわち、本発
明の還元剤において、水溶性有機溶剤は水溶液の凍結を
抑制し、一方、尿素の溶解度を低下させるので、尿素が
結晶として析出せず、還元剤として最適の効果および容
積効率を示す量を前記の範囲内で選択する。本発明の脱
ＮＯｘ用還元剤は、この尿素および前記の水溶性有機溶
剤を、上記の濃度範囲で含有する水溶液として調製する
方法であれば、その調製方法は特に限定されない。通常
は、所望の濃度の尿素水溶液に所望の濃度の水溶性有機
溶剤を添加する方法、または両水溶液を混合する方法、
または先に水溶性有機溶剤の水溶液を調製してこれに所
定濃度になるよう尿素を添加溶解するなど、通常、尿素
および水溶性有機溶剤を所望の濃度で含有する水溶液を
調製できる方法であれば特に限定されない。本発明の脱
ＮＯｘ用還元剤は、このように調製して−１０℃以下に
おいて不凍液化するが、ＮＯｘ除去率においては不凍液
化しない尿素水溶液のみよりむしろ良い結果が得られる
ことが判明した。
尿素および上述の水溶性有機溶剤を含む水溶液である。
これらの含有量は、ＮＯx還元剤として所望の適用温度
において、水溶液が凍結せず、尿素が還元剤として最適
の効果と容積効率を示す量に設定する。すなわち、本発
明の還元剤において、水溶性有機溶剤は水溶液の凍結を
抑制し、一方、尿素の溶解度を低下させるので、尿素が
結晶として析出せず、還元剤として最適の効果および容
積効率を示す量を前記の範囲内で選択する。本発明の脱
ＮＯｘ用還元剤は、この尿素および前記の水溶性有機溶
剤を、上記の濃度範囲で含有する水溶液として調製する
方法であれば、その調製方法は特に限定されない。通常
は、所望の濃度の尿素水溶液に所望の濃度の水溶性有機
溶剤を添加する方法、または両水溶液を混合する方法、
または先に水溶性有機溶剤の水溶液を調製してこれに所
定濃度になるよう尿素を添加溶解するなど、通常、尿素
および水溶性有機溶剤を所望の濃度で含有する水溶液を
調製できる方法であれば特に限定されない。本発明の脱
ＮＯｘ用還元剤は、このように調製して−１０℃以下に
おいて不凍液化するが、ＮＯｘ除去率においては不凍液
化しない尿素水溶液のみよりむしろ良い結果が得られる
ことが判明した。
【０００９】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。しかし、本願発明はこれらの実施例のみに制限
されるものではない。
明する。しかし、本願発明はこれらの実施例のみに制限
されるものではない。
【００１０】実施例１ 尿素およびメタノールを表１に示す量を含む尿素−メタ
ノール混合水溶液を温度計、攪拌棒を備えた試験管にい
れ、−６０℃の冷却バスに漫漬し、攪拌しながら凝固温
度を測定した。尿素−メタノールのそれぞれの濃度にお
ける結果を表１に示す。
ノール混合水溶液を温度計、攪拌棒を備えた試験管にい
れ、−６０℃の冷却バスに漫漬し、攪拌しながら凝固温
度を測定した。尿素−メタノールのそれぞれの濃度にお
ける結果を表１に示す。
【００１１】実施例２ メタノールに替えてエタノールについて実施例１と同様
に凝固点の測定を行った結果を表１に示す。 実施例３ メタノールに替えてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
について実施例１と同様に凝固点の測定を行った結果を
表１に示す。 実施例４ メタノールに替えてＭＥＧ（モノエチレングリコール）
について実施例１と同様に凝固点の測定を行った結果を
表１に示す。 比較例１ 表１に示す量の尿素を含む尿素水溶液について実施例1
と同様に凝固点の測定をおこなった結果を表lに示す。
に凝固点の測定を行った結果を表１に示す。 実施例３ メタノールに替えてＩＰＡ（イソプロピルアルコール）
について実施例１と同様に凝固点の測定を行った結果を
表１に示す。 実施例４ メタノールに替えてＭＥＧ（モノエチレングリコール）
について実施例１と同様に凝固点の測定を行った結果を
表１に示す。 比較例１ 表１に示す量の尿素を含む尿素水溶液について実施例1
と同様に凝固点の測定をおこなった結果を表lに示す。
【００１２】実施例５ 氷点下における還元剤水溶液の脱ＮＯｘ試験を図１に示
す装置により行った。図１の試験装置は、燃焼室から出
た燃焼ガス１に尿素水溶液タンク２からの還元剤水溶液
を混合して加水分解触媒層５で尿素を分解してNH３を発
生させ、続いて脱硝触媒層６において窒素酸化物の選択
的還元を行う。脱硝反応は温度３００℃〜４００℃で行
い、触媒層を通過した排ガスをＮＯｘ濃度分析計７によ
り測定する。また氷点下での使用可能性を評価するため
に尿素水溶液タンク２には外部ジャケットを装着し、冷
媒を循環させて冷却を行う。
す装置により行った。図１の試験装置は、燃焼室から出
た燃焼ガス１に尿素水溶液タンク２からの還元剤水溶液
を混合して加水分解触媒層５で尿素を分解してNH３を発
生させ、続いて脱硝触媒層６において窒素酸化物の選択
的還元を行う。脱硝反応は温度３００℃〜４００℃で行
い、触媒層を通過した排ガスをＮＯｘ濃度分析計７によ
り測定する。また氷点下での使用可能性を評価するため
に尿素水溶液タンク２には外部ジャケットを装着し、冷
媒を循環させて冷却を行う。
【００１３】図１に示す脱ＮＯｘ試験装置を用い次のよ
うに行った。５０リットルの容量の尿素水溶液タンク２
に水：水溶性有機溶媒：尿素＝５６：２４：２０（重量
比）の混合水溶液を入れジャケットに冷媒を流通して−
２０℃に冷却した。この尿素・水溶性有機溶媒混合水溶
液を試験用模擬燃焼排ガス１にＮＯ／発生ＮＨ３の比が
1／1となるよう加え加水分解触媒５、脱硝触媒６に２０
時間連続して流通し、出口のＮＯｘ分析計７により残留
ＮＯｘを測定した。水溶性有機溶媒はメタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコール、モノエチレングリコ
ールの4種について行ったが水溶液の凝固、結晶析出は
全く発生しなかった。ＮＯｘ除去率の結果は表２に示
す。
うに行った。５０リットルの容量の尿素水溶液タンク２
に水：水溶性有機溶媒：尿素＝５６：２４：２０（重量
比）の混合水溶液を入れジャケットに冷媒を流通して−
２０℃に冷却した。この尿素・水溶性有機溶媒混合水溶
液を試験用模擬燃焼排ガス１にＮＯ／発生ＮＨ３の比が
1／1となるよう加え加水分解触媒５、脱硝触媒６に２０
時間連続して流通し、出口のＮＯｘ分析計７により残留
ＮＯｘを測定した。水溶性有機溶媒はメタノール、エタ
ノール、イソプロピルアルコール、モノエチレングリコ
ールの4種について行ったが水溶液の凝固、結晶析出は
全く発生しなかった。ＮＯｘ除去率の結果は表２に示
す。
【００１４】 試験用模擬燃焼排ガス条件 組成：ＮＯ・・・５００ｐｐｍ、 Ｈ２Ｏ・・・１．３％ Ｏ２・・・５％、 Ｎ２・・・・バランス量 温度：３００℃ 流量：５００ｍｌ／Hr 触媒 加水分解触媒：３リットル 接触還元触媒：２０リットル （ＴｉＯ２担持 ＷＯ３／Ｖ２Ｏ５）
【００１５】参考例 有機溶剤を添加せず２０％尿素水溶液のみを常温で使用
した以外は実施例５と同様に行った。出口排ガス中のＮ
Ｏｘ濃度は８５ｐｐｍであり、ＮＯｘ除去率は８８％で
あった。
した以外は実施例５と同様に行った。出口排ガス中のＮ
Ｏｘ濃度は８５ｐｐｍであり、ＮＯｘ除去率は８８％で
あった。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【発明の効果】本願発明によれば、尿素水溶液の凝固点
を大きく下げることができ、脱ＮＯｘ用還元剤として、
氷点下での使用において比較的高濃度の尿素水溶液を長
時間安定して使用することができる。従って積載量の点
からも自動車排ガス用ＮＯｘ除去剤として適用可能とな
った。また有機溶剤の添加によってＮＯｘ除去率はむし
ろ向上した。
を大きく下げることができ、脱ＮＯｘ用還元剤として、
氷点下での使用において比較的高濃度の尿素水溶液を長
時間安定して使用することができる。従って積載量の点
からも自動車排ガス用ＮＯｘ除去剤として適用可能とな
った。また有機溶剤の添加によってＮＯｘ除去率はむし
ろ向上した。
【図１】脱ＮＯｘ用還元剤による燃焼排ガス中の窒素酸
化物の除去試験の一実施例を示すフローである。
化物の除去試験の一実施例を示すフローである。
１ 燃焼排ガス ２ 還元剤水溶液タンク ３ 冷却用ジャケット ４ ポンプ ５ 加水分解触媒層 ６ 脱硝触媒層（接触還元触媒） ７ ＮＯｘ分析計 ８ 還元剤流量制御演算子
フロントページの続き (72)発明者 小谷 和広 大阪府高石市高砂１丁目６番地 三井化学 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G091 AA01 AA02 AA06 AB05 BA14 CA16 CA17 4D002 AA12 AC07 BA06 CA01 CA13 DA35 DA57 DA70 GA02 GA03 GB02 GB03 GB04 GB05 GB08 4D048 AA06 AB02 AB03 AC03 AC09 CC38 EA10
Claims (5)
- 【請求項１】尿素および水溶性有機溶剤を含有する水溶
液からなる脱ＮＯｘ用還元剤。 - 【請求項２】尿素１０〜３０wt％および水溶性有機溶剤
２０〜４０wt％を含む水溶液よりなる請求項１記載の脱
ＮＯｘ用還元剤。 - 【請求項３】水溶性有機溶剤が、アルコール類である請
求項１または２記載の脱ＮＯｘ用還元剤。 - 【請求項４】アルコール類が、炭素数１〜３の低級アル
コールである請求項３記載の脱ＮＯｘ用還元剤。 - 【請求項５】アルコール類が、エチレングリコールであ
る請求項３記載の脱ＮＯｘ用還元剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000183902A JP2002001066A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 脱ＮＯｘ用還元剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000183902A JP2002001066A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 脱ＮＯｘ用還元剤 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002001066A true JP2002001066A (ja) | 2002-01-08 |
Family
ID=18684407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000183902A Pending JP2002001066A (ja) | 2000-06-20 | 2000-06-20 | 脱ＮＯｘ用還元剤 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002001066A (ja) |
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-
2000
- 2000-06-20 JP JP2000183902A patent/JP2002001066A/ja active Pending
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