(57)【要約】  【課題】  アンモニア分解反応器７において、アンモニア分解触媒２における未反応のアンモニアガスのリークを防止し、かつアンモニアガスが前段のアンモニア分解触媒２をリークした場合においても、後段のアンモニア分解触媒２でアンモニア分解処理することができるアンモニア処理装置を提供する。【解決手段】  アンモニア処理設備から排出されるアンモニア含有ガスをアンモニア分解装置内のハウジングに収納されたアンモニア分解触媒を通過させてアンモニアを分解処理するアンモニア処理装置において、前記アンモニア分解触媒をガス流れに沿って複数段設け、該アンモニア分解触媒の出入口にシール材を設けるとともに、前記複数段設けたアンモニア分解触媒の間にガス混合板を設けたことを特徴とするアンモニア処理装置。【選択図】  図１
2006026529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア処理設備から排出されるアンモニア含有ガスをアンモニア分解装置内のハウジングに収納されたアンモニア分解触媒を通過させてアンモニアを分解処理するアンモニア処理装置において、前記アンモニア分解触媒をガス流れに沿って複数段設け、該アンモニア分解触媒の出入口に圧縮性のシール材を設けるとともに、前記複数段設けたアンモニア分解触媒の間にガス混合板を設けたことを特徴とするアンモニア処理装置。
【請求項２】
前記シール材は、前記アンモニア分解触媒と触媒押え板との間に圧縮して設けられたシール材であることを特徴とする請求項１記載のアンモニア処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア処理装置およびこれを用いたアンモニア処理方法に係り、特に、発電所、工場等のアンモニア貯蔵設備等のアンモニア取扱設備において、定期点検時にアンモニアタンク内の残留アンモニアガスを乾式触媒により分解、処理する装置および方法であって、残留アンモニア濃度が変化してもアンモニアの分解性能を満足し、かつ、アンモニアのリークを防止して長期安定運転が可能なアンモニア処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全に対する関心が高まっていることや、平成１６年に東京湾、伊勢湾、瀬戸内海等の閉鎖性海域の富栄養化対策として規制が強化されることもあり、アンモニアについても排水として排出できる量の規制が厳しくなると考えられる。従来、発電所、工場等のアンモニア貯蔵設備では、定検時等において残留するアンモニアを洗浄により除去していたが、洗浄水中に含まれるアンモニアも規制強化の対象となるため、洗浄しないで残留アンモニアを処理する乾式処理装置のニーズが高まっている。乾式アンモニア処理装置としては、例えばアンモニアを乾式触媒で酸化し、無害な窒素と水に分解させるものがある。
【０００３】
図５に、従来の乾式アンモニア処理装置の装置系統を示す。図５において、このアンモニア処理装置は、アンモニア取扱設備としてのアンモニアタンク１に連結されたアンモニアガス抜出管11と、該抜出管11に設けられたアンモニアガスの抜き出し量調整手段としての、アンモニアガス流量計31、アンモニア分析計６、アンモニアガス流量調整器41およびアンモニアガス調整弁21と、前記抜出管11に希釈用の空気を導入する空気配管16と、前記抜出管11で抜き出されたアンモニアと前記希釈空気との混合ガスを加熱する加熱器４と、加熱された混合ガス中の前記アンモニアを燃焼、除去するアンモニア分解触媒層２と、該アンモニア分解触媒層２の出口管14に設けられ、アンモニア分解触媒層２出口処理済ガスと前記加熱器４に流入する前記混合ガスとを熱交換する熱交換器３とを有する。
【０００４】
なお、５は、空気配管16に連結された空気ブロワ、22、35および42は、それぞれ希釈空気流量調整手段としての空気調整弁、空気流量計および空気流量調整器、12および13は、それぞれ加熱器入口管および出口管、32および33は、それぞれ加熱器入口温度計および出口温度計、34は、アンモニア分解触媒層出口温度計である。
【０００５】
このような装置において、アンモニアタンク１に残留するアンモニアは、例えば次のように抜き出して処理される。すなわち、アンモニアタンク１に、例えば窒素ガス10が供給され、これによりアンモニアタンク１内の残留アンモニアはアンモニアガス抜出管11を通って抜出され、空気ブロワ５により押し出され、空気調整弁22、空気流量計35および空気流量調整器42により所定流量に調整された空気と合流して希釈されるとともに、アンモニア分析計６、アンモニアガス調整弁21、アンモニアガス流量計31およびアンモニアガス流量調整器41によりそのアンモニア濃度が、例えば３％に調整される。アンモニア濃度が調整された混合ガス（以下、アンモニア含有ガスともいう）は、後流の熱交換器３に流入し、後述するアンモニア分解触媒層２出口処理済ガスと熱交換して、例えば１５０℃に近い温度まで加熱されたのち、加熱器入口配管12を通り、例えば電気ヒータからなる加熱器４に供給され、アンモニアの分解反応に必要な所定温度、例えば１５０℃に加熱される。加熱されたアンモニア含有ガスは、加熱器出口配管13を経てアンモニア分解触媒層２に流入し、ここで混合ガス中のアンモニアが、触媒により下記反応式に従って窒素と水に分解される。
【０００６】
４ＮＨ３＋３Ｏ２  →  ２Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
上記の反応は、発熱反応であり、触媒層２内の温度は、例えば４００℃程度に上昇する。アンモニアが分解した処理済ガスは、上述したアンモニア分解触媒層出口配管14を通り、前記熱交換器３に流入し、ここで、被処理ガスとしてのアンモニア含有ガスを加熱し、自身は、低温の処理済ガスとして排気配管15を通って大気中に放出される。
【特許文献１】特開平１０−３１４５４８号公報
【特許文献２】特開平０９−２７６６５５号公報    熱交換器３は、低温のアンモニアガスと高温の処理ガスとの熱交換を行い、アンモニアガスを昇温することにより加熱器４の電力消費量の低減を図っている。
【０００７】
また、アンモニア処理装置は設置スペースの関係から小型な設備が要求される。そのため使用するアンモニア分解触媒としては、例えば軽量かつ板状触媒に比べ体積の小さいペーパーハニカム触媒が採用されている。
【０００８】
上記従来技術におけるアンモニア分解反応器の構造図を図６に示す。アンモニア分解反応器７ではアンモニア分解触媒２が前段と後段の２層に分けられ、さらに図７に示すように１つの層のアンモニア分解触媒２は４つのアンモニア分解触媒２から構成される。アンモニア分解触媒２はアンモニア分解反応器７との隙間および、アンモニア分解触媒２とアンモニア分解触媒２の間を塞ぐためにシール材52Aで巻かれ、図８に示す触媒押え板51で図７、図８に示すようにアンモニア分解触媒２を挟み込み固定される。アンモニア分解触媒２に巻かれたシール材52Aには収縮性のあるものを使用し、シール材52Aを出来るだけ圧縮しアンモニア分解反応器７のケーシングとの隙間をなくすようにアンモニア分解触媒２を設けるが、アンモニア分解反応器７のケーシングとアンモニア分解触媒２の間のシール材52Aを完全に圧縮してアンモニア分解触媒２を設けることは難しく、アンモニア分解反応器７が高温になるとアンモニア分解反応器７のケーシングが熱伸びするため、アンモニア分解触媒２に巻かれたシール材52Aとアンモニア分解反応器７の間、および押え板51とアンモニア分解触媒２の間に隙間が生じ、その隙間から、図７の拡大部分図に示すように、アンモニア分解触媒で分解反応していない高濃度のアンモニアガスがリークするという点について配慮されていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来技術では、アンモニア分解触媒２にはアンモニア分解触媒２とアンモニア分解反応器７との隙間、およびアンモニア分解触媒２とアンモニア分解触媒２の隙間を塞ぐためにシール材52Aを巻いているが、運転中においてアンモニア分解反応でアンモニア分解反応器７が高温になると、ペーパーハニカムを使用したアンモニア分解触媒は熱伸びしないが、鋼材であるケーシングが熱伸びするため、アンモニア分解触媒２に巻かれたシール材52Aとアンモニア分解反応器７のケーシングの間、およびアンモニア分解触媒を押えている押え板51とアンモニア分解触媒２の間に隙間が生じる点について配慮されておらず、アンモニア分解触媒２でアンモニア分解反応されていないアンモニアガスが、熱伸びにより生じた押え板51とアンモニア分解触媒２の隙間からアンモニア分解反応器７のケーシングとアンモニア分解触媒２に巻かれたシール材52の隙間を通り、そのまま大気中に放出されるという問題があった。
【００１０】
アンモニア分解触媒２とケーシング間のガスシール構造としては、アンモニア分解触媒２を型枠で囲い、型枠とケーシングの隙間にケーシングと一緒に熱伸びをする鋼材を設けてシールする構造も考えられるが、アンモニア分解反応器７が高温になると、型枠とケーシングの隙間は発生しないが、熱伸びをしないアンモニア分解触媒２と熱伸びをする型枠の間に隙間が生じるため、アンモニア分解反応に寄与しないアンモニアガスのガスリークを防止することが難しかった。
【００１１】
通常、アンモニア処理装置ではアンモニア分解触媒２の入口アンモニア濃度30000ppm程度をアンモニア分解触媒２の出口で5ppm程度にするといった高いアンモニア分解性能が要求されるために、少しのアンモニアガスのリークでも性能を満たすことができない。
【００１２】
本発明の課題は、アンモニア分解反応器７において、アンモニア分解触媒２における未反応のアンモニアガスのリークを防止し、かつアンモニアガスが前段のアンモニア分解触媒２をリークした場合においても、後段のアンモニア分解触媒２でアンモニア分解処理することができるアンモニア処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するため、本願で特許請求される発明は、以下のとおりである。
(１)アンモニア処理設備から排出されるアンモニア含有ガスをアンモニア分解装置内のハウジングに収納されたアンモニア分解触媒を通過させてアンモニアを分解処理するアンモニア処理装置において、前記アンモニア分解触媒をガス流れに沿って複数段設け、該アンモニア分解触媒の出入口に圧縮性のシール材を設けるとともに、前記複数段設けたアンモニア分解触媒の間にガス混合板を設けたことを特徴とするアンモニア処理装置。
（２）前記シール材は、前記アンモニア分解触媒と触媒押え板との間に圧縮して設けられたシール材であることを特徴とする（１）記載のアンモニア処理装置。
【００１４】
上記課題は、例えばアンモニア分解触媒２とアンモニア分解触媒２の前後に設けた触媒押え板51の間に圧縮性のある弾性シール材52を圧縮して設け、かつ前段のアンモニア分解触媒２と後段のアンモニア分解触媒２の間にガス混合板53、54および55を設けることにより達成される。
【００１５】
本発明によるアンモニア分解反応器の構造を図１、アンモニア分解触媒２の構造を図２、ガス混合板53、54および55の構造を図３および図４に示す。
アンモニア分解反応器７では第２図に示すようにシール材52Aを巻いたアンモニア分解触媒２の前後に圧縮性のあるシール材52を設け、そのアンモニア分解触媒２の前後に設けたシール材52とアンモニア分解触媒２を前後から触媒押え板51でアンモニア分解触媒２の前後に設けたシール材52を圧縮して挟み込みこんだアンモニア分解触媒２を前段、後段の２層に分けて設け、前段のアンモニア分解触媒２と後段のアンモニア分解触媒２の間に図３に示すように図４のガス混合板53、54および55を設けている。ガス混合板53〜55としては、図に示すように、大小の開口部を互い違いに設けた孔明き板があげられるが、ガス混合効果があれば、どのような形状のものでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンモニア分解触媒からのアンモニアガスのリークを防止しすることができるので、高いアンモニア分解性能を満たした安定運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
アンモニア分解触媒２の前後に設けた触媒押え板51の間に圧縮して設けた収縮性のあるシール材52は、ある限定した範囲で、かつ作業性の良いアンモニア分解触媒２の前後面から施工するため、均等に弾性シール材52を圧縮し、施工出来ることから、アンモニア分解反応器７が高温になりケーシングが熱伸びした場合でもシール材52の収縮によりアンモニア分解触媒２と触媒押え板51の間がシールされる。それによって、アンモニア分解触媒２に巻かれたシール材52Aとアンモニア分解反応器７のケーシングの間に隙間を生じた場合においても、隙間を通過するための入口であるアンモニア分解触媒２と触媒押え板51の間がシールされているため、アンモニア分解触媒２を通過していないアンモニアガスのリークを低減できる。シール材52としては、耐熱性発泡ゴム、高温用断熱材などが用いられる。
【００１８】
また、前段アンモニア分解触媒２と後段のアンモニア分解触媒２の間に設けたガス混合板53、54および55は、じゃま板となりガスの流れを乱し、前段のアンモニア分解触媒２をリークしたアンモニアガスを前段アンモニア分解触媒２を通過したガスと混合させる。それによって、前段アンモニア分解触媒２をリークしたアンモニアガスは後段のアンモニア分解触媒２をリークすることはなくなり分解されるため、分解反応していない状態のアンモニアガスを大気に排出することがない。
【００１９】
なお、アンモニア分解触媒２の層数、触媒押え板51、ガス混合板53、54、55の形状は本例に制限されるものではない。
【実施例】
【００２０】
アンモニア分解反応器７では約150℃のアンモニアガスがアンモニア分解触媒２により窒素と水に分解され、この発熱反応により約400℃まで温度上昇することになる。アンモニア分解反応器７が高温になることによりケーシングが熱伸びし、熱伸びしないアンモニア分解触媒２に巻かれたシール材52とアンモニア分解反応器７のケーシングの間には隙間が生じるが、アンモニア分解触媒２と触媒押え板51の間は触媒押え板51の間に圧縮して設けた弾性シール材52が、ケーシングが熱伸びしアンモニア分解触媒２とシール材52の隙間が広がった場合でも、シール材52の圧縮によりアンモニア分解触媒２と触媒押え板51の間をシールすることができるため、アンモニア分解触媒２とアンモニア分解反応器７のケーシング間の隙間は出入口が塞がった状態となり、アンモニア分解触媒２を通過していないアンモニアガスのリークを抑止することが可能となる。但し、触媒とケーシングの隙間をシール材だけで100%リークなしにするのは困難であるため、以下のような混合板を設置する。
【００２１】
前段アンモニア分解触媒２と後段のアンモニア分解触媒２の間に設けたガス混合板53、54および55は、図３に示すようにガス流れのじゃま板となり、アンモニアガスの混合効果が得られる。これにより、前段のアンモニア分解触媒２をリークしたアンモニアガスは、前段のアンモニア分解触媒２でアンモニア分解反応したガスと混合され、後段のアンモニア分解触媒２をリークすることなく後段のアンモニア分解触媒２でアンモニアが分解されるため、高いアンモニア分解性能を満たすことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
発電所、工場等のアンモニア貯蔵設備等の残留アンモニアガスを乾式触媒により分解処理する装置において、アンモニア分解性能を満足し、かつ、アンモニアのリークを防止して、長期安全運転が可能なアンモニア処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明によるアンモニア分解反応器の構造を示す説明図。
【図２】本発明によるアンモニア分解触媒の構造を示す説明図。
【図３】本発明によるガス混合板の構造を示す説明図。
【図４】本発明によるガス混合板の構造を示す説明図。
【図５】従来のアンモニア処理装置の系統を示す図。
【図６】従来のアンモニア分解反応器の構造を示す説明図。
【図７】従来のアンモニア分解触媒の構造を示す説明図。
【図８】アンモニア分解触媒の押え板51の平面および側面を示す図。
【符号の説明】
【００２４】
１：アンモニアタンク、２：アンモニア分解触媒、３：熱交換器、４：加熱器、５：空気ブロワ、６：アンモニア分析計、７：アンモニア分解反応器、１０：窒素ガス、１１：アンモニアガス抜出し配管、１２：加熱器入口配管、３：加熱器出口配管、１４：アンモニア分解触媒出口配管、１５：排気配管、１６：空気配管、２１：アンモニアガス調整弁、２２：空気調整弁、３１：アンモニアガス流量計、３２：加熱器入口温度計、３３：加熱器出口温度計、３４：アンモニア分解触媒出口温度計、３５：空気流量計、４１：アンモニアガス流量調整器、４２：空気流量調整器、５１：触媒押え板、５２：シール材、５２A:シール材、５３：ガス混合板 (前流)、５４：ガス混合板 (中間)、５５：ガス混合板 (後流)。
【図１】
2006026529.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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