(57)【要約】【課題】バグフィルターが充分に耐熱性がある１７０〜２１０℃で有機塩素化合物を分解し、併せて窒素酸化物も除去するのに充分な能力を有する有機塩素化合物および窒素酸化物を同時に分解除去しうるバグフィルターを提供する。【解決手段】上記課題は、クロムを主成分とする触媒とバナジウムを主成分とする触媒を担持していることを特徴とする、有機塩素化合物、窒素酸化物同時除去用バグフィルターによって解決される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロムを主成分とする触媒とバナジウムを主成分とする触媒を担持していることを特徴とする、有機塩素化合物、窒素酸化物同時除去用バグフィルター
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業廃棄物や都市ごみなどを処理する焼却施設等から排出される排ガス中に含まれるダイオキシン等の有害有機塩素化合物と窒素酸化物を同時に分解するバグフィルターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ごみ焼却施設等で発生するダイオキシン等の有害有機塩素化合物が大きな社会問題になっており、その対策が種々講じられている。また、排ガス中に含まれる窒素酸化物の除去も必要であり、種々の方法が開発され、実用化されている。
【０００３】
ダイオキシン等の有機塩素化合物に関しては、例えば、触媒の存在下加熱することによって、炭素原子４ないし８個を有するポリハロゲン化シクロアルキル化合物および少なくとも炭素原子５個を有するポリハロゲン化芳香族化合物を分解する方法であって、前記ポリハロゲン化化合物で汚染された固体基質中に存在する揮発性成分、または前記ポリハロゲン化化合物で汚染された液体基質、または前記ポリハロゲン化化合物自体を加熱もしくは焙焼によってガス状態に変換し、そして生成したガスまたは前記ポリハロゲン化化合物で汚染されたガス状物質を、触媒として固定床の形の周期律表Ｉａ，Ｉｂ，ＩＩａ，ＩＩｂ，ＩＩＩａ，ＩＶａ，ＩＶｂ，ＶＩＩｂもしくはＶＩＩＩｂ族の元素の金属の酸化物、またはそれらの混合物を使用し、前記触媒との緊密な接触下酸素および水の存在下加熱することよりなり、作業温度は２００ないし５５０℃であるポリハロゲン化化合物の分解方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−３８８６３号公報
【０００５】
触媒を担持したバグフィルターを用いて有機塩素化合物を除去することも知られている（特許文献２参照）。使用されている触媒はバナジウム系触媒である。
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−１８００３９号公報
【０００７】
窒素酸化物を接触分解する方法も数多く知られており、その触媒にバナジウムを用いることも知られている（特許文献３，４参照）。
【０００８】
【特許文献３】
特開昭５０−１２８６８１号公報
【特許文献４】
特開昭５０−１２８６９１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のバグフィルターは低温では有機塩素化合物を分解する能力が低いため、バグフィルターで捕集した有機塩素化合物を改めて分解処理しなければならないという問題があった。一方、２３０℃程度の高温になれば有機塩素化合物を分解する充分な能力を発揮するが、この温度ではバグフィルターの耐熱性が問題となり、長期間の使用が困難であった。
【００１０】
一方、窒素酸化物の除去が不十分であり、窒素酸化物の除去のためにはバグフィルター後段に窒素酸化物除去用触媒を組み込んだ触媒反応器を設置する必要があった。そのため、有機塩素化合物と窒素酸化物の両化合物を除去するには設備が大きくなってしまうという欠点があった。
【００１１】
本発明の目的は、バグフィルターが充分に耐熱性がある１７０〜２１０℃で有機塩素化合物を分解し、併せて窒素酸化物も除去するのに充分な能力を有する有機塩素化合物および窒素酸化物を同時に分解除去しうるバグフィルターを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、クロムを主成分とする触媒とバナジウムを主成分とする触媒を担持したバグフィルターを用いることで、１７０〜２１０℃程度の温度域での触媒の有機塩素化合物の分解能が増して有機塩素化合物の濃度を低く保つことができ、かつ窒素酸化物を充分に除去できることを見出して本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、クロムを主成分とする触媒とバナジウムを主成分とする触媒を担持していることを特徴とする、有機塩素化合物、窒素酸化物同時分解除去用バグフィルターに関するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
クロムを主成分とする触媒におけるクロムは元素、塩あるいは酸化物等である。この触媒はクロム単独でもよい。クロム以外の成分としてはセリウム、マンガン、ランタン、バナジウム、パラジウム、レニウム等の元素、塩あるいは酸化物等を挙げることができ、好ましくはセリウム、マンガン、パラジウムからなる群から選ばれた少なくとも１つ以上の元素、塩あるいは酸化物等である。クロムとクロム以外の成分との比率は重量比で１：１〜１００：１程度、好ましくは２：１〜１０：１程度、より好ましくは３：１〜６：１程度が適当である。
【００１５】
バナジウムを主成分とする触媒におけるバナジウムも元素、塩あるいは酸化物等である。この触媒も、バナジウム単独でも良い。バナジウム以外の成分としてはタングステン、モリブデン、ホウ素、マンガン、ランタン、セリウム、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、レニウムからなる群から選ばれた少なくとも１つ以上の元素、塩或いは酸化物等である。バナジウムとバナジウム以外の成分との比率は重量比で１：１〜１００：１程度、好ましくは２：１〜１０：１程度が適当である。
【００１６】
本発明におけるクロムを主成分とする触媒とバナジウムを主成分とする触媒の比率は重量比で１：１００〜１００：１程度、好ましくは１：５〜５：１程度が適当である。
【００１７】
本発明の各触媒は担体に担持させなくともよいが、担持させることもできる。好ましい担体はチタニア、シリカ、アルミナ、珪藻土等であり、チタニアが特に好ましい。担体の使用量は上記の各触媒成分１重量部に対し０．５〜１００重量部程度、通常１〜２０重量部程度でよい。
【００１８】
これらの触媒の製造には、この種の触媒の一般的な調製方法を適用できる。例えば触媒の製造用原料は、上記各金属の化合物として、硝酸塩、炭酸塩等の無機酸塩および酢酸塩、シュウ酸塩など有機酸塩が使用される。また、触媒担体への担持操作には、通常の沈殿法、混練法、含浸法およびイオン交換法などの技術が利用できる。このように調製された触媒組成物は、必要があれば常法により焼成する。焼成は空気中において、３００〜７００℃の温度で１〜１０時間加熱して行うのが好ましい。
【００１９】
バグフィルターのフィルター材としては、材質的には無機質であるガラス繊維、ステンレス繊維あるいはセラミック繊維等でも良いし、有機質のテフロン（商標登録）繊維、アラミド繊維あるいはポリフェニレンサルファイド繊維等でも良い。形状に関しては織布およびフェルトのいずれでも良いが、フィルター材質が無機質の場合は織布が、有機質の場合はフェルトが好ましい。フィルターの厚さは２ｍｍ以上、好ましくは２〜３０ｍｍ程度、特に好ましくは４〜１０ｍｍ程度のものが望ましい。
【００２０】
フィルターへの触媒の担持量は、フィルター面積１ｍ２当たり１００ｇ／ｍ２以上、好ましくは２００ｇ／ｍ２以上、特に好ましくは４００ｇ／ｍ２以上とすることが望ましい。
【００２１】
フィルターへの触媒の担持法は、触媒の水溶液スラリーにフィルターを浸し、フィルターに触媒を均一に含浸させた後、乾燥させる方法が最適であるが、特にこの方法に限定されるものではない。
【００２２】
クロムを主成分とする触媒とバナジウムを主成分とする触媒は混合状態で同一のフィルターに担持させてもよく、別々の層を形成するように担持させてもよい。好ましいのは、クロムを主成分とする触媒を入口側に、バナジウムを主成分とする触媒を出口側にそれぞれ別個に配置する態様である。
【００２３】
後者の場合のフィルターへの触媒の担持法は、クロムを主成分とする触媒のスラリーにフィルターを浸し、フィルターに触媒を均一に含浸させた後乾燥したものとバナジウムを主成分とする触媒のスラリーにフィルターを浸し、フィルターに触媒を均一に含浸させた後乾燥したものを一体化する方法が好ましいが、バナジウムを主成分とする触媒のスラリーをフィルター片側から噴霧し、続いて反対方向からクロムを主成分とする触媒のスラリーをフィルターに噴霧した後乾燥させる方法等、フィルター排ガス入口側にクロムを主成分とする触媒が、フィルター排ガス出口側にバナジウムを主成分とする触媒が担持されるならば、特にこれらの方法に限定されるものではない。上記の各スラリーの分散媒は通常は水または水溶液であるが、これらに限定されるものではなく、有機溶媒等を用いることもできる。また、２つのフィルターを用いる場合は別に一体化させずに使用することもできる。
【００２４】
本発明のバグフィルターは逆洗型、振動型等の間欠式ダスト払い落とし方式あるいはパルスジェット、ソニックジェット、リバースジェット等の連続式ダスト払い落とし方式いずれの方式でも使用することができる。
【００２５】
本発明のクロムを主成分とする触媒の分解除去する主対象は有機塩素化合物全般であるが、特にポリ塩素化芳香族化合物を対象としており、例えば、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾダイオキシンで代表されるようなポリ塩素化ジベンゾダイオキシン類、２，３，４，７，８−ペンタクロロジベンゾフランで代表されるようなポリ塩素化ジベンゾフラン類、３，３’，４，４’，５−ペンタクロロビフェニルで代表されるようなポリ塩素化ビフェニル類、Ｏ−クロロフェノールで代表されるような塩素化フェノール類、クロロベンゼンで代表されるような塩素化ベンゼン類等である。
【００２６】
本発明の触媒の分解対象は有機塩素化合物全般であるが、特にポリ塩素化芳香族化合物を対象としており、例えば、２，３，７，８−テトラクロロジベンゾダイオキシンで代表されるようなポリ塩素化ジベンゾダイオキシン類、２，３，４，７，８−ペンタクロロジベンゾフランで代表されるようなポリ塩素化ジベンゾフラン類、３，３’，４，４’，５−ペンタクロロビフェニルで代表されるようなポリ塩素化ビフェニル類、Ｏ−クロロフェノールで代表されるような塩素化フェノール類、クロロベンゼンで代表されるような塩素化ベンゼン類等である。
【００２７】
本発明の処理対象のガスにおける有機塩素化合物の濃度は特に制限されず、飽和濃度であってもよく、飽和濃度を越えていてミスト等の形態で含むものであってもよい。しかしながら、通常は２，３，７，８−テトラクロロジベンゾダイオキシン換算で０．０１〜５００ｎｇ／Ｎｍ３程度、特に０．０５〜１０ｎｇ／Ｎｍ３程度のものである。このガスには、有機塩素化合物に対して、理論量以上の酸素と水蒸気が含まれている必要があるが、一般にごみ焼却炉等からの排ガスには酸素も水蒸気も上記要求量をはるかに超えて含んでいるので、特に酸素や水蒸気を添加あるいは濃度調整する必要はない。
【００２８】
また、バナジウムを主成分とする触媒の分解除去する対象としては、窒素酸化物等である。
【００２９】
窒素酸化物の濃度は、特に制限されるものではないが、通常は１〜５，０００ｐｐｍ程度のものである。
【００３０】
分解条件としては、反応温度は１２０〜３５０℃程度、好ましくは１５０〜２５０℃程度、特に好ましくは１７０〜２１０℃程度で、線速度（バグフィルター１ｍ２当たりのガスの供給速度）は０．１〜５ｍ／ｍｉｎ程度が適当である。
【００３１】
【実施例】
１．有機塩素化合物、窒素酸化物同時除去用バグフィルターの調製
実施例
（クロム＋セリウム＋パラジウム）／チタニア触媒を水に所定量添加してスラリーとし、これにポリイミドフェルト製のフィルターを浸してスラリーを含浸させ、スラリーが垂れないように乾燥させた。同じくバナジウム／チタニア触媒を水に所定量添加してスラリーとし、これにポリイミドフェルト製のフィルターを浸してスラリーを含浸させた。スラリーを含浸したバグフィルターは、スラリーが垂れないように乾燥させた。この２つのバグフィルターを一体化させて得られたバグフィルターには、フィルター面積１ｍ２当たり４１５ｇの触媒（（クロム＋セリウム＋パラジウム）／チタニア２１０ｇ（ＣｒＯ３：ＣｅＯ２：ＰｄＯ：ＴｉＯ２＝５．０：０．５：０．５：９４．０）、バナジウム／チタニア触媒２０５ｇ（Ｖ２Ｏ５：ＴｉＯ２＝６．０：９４．０））が担持された。
【００３２】
比較例
有機塩素化合物除去用の（クロム＋セリウム＋パラジウム／チタニア）触媒を水に所定量添加してスラリーとし、これにポリイミドフェルト製のフィルターを浸してスラリーを含浸させ、スラリーが垂れないように乾燥させた。この手段により調整したバグフィルターには、フィルター面積１ｍ２当たり４１５ｇ（ＣｒＯ３：ＣｅＯ２：ＰｄＯ：ＴｉＯ２＝５．０：０．５：０．５：９４．０）の触媒が担持された。
【００３３】
２．反応条件および実験結果
上記有機塩素化合物、窒素酸化物同時除去用バグフィルター（実施例）と比較例のフィルターを試験装置に設置し、その性能試験を行った。反応温度はそれぞれ１７０℃，１９０℃，２１０℃に設定、排ガスを線速度（ＬＶ）１．２５ｍ／ｍｉｎになるようフィルターに流通、ＤＸＮ類濃度とＮＯｘ濃度をフィルター入口と出口で測定し、ＤＸＮ類は毒性等価換算濃度に換算後、ＮＯｘはそのままの濃度から除去率を求めた（結果−表１）。
【００３４】
なお、排ガスの性状は入口ＤＸＮ類濃度：１〜５ｎｇ−ＴＥＱ／Ｎｍ３、煤塵量：３ｇ／Ｎｍ３以下、ＳＯｘ濃度：２０ｐｐｍ以下、ＮＯｘ濃度：９０ｐｐｍ以下、ＨＣｌ濃度：５０ｐｐｍ以下であった。また、ＤＸＮ類除去率は下記の定義に従った。
ＤＸＮ類除去率（％）＝
（（入口ＤＸＮ類濃度−出口ＤＸＮ類濃度）÷入口ＤＸＮ類濃度）×１００
ＮＯｘ除去率（％）＝
（（入口ＮＯｘ濃度−ＮＯｘ濃度）÷入口ＮＯｘ濃度）×１００
【００３５】
【表１】
2004283641.tif 000002
【００３６】
【発明の効果】
本発明により、排ガス中に含まれる有機塩素化合物および窒素酸化物を低温で高い分解率で除去することができる。また、専用の触媒反応器を用いる必要がないので装置をコンパクトにできる。