(57)【要約】【課題】使用済の脱硝触媒のSO2酸化活性を低く抑え、かつ脱硝活性も高い性能を保持し得る脱硝触媒の再生方法を提供する。【解決手段】アンモニア接触還元脱硝触媒の再生方法において、被再生触媒に対して100重量％以上、400重量％以下の石膏を混合することを特徴とする脱硝触媒の再生方法であって、被再生触媒に石膏、水およびバインダを加え、混練して得られたペースト状物を、金属または無機繊維製の網状物に塗布するか、またはハニカム状もしくは粒状に成形した後、乾燥することを特徴とする脱硝触媒の再生方法。。【選択図】 なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア接触還元脱硝触媒の再生方法において、被再生触媒に対して100重量％以上、400重量％以下の石膏を混合することを特徴とする脱硝触媒の再生方法。
【請求項２】
被再生触媒に石膏、水およびバインダを加え、混練して得られたペースト状物を、金属または無機繊維製の網状物に塗布するか、またはハニカム状もしくは粒状に成形した後、乾燥することを特徴とする請求項1記載の脱硝触媒の再生方法。
【請求項３】
被再生触媒および石膏を乾式で混合後、得られた粉末を粒状に加圧成形することを特徴とする請求項1記載の脱硝触媒の再生方法。
【請求項４】
被再生触媒を予め、水または蓚酸で洗浄することを特徴とする請求項1ないし３のいずれかに記載の脱硝触媒の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脱硝触媒の再生方法に係り、特に使用済のアンモニア接触還元脱硝触媒を大がかりな化学処理を要することなく、再利用可能にする再生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア(NH3)接触還元脱硝法は、装置構造並びに運転操作が簡単であることから、火力発電用ボイラを始めとする大容量の排煙脱硝装置に広く用いられている(特許文献1)。これらの装置には通常数十から数百m3の触媒が使用されており、触媒活性の低下により使用できなくなった廃触媒の量は膨大な量であると見込まれている。このため、使用済の触媒を種々の処理により再生するか、有価物を回収することが、社会的にも経済的にも重要な課題となっている。
【０００３】
また、脱硝触媒は、実機で長時間使用されると、熱によるシンタリングや触媒毒(Na、Kなどのアルカリ金属、Ca、Srなどのアルカリ土類金属)の炭酸塩や硫酸塩などの付着により脱硝活性の低下が生じる。この他に、排ガス中のバナジウム成分や鉄分が脱硝触媒に付着、あるいは強固に吸着し、SO2酸化活性が向上し、SO3の生成量が増えることが問題となる。
【０００４】
このように実機運転時に劣化が生じた脱硝触媒の再生方法には、(1)水洗、あるいは酸性溶液等で洗浄し、触媒毒を除去する方法(特許文献2)や、脱硝活性を向上させるために、バナジウム化合物などの活性成分を添加する方法、(2)使用済脱硝触媒から被毒成分を取り除いた後、被再生触媒を新生触媒の触媒原料として利用する方法、(3)使用済触媒中の有価成分を取り出し、取り出した成分を用いて新生触媒を製造する方法、が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭50-128681号公報
【特許文献２】特開昭60-209251号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術には以下に示すような課題がある。(1)に示した方法では、コストは低く抑えることができるが、洗浄によっても脱硝活性が十分に回復しない場合があること、脱硝活性を向上させるために活性成分を添加するとSO2酸化活性が向上するため、低SO2酸化と高脱硝活性を両立することが困難である場合がある。また、(3)に示した方法では、有価成分を取り出す工程にコストが非常にかかることが問題となる。
【０００７】
(2)に示した方法では、(1)に比べてコストは高くなるが、新生触媒と同じ操作で使用済触媒を再利用するため、新生触媒と同等の強度や寿命の触媒が得られやすいという利点がある。しかしながら、(2)の方法では、被再生触媒に既に活性成分が含まれているため、活性のコントロールが難しいという問題があった。すなわち、Ｓ分の多い石炭焚きボイラではSO2の酸化率を低く抑える必要があるが、脱硝活性を向上させようとして活性成分を新たに添加するとSO2酸化率の上昇を招く。一方、SO2酸化率を低減させようとして新生触媒に添加する被再生触媒の割合を低減しようとすると、脱硝活性も低下する。このように、使用済触媒を用いて低SO2酸化かつ高脱硝を両立することは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明の解決しようとする課題は、使用済の脱硝触媒のSO2酸化活性を低く抑え、かつ脱硝活性も高い性能を保持し得る脱硝触媒の再生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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）アンモニア接触還元脱硝触媒の再生方法において、被再生触媒に対して100重量％以上、400重量％以下の石膏を混合することを特徴とする脱硝触媒の再生方法。
（２）被再生触媒に石膏、水およびバインダを加え、混練して得られたペースト状物を、金属または無機繊維製の網状物に塗布するか、またはハニカム状もしくは粒状に成形した後、乾燥することを特徴とする（１）記載の脱硝触媒の再生方法。
（３）被再生触媒および石膏を乾式で混合後、得られた粉末を粒状に加圧成形することを特徴とする（１）記載の脱硝触媒の再生方法。
（４）被再生触媒を予め、水または蓚酸で洗浄することを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の脱硝触媒の再生方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実機運転中にSO2酸化活性が上昇した触媒、または脱硝活性が低下した触媒に対し、これまでの再生処理を行う他に、石膏を添加する処理を行うことにより、低SO2酸化活性と高い脱硝活性の維持の両立を図ることが可能となり、これにより脱硝触媒のリサイクルを促進することが可能となる。
【００１１】
[原理・作用]
本発明者らは、被再生触媒のSO2酸化率を低く抑え、かつ脱硝活性も高く維持させる脱硝触媒の再生方法について鋭意検討した結果、本発明に至った。
【００１２】
まず、脱硝活性は、酸化チタンの表面に担持されているバナジウムの酸化チタン表面積当たりのバナジウム濃度に支配され、これが高いほど脱硝活性が高く、これが低いほど脱硝活性が低下する。また、SO2酸化活性は、SO2とO2との酸化反応の速度が非常に遅く、反応律速のため、触媒全体のバナジウム含有率とSO2酸化活性とは比例関係がある。
【００１３】
そこで、SO2酸化活性を低下させるために、脱硝触媒中のバナジウム含有率を下げて再生するため、被再生触媒に酸化チタンを混合すると、バナジウムやモリブデンなどの活性成分が、再触媒化の過程で新たに添加された酸化チタン側に移動する。その結果、酸化チタン表面積当たりのバナジウム濃度が低下し、脱硝活性の高い触媒が得られない。そこで、本発明では、酸化チタン表面に担持されているバナジウムの酸化チタン表面積当たりのバナジウム濃度を下げることなく、触媒全体のバナジウム含有率を下げるために、使用済脱硝触媒に石膏を添加する。石膏は、バナジウムやモリブデンなどの活性成分を吸着しにくいため、使用済脱硝触媒中の酸化チタン上のバナジウムは、酸化チタン上に止まったままであり、酸化チタン表面積当たりのバナジウム濃度を低下させることなく全体のバナジウム含有率を下げることが可能となる。これにより、低SO2酸化活性と高脱硝活性の両立が可能となる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、用いる石膏の重量は、被再生触媒の重量に対して100重量％以上、400重量％以下である。石膏の添加量が100重量％未満では、顕著な効果は期待できず、400重量％を越えると、石膏の添加量が多すぎて成形性が悪くなる。本発明に用いられる石膏には、ニ水石膏、無水石膏、半水石膏、脱硫石膏、廃石膏ボードなどが選ばれるが、この範囲内であれば特に制限されない。
【００１５】
本発明に用いられる被再生触媒としては、アンモニア接触還元脱硝触媒で少なくとも酸化チタンを触媒成分として含有しているものであればよく、これに活性成分として、バナジウム、モリブデン、タングステンなどを含有した脱硝触媒が好適である。
本発明の再生処理に先立ち不純物の除去や加熱などの補助的な再生処理を追加しても、本発明の範囲をはずれるものではない。また、石膏の添加に加えて、新たな活性成分を添加することも、本発明の範囲に含まれる。
【００１６】
本発明における被再生触媒は板状触媒、粒状触媒、ハニカム形状などが選ばれるが、いずれの形状であっても適用が可能である。ただし、板状触媒を被再生触媒として用いる場合では、石膏を混合する前に、金属製の基材などの非触媒成分と触媒成分とを分離することが好ましい。この際、添加される石膏の重量は、触媒成分のみの重量を基準とする。
本発明による担体への担持方法としては、通常脱硝触媒を製造する際に採用される担持方法を取ることができる。例えば、板状触媒を得るためには、脱硝触媒成分と石膏と水とを混練して得られるペーストに無機製短繊維を混合した、水分が30％前後の触媒ペーストを、ローラを用いて金属あるいはセラミック製の網状物の目が埋まるように塗布する方法を取ることができる。更に、水分が30-35%の触媒ペーストに無機製短繊維を添加したものを金型で押出してハニカム状や粒状に成形する方法も可能である。また、担体として無機繊維製コルゲートハニカムやセラミック製不織布、セラミックハニカム担体などを用いる場合には、触媒成分、石膏と水とを混合して得られる30〜50wt%のスラリに浸漬して繊維隙間あるいは表面に触媒スラリをコーティングする方法が適する。
【００１７】
上記した触媒ペースト、触媒スラリ、及び含浸溶液にコロイダル状のシリカ、増粘効果のある水溶性のセルロースエーテルやポリビニールアルコールなど結合性や強度を高めるためのバインダ(添加剤)を添加することも、本発明の範囲内である。
以上の各方法により各種基材に担持されたものは、必要に応じて切断、成形、変形などの処理を経た後、風乾や熱風乾燥など公知の手段で乾燥され、しかる後に必要に応じて、350〜600℃で焼成して触媒として用いられる。
【００１８】
本発明において、被再生触媒と石膏とを乾式で混合する方法には、ニーダ、乳鉢、らいかい機の他に、ハンマーミル、遊星ボールミルのような粉砕機を用いることが可能である。また得られた粉末は、錠剤成型器などの成型器を用いて成型することが好ましい。
【００１９】
また、再生に用いられる被再生触媒の組成、石膏の添加量は、転用先プラントにおける脱硝活性、およびSO2酸化活性の目標性能に応じて適宜選ばれる。その際、用いられる使用済の被再生触媒は単独であっても、複数の異なる組成、異なる形状の触媒の組み合わせであっても、本発明の範囲内に含まれる。
【実施例】
【００２０】
以下、具体的に実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
実施例１  
石炭焚きボイラの排煙脱硝装置に用いて活性低下した酸化チタン／酸化モリブデン／酸化バナジウム触媒(Ti/Mo/V=95.5/1.0/4.5原子比)を200メッシュ以下、90%以上になるように粉砕したもの0.72kgに、石膏粉末(キシダ化学社製、比表面積14.6m2/g)を1.68kg添加し、水を0.72kg、シリカゾル(日産化学社製、商品名OSゾル)0.49kgを入れ、ニーダで混練しペースト状のものを得た後、これにシリカアルミナ系セラミック繊維(イビデン社製、商品名イビウール)を0.36kg添加後、混練し触媒ペーストを得た。得られたペーストを厚さ0.2mmのSUS430製鋼材をメタルラス加工した基材の上に置き、これを二枚のポリエチレンシートに挟んで一対の加圧ローラを通して、メタルラス基材の網目間及び表面に塗布した。これを120℃で一時間乾燥後、500℃で2時間焼成して板状触媒を得た。本触媒の石膏と触媒成分の重量比は50/50で、石膏の添加量は被再生触媒の触媒重量に対して100重量％である。メタルラスを除いた全担持重量は1kg/m2であった。
【００２１】
実施例２
実施例１の粉砕した触媒を0.79kgに、また石膏粉末を1.6kgに変更した以外は、実施例１と同様に行った。本触媒の石膏と触媒成分の重量比は33.3/66.7で、石膏の添加量は被再生触媒の触媒重量に対して200重量％である。メタルラスを除いた全担持重量は1kg/m2であった。
【００２２】
実施例３
実施例１の粉砕した触媒を0.6kgに、石膏粉末を1.8kgに変更した以外は、実施例１と同様に行った。本触媒の石膏と触媒成分の重量比は25/75で、石膏の添加量は被再生触媒の触媒重量に対して300重量％である。メタルラスを除いた全担持重量は1kg/m2であった。
【００２３】
実施例４
実施例１の粉砕した触媒を0.48kgに、石膏粉末を1.92kgに変更した以外は、実施例１と同様に行った。本触媒の石膏と触媒成分の重量比は20/80で、石膏の添加量は被再生触媒の触媒重量に対して400重量％である。メタルラスを除いた全担持重量は1kg/m2であった。
【００２４】
比較例１
実施例１において、石膏を添加しない以外は実施例１と同様に行った。
【００２５】
比較例２
実施例２の石膏粉末の代わりに、酸化チタン粉末(石原産業社製、商品名MC90、比表面積90m2/g)を用いた以外は、実施例１と同様に行った。本触媒の組成はTi/Mo/V=98.17/0.33/1.5原子比であり、メタルラスを除いた全担持重量は1kg/m2であった。
【００２６】
実施例１〜４及び比較例１〜２で得られた脱硝触媒を、表２に示す条件でその脱硝率を測定した結果を表１に、実施例１〜４及び比較例１〜２で得られた脱硝触媒を、表３に示す条件でそのSO2酸化率を測定した結果を表１に合わせて示す。表１より、本発明による実施例１〜４の脱硝触媒の脱硝性能は高いことが分かる。なお、本発明の範囲外である比較例２の触媒は、脱硝率が低いことが分かる。また、表１のSO2酸化率から、本発明による実施例１〜４の脱硝触媒のSO2酸化率が低いことが分かる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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