(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオキシン類を含む排ガスを触媒に接触させて、前記排ガス中のダイオキシン類の分解除去を行うとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制する、排ガスの処理方法において、前記排ガスの水分濃度が２容積％未満の場合、排ガス線速が０．１ｍ／ｓ（標準状態）以上の状態で排ガス中の水分濃度が２〜４０容積％となる量の水分を添加した後にチタン系触媒と接触させる、ことを特徴とする、排ガスの処理方法。
【請求項２】
ダイオキシン類を含む排ガスを触媒に接触させて、前記排ガス中のダイオキシン類の分解除去を行うとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制する、排ガスの処理方法において、前記排ガスの水分濃度が２容積％未満の場合、排ガス中の水分濃度が２〜４０容積％となる量の水素および／または炭化水素化合物を添加した後にチタン系触媒と接触させる、ことを特徴とする、排ガスの処理方法。
【請求項３】
排ガス中に１０ｐｐｍ以上のハロゲンガスおよび／またはハロゲン化水素ガスが含まれている、請求項１または２記載の排ガスの処理方法。
【請求項４】
触媒層入口での排ガス温度を２００℃以上とする、請求項１から３までのいずれかに記載の排ガスの処理方法。
【請求項５】
ダイオキシン類が、ポリハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ポリハロゲン化ジベンゾフランおよびポリハロゲン化ビフェニルのうちの少なくとも１種である、請求項１から４までのいずれかに記載の排ガスの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオキシン類を含む排ガスの処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業廃棄物や都市廃棄物を処理する焼却施設から発生する排ガス中には、ダイオキシン類が含まれている。特にダイオキシン類は環境ホルモン物質として挙げられることからも、これらを排ガスから高効率で除去することは重要な課題である。しかも、ダイオキシン類は、ガス中にハロゲンやハロゲン化水素が存在すると新たに合成されうる物質であるため、高効率で分解を行うと同時に、いかにこの合成反応を抑えるかが非常に重要な課題である。
従来から触媒を用いてダイオキシン類を含む排ガスを処理する方法は多く知られており、例えば特開平１０−２３５１９１号公報にはチタン系触媒を用いた処理方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、処理する排ガスの組成は様々であるため、排ガスの組成によっては処理効率が低くなることがあり、安定して高効率でダイオキシン類を分解除去するとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制する方法は未だ見出されていないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、安定して高効率でダイオキシン類を分解除去するとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のダイオキシン類を含む排ガスの処理方法は、ダイオキシン類を含む排ガスを触媒に接触させて、前記排ガス中のダイオキシン類の分解除去を行うとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制する、排ガスの処理方法において、前記排ガスの水分濃度が２容積％未満の場合、排ガス線速が０．１ｍ／ｓ（標準状態）以上の状態で排ガス中の水分濃度が２〜４０容積％となる量の水分を添加した後にチタン系触媒と接触させることを特徴とする。
また、本発明のもう一つの有機ハロゲン化合物を含む排ガスの処理方法は、ダイオキシン類を含む排ガスを触媒に接触させて、前記排ガス中のダイオキシン類の分解除去を行うとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制する、排ガスの処理方法において、前記排ガスの水分濃度が２容積％未満の場合、排ガス中の水分濃度が２〜４０容積％となる量の水素および／または炭化水素化合物を添加した後にチタン系触媒と接触させることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
一般に廃棄物を処理する焼却施設から発生する排ガス中には、焼却により水分が生成したり、もともと排ガス中に水分が含まれていたりするため、比較的高い濃度の水分が含まれているが、排ガスによっては水分濃度が低い場合、例えば、２容積％未満の場合があり、このような水分濃度の低い排ガス中に含まれるダイオキシン類を分解除去しようとした場合に、通常の水分濃度の比較的高い排ガスと比べて処理効率が低くなることを本発明者らは見出した。特に排ガス中にある程度以上のハロゲンガスまたはハロゲン化水素ガスが含まれる場合や触媒による処理ガス温度が比較的高い場合には、ダイオキシン類が新たに合成されやすく、さらにこの傾向が顕著であることを見出した。そして、たとえ水分濃度が低い排ガスを処理する場合でも、該排ガスに、水分を添加するか、または、触媒上で水分を生成しうる化合物である水素および／または炭化水素化合物を添加して、水分を富化させた後に触媒と接触させることにより、高い効率でのダイオキシン類処理が可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
この理由については明らかではないが、排ガス中の水分を富化させることによって、ダイオキシン類の分解によって生成したハロゲンによって新たなダイオキシン類が生成する反応を抑制できるためであると推測される。すなわち、排ガス中の水分を富化させることが、ハロゲンの活性化を抑制する、あるいはハロゲンと有機成分との反応を阻害する効果があると考えられる。
本発明では、排ガスに、水分を添加するか、または、触媒上で水分を生成しうる化合物である水素および／または炭化水素化合物を添加して、水分を富化させた後に触媒と接触させて、ダイオキシン類の分解除去を行う。前記炭化水素化合物としては、特に制限はないが、エチレン、プロピレン等の脂肪族炭化水素類やベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類等が例示される。
【０００８】
このとき、水分または水素および／または炭化水素化合物を添加する方法については特に制限はなく、例えばスプレーノズルを用いて噴霧するなど、一般的に用いられている方法を適宜用いることができる。また、スプレーノズルを用いて水を噴霧する場合には、排ガス線速が０．１ｍ／ｓ（標準状態）以上であることが、水の分散が良くなり好ましい。
水分または水素および／または炭化水素化合物の添加量は、排ガス中の水分濃度が２〜４０容積％となるような量とすることが好ましく、より好ましくは２〜２０容積％である。排ガス中の水分濃度が２容積％未満では、処理効率が低くなり、４０容積％を超える場合には、触媒表面に吸着した水分子がダイオキシン類の分解反応を阻害するため好ましくない。
【０００９】
したがって、本発明は、処理対象とする排ガス（水分または水素および／または炭化水素化合物の添加前の排ガス）の水分濃度が５容積％未満の場合、さらには２容積％未満の場合に特に有効である。このような排ガスとしては、製鋼用電気炉、焼結炉、亜鉛回収施設、アルミニウム精錬施設、灰溶融炉などの排ガスが挙げられる。
本発明において用いられる触媒は、ダイオキシン類を分解除去するのに適した触媒であればよく、公知のものがいずれも好適に用いられる。例えば、特開平１０−２３５１９１号公報や特願平１１−１８０９３３号に記載のチタン系触媒が好適に用いられる。
【００１０】
本発明において用いられる触媒の形状は、特に限定されるものではなく、ハニカム状、板状、波板状、網状、円柱状、円筒状など所望の形状に成形して使用することができる。また、アルミナ、シリカ、コーディライト、ムライト、ＳｉＣ、チタニア、ステンレス金属などからなるハニカム状、板状、波板状、網状、円柱状、円筒状などの所望の形状の担体に担持して使用してもよいが、触媒層での圧力損失が少なく、処理効率の高いハニカム形状が好適に用いられる。
特に排ガス中にハロゲンガスおよび／またはハロゲン化水素ガスが含まれている場合には、ダイオキシン類が新たに合成されやすく、水分濃度が低い場合の処理効率が低下が著しい。そのため、本発明は、排ガス中に１０ｐｐｍ以上のハロゲンガスおよび／またはハロゲン化水素ガスが含まれている場合に特に効果が認められ、特に排ガス中のハロゲンガスおよび／またはハロゲン化水素ガスの濃度が１００ｐｐｍ以上の場合にその効果が顕著に現れる。ハロゲンガスとしては、Ｃｌ2、Ｂｒ2などが例示され、ハロゲン化水素ガスとしては、ＨＣｌ、ＨＢｒなどが例示される。
【００１１】
本発明の処理方法において、触媒層入口での排ガス温度を２００℃以上とすることにより、水分が存在しても活性への影響がなく、温度が高くなることによって触媒性能が向上するため、高効率でのダイオキシン類の分解除去が達成され、触媒反応装置のコンパクト化および低コスト化を図ることができる。
本発明は、ダイオキシン類を含む排ガスの処理方法に関するものであるが、ダイオキシン類とは、ポリハロゲン化ジベンゾダイオキシン、ポリハロゲン化ジベンゾフランおよびポリハロゲン化ビフェニルのうちの少なくとも１種と定義される。
【００１２】
本発明によってダイオキシン類の分解除去を行う際の条件については、特に制限がなく、この種の反応に一般的に用いられている条件で実施することができる。具体的には、排ガスの種類、性状、要求されるダイオキシン類の分解率などを考慮して適宜決定すればよい。
【００１３】
【実施例】
以下に実施例によりさらに詳細に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
市販の酸化チタン粉体（ＤＴ−５１（商品名）、ミレニアム社製）２０ｋｇにメタバナジン酸アンモニウム１．５ｋｇ、シュウ酸１．８ｋｇおよびモノエタノールアミン０．４ｋｇを水５リットルに溶解させた溶液を加え、さらにフェノール樹脂（ベルパール（商品名）、カネボウ（株）製）１ｋｇと成形助剤としてのデンプン０．５ｋｇとを加えて混合し、ニーダーで混練りした後、押出成形機で外形８０ｍｍ角、目開き４．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、長さ５００ｍｍのハニカム状に成形した。次いで、８０℃で乾燥した後、４５０℃で５時間空気雰囲気下で焼成して触媒Ａを得た。
【００１４】
触媒Ａを用い、ダイオキシン類（ポリ塩素化ジベンゾダイオキシンとポリ塩素化ジベンゾフランの合計である。以下、ＤＸＮという）約１０ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ3（標準状態）を含む排ガスに接触させ、ＤＸＮの除去性能を測定した。排ガス中の水分濃度は１．６容積％、ＨＣｌ濃度は５００ｐｐｍ、触媒層入口での排ガス温度は３５０℃、排ガス線速は０．５ｍ／ｓ（標準状態）であり、空間速度（ＳＴＰ）は６０００Ｈｒ-1であった。
つぎに、触媒層の前で水を添加し、触媒層でのガス中の水分濃度１５容積％にした条件で反応を行った。
【００１５】
そして、それぞれの条件での反応におけるＤＸＮ分解率を下記式にしたがって求めた。
0003939085.tif 000002
結果を表１に示した。
【００１６】
【表１】
0003939085.tif 000003
【００１７】
（実施例２）
触媒Ａを用い、ＤＸＮ約１ｎｇ−ＴＥＱ／ｍ3（標準状態）を含む排ガスに接触させ、ＤＸＮの除去性能を測定した。排ガス中の水分濃度は１．２容積％、ＨＣｌ濃度は１００ｐｐｍ、触媒層入口での排ガス温度は３００℃、排ガス線速は０．５ｍ／ｓ（標準状態）であり、空間速度（ＳＴＰ）は８０００Ｈｒ-1であった。
つぎに、触媒層の前でプロピレン５容積％を添加した条件で反応を行った。
そして、それぞれの条件での反応におけるＤＸＮ分解率を求めた。
【００１８】
結果を表２に示した。
【００１９】
【表２】
0003939085.tif 000004
【００２０】
（比較例１および２）
触媒Ａを用いるとともに、有機ハロゲン化合物としてジクロロベンゼン（ＤＣＢ）を用いて、下記条件下で反応を行った。
試験条件
ＤＣＢ：３００ｐｐｍ、Ｏ2：１０％、ＨＣｌ：５００ｐｐｍ、Ｈ2Ｏ：１．６容積％、Ｎ2：バランス
排ガス温度：３５０℃
排ガス線速：０．５ｍ／ｓ（標準状態）
空間速度（ＳＴＰ）：６０００Ｈｒ-1
次に、反応ガス中の水分量を１５容積％にした条件で反応を行った。
【００２１】
そして、それぞれの条件での反応におけるＤＣＢ分解率を下記式にしたがって求めた。
0003939085.tif 000005
比較例１および２の結果を表３に示した。
【００２２】
【表３】
0003939085.tif 000006
【００２３】
【発明の効果】
本発明によると、排ガス中の水分濃度が低い場合であっても、安定して高効率でダイオキシン類を分解除去するとともにダイオキシン類の新たな合成反応を抑制することができるので、高い効率でのダイオキシン類処理が可能となる。