(57)【要約】【課題】石炭を石炭焚きボイラで燃焼させる際に、新たにＮＯｘを生じさせることなく、石炭焚きボイラから排出される排ガス中の水銀を高効率で且つ低コストで除去することが可能な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供する。【解決手段】石炭焚きボイラＢから排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理方法であって、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒９を形成し、この触媒９を石炭焚きボイラＢからの煙道Ｒに配置して、排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭焚きボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理方法であって、
活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒を形成し、
この触媒を前記燃焼装置からの煙道に配置して、前記排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる
ことを特徴とする排ガス処理方法。
【請求項２】
活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を７×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−５〜−１０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒を形成する請求項１に記載の排ガス処理方法。
【請求項３】
活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を９×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−６〜−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ及びＭｏのうちの少なくともいずれか一方の遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒を形成する請求項２に記載の排ガス処理方法。
【請求項４】
前記煙道に設置した脱硝部の後流側近傍に前記触媒を配置して、前記排出される排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の排ガス処理方法。
【請求項５】
前記担体として酸化チタンから成るものを用いた請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の排ガス処理方法。
【請求項６】
石炭焚きボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理装置であって、
前記燃焼装置からの煙道に、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成る触媒を配置した
ことを特徴とする排ガス処理装置。
【請求項７】
前記燃焼装置からの煙道に配置する触媒は、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を７×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−５〜−１０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成っている請求項６に記載の排ガス処理装置。
【請求項８】
前記燃焼装置からの煙道に配置する触媒は、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を９×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−６〜−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ及びＭｏのうちの少なくともいずれか一方の遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成っている請求項７に記載の排ガス処理装置。
【請求項９】
前記煙道に設置した脱硝部を備え、この脱硝部の後流側近傍に前記触媒を配置した請求項６〜８のいずれか一つの項に記載の排ガス処理装置。
【請求項１０】
前記担体を酸化チタンから成るものとした請求項６〜９のいずれか一つの項に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚きボイラやセメント窯や製鉄高炉などの燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去するのに用いられる排ガス処理方法及び排ガス処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記した燃焼装置、例えば、石炭焚きボイラから排出される石炭の燃焼排ガスには、石炭に起因する微量の水銀が含まれている。この水銀は、難溶性の金属水銀Ｈｇ０と、水溶性の２価水銀Ｈｇ２＋（ＨｇＣｌ２）と、燃焼灰に付着した粒子状水銀ＨｇＰとの三つの形態に分かれて排ガス中に存在する。
この排ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）やばいじん（ＰＭ；Particulate Matter）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する排ガス処理装置としては、例えば、石炭焚きボイラから煙突に至るまでの煙道に、脱硝部、脱塵部及び脱硫部を順次配置して成るものがある。
【０００３】
排ガス中に含まれる水銀のうちの粒子状水銀ＨｇＰは、その大半がこの排ガス処理装置の電気集じん器やバグフィルタなどの脱塵部で除去され、２価水銀Ｈｇ２＋は、湿式の脱硫部で高効率に除去されるが、排ガス中に含まれる金属水銀Ｈｇ０は、脱塵部や脱硫部でほとんど除去されずに大部分が大気に放出されているのが現状である。
大気中に放出された金属水銀Ｈｇ０は、環境中でより有害な有機水銀（メチル水銀）に変換されるので、この有機水銀が魚貝類などの食用生物に蓄積されて、これが食物連鎖を経て人体内へ入り込むことが懸念されている。
【０００４】
この現状を踏まえて、米国環境保護局では、石炭焚き火力発電所からの水銀排出量を規制することを決定していて、水銀排出量を２０１０年までに現行の３０％削減し、さらに、２０１８年までに現行の７０％削減することを義務付けており、これと同様に、カナダでも石炭焚き火力発電所からの水銀排出量の規制を決定している。
そこで、米国では、石炭焚きボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中の水銀を除去する技術として、煤塵を除去する電気集じん器やバグフィルタなどの脱塵部の上流に、活性炭などの水銀吸着剤を吹き込み、この吸着剤表面に水銀を吸着させて除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、この吸着剤を用いた除去技術では、吸着剤を常時吹き込む必要があるため、ランニングコストが高くつくうえ、排ガス中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）濃度が高い場合には、水銀捕集効率が著しく低下するといった欠点がある。
ここで、排ガス中に含まれる金属水銀Ｈｇ０は、水銀と同じく石炭に含まれる塩素に起因する塩化水素（ＨＣｌ）によって、反応式（１）に示すように、脱硝触媒や石炭灰や未燃焼分炭素の表面上で酸化される。この脱硝触媒としては、通常、バナジウム（Ｖ）とタングステン（Ｗ）、或いは、バナジウム（Ｖ）とモリブデン（Ｍｏ）の各酸化物を酸化チタン（ＴｉＯ２）に担持させたものを原料とするハニカム構造体が用いられる。
【０００６】
Ｈｇ０＋２ＨＣｌ＋１／２Ｏ２  →  ＨｇＣｌ２＋Ｈ２Ｏ          反応式（１）
但し、２価水銀Ｈｇ２＋はＨｇＣｌ２である。                    
この反応は、平衡上低温になればなる程進行し、ＨＣｌ濃度が高い程高温で２価水銀Ｈｇ２＋が安定して生成される。
上記脱硝触媒において、水銀酸化反応が進行するので、この脱硝触媒の下流側の排ガス中では、２価水銀Ｈｇ２＋の割合が高くなる。生成した２価水銀Ｈｇ２＋は、金属水銀Ｈｇ０に比べて吸着性が強いことから、まず、脱塵部において灰の表面に吸着して粒子状水銀ＨｇＰとして捕集され、一方、この脱塵部で捕集されなかった２価水銀Ｈｇ２＋は、湿式の脱硫部において脱硫排水中に捕集される。
【０００７】
このように、生成した２価水銀Ｈｇ２＋は、そのほぼ全量が、石炭焚きボイラから煙突に至るまでのプラント内で捕集されるので、煙突を通して大気中には放出されない。
このような脱硝触媒上での水銀酸化を利用した排ガス中微量有害物質の除去装置及びその運転方法（例えば、特許文献２参照）や、同じく脱硝触媒での水銀酸化反応を利用して湿式脱硫部で水銀を捕集する排ガス処理装置および排ガス処理方法（例えば、特許文献３参照）が提案されているが、これらの水銀除去技術では、水銀を酸化して除去する手立てとしては有効であるものの、脱硝触媒上での水銀酸化反応は、図４に示すように、脱硝反応用として煙道に噴霧されるアンモニア（ＮＨ３）によって阻害されるため、それ程高い効果を期待することができないのが実情である。
【０００８】
なお、図４において、横軸は、ＮＨ３／ＮＯモル比（＝入口ＮＯモル濃度と注入したＮＨ３モル濃度との比率）であり、縦軸は、各ＮＨ３／ＮＯモル比における脱硝率及び水銀酸化率を示す。脱硝率（●）はＮＨ３／ＮＯ比が高くなると増加するが、水銀酸化率（▲）はＮＨ３／ＮＯ比が高くなると低下する。
一方、上記した従来における脱硝触媒の他の脱硝触媒として、水銀酸化反応に高い活性を示す種々の触媒を採用する水銀除去方法が提案されており、この水銀除去方法では、ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２のうちの少なくとも一つの酸化物及び／又はゼオライトを担体として使用し、この担体にＰｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｖ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｍｎのうちの少なくとも一つの金属を担持させて成る触媒を用いて、脱硝反応及び水銀酸化反応を行わせるようにしている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】米国特許第6521021号
【特許文献２】特開2006-205128号公報
【特許文献３】特開2007-167698号公報
【特許文献４】特許第3935547号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記した特許文献４に記載の水銀除去方法において、例えば、白金（Ｐｔ）を触媒として用いると、脱硝用に注入したアンモニア（ＮＨ３）が脱硝触媒上で酸化されて、新たにＮＯｘを生成してしまうことから、現実的な解決策とは言えない。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、例えば、石炭を石炭焚きボイラ（燃焼装置）によって燃焼させる際に、新たにＮＯｘを発生させることなく、燃焼装置から排出される排ガス中の水銀を高効率でしかも低コストで除去することが可能な排ガス処理方法及び排ガス処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る発明は、石炭焚きボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理方法であって、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒を形成し、この触媒を前記燃焼装置からの煙道に配置して、前記排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる構成としたことを特徴としており、この排ガス処理方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１１】
本発明の請求項２に係る排ガス処理方法は、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を７×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−５〜−１０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒を形成する構成としている。
【００１２】
本発明の請求項３に係る発明は、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を９×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−６〜−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ及びＭｏのうちの少なくともいずれか一方の遷移金属種の酸化物を担体上に担持して触媒を形成する構成としている。
本発明の請求項４に係る排ガス処理方法は、前記煙道に設置した脱硝部の後流側近傍に前記触媒を配置して、前記排出される排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる構成としており、本発明の請求項５に係る発明は、前記担体として酸化チタンから成るものを用いた構成としている。
【００１３】
一方、本発明の請求項６に係る発明は、石炭焚きボイラなどの燃焼装置から排出される排ガス中に含まれる水銀を除去する排ガス処理装置であって、前記燃焼装置からの煙道に、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成る触媒を配置した構成としたことを特徴としており、この排ガス処理装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１４】
本発明の請求項７に係る排ガス処理装置において、前記燃焼装置からの煙道に配置する触媒は、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を７×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−５〜−１０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成っている構成としている。
【００１５】
本発明の請求項８に係る発明において、前記燃焼装置からの煙道に配置する触媒は、活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度を９×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−６〜−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ及びＭｏのうちの少なくともいずれか一方の遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成っている構成としている。
【００１６】
本発明の請求項９に係る排ガス処理装置は、前記煙道に設置した脱硝部を備え、この脱硝部の後流側近傍に前記触媒を配置した構成としており、本発明の請求項１０に係る発明は、前記担体を酸化チタンから成るものとした構成としている。
本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理装置において、遷移金属種の酸化物と塩化水素との反応熱は、以下に示す反応式（２）〜（５）によるものとして定義され、遷移金属種をＭとして表すと、遷移金属１ｍｏｌ当たりの反応熱として定義される。
【００１７】
２価の酸化物の場合（例えば、Ｍ＝ＣｕＯ）
ＭＯ（ｓ）＋ＨＣｌ（ｇ）→１／２Ｍ２ＯＣｌ（ｓ）＋１／２Ｈ２Ｏ（ｇ）  反応式（２）
３価の酸化物の場合（例えば、Ｍ＝Ｃｒ２Ｏ３，Ｆｅ２Ｏ３）
Ｍ２Ｏ３（ｓ）＋２ＨＣｌ（ｇ）→２ＭＯＣｌ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）         反応式（３）
５価の酸化物の場合（例えば、Ｍ＝Ｖ２Ｏ５）
Ｍ２Ｏ５（ｓ）＋２ＨＣｌ（ｇ）→２ＭＯ２Ｃｌ（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）        反応式（４）
６価の酸化物の場合（例えば、Ｍ＝ＭｏＯ３，ＷＯ３）
ＭＯ３（ｓ）＋２ＨＣｌ（ｇ）→ＭＯ２Ｃｌ２（ｓ）＋Ｈ２Ｏ（ｇ）          反応式（５）
また、上記した遷移金属種の酸化物を担体に１ｗｔ％だけ担持させて成るサンプル触媒について、３５０℃における水銀酸化率を調べると、図２に示すように、Ｃｒ２Ｏ３，Ｖ２Ｏ５，Ｆｅ２Ｏ３，ＭｏＯ３，ＣｕＯ，ＮｉＯの順に水銀酸化活性が高いことが確認できる。その一方で、水銀酸化を活性させる触媒活性元素の性能は、担持した酸化物における活性元素１ｍｏｌ当たりの水銀酸化反応速度（ＴＯＦ；Ｔｕｒｎ  Ｏｖｅｒ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）で定義される。
【００１８】
そこで、上記反応熱及びＴＯＦについて検討したところ、触媒の水銀酸化活性と触媒の物性との間に相関関係があることが判り、図３に示すように、各金属酸化物と塩素との反応における反応熱−ΔＨ（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）及びＴＯＦ（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）との間には、反応熱−ΔＨ＝−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を頂点とするボルケーノタイプ（火山型）の関係があることを見出した。なお、反応熱−ΔＨの値は、M. W. M. Hisham and S. W. Benson, J. Phys. Chem. 1995, 99, 9194-6198に記載された値を用いた。
【００１９】
この際、上記反応熱−ΔＨが大きすぎる場合には、吸着したＣｌ種が非常に安定であり、水銀と反応しないと考えられ、一方、反応熱−ΔＨが小さすぎる場合には、Ｃｌ種の吸着そのものが不安定であり、水銀との反応に必要な吸着種が十分に形成されなと考えられるので、本発明の請求項１に係る排ガス処理方法及び請求項６に係る排ガス処理装置では、ＴＯＦを５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｃｕのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成る触媒を用いることとした。
【００２０】
また、好ましい実施態様である本発明の請求項２に係る排ガス処理方法及び請求項７に係る排ガス処理装置では、ＴＯＦを７×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−５〜−１０（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ，Ｃｒ，Ｍｏのうちの少なくとも一つの遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成る触媒を用いることとした。
【００２１】
さらに、より好ましい実施態様である本発明の請求項３に係る排ガス処理方法及び請求項８に係る排ガス処理装置では、ＴＯＦを９×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上とするべく、塩化水素との反応熱が−６〜−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲となるＶ及びＭｏのうちの少なくともいずれか一方の遷移金属種の酸化物を担体上に担持して成る触媒を用いることとした。
【００２２】
このように、反応熱−ΔＨが上記範囲内に収まり得る遷移金属種を触媒の活性元素として用いることで、実用的な水銀酸化性能が得られることとなる。
さらにまた、本発明の請求項４に係る排ガス処理方法及び請求項９に係る排ガス処理装置では、上記した触媒を脱硝部の後流側近傍に配置するので、より実用的な水銀酸化性能が得られることとなり、本発明の請求項５に係る排ガス処理方法及び請求項１０に係る排ガス処理装置では、触媒の担体が酸化チタンから成っているので、担体が排ガス中に含まれる硫黄分と反応して劣化するという懸念を払拭し得ることとなる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１〜３に係る排ガス処理方法及び請求項６〜８に係る排ガス処理装置では、上記した構成としているので、例えば、石炭を石炭焚きボイラで燃焼させる際に、新たにＮＯｘを生じさせることなく、石炭焚きボイラから排出される排ガス中の水銀を高効率で且つ低コストで除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明の請求項４に係る排ガス処理方法及び請求項９に係る排ガス処理装置では、上記した構成としたから、ガス中の水銀をより一層高効率で除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【００２４】
さらに、本発明の請求項５に係る排ガス処理方法及び請求項１０に係る排ガス処理装置では、上記した構成としたため、請求項１〜４に係る排ガス処理方法及び請求項６〜９に係る排ガス処理装置と同様の効果が得られるのに加えて、担体が排ガス中に含まれる硫黄分と反応して劣化してしまうといった事態が生じるのを回避することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態による排ガス処理装置を示しており、この実施形態では、本発明の排ガス処理方法及び排ガス処理装置を石炭焚きボイラ（燃焼装置）から排出される排ガスの処理に適用した場合を例に挙げて説明する。
図１に示すように、この排ガス処理装置１は、石炭焚きボイラＢから煙突２に至るまでの煙道Ｒに順次配置した脱硝部３、エアヒータ４、脱塵部５、熱交換器６、脱硫部７及び熱交換器８を備えており、煙道Ｒにおける脱硝部３の下流側近傍には、石炭焚きボイラＢから排出される排ガス中に含まれる金属水銀の酸化反応を促進させる触媒９が配置してある。
【００２６】
この実施形態において、触媒担体として、表面積が約９０ｍ２／ｇの酸化チタン粉末（ＴｉＯ２）を用い、Ｖ，Ｃｕ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｆｅの硝酸塩水溶液に上記酸化チタンから成る担体の粉末を含浸させた。この際、５種類の活性金属の各担持量は、いずれも酸化物として、１ｗｔ％（重量％）とした。
このような酸化チタン粉末を含浸させた水溶液をスターラで攪拌しつつ、徐々に蒸発させて余分な水分を除去した後、１２０℃にセットした乾燥器中で乾燥させて余分な水分を完全に取り除き、この十分に乾燥させた触媒担体を空気中において４００℃で３時間焼成させることで、目的とする５種類の組成の金属酸化物担持酸化チタン触媒９を調製した。
【００２７】
次に、上記触媒９の触媒粉末をペレット状に加圧成形し、粉砕後に２５０〜５００μｍに分級したものを触媒活性評価用の試料として、触媒活性の評価を行った。
この場合、分級した試料を１４０ｍｇ用い、反応温度を２５０，３００，３５０，４００℃として触媒活性の評価を行った。
まず、石炭を燃焼させた際の排ガスを模した混合ガス［ＮＯ（２００ｐｐｍ），ＳＯ２（２００ｐｐｍ），Ｏ２（２％），ＣＯ２（１０％），Ｈ２Ｏ（１０％）（Ｎ２バランス）］に、金属水銀Ｈｇ０を１０μｇ／ｍ３、塩化水素ＨＣｌを１０ｐｐｍ添加し、触媒試料の前後における金属水銀Ｈｇ０及び２価水銀Ｈｇ２＋の各濃度を分析した。触媒試料に供給した、ガスの総流量は、約１８００ｃｃ／ｍｉｎであり、触媒試料の出入り口の各水銀濃度は、冷原子吸光法による形態別連続水銀分析計を用いて計測した。
【００２８】
この触媒試料について、３５０℃における水銀酸化率（アンモニアＮＨ３を添加していないデータ）を調べたところ、図２に示すように、Ｃｒ２Ｏ３，Ｖ２Ｏ５，Ｆｅ２Ｏ３，ＭｏＯ３，ＣｕＯの順に水銀酸化活性が高いことが確認でき、各金属酸化物と塩素との反応における反応熱−ΔＨ（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）及びＴＯＦ（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）との関係から、すなわち、図３に示す反応熱−ΔＨ＝−７（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）を頂点とするボルケーノタイプ（火山型）の関係から、この触媒試料（触媒９）が、ＴＯＦとして５×１０−５（ｍｏｌ-Ｈｇ／ｍｏｌ-ｍｅｔａｌ／ｓｅｃ）以上の値を得る条件（塩化水素との反応熱−ΔＨが−４〜−１２（ｋｃａｌ／ｍｏｌ）の範囲内にあること）を満たしていることが確認できた。
【００２９】
上記した排ガス処理装置１において、石炭焚きボイラＢから排出される排ガスの処理を行う場合には、まず、煙道Ｒにおける脱硝部３の上流側にアンモニアが添加されて、排ガスに含まれるＮＯｘが還元されて窒素と水に変換され、脱硝部３において、排ガス中に含まれる水銀のうちの金属水銀Ｈｇ０が塩素Ｃｌ２と酸化反応して水溶性の２価水銀Ｈｇ２＋（ＨｇＣｌ２）に変換されて下流側に流れる。
【００３０】
このとき、脱硝部３の下流側近傍には、水銀酸化活性の高い触媒９が配置してあるので、脱硝部３で捕集されなかった金属水銀Ｈｇ０の酸化反応が促進されて、新たにＮＯｘを生じさせることなく、排ガス中の金属水銀Ｈｇ０を高効率で且つ低コストで除去し得ることとなる。
この際、脱硝部３及び触媒９の下流側に位置する脱塵部５は、エアヒータ４の加減により好ましくは１５０℃以上の温度で運用されているので、２価水銀Ｈｇ２＋（ＨｇＣｌ２）が脱塵部５の灰に吸着されるのが回避される。
【００３１】
そして、湿式脱硫部７では、上記脱塵部５を通過した２価水銀Ｈｇ２＋（ＨｇＣｌ２）を液相で吸収して汚泥中に取り込んで捕集し、この後、水銀を含んだ汚泥を回収処理するようにしている。
上記したように、この実施形態の排ガス処理方法及び排ガス処理装置１では、煙道Ｒにおける脱硝部３の下流側近傍に、上述したようにして調製することで水銀酸化活性を高めた触媒９を配置しているので、石炭を石炭焚きボイラＢによって燃焼させる際に、新たにＮＯｘを生じさせることなく、排ガス中の金属水銀Ｈｇ０を高効率で且つ低コストで除去し得ることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による排ガス処理装置を示す概略構成説明図である。
【図２】図１における排ガス処理装置に用いる複数種の触媒の各水銀酸化率を示すグラフである。
【図３】図２における触媒の各酸化物の塩素に対する反応熱と水銀酸化反応速度との関係を示すグラフである。
【図４】排ガス処理装置の脱硝触媒における水銀酸化率と脱硝率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１  排ガス処理装置
３  脱硝部
９  触媒
Ｂ  石炭焚きボイラ（燃焼装置）
Ｒ  煙道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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