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脱硝催化剂以及脱硝装置


技术摘要:
本发明提供适于将废气中的氮氧化物除去的Ba3Y4O9系的催化剂。一种脱硝催化剂,其用于除去废气中的氮氧化物,化学式是Ba3Y(4‑x)AxO9,化学式中的A是Bi、Sn、Ga、Mn、Ti或者Al中的任一种元素。
背景技术:
从例如环境设备、火力发电设备、发动机等排出的废气中所包含的氮氧化物(NOx)也是 光化学氧化剂的起源物质,因此需要无害化处理后排出。使用催化剂将NO直接分解(接触分 解)时的反应式是2NO→N2 O2,反应简单且也能够在热力学条件下进行。但是,N与O的结合牢 固,因此需要进行高温工艺(800℃以上),NO分解速度慢,因催化剂中毒而使催化剂的性能 易于降低,由于这样的原因而未实现实用化。目前,在NO的直接分解中,作为高活性的催化 剂,已知有包含例如Y(钇)以及Ba (钡)两种成分的Ba 3Y 4O 9系复合氧化物的催化剂 (Ba3Y3.4Sc0.6O9等)(非专利文献1)。 另一方面,迄今为止,通过注入氨等还原剂,从而在更低温度(350℃)的环境下促进分 解反应的SCR(Selective  Catalytic  Reduction:选择性催化还原)已被实用化(例如专利 文献1~2)。该情况下的NOx的分解反应变为4NO 4NH3 O2→4N2 6H2O、NO NO2 2NH3→2N2 3H2O 等。 在先技术文献 专利文献 专利文献1:日本特许第4611038号公报 专利文献2:日本特开2017-192940号公报 非专利文献 非专利文献1:Goto  Kazuya著“Direct  decomposition  of  NO  into  N2  and  O2over  Ba3Y3.4Sc0.6O9”,2011年12月15日,Applied  Catalysis,A:General(2011),409-410, p66-73. 通过使用能够使上述的直接分解反应(2NO→N2 O2)在更低温度下发生的催化剂,若能 够通过直接分解除去从燃气发动机、燃气轮机或者锅炉等排出的废气中的氮氧化物的至少 一部分,则能够相应地削减还原剂的注入量。非专利文献1的Ba3Y3.4Sc0.6O9是用Sc(钪)部分 置换了Ba3Y4O9的Y(钇)位置的催化剂(Ba3Y4O9系的催化剂),像这样用其他元素部分置换了Y 位置的催化剂更加优选。
技术实现要素:
鉴于上述情况,本发明的至少一方案的目的在于提供适于将废气中的氮氧化物除去的 Ba3Y4O9系的催化剂。 用于解决课题的方案 (1)本发明的至少一方案的脱硝催化剂是用于将废气中的氮氧化物除去的脱硝催化 剂,化学式是Ba3Y(4-x)AxO9,所述化学式中的A是Bi、Sn、Ga、Mn、Ti或者Al中的任一种元素。 根据上述(1)的构成,脱硝催化剂具有Ba3Y(4-x)BixO9、Ba3Y(4-xSnxO9、Ba3Y(4-x)GaxO9、 3 CN 111589437 A 说 明 书 2/5 页 Ba3Y(4-x)MnxO9、Ba3Y(4-x)TixO9或者Ba3Y(4-x)AlxO9的化学式。由此,能够提供不需要进行800℃ 以上等的高温工艺、而能够在更低温度下将废气中的NO直接分解(2NO→N2 O2)的适于将氮 氧化物(NOx)除去的催化剂。 (2)在几个方案中,以上述(1)的构成为基础, 所述化学式中的A是所述Bi、所述Ti或者所述Al。 根据上述(2)的构成,脱硝催化剂具有Ba3Y(4-x)BixO9、Ba3Y(4-x)TixO9或者Ba3Y(4-x)AlxO9的 化学式。这些催化剂是经实验确认了通过直接分解NO生成的、规定的反应温度(700℃、850 ℃等)下的N2的生成率(反应率)比迄今为止所知的Ba3Y3.6Sc0.4O9更高的催化剂。因而,能够 提供氮氧化物的除去性能更高的脱硝催化剂。 (3)在几个方案中,以上述(1)~(2)的构成为基础, 所述化学式中的X为0.4以上且2以下。 根据上述(3)的构成,Ba3Y(4-x)AxO9的化学式中的X的范围是0.4≤X≤2。能够预料到,在 上述的X处于该范围的情况下,与并非如此的情况相比氮氧化物的除去性能较高。因而,能 够提供具有较高的氮氧化物的除去性能的脱硝催化剂。 (4)本发明的至少一方案的脱硝装置具备将从包含燃气发动机、燃气轮机、熔融炉或者 锅炉的废气产生源排出的废气中的氮氧化物除去的、上述(1)~(3)中任一项所述的脱硝催 化剂。 根据上述(4)的构成,脱硝装置将从燃气发动机、燃气轮机、熔融炉或者锅炉中的任一 种废气产生源排出的废气中的氮氧化物除去。由此,将来自废气产生源的废气中的氮氧化 物的至少一部分通过直接分解而除去,从而能够减少氨等还原剂的使用量或者使其为0。例 如,若能够不需要脱硝时的还原剂,则能够不需要向脱硝装置供给还原剂的设备,因此不仅 能够减少运用成本,还能够减少设备的初始成本。 发明效果 根据本发明的至少一方案,提供适于将废气中的氮氧化物除去的Ba3Y4O9系的催化剂。 附图说明 图1是示出具备本发明的一实施方式的脱硝催化剂的脱硝装置的图。 图2是示出关于本发明的一实施方式的添加元素不同的多个催化剂物质的催化剂性能 的700℃下的实验值的图。 图3是示出本发明的一实施方式的固相反应法的流程的图。 附图标记说明 1  脱硝催化剂 2  废气产生源 3  脱硝装置 4  配管(废气通路) 5 罐 G  废气 4 CN 111589437 A 说 明 书 3/5 页
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