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JPS5814817B2 - Method for manufacturing nitrogen oxide purification catalyst - Google Patents
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JPS5814817B2 - Method for manufacturing nitrogen oxide purification catalyst - Google Patents

Method for manufacturing nitrogen oxide purification catalyst

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Publication number
JPS5814817B2
JPS5814817B2 JP53115962A JP11596278A JPS5814817B2 JP S5814817 B2 JPS5814817 B2 JP S5814817B2 JP 53115962 A JP53115962 A JP 53115962A JP 11596278 A JP11596278 A JP 11596278A JP S5814817 B2 JPS5814817 B2 JP S5814817B2
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Japan
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catalyst
titanium dioxide
vanadium
ammonium sulfate
hours
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JP53115962A
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Japanese (ja)
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JPS5544306A (en
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伊藤幸助
伊藤茂
鬼頭良造
梅村純郎
福井秀明
有馬安孝
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は,五酸化バナジウムと二酸化チタンとからな
る窒素酸化物還元浄化用触媒(以下,窒素酸化物浄化用
触媒という。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a nitrogen oxide reduction and purification catalyst (hereinafter referred to as a nitrogen oxide purification catalyst) comprising vanadium pentoxide and titanium dioxide.

)の製造方法に関するものである。).

さらに詳しくは,この発明は,触媒の存在下に排ガス中
の窒素酸化物をアンモニアのような還元性物質で接触還
元し,窒素と水に変化させて浄化する方法に使用する五
酸化バナジウムと二酸化チタンとからなる窒素酸化物浄
化用触媒の製造方法に関するものである。
More specifically, this invention relates to vanadium pentoxide and carbon dioxide used in a method for purifying nitrogen oxides in exhaust gas by catalytically reducing them with a reducing substance such as ammonia in the presence of a catalyst and converting them into nitrogen and water. The present invention relates to a method for producing a catalyst for purifying nitrogen oxides made of titanium.

従来,発電所,製鉄所,化学プラントなどにおける固定
燃焼装置から排出される一酸化窒素NO,二酸化窒素N
O2などの窒素酸化物1’JOxを含有した排ガス中の
NOxを,触媒の存在下にアンモニアのような還元性物
質で接触還元し,窒素と水に変化させて浄化する方法,
およびその際に使用する触媒については,すでに多数知
られている。
Conventionally, nitrogen monoxide NO and nitrogen dioxide N are emitted from fixed combustion equipment in power plants, steel mills, chemical plants, etc.
A method of purifying NOx in exhaust gas containing nitrogen oxides such as O2 by catalytically reducing it with a reducing substance such as ammonia in the presence of a catalyst and converting it into nitrogen and water.
Many catalysts and catalysts used in this process are already known.

五酸化バナジウムと二酸化チタンとからなる窒素酸化物
浄化用触媒およびその製造方法については,例えば特開
昭49−122473号公報,特開昭50−51966
号公報,特開昭50−59287号公報,特開昭50−
65466号公報,特開昭50−128680号公報,
特開昭51−87165号公報,特開昭52− 147589号公報などに記載されている。
Regarding nitrogen oxide purification catalysts made of vanadium pentoxide and titanium dioxide and methods for producing the same, see, for example, JP-A-49-122473 and JP-A-50-51966.
Publication No. 59287-1987, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-59287
No. 65466, Japanese Patent Application Laid-open No. 128680/1983,
It is described in JP-A-51-87165, JP-A-52-147589, etc.

五酸化バナジウムと二酸化チタンとからなる窒素酸化物
浄化用触媒は,比較的低温でも高活性であり,また耐硫
黄酸化物SOx性もあるので排ガス中にNOxとともに
SO2 ,SO3などのSOxが含まれていても触媒が
SOxによって永久被毒されることはほとんどないが,
SO2の酸化活性が大きく,排ガス中のSO2を酸化し
てSO3に変化させるため,NOxの接触還元反応にお
いて,SO3の量が増加し,このSO3が接触還元反応
に使用するアンモニアと反応して酸性硫酸アンモニウム
NH4HSO4のような硫黄化合物を生成し,硫黄化合
物が触媒表面に蓄積したり,煙道や熱交換器などに付着
堆積したりして,触媒の一時劣化,装置の腐蝕など種々
のトラブルを生じるという難点があった。
The nitrogen oxide purification catalyst, which is made of vanadium pentoxide and titanium dioxide, is highly active even at relatively low temperatures and is resistant to sulfur oxides and SOx, so it prevents SOx such as SO2 and SO3 from being included in the exhaust gas as well as NOx. Although the catalyst is rarely permanently poisoned by SOx,
The oxidation activity of SO2 is large and it oxidizes SO2 in the exhaust gas and converts it into SO3. Therefore, in the catalytic reduction reaction of NOx, the amount of SO3 increases, and this SO3 reacts with ammonia used in the catalytic reduction reaction to become acidic. Sulfur compounds such as ammonium sulfate NH4HSO4 are generated, and the sulfur compounds accumulate on the catalyst surface or adhere to the flue or heat exchanger, causing various problems such as temporary deterioration of the catalyst and corrosion of equipment. There was a problem.

またこの発明者らの研究によると,五酸化バナジウムと
二酸化チタンとからなる窒素酸化物浄化用触媒は,前記
したように比較的低温で高活性であるが,例えばボイラ
ー,燃焼炉などの固定燃焼装置から排出される250℃
程度の低い温度のNOxを含有した排ガスに適用した場
合は,十分に満足できるほどのNOx浄化率を示さず,
また時間の経過とともに活性が極度に低下してしまい,
低温活性の工業用触媒として使用するには,活性,耐久
性などの面においても問題が残されていた。
Furthermore, according to the research of these inventors, a nitrogen oxide purification catalyst consisting of vanadium pentoxide and titanium dioxide is highly active at relatively low temperatures as mentioned above, but it is 250℃ discharged from the device
When applied to exhaust gas containing NOx at a low temperature, it does not show a sufficiently satisfactory NOx purification rate.
In addition, the activity decreases drastically over time,
When used as a low-temperature active industrial catalyst, problems remained in terms of activity and durability.

この発明者らは,排ガス中にNOxとともにSO2が含
まれていてもSO2をSO3に酸化する能力(SO2の
酸化活性)が小さ《,耐SOx性にすぐれ,250℃程
度の低温でも高いNOx浄化率を示し,長時間安定した
高い活性を維持することができる五酸化バナジウムと二
酸化チタンとからなる窒素酸化物浄化用触媒を開発する
ことを目的として鋭意研究を行なった結果,触媒の製造
方法を改良することによって目的を達成できることを知
り,この発明に到達した。
The inventors discovered that even if exhaust gas contains SO2 as well as NOx, its ability to oxidize SO2 to SO3 (SO2 oxidation activity) is small. As a result of intensive research aimed at developing a catalyst for purifying nitrogen oxides made of vanadium pentoxide and titanium dioxide, which can maintain stable and high activity for a long period of time, we have developed a method for producing the catalyst. This invention was realized by realizing that the objective could be achieved through improvement.

この発明は,五酸化バナジウムと二酸化チタンとからな
るアンモニアにより窒素酸化物を還元浄化するための窒
素酸化物浄化用触媒の製造方法において,バナジウムの
原子価が五価より小さい原子価になっているバナジウム
化合物の溶液,硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫
酸アンモニウムおよび二酸化チタンを混合した後,また
は前記バナジウム化合物の溶液と硫酸アンモニウムおよ
び/または酸性硫酸アンモニウムとを混合した混合溶液
を二酸化チタンに含浸させた後,乾燥し,次いで酸素含
有ガス雰囲気下で400〜650℃で焼成して五酸化バ
ナジウムと二酸化チタンとからなる触媒にすることを特
徴とする窒素酸化物浄化用触媒の製造方法に関するもの
である。
This invention relates to a method for producing a nitrogen oxide purification catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides using ammonia consisting of vanadium pentoxide and titanium dioxide, in which the valence of vanadium is lower than pentavalence. After mixing a vanadium compound solution, ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate and titanium dioxide, or impregnating titanium dioxide with a mixed solution of the vanadium compound solution and ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate, drying; The present invention relates to a method for producing a catalyst for purifying nitrogen oxides, which is characterized in that the catalyst is then calcined at 400 to 650° C. in an oxygen-containing gas atmosphere to obtain a catalyst consisting of vanadium pentoxide and titanium dioxide.

この発明の方法で製造した五酸化バナジウムと二酸化チ
タンとからなる窒素酸化物浄化用触媒には次のような大
きな特長がある。
The nitrogen oxide purification catalyst made of vanadium pentoxide and titanium dioxide produced by the method of the present invention has the following major features.

(1)触媒製造時に硫酸アンモニウムおよび/または酸
性硫酸アンモニウムを使用せずに製造した従来公知の方
法による五酸化バナジウムと二酸化チタンとからなる触
媒と比較して,250’C程度の低温におけるNOx浄
化率が高《,低温活性が従来のものよりすぐれている。
(1) Compared to a catalyst made of vanadium pentoxide and titanium dioxide produced by a conventionally known method that does not use ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate during catalyst production, the NOx purification rate at a low temperature of about 250'C is improved. High << low-temperature activity is superior to conventional products.

(2)従来公知の方法による五酸化バナジウムと二酸化
チタンとからなる触媒と比較して,NOxの接触還元反
応の条件下でSO2の酸化活性がほとんどないので,排
ガス中にSO2が含まれていても,酸性硫酸アンモニウ
ムのような硫黄化合物の生成を抑制でき,硫黄化合物が
生成した場合に生じる種々のトラブルを防止できる。
(2) Compared to a catalyst made of vanadium pentoxide and titanium dioxide using a conventionally known method, there is almost no SO2 oxidation activity under the conditions of the catalytic reduction reaction of NOx, so SO2 is contained in the exhaust gas. Also, the formation of sulfur compounds such as acidic ammonium sulfate can be suppressed, and various troubles that occur when sulfur compounds are formed can be prevented.

(3)高濃度のSOxを含有する排ガスに対しても長時
間安定な触媒活性を維持することができ,頻繁な再生が
必要でなく,維持費用がかからない。
(3) Stable catalyst activity can be maintained for a long time even in exhaust gas containing high concentrations of SOx, and frequent regeneration is not required and maintenance costs are low.

(4)勿論,耐SOx性もあり,またSOxを含まない
クリーンガス,例えば硝酸工場から排出されるようなN
Oxを含有した排ガスに対しても高いNOx浄化率を示
す。
(4) Of course, it also has SOx resistance, and is also a clean gas that does not contain SOx, such as N discharged from a nitric acid factory.
It shows a high NOx purification rate even for exhaust gas containing Ox.

この発明の五酸化バナジウムと二酸化チタンとからなる
窒素酸化物浄化用触媒の製造方法においては,硫酸アン
モニウムおよび/または酸性硫酸アンモニウムを使用す
ること,特に酸素含有ガス雰囲気下で焼成してバナジウ
ムの原子価を五価のバナジウム,すなわち五酸化バナジ
ウムにする前に硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫
酸アンモニウムを加えることが重要である。
In the method for producing a catalyst for nitrogen oxide purification comprising vanadium pentoxide and titanium dioxide according to the present invention, ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate are used, and in particular, the valence of vanadium is reduced by firing in an oxygen-containing gas atmosphere. It is important to add ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate before converting to pentavalent vanadium, ie vanadium pentoxide.

硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモニウム
を使用しない場合や,例えば特開昭51−87165号
公報に記載されたような二酸化チタンを酸処理した後,
五酸化バナジウムと二酸化チタンとからなる触媒を製造
する方法では,この発明の目的を達成することが困難で
ある。
When ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate is not used, or after acid treatment of titanium dioxide as described in JP-A-51-87165, for example,
It is difficult to achieve the object of the present invention using a method for producing a catalyst made of vanadium pentoxide and titanium dioxide.

この発明の方法においては硫酸アンモニウムを使用して
も酸性硫酸アンモニウムを使用してもよいが,硫酸アン
モニウムが経済的であり,また触媒活性の再現性もよく
,最もよい結果が得られるので好適である。
Although ammonium sulfate or acidic ammonium sulfate may be used in the method of the present invention, ammonium sulfate is preferred because it is economical, has good reproducibility of catalyst activity, and provides the best results.

硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモニウム
の使用量は,バナジウム1原子に対して硫黄Sが1〜2
原子の割合になるような量がよく,2原子よりも多《な
るような量を使用しても使用量の増加に伴って添加効果
が向上することはないので,前記範囲程度が好適である
The amount of ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate used is 1 to 2 sulfur S per 1 atom of vanadium.
It is preferable to use an amount such that the ratio is 2 atoms, and even if an amount that is more than 2 atoms is used, the addition effect will not improve as the amount used increases, so the above range is preferable. .

硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモニウム
の添加は焼成前に行なう必要があり,焼成前であればい
つ添加しても差支えない。
Ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate must be added before firing, and may be added at any time before firing.

この発明においては,バナジウムの原子価が五価より小
さい原子価,一般には四価になっているバナジウム化合
物の溶液を使用し,最終的には焼成によってバナジウム
を五価の五酸化バナジウムに変換する。
In this invention, a solution of a vanadium compound in which the valence of vanadium is lower than pentavalent, generally tetravalent, is used, and the vanadium is finally converted into pentavalent vanadium pentoxide by calcination. .

バナジウムの原子価が五価より小さい原子価になってい
るバナジウム化合物の溶液は従来公知のどのような方法
で調整したものでもよく,一般にはメタバナジン酸アン
モニウム,メタバナジン酸,五酸化バナジウム,蓚酸バ
ナジル,二塩化バナジル,三塩化バナジルなどのバナジ
ウム化合物を水,有機酸などに溶解させて調製したもの
を使用することができる。
A solution of a vanadium compound in which the valence of vanadium is lower than pentavalence may be prepared by any conventionally known method, and generally includes ammonium metavanadate, metavanadate, vanadium pentoxide, vanadyl oxalate, A compound prepared by dissolving a vanadium compound such as vanadyl dichloride or vanadyl trichloride in water, an organic acid, etc. can be used.

この発明の方法においては,前記したように種々のバナ
ジウム化合物を出発原料として調製したバナジウムの原
子価が五価より小さい原子価になっているバナジウム化
合物の溶液を使用することができるが,触媒活性の点か
らみると,メタバナジン酸アンモニウムまたは五酸化バ
ナジウムを出発原料として使用し,これらを水とともに
バナジウムの原子価を低原子価に還元することができる
有機カルボン酸を用いて溶解させたものや,蓚酸バナジ
ルを水に溶解させたものが好適である。
In the method of this invention, it is possible to use a solution of a vanadium compound prepared using various vanadium compounds as a starting material as described above, in which the valence of vanadium is lower than pentavalence. From this point of view, ammonium metavanadate or vanadium pentoxide is used as a starting material, and these are dissolved together with water using an organic carboxylic acid that can reduce the valence of vanadium to a low valence; Vanadyl oxalate dissolved in water is suitable.

バナジウムの原子価を低原子価に還元することができる
有機カルボン酸としては,例えば蓚酸,クエン酸,酒石
酸などがあり,なかでも蓚酸が好適である。
Examples of organic carboxylic acids capable of reducing the valence of vanadium to a low valence include oxalic acid, citric acid, and tartaric acid, of which oxalic acid is preferred.

この発明の方法において最も好ましい結果を与えるバナ
ジウムの原子価が五価より小さい原子価になっているバ
ナジウム化合物の溶液は,メタバナジン酸アンモニウム
を水に懸濁させ,蓚酸を加えてバナジウムを還元すると
ともにメタバナジン酸アンモニウムを溶解させたもので
ある。
A solution of a vanadium compound in which the valence of vanadium is less than pentavalent, which gives the most favorable results in the method of this invention, is obtained by suspending ammonium metavanadate in water, adding oxalic acid to reduce vanadium, and It is a solution of ammonium metavanadate.

この溶液中においてバナジウムは,四価のバナジウム化
合物,すなわちメタバナジン酸アンモニウムと蓚酸とが
反応して生成した蓚酸バナジルとして存在すると思われ
る。
In this solution, vanadium is thought to exist as a tetravalent vanadium compound, that is, vanadyl oxalate produced by the reaction of ammonium metavanadate and oxalic acid.

2NH4VO3+3(C00H)2→2■0(COO)
2+2NH40H+2H20+2CO2蓚酸の使用量は
メタバナジン酸アンモニウム1モルに対して1.5〜3
.5モル,好ましくは1.6〜3.0モルが適当である
2NH4VO3+3(C00H)2→2■0(COO)
2+2NH40H+2H20+2CO2The amount of oxalic acid used is 1.5 to 3 per mole of ammonium metavanadate.
.. 5 mol, preferably 1.6 to 3.0 mol is suitable.

この発明の方法において使用する二酸化チタンはアナタ
ーゼ型,ルチル型などいずれでもよいが,ルチル型を使
用した場合よりもアナターゼ型を使用した場合の方がす
ぐれた触媒活性を示す触媒が得られるので,アナターゼ
型の方が好適である。
The titanium dioxide used in the method of the present invention may be either anatase type or rutile type, but when using the anatase type, a catalyst exhibiting better catalytic activity can be obtained than when using the rutile type. The anatase type is more suitable.

二酸化チタンの形状は粉末状,球状,ペレット状などい
ずれでもよく,その形状については特に制限されない。
The shape of titanium dioxide may be powdered, spherical, pelleted, etc., and the shape is not particularly limited.

この発明の方法において,前記バナジウム化合物の溶液
,硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモニウ
ムおよび二酸化チタンを混合する際の混合順序は,特に
制限はなくいずれの順序で混合してもよい。
In the method of the present invention, the order of mixing the vanadium compound solution, ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate, and titanium dioxide is not particularly limited and may be mixed in any order.

十分に混合しさえすれば混合順序の相違によって得られ
た触媒の活性に大差が生じることはない。
As long as the mixture is sufficiently mixed, the activity of the resulting catalyst will not vary greatly due to a difference in the mixing order.

この発明の方法においては,前記バナジウム化合物の溶
液,硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモニ
ウムおよび二酸化チタンを混合した後,または前記バナ
ジウム化合物の溶液と硫酸アンモニウムおよび/または
酸性硫酸アンモニウムとを混合した混合溶液を二酸化チ
タンに含浸させた後,乾燥し,次いで酸素含有ガス,一
般には空気雰囲気下で400〜650°C,好ましくは
410〜600℃で焼成してバナジウムの原子価を五価
に変化させ目的とする五酸化バナジウムと二酸化チタン
とからなる触媒を製造する。
In the method of the present invention, after mixing the vanadium compound solution, ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate, and titanium dioxide, or a mixed solution of the vanadium compound solution and ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate, the solution is mixed with titanium dioxide. After impregnating, it is dried and then calcined at 400 to 650°C, preferably 410 to 600°C, in an oxygen-containing gas atmosphere, generally air, to change the valence of vanadium to pentavalent, resulting in the desired pentoxide. A catalyst consisting of vanadium and titanium dioxide is produced.

乾燥温度は一般には80〜2000C,好ましくは90
〜150゜Cが,また乾燥時間は一般には8〜24時間
,好ましくは10〜20時間が適当である。
The drying temperature is generally 80 to 2000C, preferably 90C.
-150 DEG C. and a drying time of generally 8 to 24 hours, preferably 10 to 20 hours.

また焼成温度は前記温度範囲の温度が適当であり,焼成
時間は一般には1〜24時間,好ましくは5〜20時間
が適当である。
Further, the firing temperature is suitably within the above temperature range, and the firing time is generally from 1 to 24 hours, preferably from 5 to 20 hours.

焼成温度があまり低すぎると,バナジウムが十分に五酸
化バナジウムに1変化せず,また高すぎると硫酸のアン
モニウム塩を使用したことによる効果はなくなり低温で
高活性を示す触媒を得ることが困難になるので適当でな
い。
If the calcination temperature is too low, vanadium will not be sufficiently converted to vanadium pentoxide, and if it is too high, the effect of using the ammonium salt of sulfuric acid will be lost and it will be difficult to obtain a catalyst that exhibits high activity at low temperatures. Therefore, it is not appropriate.

この発明において,五酸化バナジウムと二酸化チタンと
からなる触媒の組成は,前記バナジウム化合物の溶液,
硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモニウム
および二酸化チタンの三者を混合して製造する場合と前
記バナジウム化合物の溶液と硫酸アンモニウムおよび/
または酸性硫酸アンモニウムとを混合した混合溶液を二
酸化チタンに含浸させて製造する場合とでは若干異なり
後者の場合の方が五酸化バナジウムの量は少な《てもよ
いが,一般には五酸化バナジウムが0.1〜40重量%
,好ましくは1〜30重量%で二酸化チタンが99.9
〜60重量%,好ましくは99〜70重量%になるよう
にするのが適当である。
In this invention, the composition of the catalyst consisting of vanadium pentoxide and titanium dioxide is a solution of the vanadium compound,
When producing by mixing ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate and titanium dioxide, and when producing by mixing the above vanadium compound solution with ammonium sulfate and/or titanium dioxide.
It is slightly different from the case where titanium dioxide is impregnated with a mixed solution containing acidic ammonium sulfate, and the amount of vanadium pentoxide may be smaller in the latter case, but generally the amount of vanadium pentoxide is 0. 1-40% by weight
, preferably 1 to 30% by weight of titanium dioxide.
It is appropriate that the amount be 60% by weight, preferably 99% to 70% by weight.

また触媒の形状は特に制限はなく,例えばペレット状,
球状,円筒状,板状,棒状,ハニカム状など適宜使用条
件に応じた形状にするのがよい。
There are no particular restrictions on the shape of the catalyst, such as pellets,
It is preferable to take a shape such as a sphere, a cylinder, a plate, a rod, or a honeycomb depending on the conditions of use.

次に実施例および比較例を示す。Next, examples and comparative examples will be shown.

(1)各例において,活性試験は,触媒36mgを内径
17nmφのステンレス製U字型反応管に充填し,これ
を塩浴中で250°Cおよび300℃の温度に保持し,
反応管にNO 300ppm,NH 3 3 0pp
m , SO27 0 0ppm , H2010%,
02 3%および残りN2からなるモデルガスを空間速
度5000hr−1の流量で流して行ない,30分後,
反応管入口および反応管出口におけるガス中のNOx含
有量を化学発光式NOx分析計で測定し,次式に従って
NOx浄化率(%)を求めた。
(1) In each example, the activity test was carried out by filling a U-shaped stainless steel reaction tube with an inner diameter of 17 nm with 36 mg of the catalyst, and maintaining the tube at a temperature of 250°C and 300°C in a salt bath.
300ppm NO, 30ppm NH3 in the reaction tube
m, SO2700ppm, H2010%,
02 A model gas consisting of 3% and the remaining N2 was flowed at a flow rate of 5000 hr-1 space velocity, and after 30 minutes,
The NOx content in the gas at the inlet and outlet of the reaction tube was measured using a chemiluminescent NOx analyzer, and the NOx purification rate (%) was determined according to the following formula.

(2)また,実施例1および比較例1においては,触媒
の長期活性をみるために,長時間連続して250゜Cで
前記活性試験と同様の条件で活性試験を行ない,NOx
浄化率(%)を求めた。
(2) In addition, in Example 1 and Comparative Example 1, in order to examine the long-term activity of the catalyst, an activity test was conducted continuously for a long time at 250°C under the same conditions as the above activity test.
Purification rate (%) was determined.

(3)また,実施例1,実施例2および比較例1におい
ては,S02に対する酸化活性をみるために,触媒36
rIllを内径17mmgのステンレス製U字型反応管
に充填して,第3表に記載の所定の温度に保持し,反応
管にSO2 0.1%1025%および残りN2かもな
るモデルガスを空間速度5000hr’の流量で流し,
反応管入口および出口におけるガス中のSO2濃度をS
O2分析計で測定し,次式によりSO2の酸化活性麹を
求めた。
(3) In addition, in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, in order to check the oxidation activity against S02,
A stainless steel U-shaped reaction tube with an inner diameter of 17 mm was filled with rIll, maintained at the specified temperature listed in Table 3, and a model gas consisting of 0.1% SO2, 1025% SO2, and the remaining N2 was charged into the reaction tube at a space velocity of Flow at a flow rate of 5000hr',
The SO2 concentration in the gas at the inlet and outlet of the reaction tube is
It was measured with an O2 analyzer, and the SO2 oxidation activity of koji was determined using the following formula.

実施例 1 水100mlを80℃に加温し,これにメタバナジン酸
アンモニウム〔NH4VO3〕38.0gを加え,攪拌
下に蓚酸〔(COOH)2〕 57gを徐徐に加えてメ
タバナジン酸アンモニウムを溶解させ,バナジウムを還
元し,これに硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)
64.3gを加え,次いで二酸化チタン粉末(アナター
ゼ型)300gを加えて十分に混合し,押出機で押出せ
るほどの硬さになるまで加熱混練して水分を除き,次い
で押出機で5mmt;!5の棒状に押出し成形した後,
110°Cで16時間乾燥し,乾燥した棒状物を長さ5
mmに切断してペレットにした。
Example 1 100 ml of water was heated to 80°C, 38.0 g of ammonium metavanadate [NH4VO3] was added thereto, and 57 g of oxalic acid [(COOH)2] was gradually added while stirring to dissolve the ammonium metavanadate. Vanadium is reduced and ammonium sulfate ((NH4)2SO4) is added to it.
Add 64.3g of titanium dioxide powder, then add 300g of titanium dioxide powder (anatase type), mix thoroughly, heat and knead to remove moisture until it becomes hard enough to extrude with an extruder, then use an extruder to 5mmt;! After extrusion molding into the rod shape of 5,
Dry at 110°C for 16 hours and cut the dried rods into lengths of 5
It was cut into mm pieces and made into pellets.

ペレットは,これヲ空気雰囲気下で450゜Cで16時
間焼成して,五酸化バナジウム8.96重量%と二酸化
チタン91.04重量%とからなる触媒を製造した。
The pellets were calcined at 450° C. for 16 hours in an air atmosphere to produce a catalyst containing 8.96% by weight of vanadium pentoxide and 91.04% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果は第1表
に,長期活性試験の結果は第2表に,またSO2の酸化
活性試験の結果は第3表に示す。
The results of the activity test of the catalyst thus produced are shown in Table 1, the results of the long-term activity test are shown in Table 2, and the results of the SO2 oxidation activity test are shown in Table 3.

実施例 2 水220mlを80℃に加温し,これにメタバナジン酸
アンモニウム119.7.9を加え,攪拌下に蓚酸23
9.3gを徐々に加えてメタバナジン酸アンモニウムを
溶解させるとともにバナジウムを還元し,これに硫酸ア
ンモニウム202.6gを加え,次いで二酸化チタン粉
末(アナターゼ型)500gを加えて十分に混合し,押
出機で押出せるほどの硬さになるまで加熱混練して水分
を除き,次いで押出機で5mm9!5の棒状に押出し成
形した後,110゜Cで16時間乾燥し,乾燥した棒状
物を長さ5朋に切断してペレットにした。
Example 2 220 ml of water was heated to 80°C, 119.7.9 ammonium metavanadate was added thereto, and 23 ml of oxalic acid was added with stirring.
Gradually add 9.3 g of ammonium metavanadate to dissolve vanadium and reduce vanadium, add 202.6 g of ammonium sulfate, then add 500 g of titanium dioxide powder (anatase type), mix thoroughly, and extrude with an extruder. Heat and knead to remove moisture until it becomes as hard as possible, then extrude it into a 5 mm 9! rod shape using an extruder, dry it at 110°C for 16 hours, and cut the dried rod shape into 5 mm long rods. It was cut into pellets.

ペレットは,これを空気雰囲気下で410℃で16時間
焼成して,五酸化バナジウム15.7重量%と二酸化チ
タン84.3重量%とからなる触媒を製造した。
The pellets were calcined at 410° C. for 16 hours in an air atmosphere to produce a catalyst containing 15.7% by weight of vanadium pentoxide and 84.3% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果は第1表
に,またSO2の酸化活性試験の結果は第3表に示す。
The results of the activity test of the catalyst thus produced are shown in Table 1, and the results of the SO2 oxidation activity test are shown in Table 3.

比較例 1 水160mlを80℃に加温し,これにメタバナジン酸
アンモニウム96.5gを加え,攪拌下に蓚酸121.
5gを徐々に加えてメタバナジン酸アンモニウムを溶解
させるとともにバナジウムを還元し,これに二酸化チタ
ン粉末(アナターゼ型)225gを加えて十分に混合し
,110℃で16時間乾燥した後,得られた乾燥物を5
mmpX5mm+Hのペレソトに成形し,空気雰囲気下
で400℃で5時間焼成して,五酸化バナジウム25重
量%と二酸化チタン75重量%からなる触媒を製造した
Comparative Example 1 160ml of water was heated to 80°C, 96.5g of ammonium metavanadate was added thereto, and 121ml of oxalic acid was added with stirring.
Gradually add 5g of ammonium metavanadate to dissolve the ammonium metavanadate and reduce the vanadium, add 225g of titanium dioxide powder (anatase type), mix well, and dry at 110°C for 16 hours. 5
It was molded into a pellet of mmpX5mm+H and calcined at 400° C. for 5 hours in an air atmosphere to produce a catalyst consisting of 25% by weight of vanadium pentoxide and 75% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果は第1表
に,長期活性試験の結果は第2表に,またSO2の酸化
活性試験の結果は第3表に示す。
The results of the activity test of the catalyst thus produced are shown in Table 1, the results of the long-term activity test are shown in Table 2, and the results of the SO2 oxidation activity test are shown in Table 3.

実施例3および4 焼成温度および焼成時間を,500℃で10時間(実施
例3)および550゜Cで6時間(実施例4)にかえた
ほかは,実施例1と同様の条件で触媒を製造した。
Examples 3 and 4 The catalyst was heated under the same conditions as in Example 1, except that the calcination temperature and time were changed to 500°C for 10 hours (Example 3) and 550°C for 6 hours (Example 4). Manufactured.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

実施例 5 硫酸アンモニウムの使用量を85.7gにかえたほかは
,実施例1と同様の条件で触媒を製造した。
Example 5 A catalyst was produced under the same conditions as in Example 1, except that the amount of ammonium sulfate used was changed to 85.7 g.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

実施例 6 水15077Ilを80゜Cに加温し,これにメタバナ
ジン酸アンモニウム18.9gを加え,攪拌下に蓚酸3
7.8gを徐々に加えてメタバナジン酸アンモニウムを
溶解させるとともにバナジウムを還元し,これに硫酸ア
ンモニウム32.0gを加え,次いで二酸化チタン粉末
(アナターゼ型)501を加えて十分に混合し,押出機
で押出せるほどの硬さになるまで加熱混練して水分を除
き,次いで押出機で5mmgの棒状に押出し成形した後
,110°Cで16時間乾燥し,乾燥した棒状物を長さ
5mmに切断してペレットにした。
Example 6 15077 Il of water was heated to 80°C, 18.9 g of ammonium metavanadate was added thereto, and 3 oxalic acid was added with stirring.
Gradually add 7.8 g of ammonium metavanadate to dissolve vanadium and reduce vanadium, add 32.0 g of ammonium sulfate, then add titanium dioxide powder (anatase type) 501, mix thoroughly, and extrude with an extruder. The mixture was heated and kneaded to remove moisture until it became hard enough to be rolled out, then extruded into a 5 mm rod shape using an extruder, dried at 110°C for 16 hours, and cut the dried rod shape into 5 mm lengths. Made into pellets.

ペレットは,これを空気雰囲気下で410℃で16時間
焼成して五酸化バナジウム2.86重量%と二酸化チタ
ン9 7.1 4重量%とからなる触媒を製造した。
The pellets were calcined at 410° C. for 16 hours in an air atmosphere to produce a catalyst containing 2.86% by weight of vanadium pentoxide and 97.14% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

実施例 7 水150mlを80゜Cに加温し,これにメタバナジン
酸アンモニウム30gを加え,攪拌下に蓚酸45gを徐
々に加えてメタバナジン酸アンモニウムを溶解させると
ともにバナジウムを還元し,これに硫酸アンモニウム5
0.8gを加えて溶解させた。
Example 7 150 ml of water was heated to 80°C, 30 g of ammonium metavanadate was added thereto, and 45 g of oxalic acid was gradually added while stirring to dissolve the ammonium metavanadate and reduce the vanadium.
0.8g was added and dissolved.

このようにして得られた溶液に球径4〜6mmダの球状
の二酸化チタン(アナターゼ型)300gを加えて10
分間浸漬し,二酸化チタンに前記溶液を含浸させた後,
二酸化チタンを110℃で16時間乾燥し,次いで空気
雰囲気下で450℃で16時間焼成して五酸化バナジウ
ム2.51重量%と二酸化チタン97.49重量%とか
らなる触媒を製造した。
To the solution obtained in this way, 300 g of spherical titanium dioxide (anatase type) with a spherical diameter of 4 to 6 mm was added.
After soaking for a minute and impregnating titanium dioxide with the solution,
Titanium dioxide was dried at 110° C. for 16 hours and then calcined at 450° C. for 16 hours in an air atmosphere to produce a catalyst containing 2.51% by weight of vanadium pentoxide and 97.49% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

比較例 2 硫酸バナジル〔■OSO4・3H20 ) 2 6.6
gと二酸化チタン粉末(アナターゼ型)181とを少
量の水とともに十分に混合した後,110゜Cで16時
間乾燥し,次いで5mm$×5mmHのペレットに成形
した後,450゜Cで16時間空気雰囲気下で焼成して
五酸化バナジウム583重量%と二酸化チタン94.1
7重量%とからなる触媒を製造した。
Comparative example 2 Vanadyl sulfate [■OSO4・3H20) 2 6.6
After thoroughly mixing G and titanium dioxide powder (anatase type) 181 with a small amount of water, they were dried at 110°C for 16 hours, then formed into pellets of 5 mm $ x 5 mm H, and then heated in air at 450°C for 16 hours. Calcination in atmosphere yields 583% by weight of vanadium pentoxide and 94.1% by weight of titanium dioxide.
A catalyst consisting of 7% by weight was produced.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

比較例 3 二酸化チタン粉末(アナターゼ型)を5mm$x5mm
Hに成形して空気雰囲気下で600℃で3時間焼成して
得られた二酸化チタンのペレソト100gを濃硫酸10
0ml中に1時間浸漬した後,3回水洗し,110゜C
で16時間乾燥し,空気雰囲気下で500℃で3時間焼
成して酸(硫酸)処理した二酸化チタンを得た。
Comparative Example 3 Titanium dioxide powder (anatase type) 5mm x 5mm
100 g of titanium dioxide obtained by molding into H and baking at 600°C for 3 hours in an air atmosphere was mixed with 10 g of concentrated sulfuric acid.
After soaking in 0ml for 1 hour, rinse with water 3 times and heat to 110°C.
The product was dried for 16 hours and calcined at 500° C. for 3 hours in an air atmosphere to obtain acid (sulfuric acid) treated titanium dioxide.

次いで水50mlを80゜Cに加熱し,これにメタバナ
ジン酸アンモニウム10gを加え,攪拌下にg酸15g
を徐々に加えてメタバナジン酸アンモニウムを溶解させ
るとともにバナジウムを還元し,この溶液に前記酸処理
した二酸化チタンを加えて3時間浸漬し,二酸化チタン
に前記バナジウムを還元した溶液を含浸させた後,11
0゜Cで16時間乾燥し,次いで空気雰囲気下で500
℃で3時間焼成して五酸化バナジウム31重量%と二酸
化チタン969重量%とからなる触媒を製造した。
Next, 50 ml of water was heated to 80°C, 10 g of ammonium metavanadate was added thereto, and 15 g of g acid was added under stirring.
was gradually added to dissolve ammonium metavanadate and reduce vanadium, and the acid-treated titanium dioxide was added to this solution and immersed for 3 hours to impregnate titanium dioxide with the vanadium-reduced solution.
Dry at 0°C for 16 hours, then dry at 500°C under air atmosphere.
C. for 3 hours to produce a catalyst containing 31% by weight of vanadium pentoxide and 969% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

比較例 4 水100mlにメタバナジン酸アンモニウム25.73
gを溶解懸濁させ,これに二酸化チタン粉末(アナター
ゼ型)180gを加えて混合した後,110°Cで16
時間乾燥し,次いで5mmグ×5mmHのべレソトに成
形し,空気雰囲気下で400°Cで5時間焼成して五酸
化バナジウム10重量%と二酸化チタン90重量%とか
らなる触媒を製造した。
Comparative example 4 25.73 ammonium metavanadate in 100 ml of water
After dissolving and suspending 180 g of titanium dioxide powder (anatase type) and mixing, the mixture was heated at 110°C for 16
The catalyst was dried for an hour, then molded into a 5 mm x 5 mm H shape, and calcined in an air atmosphere at 400°C for 5 hours to produce a catalyst containing 10% by weight of vanadium pentoxide and 90% by weight of titanium dioxide.

このようにして製造した触媒の活性試験の結果を第4表
に示す。
Table 4 shows the results of the activity test of the catalyst thus produced.

実施例 8 実施例1の硫酸アンモニウム64.3gにかえて酸性硫
酸アンモニウム((NH4)HSO4)58gを使用し
たほかは,実施例1と同様にして触媒を製造した。
Example 8 A catalyst was produced in the same manner as in Example 1, except that 58 g of acidic ammonium sulfate ((NH4)HSO4) was used in place of 64.3 g of ammonium sulfate in Example 1.

この触媒について活性試験した結果,250℃でのNO
x浄化率は92.9%で,300℃でのNOx浄化率は
97.8%であった。
As a result of an activity test on this catalyst, NO
The x purification rate was 92.9%, and the NOx purification rate at 300°C was 97.8%.

比較例 5 比較例1と同様にして得られた触媒(硫酸アンモニウム
を使用しないで製造した触媒)を,10重量%硫酸アン
モニウム水溶液に10分間浸漬した後,空気雰囲気下,
100゜Cで4時間乾燥して触媒Aを製造した。
Comparative Example 5 A catalyst obtained in the same manner as in Comparative Example 1 (a catalyst produced without using ammonium sulfate) was immersed in a 10% by weight ammonium sulfate aqueous solution for 10 minutes, and then immersed in an air atmosphere.
Catalyst A was prepared by drying at 100°C for 4 hours.

この触媒Aについて活性試験した結果,250゜Cでの
NOx浄化率は83.8%で,300゜CでのNOx浄
化率は90.3%であった。
As a result of an activity test for this catalyst A, the NOx purification rate at 250°C was 83.8%, and the NOx purification rate at 300°C was 90.3%.

比較例 6 比較例5と同様にして得られた触媒Aを,空気雰囲気下
,400℃で3時間焼成して触媒Bを製造した。
Comparative Example 6 Catalyst A obtained in the same manner as Comparative Example 5 was calcined at 400° C. for 3 hours in an air atmosphere to produce Catalyst B.

この触媒Bについて活性試験した結果,250℃でのN
Ox浄化率は81.0%で,300℃でのNOx浄化率
は89.2%であった。
As a result of the activity test for this catalyst B, the N
The Ox purification rate was 81.0%, and the NOx purification rate at 300°C was 89.2%.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 五酸化バナジウムと二酸化チタンとからなるアンモ
ニアにより窒素酸化物を還元浄化するための窒素酸化物
浄化用触媒の製造方法において,バナジウムの原子価が
五価より小さい原子価になっているバナジウム化合物の
溶液,硫酸アンモニウムおよび/または酸性硫酸アンモ
ニウム,および二酸化チタンを混合した後,または前記
バナジウム化合物の溶液と硫酸アンモニウムおよび/ま
たは酸性硫酸アンモニウムとを混合した混合溶液を二酸
化チタンに含浸させた後,乾燥し,次いで酸素含有ガス
雰囲気下で400〜650℃で焼成して五酸化バナジウ
ムと二酸化チタンとからなる触媒にすることを特徴とす
る窒素酸化物浄化用触媒一の製造方法。
1. In a method for producing a nitrogen oxide purification catalyst for reducing and purifying nitrogen oxides using ammonia consisting of vanadium pentoxide and titanium dioxide, a vanadium compound in which the valence of vanadium is lower than pentavalence is used. After mixing the solution, ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate, and titanium dioxide, or after impregnating titanium dioxide with a mixed solution of the solution of the vanadium compound and ammonium sulfate and/or acidic ammonium sulfate, it is dried, and then oxygen 1. A method for producing a catalyst for purifying nitrogen oxides, which comprises firing at 400 to 650[deg.] C. in a containing gas atmosphere to obtain a catalyst consisting of vanadium pentoxide and titanium dioxide.
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