製油所・化学工場のHCNはどう減らすか？
発生原因から韓国の排出基準、処理方式ごとの温度と副生成物まで
コークを燃やして触媒を再生します。このときHCNが発生します。
設置されている場合、COと還元性物質を燃焼させます。
排出基準への適合を確認する地点です。
図1. FCC再生塔からバグフィルターまでの排ガスの流れ（概念図）
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・AIを活用した概念図・実際の形状・寸法とは異なります
01 · SOURCES
製油所・化学工場ではHCNはどこで発生するのか？
製油所・化学工場のHCNは、主にFCC再生塔とアクリロニトリル製造工程から発生します。シアン化水素（HCN）は窒素を含むコークや廃ガスが燃焼するときに生じうる有毒ガスで、韓国では大気環境保全法施行規則の別表8でppm単位で管理されています。[1]
FCC再生塔：コーク中の窒素はまずHCNになる
FCC再生塔は、触媒に堆積したコークを燃やして触媒を再生する設備です。コーク中の窒素が燃焼すると、その多くがまずHCNになり、一部は水蒸気と反応してNH₃になるか、酸化されてN₂・NOになります。[2]酸素が十分な完全燃焼では主にN₂とNOが生じ、酸素が不足する部分燃焼では、NH₃・HCNなどの還元性窒素化合物が再生塔出口ではるかに多くなります。[2]後段にCOボイラーがあればガスはもう一度酸化され、煙突には主にSOxとNOxが残り、なければCOとNH₃・HCNがそのまま排出されます。[2]
排出量の幅：設備ごとに大きく異なる
TRC Solutionsの2016年の発表によると、EPAが検討したFCCの報告書22件のうち使用できた資料は9件（8基）で、排出量は原料1バレルあたり0.001～0.022 lb HCNでした。[3]Concaweはコーク1トンあたりの排出係数を、完全燃焼設備で0.58 kg、部分燃焼設備で0.042 kgとしています。[4]両者は基準単位が異なるため、相互に換算・比較はしません。また、COボイラーの使用有無などの運転要素がHCN排出に影響するため、[3]係数の差を設備の優劣とは読みません。
アクリロニトリル：分離工程から粗HCNが出る
アクリロニトリルは、プロピレンにアンモニアと酸素（空気）を反応させるアンモ酸化（400～510°C）で製造され、吸収液を分離する工程で粗シアン化水素が発生します。[5]吸収塔を出た排ガスは、そのまま排出されるか焼却炉に送られます。[5]
| 発生源 | 発生する理由 | 文献に記載された条件・数値 | 煙突前の設備 |
|---|---|---|---|
| FCC完全燃焼 | コーク中の窒素が燃焼する際、一部がHCNになります。[2] | 酸素が十分なら窒素は主にN₂・NOとして出ます。[2]コーク1トンあたりの係数0.58 kg[4] | 工場ごとに確認 |
| FCC部分燃焼＋COボイラー | 酸素が不足し、還元性窒素（NH₃・HCN）が再生塔出口に多く存在します。[2] | COボイラーでもう一度酸化され、煙突には主にSOx・NOxが残ります。[2]コーク1トンあたりの係数0.042 kg[4] | COボイラー（ない場合はCO・NH₃・HCNがそのまま排出）[2] |
| アクリロニトリル廃ガス焼却 | アンモ酸化後の分離工程で粗HCNが発生します。[5] | 反応器400～510°C。吸収塔排ガスは直接排出または焼却[5] | 廃ガス焼却施設 |
02 · REGULATION
HCNの排出基準は何ppmか？
韓国の一般基準は4 ppm以下です。韓国の大気環境保全法施行規則の別表8は、2020年1月1日から、シアン化水素の基準をアクリロニトリル製造施設の廃ガス焼却施設で8 ppm以下、その他の排出施設で4 ppm以下と定めています。[1]
単一の特定大気有害物質を年間10トン以上排出する事業場は、それぞれ6 ppm以下と2 ppm以下です。2019年までは10 ppm以下と5 ppm以下（年10トン以上の事業場は10 ppm以下と3 ppm以下）でした。[1]自社の設備がどの区分に該当するかは、別表8で直接確認する必要があります。
米国EPAは2015年の石油精製施設MACT（Refinery MACT 2）改正で、FCC設備に対してHCNの排出試験を1回実施するよう求め、期限は2017年8月1日でした。[6]本稿ではこれを排出上限ではなく、1回限りの試験義務として紹介します。
| 区分 | 対象 | 基準 | 根拠 |
|---|---|---|---|
| 韓国・一般（2020年1月1日から） | アクリロニトリル製造施設の廃ガス焼却施設／その他の排出施設 | 8 ppm以下／4 ppm以下 | 韓国 大気環境保全法施行規則 別表8[1] |
| 韓国・年10トン以上 | 単一の特定大気有害物質を年10トン以上排出する事業場（上と同じ2区分） | 6 ppm以下／2 ppm以下 | 別表8[1] |
| 韓国・2019年まで | アクリロニトリル製造施設の廃ガス焼却施設／その他の排出施設（年10トン以上の事業場は10／3 ppm） | 10 ppm以下／5 ppm以下 | 別表8[1] |
| 米国・FCC | FCC設備 | HCN排出試験1回（2017年8月1日まで） | 80 FR 75178（2015）[6] |
03 · OPTIONS
HCNの処理方式にはどのようなものがあるか？
本稿では処理方式を、燃焼、触媒加水分解、触媒酸化、吸着（＋触媒）、アルカリ洗浄、触媒フィルターバッグの6つに分けて見ます。Concaweは既存の排ガス処理技術がHCN排出の制御を目的として設計されたものではないと記しているため、[4]方式ごとの温度範囲と残る副生成物をまず確認する必要があります。
COボイラー・焼却施設で燃焼させます。
ダクトの途中に固定床触媒を設けます。
アルカリ溶液で排ガスを洗浄します。
バグフィルター内のフィルターバッグの位置で処理します。
図2. HCN処理方式別の設置位置（概念図）
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・AIを活用した概念図・実際の形状・寸法とは異なります
燃焼（COボイラー・焼却）：HCNはNOxに変わる
燃焼は還元性窒素物質を酸化します。ただし、COボイラーを経たFCCの煙突には主にSOxとNOxが残り、[2]HCNがNOxに変わるという説明もあります。[3][7]燃焼はHCNを減らしますが、NOxの管理が必要になります。
触媒加水分解：HCNはNH₃とCOに変わる
HCNは水蒸気と反応してNH₃とCOになります（HCN + H₂O → NH₃ + CO）。[8]TiO₂（アナターゼ）はAl₂O₃の約2倍の活性を示しました。[8]Cu–Ni/γ-Al₂O₃触媒では、100～500°Cの試験で著者らは400°Cを最適温度とし、H₂O/HCN体積比150の条件で除去率は99%に近い最大値を示しました。[9]酸素が存在するとHCN除去率とNOx生成は増え、NH₃生成は減りました。[9]いずれも実験室の結果であり、商用性能ではありません。
触媒酸化：250°C以上で高い転化率、副生成物はN₂O・NOx
0.5% Pt/Al₂O₃触媒は250°C以上でHCN転化率が95%に達し、生成物としてN₂O・NO・NO₂が観察されました。[10]Pt・Pd系は約250～300°C以上で高い活性を示しますがN₂OとNOxが副生成し、Cu-ZSM-5などは同程度の転化率でN₂選択性がより良好だったとの報告があります。[8]
吸着（＋触媒）：銅担持活性炭触媒は200～350°C
銅を担持した活性炭（AC-Cu）は200～350°CでHCN転化率が96%を超え、副生成物としてN₂OとNOxが生じました（量は条件により異なる）。[11]（著者らはこれを触媒加水分解・酸化として説明しています）
アルカリ洗浄：薬品消費と排水が伴う
ある特許の背景説明には、強アルカリ洗浄はHCNを完全に除去する方法の一つだが、CO₂まで吸収するため薬品消費が大きくなると記されています。[7]すべての洗浄工程に一般化はできず、洗浄液にシアン成分が移るため、排水処理設備もあわせて検討します。
触媒フィルターバッグ：バグフィルター内でばいじんとHCNを同時に
株式会社マイクロワンは触媒フィルターバッグを、バグフィルターがあり排ガス温度が合う場合に、フィルターバッグの交換を中心として、ばいじんとHCNを一つの設備で同時に処理する方式として説明しています。CataFill™の適用温度は排ガス120～200°Cで、構造は技術研究所の触媒フィルターで確認できます。
04 · COMPARISON
処理方式は何を基準に選ぶのか？
方式は排ガス温度で範囲を絞り、副生成物を処理できるかどうかと設置スペースでふるい分けます。
- 温度： 表3の文献温度を排ガス温度と照らし合わせます。
- 酸素・水分： 加水分解では水蒸気が反応物であり、酸素があるとNOxが増えることがあります。[9]
- NOx： NOxがあれば、HCNから生じたNH₃がSCR反応でN₂になることがあります。[8]
- ばいじん・被毒： ばいじんと、触媒を被毒させうる成分があるかを確認します。
- スペース： 反応器・吸着塔・洗浄塔を置く場所があるかを確認します。
| 方式 | 温度（文献の試験条件／製品の適用範囲） | 主な副生成物 | 追加スペース | 既設設備の改造 |
|---|---|---|---|---|
| 燃焼 | 設備による | NOx | 設備による（既設のCOボイラー・焼却施設を活用できるかで異なる） | 新設に近い |
| 触媒加水分解 | 100～500°Cで試験、400°Cが最適[9] | NH₃ | 反応器 | ダクト改造 |
| 触媒酸化 | 250°C以上[10] | N₂O・NOx | 反応器 | ダクト改造 |
| 吸着（＋触媒） | 200～350°C[11] | N₂O・NOx | 吸着塔 | ダクト改造 |
| アルカリ洗浄 | 湿式 | シアン含有排水 | 洗浄塔・排水設備 | 新設に近い |
| 触媒フィルターバッグ | CataFill™の適用温度120～200°C | 触媒の構成による | バグフィルター内で処理 | フィルターバッグ交換が中心（バグフィルターがある場合。ケージ・圧力損失を確認） |
触媒フィルターバッグが適さないケース
- バグフィルターがない工程： フィルターバッグを交換する場所がないため、固定床触媒や燃焼を検討します。
- 排ガスが120～200°Cの範囲外の工程： 他の方式と比較します。
- 副生成物の処理計画がない場合： 触媒の構成によってはNH₃やNOxが残ることがあるため、処理方法をあわせて決めます。
切り替えの可否はコラム「既設バグフィルターを触媒フィルターバッグに切り替えられるか？」で、ばいじんとNOxを同時に処理する原理はコラム「触媒フィルターはばいじんとNOxをどのように同時に処理するのか？」で扱っています。点検項目はエンジニアリングガイドにまとめています。
選ぶ前に確認すること：まず測定から
- 同時に測る： HCN・NOx・NH₃・O₂・H₂O・温度を同時に測定します。酸素が増えるとHCNは減ってもNOxが増えることがあります。[9]
- 干渉を知る： アルカリ吸収法（OTM-29）ではCO₂と硫化物が、FTIRでは水分とサンプリング配管のコールドスポットが誤差の原因となるため、経験のある測定機関が必要です。[3]
- 前後で比較する： 燃焼方式やCOボイラーの有無でHCNが変わるため、運転変更の前後に同じ方法で比較測定します。[4][3]
- 結果で決める： 基準を超える場合は、表3から温度に合う方式を先に比較し、残る副生成物を処理する設備もあわせて検討します。基準値と判断は現場ごとに担当者が決めます。
触媒不織布の上に平らに貼り合わせた薄い膜です。
触媒を担持したPTFE不織布です。
排ガスに含まれるHCNです。
加水分解型触媒で生じうる副生成物で、触媒の構成により異なります。
図3. 触媒フィルターバッグのろ布断面（概念図）
出典：株式会社マイクロワン自社技術資料に基づく・AIを活用した概念図・実際の形状・寸法とは異なります
05 · FIELD CASE
韓国の工場ではどのように適用されたのか？
2026年、韓国の大手企業の製油所・石油化学工場にCataFill™-DHXを840本納入し、排出されていたHCNを90%以上削減しました。触媒はDeNOxとDeHCNを商業供給しており、COなどはカスタム設計で検討します。この実績は当該現場での結果であるため、適用前には排ガス温度、酸素・水分、NOx、バグフィルターの構成をまず確認します。
FAQ
よくある質問
煙突のHCNはどのように測定しますか？
アルカリ吸収法（OTM-29）またはFTIRで測定します。どちらの方法もCO₂・硫化物、水分、サンプリング配管のコールドスポットなどの干渉があるため、経験のある測定機関が必要です。
COボイラーがあればHCNも減りますか？
減ることがあります。ただし、COボイラーではHCNの一部がNOxに変わることがあるため、NOxの管理もあわせて検討する必要があります。
加水分解で生じたNH₃はどうなりますか？
NH₃は排ガス中に残ることがあり、酸素があると一部が酸化されてNOxが増えることがあります。NOxが共存していれば、SCR反応でN₂になることがあります。
年10トン以上排出する事業場の基準はより厳しいのですか？
はい。韓国の基準では、一般基準の4 ppm（焼却施設は8 ppm）に代わり2 ppm（6 ppm）が適用されます。適用区分は別表8で確認します。
- 韓国 国家法令情報センター、「大気環境保全法施行規則」（대기환경보전법 시행규칙）別表8 大気汚染物質の排出許容基準（2026年11月4日改正、気候エネルギー環境部令第67号）。 リンク
- Johnson Matthey、「HCN and NOx control strategies in the FCC」、Digital Refining。メーカー資料（HCNの発生原理の説明にのみ使用） リンク
- TRC Solutions、「Measurement of Hydrogen Cyanide Air Emissions in Refinery Operations」、IPEC 2016。 リンク
- Concawe、「An overview of HCN emissions from FCCUs and their potential impacts on human health」、Report 1/19、2019年。 リンク
- 欧州環境庁（EEA）、「EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook, B4520 Acrylonitrile」、2006年。 リンク
- 米国EPA、「Petroleum Refinery Sector Risk and Technology Review and New Source Performance Standards」、80 Federal Register 75178、2015年。 リンク
- Degussa GmbH、「Process for the separation of hydrogen cyanide from gases and waste gases」、US 5,200,161、1993年。 リンク
- Kröcher, O., Elsener, M.、「Hydrolysis and oxidation of gaseous HCN over heterogeneous catalysts」、Applied Catalysis B: Environmental 92, 75–89、2009年。 リンク
- Yan, L. ほか、「Catalytic hydrolysis of gaseous HCN over Cu–Ni/γ-Al2O3 catalyst: parameters and conditions」、Frontiers of Environmental Science and Engineering 10(6)、2016年。 リンク
- 「Catalytic oxidation of HCN over a 0.5% Pt/Al2O3 catalyst」、Applied Catalysis B: Environmental 65, 282–290、2006年。 リンク
- 「Coupling catalytic hydrolysis and oxidation on metal-modified activated carbon for HCN removal」、RSC Advances 6, 57108–57116、2016年。 リンク