JP2000237593A - 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 - Google Patents
窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 200〜350℃の低温領域で窒素酸化物の
除去活性(DeNOx 活性)を有する触媒、およびこの
触媒を用いた窒素酸化物の除去方法、並びに200〜6
00℃という広い温度領域でDeNOx 活性を維持する
方法を提供する。 【解決手段】 低温活性触媒は、白金系触媒にテルルを
添加し、さらにホウ素、亜鉛、リン、タングステン、モ
リブデンおよびスズから選ばれる一種以上および/また
はゼオライトを添加することにより得られる。低温〜高
温活性は、この触媒に300℃以上で高活性のAg、C
u系触媒を組み合わせることにより得られる。
除去活性(DeNOx 活性)を有する触媒、およびこの
触媒を用いた窒素酸化物の除去方法、並びに200〜6
00℃という広い温度領域でDeNOx 活性を維持する
方法を提供する。 【解決手段】 低温活性触媒は、白金系触媒にテルルを
添加し、さらにホウ素、亜鉛、リン、タングステン、モ
リブデンおよびスズから選ばれる一種以上および/また
はゼオライトを添加することにより得られる。低温〜高
温活性は、この触媒に300℃以上で高活性のAg、C
u系触媒を組み合わせることにより得られる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物除去
(DeNOx )触媒およびそれを用いる窒素酸化物除去
方法に関し、詳しくはディーゼルエンジンからの排ガス
の浄化、特にトラックやバス等のディーゼルエンジン登
載車およびディーゼルエンジン使用の自家発電装置の排
ガス浄化に利用される。
(DeNOx )触媒およびそれを用いる窒素酸化物除去
方法に関し、詳しくはディーゼルエンジンからの排ガス
の浄化、特にトラックやバス等のディーゼルエンジン登
載車およびディーゼルエンジン使用の自家発電装置の排
ガス浄化に利用される。
【0002】
【従来の技術】ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジ
ンに較べて熱効率が高く、経済性に優れているので、ト
ラックやバスなどの大型車や自家発電用に多く採用され
ている。しかし、ディーゼルエンジンは煤やNOx を多
く排出するので、その排ガスの浄化技術が求められてい
る。
ンに較べて熱効率が高く、経済性に優れているので、ト
ラックやバスなどの大型車や自家発電用に多く採用され
ている。しかし、ディーゼルエンジンは煤やNOx を多
く排出するので、その排ガスの浄化技術が求められてい
る。
【0003】火力発電所の燃焼排ガス中のNOx を還元
除去する技術は実用化されている。即ち、アンモニアガ
スを燃焼排ガスに添加して触媒上でNOx と反応させ
て、NOx をN2 に還元する技術である。しかし、アン
モニアは保管、管理、取扱いが難しいので、大型の装置
で専門の運転管理者を置けるような工場なら良いが、自
動車や小規模の自家発電装置には利用しづらい。
除去する技術は実用化されている。即ち、アンモニアガ
スを燃焼排ガスに添加して触媒上でNOx と反応させ
て、NOx をN2 に還元する技術である。しかし、アン
モニアは保管、管理、取扱いが難しいので、大型の装置
で専門の運転管理者を置けるような工場なら良いが、自
動車や小規模の自家発電装置には利用しづらい。
【0004】自動車登載用のディーゼルエンジンの排ガ
ス浄化においては、アンモニアの使用を避けて、尿素を
用いる提案やエタノールを還元剤として用いる技術開発
が行われてるが、自動車燃料以外に燃料よりも管理や取
扱いの難しい剤を登載しなければならないのも難点であ
る。そこで、自動車の燃料、即ちディーゼルフューエル
自身をNOx 還元剤として利用できる事が好ましい。
ス浄化においては、アンモニアの使用を避けて、尿素を
用いる提案やエタノールを還元剤として用いる技術開発
が行われてるが、自動車燃料以外に燃料よりも管理や取
扱いの難しい剤を登載しなければならないのも難点であ
る。そこで、自動車の燃料、即ちディーゼルフューエル
自身をNOx 還元剤として利用できる事が好ましい。
【0005】しかし、ディーゼルエンジンでは空気過剰
率が高く、燃焼排ガス中の酸素濃度が6〜10%にも達
するため、NOx 還元剤は燃焼して消費されNOx 還元
に有効に利用されないので、選択性の高い触媒の開発が
必要である。しかも、自動車登載という事で、浄化装置
の大きさは出来るだけ小さい事が要求されるので高活性
触媒が求められる。
率が高く、燃焼排ガス中の酸素濃度が6〜10%にも達
するため、NOx 還元剤は燃焼して消費されNOx 還元
に有効に利用されないので、選択性の高い触媒の開発が
必要である。しかも、自動車登載という事で、浄化装置
の大きさは出来るだけ小さい事が要求されるので高活性
触媒が求められる。
【0006】還元剤の反応選択性を高めてDeNOx活
性を向上させるという要求は大変難しい要求で、このよ
うな要求を満たす触媒は特許文献には報告があるが、実
用車に登載された例はない。
性を向上させるという要求は大変難しい要求で、このよ
うな要求を満たす触媒は特許文献には報告があるが、実
用車に登載された例はない。
【0007】一方、触媒には200〜600℃の広い温
度範囲でのDeNOx 活性が要求されるが、同一触媒で
この範囲を満足することは非常に困難である。そこで、
低温領域をカバーする触媒と高温領域をカバーする触媒
とを組合せて広い温度領域でDeNOx 活性を維持する
試みがなされているが、低温領域(200〜350℃)
において活性を示す触媒がなかった。例えば、Pt/A
l2 O3 やPt/TiO2 触媒は200℃程度の低温か
らでもDeNOx 活性があるが、反応温度が250℃程
度に上がると還元剤(炭化水素)の燃焼反応が優ってN
Ox 転化率が低下してしまう。
度範囲でのDeNOx 活性が要求されるが、同一触媒で
この範囲を満足することは非常に困難である。そこで、
低温領域をカバーする触媒と高温領域をカバーする触媒
とを組合せて広い温度領域でDeNOx 活性を維持する
試みがなされているが、低温領域(200〜350℃)
において活性を示す触媒がなかった。例えば、Pt/A
l2 O3 やPt/TiO2 触媒は200℃程度の低温か
らでもDeNOx 活性があるが、反応温度が250℃程
度に上がると還元剤(炭化水素)の燃焼反応が優ってN
Ox 転化率が低下してしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決すべくなされたものであり、200〜350℃の低温
領域で窒素酸化物の除去活性(DeNOx 活性)を有す
る触媒、および該触媒を用いた窒素酸化物の除去方法、
並びに200〜600℃という広い温度領域でDeNO
x 活性を維持する方法を提供することを目的とする。
決すべくなされたものであり、200〜350℃の低温
領域で窒素酸化物の除去活性(DeNOx 活性)を有す
る触媒、および該触媒を用いた窒素酸化物の除去方法、
並びに200〜600℃という広い温度領域でDeNO
x 活性を維持する方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】先に本発明者等は、Pt
/Al2 O3 やPt/TiO2 などの窒素酸化物除去用
Pt系触媒の還元剤の燃焼活性を抑えるべく鋭意検討し
た結果、これらPt触媒にテルルを添加することにより
該触媒の還元剤燃焼活性が抑えられることを見出し、同
触媒について特許出願している(特願平9−27659
5号)。今回本発明者達は、さらに検討を重ねた結果、
前記のPt−Te系触媒に、ホウ素、リン、亜鉛、タン
グステン、モリブデンおよびスズから選ばれた一種また
は二種以上の元素および/またはゼオライトを添加すれ
ば、上記低温領域における還元剤の反応選択性が高めら
れ、一層DeNOx活性が向上した触媒が得られること
を見出し、本発明に至った。
/Al2 O3 やPt/TiO2 などの窒素酸化物除去用
Pt系触媒の還元剤の燃焼活性を抑えるべく鋭意検討し
た結果、これらPt触媒にテルルを添加することにより
該触媒の還元剤燃焼活性が抑えられることを見出し、同
触媒について特許出願している(特願平9−27659
5号)。今回本発明者達は、さらに検討を重ねた結果、
前記のPt−Te系触媒に、ホウ素、リン、亜鉛、タン
グステン、モリブデンおよびスズから選ばれた一種また
は二種以上の元素および/またはゼオライトを添加すれ
ば、上記低温領域における還元剤の反応選択性が高めら
れ、一層DeNOx活性が向上した触媒が得られること
を見出し、本発明に至った。
【0010】すなわち、本発明の第一の窒素酸化物除去
用触媒は、白金、テルルおよび耐火性無機酸化物並びに
ホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンおよび
スズから選ばれた一種以上の元素とを含有することを特
徴とする。また、本発明の第二の窒素酸化物除去用触媒
は、白金、テルル、耐火性無機酸化物およびゼオライト
を含有することを特徴とする。さらに、本発明の第三の
窒素酸化物除去用触媒は、白金、テルル、耐火性無機酸
化物およびゼオライト並びにホウ素、リン、亜鉛、タン
グステン、モリブデンおよびスズから選ばれた一種以上
の元素とを含有することを特徴とする。
用触媒は、白金、テルルおよび耐火性無機酸化物並びに
ホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンおよび
スズから選ばれた一種以上の元素とを含有することを特
徴とする。また、本発明の第二の窒素酸化物除去用触媒
は、白金、テルル、耐火性無機酸化物およびゼオライト
を含有することを特徴とする。さらに、本発明の第三の
窒素酸化物除去用触媒は、白金、テルル、耐火性無機酸
化物およびゼオライト並びにホウ素、リン、亜鉛、タン
グステン、モリブデンおよびスズから選ばれた一種以上
の元素とを含有することを特徴とする。
【0011】本発明の窒素酸化物除去方法は、前記本発
明のいずれかの触媒が充填された触媒層に、窒素酸化物
含有ガスおよび還元剤を導入することを特徴とする。さ
らに、本発明の窒素酸化物除去方法は、前記本発明のい
ずれかの触媒が充填された触媒層の上流に、300℃以
上で前記触媒より高い窒素酸化物除去活性を有する触媒
が充填された触媒層を設け、該上流に設けた触媒層から
窒素酸化物含有ガスおよび還元剤を導入することを特徴
とする。この方法により、200〜600℃の広い温度
範囲で窒素酸化物を除去することができる。
明のいずれかの触媒が充填された触媒層に、窒素酸化物
含有ガスおよび還元剤を導入することを特徴とする。さ
らに、本発明の窒素酸化物除去方法は、前記本発明のい
ずれかの触媒が充填された触媒層の上流に、300℃以
上で前記触媒より高い窒素酸化物除去活性を有する触媒
が充填された触媒層を設け、該上流に設けた触媒層から
窒素酸化物含有ガスおよび還元剤を導入することを特徴
とする。この方法により、200〜600℃の広い温度
範囲で窒素酸化物を除去することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の第一の触媒は、活性成分として、白金およびテ
ルル並びにホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリブ
デンおよびスズから選ばれた一種以上の元素を含有し、
これらの活性成分が耐火性無機酸化物に担持されたもの
である。それぞれの活性成分の含有量は、耐火性無機酸
化物の量に対して、白金含有量が好ましくは0.1〜5
重量%、より好ましくは0.5〜2重量%、テルル含有
量が好ましくは0.05〜5重量%、より好ましくは
0.1〜2重量%、ホウ素、リン、亜鉛、タングステ
ン、モリブデンおよびスズから選ばれた前記一種以上の
元素の総含有量が好ましくは0.1〜20重量%、より
好ましくは0.3〜10重量%である。
本発明の第一の触媒は、活性成分として、白金およびテ
ルル並びにホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリブ
デンおよびスズから選ばれた一種以上の元素を含有し、
これらの活性成分が耐火性無機酸化物に担持されたもの
である。それぞれの活性成分の含有量は、耐火性無機酸
化物の量に対して、白金含有量が好ましくは0.1〜5
重量%、より好ましくは0.5〜2重量%、テルル含有
量が好ましくは0.05〜5重量%、より好ましくは
0.1〜2重量%、ホウ素、リン、亜鉛、タングステ
ン、モリブデンおよびスズから選ばれた前記一種以上の
元素の総含有量が好ましくは0.1〜20重量%、より
好ましくは0.3〜10重量%である。
【0013】本発明の第二の触媒は、活性成分として、
白金、テルルおよびゼオライトを含有し、白金およびテ
ルルが担持された耐火性無機酸化物とゼオライトとの混
合物である。それぞれの活性成分の含有量は、耐火性無
機酸化物の量に対して、白金含有量が好ましくは0.1
〜5重量%、より好ましくは0.5〜2重量%、テルル
含有量が好ましくは0.05〜5重量%、より好ましく
は0.1〜2重量%であり、ゼオライトの含有量は、触
媒総量に対して好ましくは1〜50重量%、より好まし
くは3〜30重量%である。
白金、テルルおよびゼオライトを含有し、白金およびテ
ルルが担持された耐火性無機酸化物とゼオライトとの混
合物である。それぞれの活性成分の含有量は、耐火性無
機酸化物の量に対して、白金含有量が好ましくは0.1
〜5重量%、より好ましくは0.5〜2重量%、テルル
含有量が好ましくは0.05〜5重量%、より好ましく
は0.1〜2重量%であり、ゼオライトの含有量は、触
媒総量に対して好ましくは1〜50重量%、より好まし
くは3〜30重量%である。
【0014】本発明の第三の触媒は、活性成分として、
白金、テルルおよびゼオライト並びにホウ素、リン、亜
鉛、タングステン、モリブデンおよびスズから選ばれた
一種以上の元素を含有する。この第三の触媒は、白金お
よびテルル並びにホウ素、リン、亜鉛、タングステン、
モリブデンおよびスズから選ばれた一種以上の元素が担
持された耐火性無機酸化物とゼオライトとの混合物であ
る。それぞれの活性成分の含有量は、耐火性無機酸化物
の量に対して、白金含有量が好ましくは0.1〜5重量
%、より好ましくは0.5〜2重量%、テルル含有量が
好ましくは0.05〜5重量%、より好ましくは0.1
〜2重量%、ホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリ
ブデンおよびスズから選ばれた前記一種以上の元素の総
含有量が好ましくは0.1〜20重量%、より好ましく
は0.3〜10重量%であり、ゼオライトの含有量は、
触媒総量に対して好ましくは1〜50重量%、より好ま
しくは3〜30重量%である。
白金、テルルおよびゼオライト並びにホウ素、リン、亜
鉛、タングステン、モリブデンおよびスズから選ばれた
一種以上の元素を含有する。この第三の触媒は、白金お
よびテルル並びにホウ素、リン、亜鉛、タングステン、
モリブデンおよびスズから選ばれた一種以上の元素が担
持された耐火性無機酸化物とゼオライトとの混合物であ
る。それぞれの活性成分の含有量は、耐火性無機酸化物
の量に対して、白金含有量が好ましくは0.1〜5重量
%、より好ましくは0.5〜2重量%、テルル含有量が
好ましくは0.05〜5重量%、より好ましくは0.1
〜2重量%、ホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリ
ブデンおよびスズから選ばれた前記一種以上の元素の総
含有量が好ましくは0.1〜20重量%、より好ましく
は0.3〜10重量%であり、ゼオライトの含有量は、
触媒総量に対して好ましくは1〜50重量%、より好ま
しくは3〜30重量%である。
【0015】上記本発明のいずれの触媒も、白金の含有
量が0.1重量%未満ではDeNO x 活性が低下し、一
方5重量%を越えてもその量に見合うDeNOx 活性の
向上は得られない。また、テルルの含有量並びにホウ
素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンおよびスズ
から選ばれる一種以上の含有量がそれぞれ0.05重量
%、0.1重量%未満ではそれらの添加効果が認められ
ず、一方、それぞれ5重量%、20重量%を越えるとD
eNOx 活性が低下するなど触媒性能に悪影響を及ぼす
ことがあるので好ましくない。ゼオライトの含有量が1
重量%未満では、その添加効果が認められず、50重量
%を越えても50重量%の場合とその添加効果はほとん
ど変わらない。
量が0.1重量%未満ではDeNO x 活性が低下し、一
方5重量%を越えてもその量に見合うDeNOx 活性の
向上は得られない。また、テルルの含有量並びにホウ
素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンおよびスズ
から選ばれる一種以上の含有量がそれぞれ0.05重量
%、0.1重量%未満ではそれらの添加効果が認められ
ず、一方、それぞれ5重量%、20重量%を越えるとD
eNOx 活性が低下するなど触媒性能に悪影響を及ぼす
ことがあるので好ましくない。ゼオライトの含有量が1
重量%未満では、その添加効果が認められず、50重量
%を越えても50重量%の場合とその添加効果はほとん
ど変わらない。
【0016】本発明で用いられる耐火性無機酸化物とし
ては、通常触媒用担体として用いられているものであれ
ば何れでもよく、例えば、アルミナ、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、またはこれらの複合酸化物であるシリ
カ・アルミナ、アルミナ・チタニア、アルミナ・ジルコ
ニア、チタニア・ジルコニアなどが挙げられるが、好ま
しい担体はアルミナである。
ては、通常触媒用担体として用いられているものであれ
ば何れでもよく、例えば、アルミナ、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア、またはこれらの複合酸化物であるシリ
カ・アルミナ、アルミナ・チタニア、アルミナ・ジルコ
ニア、チタニア・ジルコニアなどが挙げられるが、好ま
しい担体はアルミナである。
【0017】本発明のDeNOx 触媒の調製法として
は、特に制限はなく、従来から知られている方法により
調製される。例えば、上記の耐火性無機酸化物に白金、
テルルなどの前記活性成分を含む水溶液を含浸させたの
ち乾燥し、300〜600℃で焼成することにより活性
成分が担持された触媒が得られる。この場合、粉末状の
耐火性無機酸化物に活性成分を担持させたのち所望の形
状に成形するか、あるいは所望の形状に成形された耐火
性無機酸化物に活性成分を担持させるなど、いずれの方
法でも良い。ゼオライトを含有する第二および第三のD
eNOx 触媒の調製法としては、白金、テルルなどの前
記活性成分を耐火性無機酸化物に担持したのち、所定量
のゼオライトと混合する、または耐火性無機酸化物とゼ
オライトを混合した成型物に前記の活性成分を担持する
等の方法が挙げられる。
は、特に制限はなく、従来から知られている方法により
調製される。例えば、上記の耐火性無機酸化物に白金、
テルルなどの前記活性成分を含む水溶液を含浸させたの
ち乾燥し、300〜600℃で焼成することにより活性
成分が担持された触媒が得られる。この場合、粉末状の
耐火性無機酸化物に活性成分を担持させたのち所望の形
状に成形するか、あるいは所望の形状に成形された耐火
性無機酸化物に活性成分を担持させるなど、いずれの方
法でも良い。ゼオライトを含有する第二および第三のD
eNOx 触媒の調製法としては、白金、テルルなどの前
記活性成分を耐火性無機酸化物に担持したのち、所定量
のゼオライトと混合する、または耐火性無機酸化物とゼ
オライトを混合した成型物に前記の活性成分を担持する
等の方法が挙げられる。
【0018】本発明で用いられる白金、テルル、ホウ
素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンおよびスズ
などの活性成分の出発物質としては、通常用いられる水
溶性の化合物であれば特に制限はない。また有機溶媒に
可溶な化合物も用いられる。白金の化合物としては、ジ
ニトロジアンミン白金、塩化白金または塩化白金アンモ
ニウムなどが挙げられ、テルル化合物としては、テルル
酸、テルル酸ナトリウムまたは塩化テルルなどが挙げら
れる。
素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンおよびスズ
などの活性成分の出発物質としては、通常用いられる水
溶性の化合物であれば特に制限はない。また有機溶媒に
可溶な化合物も用いられる。白金の化合物としては、ジ
ニトロジアンミン白金、塩化白金または塩化白金アンモ
ニウムなどが挙げられ、テルル化合物としては、テルル
酸、テルル酸ナトリウムまたは塩化テルルなどが挙げら
れる。
【0019】また、ホウ素化合物としては、ホウ酸、塩
化ホウ素等のハロゲン化物、ホウ素アルコキシドなどの
有機ホウ素化合物がある。リン化合物としては、リン
酸、次亜リン酸、亜リン酸あるいはこれらのエステル、
ホスホニウム塩等の有機リン化合物がある。亜鉛化合物
としては、硝酸亜鉛、塩化亜鉛等の無機酸塩、酢酸亜
鉛、蟻酸亜鉛等の有機酸塩、亜鉛ペンタジオネートなど
の有機亜鉛化合物がある。タングステン化合物として
は、タングステン酸アンモニウムなどのタングステン酸
塩、タングステンアルコキシドなどの有機タングステン
化合物が挙げられる。モリブデン化合物としては、モリ
ブデン酸アンモニウムなどのモリブデン酸塩、ジオキソ
ビス(2,4ペンタンジオナト)モリブデンなどの有機
モリブデン化合物がある。スズ化合物としては、スズ酸
塩、塩化スズ、スズアルコキシドやテトラブチルスズな
どの有機スズ化合物がある。本発明で用いられるゼオラ
イトは、例えばY型、L型、ZSM型、モルデナイト、
ベータ、アルミノフォスフェート、シリコアルミノフォ
スフェートなどが挙げらる。特に、耐水熱性の点からは
SiO2/Al2O3=10(モル比)以上のハイシリカ
ゼオライトが好ましい。
化ホウ素等のハロゲン化物、ホウ素アルコキシドなどの
有機ホウ素化合物がある。リン化合物としては、リン
酸、次亜リン酸、亜リン酸あるいはこれらのエステル、
ホスホニウム塩等の有機リン化合物がある。亜鉛化合物
としては、硝酸亜鉛、塩化亜鉛等の無機酸塩、酢酸亜
鉛、蟻酸亜鉛等の有機酸塩、亜鉛ペンタジオネートなど
の有機亜鉛化合物がある。タングステン化合物として
は、タングステン酸アンモニウムなどのタングステン酸
塩、タングステンアルコキシドなどの有機タングステン
化合物が挙げられる。モリブデン化合物としては、モリ
ブデン酸アンモニウムなどのモリブデン酸塩、ジオキソ
ビス(2,4ペンタンジオナト)モリブデンなどの有機
モリブデン化合物がある。スズ化合物としては、スズ酸
塩、塩化スズ、スズアルコキシドやテトラブチルスズな
どの有機スズ化合物がある。本発明で用いられるゼオラ
イトは、例えばY型、L型、ZSM型、モルデナイト、
ベータ、アルミノフォスフェート、シリコアルミノフォ
スフェートなどが挙げらる。特に、耐水熱性の点からは
SiO2/Al2O3=10(モル比)以上のハイシリカ
ゼオライトが好ましい。
【0020】本発明のDeNOx 触媒は、通常は所望の
形状に成型して用いられるが、好ましくはハニカム構造
体として用いられる。この場合、活性成分含有耐火性無
機酸化物を適当なバインダーとともにハニカム状に成型
して使用することもできる。また、コージライト等のセ
ラミックまたは金属からなるハニカム構造体の表面に上
記の活性成分含有耐火性無機酸化物のスラリーをコート
したのち、乾燥、焼成することにより得られるハニカム
構造体触媒を用いても良い。
形状に成型して用いられるが、好ましくはハニカム構造
体として用いられる。この場合、活性成分含有耐火性無
機酸化物を適当なバインダーとともにハニカム状に成型
して使用することもできる。また、コージライト等のセ
ラミックまたは金属からなるハニカム構造体の表面に上
記の活性成分含有耐火性無機酸化物のスラリーをコート
したのち、乾燥、焼成することにより得られるハニカム
構造体触媒を用いても良い。
【0021】本発明の窒素酸化物の除去方法は、前記本
発明の第一の触媒、第二の触媒または第三の触媒を用
い、還元剤によって、窒素酸化物含有ガス中の窒素酸化
物を除去するものである。本発明では、上記の触媒を含
むハニカム構造体など適宜の成形体が充填された触媒層
に窒素酸化物含有ガスおよび還元剤との混合ガスが導入
され、上記触媒により窒素酸化物が還元除去される。
発明の第一の触媒、第二の触媒または第三の触媒を用
い、還元剤によって、窒素酸化物含有ガス中の窒素酸化
物を除去するものである。本発明では、上記の触媒を含
むハニカム構造体など適宜の成形体が充填された触媒層
に窒素酸化物含有ガスおよび還元剤との混合ガスが導入
され、上記触媒により窒素酸化物が還元除去される。
【0022】本発明においては、還元剤としてアンモニ
ア、炭化水素などの通常用いられている還元剤が用いら
れるが、炭化水素が好ましい。炭化水素としては、ディ
ーゼル燃料中に含まれる成分が好ましく、中でも沸点が
160〜340℃の範囲の液状炭化水素がより好まし
い。従ってディーゼルエンジンの排ガス中の窒素酸化物
の除去の場合は、ディーゼル燃料がそのまま還元剤とし
て用いられる。
ア、炭化水素などの通常用いられている還元剤が用いら
れるが、炭化水素が好ましい。炭化水素としては、ディ
ーゼル燃料中に含まれる成分が好ましく、中でも沸点が
160〜340℃の範囲の液状炭化水素がより好まし
い。従ってディーゼルエンジンの排ガス中の窒素酸化物
の除去の場合は、ディーゼル燃料がそのまま還元剤とし
て用いられる。
【0023】本発明の窒素酸化物除去方法において、窒
素酸化物と炭化水素との混合比は、窒素酸化物1容量部
あたり炭化水素がメタン換算で1〜50容量部の範囲か
ら選ばれる。炭化水素がメタン換算で1重量部未満で
は、炭化水素が窒素酸化物含有ガス(排気ガス)中の酸
素と優先的に反応し、窒素酸化物との反応の機会が少な
くなる。また、50容量部より高くしてもその増加量に
見合うNOx 除去率の向上が見られず、余剰の未反応炭
化水素を除去しなればならないという問題が生じてく
る。
素酸化物と炭化水素との混合比は、窒素酸化物1容量部
あたり炭化水素がメタン換算で1〜50容量部の範囲か
ら選ばれる。炭化水素がメタン換算で1重量部未満で
は、炭化水素が窒素酸化物含有ガス(排気ガス)中の酸
素と優先的に反応し、窒素酸化物との反応の機会が少な
くなる。また、50容量部より高くしてもその増加量に
見合うNOx 除去率の向上が見られず、余剰の未反応炭
化水素を除去しなればならないという問題が生じてく
る。
【0024】本発明の窒素酸化物除去方法において、炭
化水素を還元剤として用い、触媒として本発明の触媒の
みを用いる場合には、200〜350℃の反応温度範囲
が好ましい。一方、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化
する場合、その排ガスの温度は200〜600℃という
広い範囲で変化するため、この広い温度領域での排ガス
浄化能力が要求されるが、本発明の触媒は350℃を越
えるような高温では充分なDeNOx 活性を示さない。
化水素を還元剤として用い、触媒として本発明の触媒の
みを用いる場合には、200〜350℃の反応温度範囲
が好ましい。一方、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化
する場合、その排ガスの温度は200〜600℃という
広い範囲で変化するため、この広い温度領域での排ガス
浄化能力が要求されるが、本発明の触媒は350℃を越
えるような高温では充分なDeNOx 活性を示さない。
【0025】そこで、特にディーゼルエンジンの排ガス
浄化の場合、本発明の窒素酸化物除去方法においては、
本発明の触媒が充填された触媒層の上流側に、300℃
以上の温度領域で充分なDeNOx 活性を示す触媒が充
填された触媒層を設ける。そして、まず窒素酸化物含有
ガスと炭化水素との混合物を前記の300℃以上の温度
領域で高活性な触媒層に導入し、次いで本発明の触媒の
触媒層に導入する。上記のように触媒層を2段に構成す
ることにより、排ガス温度が300℃以上の場合は上流
測の高温活性触媒により窒素酸化物が除去され、300
℃より低い温度の排ガスの場合は主として下流側の本発
明の触媒によって窒素酸化物が除去される。その結果、
200〜600℃という広範囲の温度領域での排ガスの
浄化が可能になる。
浄化の場合、本発明の窒素酸化物除去方法においては、
本発明の触媒が充填された触媒層の上流側に、300℃
以上の温度領域で充分なDeNOx 活性を示す触媒が充
填された触媒層を設ける。そして、まず窒素酸化物含有
ガスと炭化水素との混合物を前記の300℃以上の温度
領域で高活性な触媒層に導入し、次いで本発明の触媒の
触媒層に導入する。上記のように触媒層を2段に構成す
ることにより、排ガス温度が300℃以上の場合は上流
測の高温活性触媒により窒素酸化物が除去され、300
℃より低い温度の排ガスの場合は主として下流側の本発
明の触媒によって窒素酸化物が除去される。その結果、
200〜600℃という広範囲の温度領域での排ガスの
浄化が可能になる。
【0026】前記本発明の方法において、300℃以上
の高温で充分なDeNOx 活性を示す触媒としては、従
来から知られている高温活性触媒であれば特に制限はな
い。例えば、Ag、Cu、Co、Fe、Znなどの活性
金属がアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト
などに担持された触媒が用いられる。
の高温で充分なDeNOx 活性を示す触媒としては、従
来から知られている高温活性触媒であれば特に制限はな
い。例えば、Ag、Cu、Co、Fe、Znなどの活性
金属がアルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト
などに担持された触媒が用いられる。
【0027】
【実施例】実施例1 BET表面積が100m2 /gのアルミナ100gに、
Ptに換算して2.0gのジニトロンジアンミン白金、
Teに換算して0.4gのテルル酸およびBに換算して
0.5gのホウ酸を含む水溶液200mlを加えた。よ
く混合したのち蒸発乾固し、450℃で2時間焼成し
た。得られた粉体にヒドラジン溶液を加えて還元処理し
たのち、110℃で2時間乾燥することによりアルミナ
担持白金・テルル・ホウ素触媒を得た。
Ptに換算して2.0gのジニトロンジアンミン白金、
Teに換算して0.4gのテルル酸およびBに換算して
0.5gのホウ酸を含む水溶液200mlを加えた。よ
く混合したのち蒸発乾固し、450℃で2時間焼成し
た。得られた粉体にヒドラジン溶液を加えて還元処理し
たのち、110℃で2時間乾燥することによりアルミナ
担持白金・テルル・ホウ素触媒を得た。
【0028】上記で得られた触媒の粉末とアルミナゾル
(濃度10wt%)の混合物に触媒濃度が35重量%に
なるように純水を加えて調整したのち、ボールミルで湿
式粉砕してウオッシュコート用スラリーを調製した。こ
のスラリーに市販のコージライト製ハニカム構造体(ガ
ス流通セル数400個、直径20mm、長さ16mm)
を浸漬したのち引き上げ、表面の余分のスラリーをエア
ーブローで除去した。次いで、このスラリー付着ハニカ
ム構造体を120℃、2時間乾燥し、500℃、3時間
焼成することにより、ハニカム構造体表面に触媒が15
0g/L担持された触媒Aを得た。
(濃度10wt%)の混合物に触媒濃度が35重量%に
なるように純水を加えて調整したのち、ボールミルで湿
式粉砕してウオッシュコート用スラリーを調製した。こ
のスラリーに市販のコージライト製ハニカム構造体(ガ
ス流通セル数400個、直径20mm、長さ16mm)
を浸漬したのち引き上げ、表面の余分のスラリーをエア
ーブローで除去した。次いで、このスラリー付着ハニカ
ム構造体を120℃、2時間乾燥し、500℃、3時間
焼成することにより、ハニカム構造体表面に触媒が15
0g/L担持された触媒Aを得た。
【0029】実施例2 実施例1におけるホウ酸の代わりに、Ζnに換算して
0.5gの硝酸亜鉛を用いた以外は実施例1と同様の操
作により、触媒担持量が150g/Lの触媒Bを得た。
0.5gの硝酸亜鉛を用いた以外は実施例1と同様の操
作により、触媒担持量が150g/Lの触媒Bを得た。
【0030】実旅例3 実施例1におけるホウ酸の代わりに、Wに換算して5.
0gのパラタングステン酸アンモニウムを用いた以外は
実施例1と同様の操作により、触媒担持量が150g/
Lの触媒Cを得た。
0gのパラタングステン酸アンモニウムを用いた以外は
実施例1と同様の操作により、触媒担持量が150g/
Lの触媒Cを得た。
【0031】実施例4 実施例1におけるホウ酸の代わりに、Pに換算して0.
5gのリン酸を用いた以外は実施例1と同様の操作によ
り、触媒担持量が150g/Lの触媒Dを得た。
5gのリン酸を用いた以外は実施例1と同様の操作によ
り、触媒担持量が150g/Lの触媒Dを得た。
【0032】実施例5 BET表面積が100m2 /gのアルミナ100gに、
Ptに換算して2.0gのジニトロジアンミン白金およ
びTeに換算して0.4gのテルル酸を含む水溶液20
0mlを加えた。よく混合したのち蒸発乾固し、450
℃で2時間焼成した。得られた粉体にヒドラジン溶液を
加えて還元処理したのち、110℃で2時間乾燥した。
得られた粉末とゼオライト(H型ZSM−5、SiO2
/Al2O3 =300(モル比))を、粉末/ゼオライ
ト=90/10(重量比)の割合で十分に混合し、アル
ミナ担持白金・テルル・ゼオライト触媒の粉末を得た。
上記で得られた触媒粉末を用いた以外は実施例1同様の
方法で、ハニカム構造体表面に触媒が150g/L担持
された触媒Eを得た。
Ptに換算して2.0gのジニトロジアンミン白金およ
びTeに換算して0.4gのテルル酸を含む水溶液20
0mlを加えた。よく混合したのち蒸発乾固し、450
℃で2時間焼成した。得られた粉体にヒドラジン溶液を
加えて還元処理したのち、110℃で2時間乾燥した。
得られた粉末とゼオライト(H型ZSM−5、SiO2
/Al2O3 =300(モル比))を、粉末/ゼオライ
ト=90/10(重量比)の割合で十分に混合し、アル
ミナ担持白金・テルル・ゼオライト触媒の粉末を得た。
上記で得られた触媒粉末を用いた以外は実施例1同様の
方法で、ハニカム構造体表面に触媒が150g/L担持
された触媒Eを得た。
【0033】実施例6 実施例5におけるH型ZSM−5(SiO2/Al2O3
=300(モル比))の代わりに、H型ΖSM−5(S
iO2 /Al2 O3=40(モル比))を用いた以外は
実施例5と同様の操作により、触媒担持量が150g/
Lの触媒Fを得た。
=300(モル比))の代わりに、H型ΖSM−5(S
iO2 /Al2 O3=40(モル比))を用いた以外は
実施例5と同様の操作により、触媒担持量が150g/
Lの触媒Fを得た。
【0034】実施例7 実施例1で調製されたアルミナ担持白金・テルル・ホウ
素触媒の粉末とH型ZSM−5(SiO2 /Al2 O3
=300(モル比))を、粉末/ゼオライト=90/1
0(重量比)の割合で十分に混合し、触媒粉末を得た。
上記で得られた触媒粉末を用いた以外は実施例1同様の
方法で、ハニカム構造体表面に触媒が150g/L担持
された触媒Gを得た。
素触媒の粉末とH型ZSM−5(SiO2 /Al2 O3
=300(モル比))を、粉末/ゼオライト=90/1
0(重量比)の割合で十分に混合し、触媒粉末を得た。
上記で得られた触媒粉末を用いた以外は実施例1同様の
方法で、ハニカム構造体表面に触媒が150g/L担持
された触媒Gを得た。
【0035】実施例8 実施例1におけるホウ素の含有量をアルミナ重量基準で
1.0重量%とした以外は、実施例1と同様の操作によ
り、触媒担持量が150g/Lの触媒Hを得た。
1.0重量%とした以外は、実施例1と同様の操作によ
り、触媒担持量が150g/Lの触媒Hを得た。
【0036】実施例9 実施例1における白金の含有量を1.0重量%、テルル
の含有量を0.6重量%(共にアルミナ基準)とした以
外は、実施例1と同様の操作により、触媒担持量が15
0g/Lの触媒Iを得た。
の含有量を0.6重量%(共にアルミナ基準)とした以
外は、実施例1と同様の操作により、触媒担持量が15
0g/Lの触媒Iを得た。
【0037】実施例10 実施例1におけるテルルの含有量をアルミナ重量基準で
1.2重量%とした以外は実施例1と同様の操作によ
り、触媒担持量が150g/Lの触媒Jを得た。
1.2重量%とした以外は実施例1と同様の操作によ
り、触媒担持量が150g/Lの触媒Jを得た。
【0038】実施例11 実施例1におけるホウ酸の代わりに、Moに換算して
0.6gのモリブデン酸アンモニウムを用いた以外は実
施例1と同様の操作により、触媒担持量が150g/L
の触媒Kを得た。
0.6gのモリブデン酸アンモニウムを用いた以外は実
施例1と同様の操作により、触媒担持量が150g/L
の触媒Kを得た。
【0039】実施例12 実施例1におけるジニトロジアンミン白金の代わりにP
tに換算して2.0gの塩化白金酸、ホウ酸の代わりに
Snに換算して0.5gの塩化錫(II)を用いた以外
は実施例1と同様の操作により、触媒担持量が150g
/Lの触媒Lを得た。
tに換算して2.0gの塩化白金酸、ホウ酸の代わりに
Snに換算して0.5gの塩化錫(II)を用いた以外
は実施例1と同様の操作により、触媒担持量が150g
/Lの触媒Lを得た。
【0040】比較例1 BET表面積が100m2 /gのアルミナ100gに、
Ptに換算して2.0gのジニトロジアンミン白金、T
eに換算して0.4gのテルル酸を含む水溶液200m
lを加えた。よく混合したのち蒸発乾燥し、450℃で
2時間焼成した。得られた粉体にヒドラジン溶液を加え
て還元処理したのち、110℃で2時間乾燥することに
よりアルミナ担持白金・テルル触媒を得た。上記で得ら
れた触媒粉末を用いた以外は実施例1同様の方法で、ハ
ニカム構造体表面に触媒が150g/L担持された触媒
Mを得た。
Ptに換算して2.0gのジニトロジアンミン白金、T
eに換算して0.4gのテルル酸を含む水溶液200m
lを加えた。よく混合したのち蒸発乾燥し、450℃で
2時間焼成した。得られた粉体にヒドラジン溶液を加え
て還元処理したのち、110℃で2時間乾燥することに
よりアルミナ担持白金・テルル触媒を得た。上記で得ら
れた触媒粉末を用いた以外は実施例1同様の方法で、ハ
ニカム構造体表面に触媒が150g/L担持された触媒
Mを得た。
【0041】試験例1 実施例1〜12および比較例1で得られた触媒A〜Mの
それぞれを反応器に充填し、表1の条件で窒素酸化物除
去試験を行った。結果を表2に示す。
それぞれを反応器に充填し、表1の条件で窒素酸化物除
去試験を行った。結果を表2に示す。
【0042】
【表1】
【0043】
【表2】
【0044】実施例13 実施例1で用いたアルミナにAgが5.0重量%(アル
ミナ基準)担持されたAg/Al2 O3 触媒の粉末を、
実施例1と同様の方法で市販コージライト製ハニカム構
造体(ガス流通セル数400個、直径20mm、長さ8
mm)の表面に担持して、触媒が150g/L担持した
触媒Nを調製した。また、実施例5においてハニカム構
造体の長さを8mmとした以外は、実施例5と同様の触
媒Oを調製した。
ミナ基準)担持されたAg/Al2 O3 触媒の粉末を、
実施例1と同様の方法で市販コージライト製ハニカム構
造体(ガス流通セル数400個、直径20mm、長さ8
mm)の表面に担持して、触媒が150g/L担持した
触媒Nを調製した。また、実施例5においてハニカム構
造体の長さを8mmとした以外は、実施例5と同様の触
媒Oを調製した。
【0045】試験例2 試験例1と同様の反応器に実施例13で得られた触媒N
および触媒Oをこの順序で充填し、反応温度を500℃
まで変化させた以外は、試験例1と同じ条件で窒素酸化
物除去試験を行った。結果を表3に示す。なお、反応ガ
スは触媒NからOへ流通させた。
および触媒Oをこの順序で充填し、反応温度を500℃
まで変化させた以外は、試験例1と同じ条件で窒素酸化
物除去試験を行った。結果を表3に示す。なお、反応ガ
スは触媒NからOへ流通させた。
【0046】
【表3】
【0047】
【発明の効果】本発明によれば、反応温度が300℃以
上になるとDeNOx 活性が低下していた従来の白金系
触媒にテルルを添加し、さらにホウ素、亜鉛、リン、タ
ングステン、モリブデンおよびスズから選ばれる少なく
とも一種および/またはゼオライトを添加することによ
って、得られる触媒のDeNOx 活性が向上するととも
に350℃程度の温度まで活性レベルを高く維持するこ
とが可能となった。また、本発明の触媒は、未反応の炭
化水素を燃焼する効果も有している。
上になるとDeNOx 活性が低下していた従来の白金系
触媒にテルルを添加し、さらにホウ素、亜鉛、リン、タ
ングステン、モリブデンおよびスズから選ばれる少なく
とも一種および/またはゼオライトを添加することによ
って、得られる触媒のDeNOx 活性が向上するととも
に350℃程度の温度まで活性レベルを高く維持するこ
とが可能となった。また、本発明の触媒は、未反応の炭
化水素を燃焼する効果も有している。
【0048】本発明の窒素酸化物の除去方法によれば、
300℃以上で高活性を有するAg、Cu系触媒と本発
明の触媒とを組み合わせることにより、200〜600
℃という広い温度領域でDeNOx 活性を高く維持でき
る。
300℃以上で高活性を有するAg、Cu系触媒と本発
明の触媒とを組み合わせることにより、200〜600
℃という広い温度領域でDeNOx 活性を高く維持でき
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01J 29/44 B01D 53/36 102B (72)発明者 木島 嘉之 新潟県新津市滝谷本町1番26号日揮化学株 式会社開発研究所内 Fターム(参考) 4D048 AA06 AB02 AC09 BA03X BA04X BA11X BA11Y BA12Y BA16X BA16Y BA26Y BA27X BA27Y BA29X BA29Y BA30X BA30Y BA42X BA42Y BB01 BB02 4G069 AA03 AA08 BA01B BA07A BA07B BA13B BB06A BB06B BC22A BC35A BC35B BC59A BC60A BC60B BC63A BC63B BC75A BC75B BD03A BD03B BD07A BD07B CA03 CA08 CA13 DA06 EA02Y EA19
Claims (8)
- 【請求項1】 白金、テルルおよび耐火性無機酸化物並
びにホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モリブデンお
よびスズから選ばれた一種以上の元素とを含有すること
を特徴とする窒素酸化物除去用触媒。 - 【請求項2】 白金、テルル、耐火性無機酸化物および
ゼオライトを含有することを特徴とする窒素酸化物除去
用触媒。 - 【請求項3】 白金、テルル、耐火性無機酸化物および
ゼオライト並びにホウ素、リン、亜鉛、タングステン、
モリブデンおよびスズから選ばれた一種以上の元素とを
含有することを特徴とする窒素酸化物除去用触媒。 - 【請求項4】 白金含有量が、耐火性無機酸化物含有量
の0.1〜5重量%、かつテルル含有量が、耐火性無機
酸化物含有量の0.05〜5重量%である、請求項1〜
3いずれかに記載の窒素酸化物除去用触媒。 - 【請求項5】 ホウ素、リン、亜鉛、タングステン、モ
リブデンおよびスズから選ばれた前記一種以上の元素の
総含有量が、耐火性無機酸化物含有量の0.1〜20重
量%である、請求項1または3記載の窒素酸化物除去用
触媒。 - 【請求項6】 ゼオライトの含有量が、触媒総量の1〜
50重量%である、請求項2または3記載の窒素酸化物
除去用触媒。 - 【請求項7】 請求項1ないし6のいずれかに記載の触
媒が充填された触媒層に、窒素酸化物含有ガスおよび還
元剤を導入することを特徴とする窒素酸化物除去方法。 - 【請求項8】 請求項1ないし6のいずれかに記載の触
媒が充填された触媒層の上流に、300℃以上で前記触
媒より高い窒素酸化物除去活性を有する触媒が充填され
た触媒層を設け、該上流に設けた触媒層から窒素酸化物
含有ガスおよび還元剤を導入することを特徴とする窒素
酸化物除去方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044933A JP2000237593A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 |
| JP2000600774A JP4774153B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 |
| PCT/JP2000/001039 WO2000050169A1 (en) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | Catalyst for removing nitrogen oxides and method for removing nitrogen oxides |
| EP00905296A EP1075870A4 (en) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | CATALYST AND METHOD FOR REMOVING NITROXIDE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044933A JP2000237593A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000237593A true JP2000237593A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12705288
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11044933A Pending JP2000237593A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 |
| JP2000600774A Expired - Lifetime JP4774153B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000600774A Expired - Lifetime JP4774153B2 (ja) | 1999-02-23 | 2000-02-23 | 窒素酸化物除去用触媒および窒素酸化物除去方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1075870A4 (ja) |
| JP (2) | JP2000237593A (ja) |
| WO (1) | WO2000050169A1 (ja) |
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| US8475755B2 (en) | 2009-08-21 | 2013-07-02 | Sub-Chemie Inc. | Oxidation catalyst and method for destruction of CO, VOC and halogenated VOC |
| CN110642365B (zh) * | 2019-11-11 | 2021-10-12 | 浙江晶立捷环境科技有限公司 | 一种用亚临界氧化技术深度处理废水的方法 |
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| US3527824A (en) * | 1968-07-01 | 1970-09-08 | Universal Oil Prod Co | Transalkylation process |
| US4169042A (en) * | 1978-03-13 | 1979-09-25 | Phillips Petroleum Company | Cracking process and catalyst for same containing tellurium |
| JPS61209046A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-09-17 | Riken Corp | 酸化窒素の低温還元反応用非晶質金属粉末触媒 |
| JPS63240946A (ja) * | 1987-03-26 | 1988-10-06 | Nissan Motor Co Ltd | 排ガス浄化用触媒 |
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1999
- 1999-02-23 JP JP11044933A patent/JP2000237593A/ja active Pending
-
2000
- 2000-02-23 JP JP2000600774A patent/JP4774153B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2000-02-23 WO PCT/JP2000/001039 patent/WO2000050169A1/ja not_active Ceased
- 2000-02-23 EP EP00905296A patent/EP1075870A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1075870A1 (en) | 2001-02-14 |
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