JPH051614Y2 - - Google Patents

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JPH051614Y2
JPH051614Y2 JP19871286U JP19871286U JPH051614Y2 JP H051614 Y2 JPH051614 Y2 JP H051614Y2 JP 19871286 U JP19871286 U JP 19871286U JP 19871286 U JP19871286 U JP 19871286U JP H051614 Y2 JPH051614 Y2 JP H051614Y2
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catalyst
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【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、デイーゼルエンジンの窒素酸化物除
去機構、さらには詳細には、デイーゼルエンジン
からの排気ガス中より窒素酸化物(NOx)を有
効に除去しえるデイーゼルエンジンの窒素酸化物
除去機構に関するものである。
〔考案の技術的背景〕
デイーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物
(以下NOxという)量を低減する方法としては、
従来デイーゼルエンジンの燃料噴射タイミングを
遅らせて、燃料を燃焼させること(いわゆるタイ
ミングリタード)によりNOxの発生を防ぐ方法
が知られている。すなわち、前記NOxは燃料が
高温で燃焼すると多く発生するために、前述のよ
うにタイミングリタードを行うことにより、より
低温で燃料を燃焼させ、NOxの発生を抑制しよ
うとしているのである。
しかしながら、このタイミングリタード法によ
れば、NOxの発生が抑制される反面、燃焼効率
が悪化するばかりでなく、黒煙の発生も多くなる
という欠点があつた。
上述のようなNOxの除去には、ガソリンエン
ジンのように触媒によつて一度発生したNOxを
還元除去する方法も考えられる。
しかしながら、デイーゼルエンジンはガソリン
エンジンに比較して、排気ガス中の残存酸素が多
いという特徴があり、ガソリンエンジンに使用す
る還元剤、たとえば水素、一酸化炭素を利用して
還元することはできないという欠点があつた。す
なわち、ガソリンエンジンにおいては、空気−燃
料を理論混合比として燃焼可能であり、排気ガス
中の酸素は殆ど零になるが、一般にデイーゼルエ
ンジンの場合は、エンジン全負荷においても理論
混合比の約1.3倍の空気が必要であり、このため
排気ガス中にかなりの残存酸素が混在している。
このため、通常の還元剤、たとえば水素、一酸化
炭素などの還元剤を触媒存在下に排気ガス中に添
加しても、先に酸素と反応してしまい、NOxを
還元することができない。したがつてデイーゼル
エンジンの排気ガスを触媒反応によつて除去する
方法は実用化されていないのが現状である。
最近になつて、火力発電の燃焼ガス中のNOx
を除去する方法として、還元剤として、NH3を
使用して触媒存在下に酸素リツチな燃焼ガス中の
NOxを還元する方法が開発されている。
しかしながら、デイーゼルエンジンの排気ガス
中のNOxの還元に、この技術をそのまま使用す
ることはできない。すなわち、前記火力発電に
おいては、定常状態で燃焼ガスを還元するため
に、前記燃焼ガスの温度はほぼ一定であるが、デ
イーゼルエンジンの場合、エンジン負荷によつて
排気ガスの温度が著しく変化すること、前記火
力発電は定常状態であるために、NOxの量はほ
ぼ一定であるが、デイーゼルエンジンの場合はエ
ンジン負荷によつてNOxの量が変化すること、
前記NH3が、有毒であり刺激臭が強いために、
NOxの量に対応しNH3の量を厳密に制御して、
排気ガス中にNH3が残存しないようにする必要
があることなどの種々の条件があるためである。
このため、本出願人は、前記条件を克服するた
めに、排気ガス中のNOxを測定し、このNOx量
に対応した量のNH3を排気ガスに添加してNOx
を触媒還元するNOxの除去方法および機構を考
案した(たとえば特願昭61−201321号など)。
しかしながら、前記NH3を制御した量で排気
ガス中に添加する技術には困難な面も多く、した
がつてコスト高になる虞があつた。
〔考案の目的〕
本考案は上述の点に鑑みなされたものであり、
NH3を還元剤として使用し、かつ触媒を利用し
てデイーゼルエンジンのNOxを還元除去可能で
ある窒素酸化物除去機構において、前記NH3を
若干過剰に添加するとともに、このNH3をアン
モニア吸収触媒によつて吸収せしめることによ
り、厳密なアンモニア添加量の制御を行うことな
く、前記アンモニアが大気中に放出しないように
した窒素酸化物の除去機構を提供することを目的
とする。
〔考案の構成〕
前記目的を達成するため、本考案によるデイー
ゼルエンジンの窒素酸化物除去機構は、デイーゼ
ルエンジンの排気ガス中のNOxを還元するため
のNH3ガスを添加するためのNH3添加手段と、
前記NH3を貯蔵するための手段と、前記NH3が
添加された排気ガス中のNOxを還元するための
TiO2系触媒を備えた触媒コンバータとを備えた
デイーゼルエンジンの窒素酸化物除去機構におい
て、少なくとも前記触媒が活性を有する場合に常
時NH3を過剰状態で添加する手段と、前記触媒
コンバータの下流に過剰のアンモニアを吸収する
ためのアンモニア吸収触媒を充填したアンモニア
吸収触媒用コンバータを備えたことを特徴として
いる。
〔実施例〕
第1図は本考案のデイーゼルエンジンのNOx
除去機構の一実施例を示すブロツク図であるが、
この第1図より明らかなように、本考案による
NOx除去機構によれば、デイーゼルエンジン1
の排気管2は切換弁3を介して分岐しており、分
岐管4は、排気ガスをそのまま大気中に放出する
ようになつている。一方、前記分岐管4と分岐し
ている排気管本管21は窒素酸化物を還元除去す
るためのTiO2触媒の充填された触媒コンバータ
5が接続されている。そしてこの触媒コンバータ
5には、さらにアンモニア吸収触媒の充填された
アンモニア吸収触媒用コンバータ6が接続されて
いる。
前記アンモニア吸収触媒用コンバータ6よりの
排気管本管21は切換弁7を介して前記分岐管4
に接続しているとともに、前記切換弁7を介して
NH3戻り管81に接続している。
NH3貯蔵手段であるNH3タンク8は、流量調
整弁9を介して前記触媒コンバータ5の上流にお
いて前記排気管本管21に接続しており、前記排
気ガスに触媒コンバータ5の上流でNH3を添加
できるようになつているとともに、前記NH3戻
り管81と接続しており、後述のようにアンモニ
ア吸収触媒で放出されたNH3を回収可能になつ
ている。
本考案による窒素酸化物除去機構は、以下のよ
うな作用を行う。
まずデイーゼルエンジン1より排気管2をへて
排出される排気ガスは、温度センサ(図示せず)
によつて温度が測定される。このとき排気ガスの
温度が200〜500℃であるとき、すなわちTiO2触
媒の活性範囲であるときには、切換弁3の作用に
よつて、排気管本管21に導かれる。
NOxを還元するための還元剤であるNH3ガス
は前記触媒コンバータ5の上流で、NH3タンク
8より流量調整弁9を介して供給される。
このようにNH3を排気ガスに、前記触媒コン
バータ5の上流で添加するものであるが、前記
NH3ガスは、前記NOx量に対応して添加される
のが好ましい。しかしながら、本考案においては
前述のように前記触媒コンバータ5の下流にさら
にアンモニア吸収触媒用コンバータ6を有してお
り、このアンモニア吸収触媒用コンバータ6によ
つて未反応のアンモニアは吸収されることにな
る。このため、前記NH3ガスを若干過剰に添加
してもNH3が大気中に放出されることはない。
しかも、NH3は排気ガスに若干過剰に添加され
るために、NOxを確実に還元可能になる。
前述のようにNH3ガスの添加された排気ガス
は、触媒コンバータ5内に導入される。この触媒
コンバータ5内には、排気ガス中のNOxをNH3
によつて還元するための還元触媒であるTiO2が
充填されており、下記の一般式(1)および(2)にした
がつて還元され、その結果NOxが除去される。
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O ……(1) 6NO2+8NH3→7N2+12H2O ……(2) このような反応を生じさせる触媒として、本考
案においては、前述のようにTiO2系触媒を使用
している。たとえば貴金属触媒であるPt,Pbな
どの触媒も、上記反応を生じるのであるが、この
ような触媒は200〜300℃という比較的低温で良好
な活性を有しているという欠点がある。すなわ
ち、このような低温においては排気ガス中の
NOxの量は限定されており(燃料が比較的低温
で燃焼する場合、NOxの発生量が少ない)、前記
NOxを還元除去する必要は薄いとともに、黒煙
が発生しやすく、この黒煙によつて触媒の活性が
低下する虞がある。
したがつて、本考案においては安価で、かつ比
較的高温(200〜500℃)で活性を有するTiO2系
触媒を使用するものである。
このように触媒コンバータ5によつてNOxが
除去された排気ガスは、アンモニア吸収触媒用コ
ンバータ6に入り、過剰のNH3は吸収除去され、
切換弁7を経て大気中に放出される。
一方、排気ガスの温度が前記TiO2触媒の活性
温度である200℃以下である場合、切換弁3を切
り換えて排気ガスを分岐管4に導き、そのまま大
気中に放出する。前述のように排気ガスが低温の
場合はNOxの発生は極少であると考えられ、し
たがつてそのまま大気中に放出しても、影響が少
ないと考えられるからである。このときNH3タ
ンク8よりのNH3の供給は停止される。
一方、排気ガスが500℃以上であるときには、
触媒コンバータ5およびアンモニア吸収触媒用コ
ンバータ6を通過せしめるが、このとき前記
TiO2触媒は活性が低下しており、NOx除去効果
はあまりない。しかしながら、高温の排気ガスは
このTiO2触媒に付着している炭素などの煤を燃
焼せしめて再生する作用を営む。この場合も
NH3タンク8よりのNH3の供給を停止するのが
よい。
前述のようにアンモニア吸収触媒は、NH3を
吸収除去するが、このNH3の吸収限界になつた
ときには、切換弁3を作動させて排気ガスを分岐
管4に導き、そのまま大気中に放出させる。これ
と同時に切換弁7を作動させて排気管本管21を
NH3戻し管81に接続せしめる。このような状
態で、前記アンモニア吸収触媒コンバータ6を加
熱して、アンモニアを放出させる。この放出され
たアンモニアは前記アンモニア戻し管81を経
て、NH3タンク8に戻され、再び還元物質とし
て使用できる。
〔考案の効果〕
以上説明したように、本考案によるデイーゼル
エンジンの窒素酸化物除去機構によれば、NH3
を還元剤として使用し、かつ触媒として比較的高
温で活性を有するTiO2を用いることにより、デ
イーゼルエンジンの酸素リツチな排気ガス中の
NOxを還元除去可能になるという利点がある。
また、前記NH3を若干過剰状態で排気ガスに
添加してNOxの還元を確実にするとともに、過
剰のNH3をアンモニア吸収触媒で吸収除去する
ようにしたので、効率よくNOxが除去可能にな
り、かつ大気中に放出されるNH3が極少に抑制
できるという利点を生じる。また、過剰のNH3
は回収されて再び還元物質として使用可能である
ため、NH3が無駄に消費されることがなくなる
という利点も生じる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案によるデイーゼルエンジンの窒
素酸化物除去機構の一実施例のブロツク図であ
る。 1……デイーゼルエンジン、2……排気管、2
1……排気管本管、3……切換弁、4……分岐
管、5……触媒コンバータ、6……アンモニア吸
収触媒用コンバータ、7……切換弁、8……
NH3タンク。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. デイーゼルエンジンの排気ガス中のNOxを還
    元するためのNH3ガスを添加するためのNH3添
    加手段と、前記NH3を貯蔵するための手段と、
    前記NH3が添加された排気ガス中のNOxを還元
    するためのTiO2系触媒を備えた触媒コンバータ
    とを備えたデイーゼルエンジンの窒素酸化物除去
    機構において、少なくとも前記触媒が活性を有す
    る場合に常時NH3を過剰状態で添加する手段と、
    前記触媒コンバータの下流に過剰のアンモニアを
    吸収するためのアンモニア吸収触媒を充填したア
    ンモニア吸収触媒用コンバータを備えたことを特
    徴とするデイーゼルエンジンの窒素酸化物除去機
    構。
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