JPH06319948A - 排気ガス処理装置 - Google Patents
排気ガス処理装置Info
- Publication number
- JPH06319948A JPH06319948A JP5106993A JP10699393A JPH06319948A JP H06319948 A JPH06319948 A JP H06319948A JP 5106993 A JP5106993 A JP 5106993A JP 10699393 A JP10699393 A JP 10699393A JP H06319948 A JPH06319948 A JP H06319948A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- water
- zeolite catalyst
- nox
- separation membrane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Drying Of Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】排気系の上流部にゼオライト触媒が配置され
た、エンジン排気ガスの処理装置において、該ゼオライ
ト触媒よりも上流部に、水蒸気分離膜からなる排気ガス
中の水分除去部が配置されていることを特徴とする排気
ガス処理装置。 【効果】本発明の排気ガス処理装置は、ＮＯｘの転化率
にたいへん優れる。
た、エンジン排気ガスの処理装置において、該ゼオライ
ト触媒よりも上流部に、水蒸気分離膜からなる排気ガス
中の水分除去部が配置されていることを特徴とする排気
ガス処理装置。 【効果】本発明の排気ガス処理装置は、ＮＯｘの転化率
にたいへん優れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンや
リーンバーンエンジンなどの排気ガスに代表される、過
剰な酸素雰囲気下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するの
に有効なゼオライト触媒を利用した排気ガス処理装置に
関する。
リーンバーンエンジンなどの排気ガスに代表される、過
剰な酸素雰囲気下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するの
に有効なゼオライト触媒を利用した排気ガス処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、自動車などのガソリンエンジ
ンにおいては、排気ガス中の有害成分である窒素酸化物
（ＮＯｘ）を除去するために、排気系に白金−パラジウ
ム−ロジウムなどの貴金属を担持した三元触媒を配置し
て、排気ガスの浄化を行なっている。しかし、この三元
触媒は酸素の存在によって失活し、ＮＯｘの除去性能が
極端に低下する欠点がある。したがって、三元触媒を有
効に作用させるためにはエンジンの空燃比を理論空燃比
に近づけて燃焼させなければならず、リーンバーンエン
ジンや、ディーゼルエンジンのように空気を過剰に供給
する場合には利用することが出来ない問題点がある。
ンにおいては、排気ガス中の有害成分である窒素酸化物
（ＮＯｘ）を除去するために、排気系に白金−パラジウ
ム−ロジウムなどの貴金属を担持した三元触媒を配置し
て、排気ガスの浄化を行なっている。しかし、この三元
触媒は酸素の存在によって失活し、ＮＯｘの除去性能が
極端に低下する欠点がある。したがって、三元触媒を有
効に作用させるためにはエンジンの空燃比を理論空燃比
に近づけて燃焼させなければならず、リーンバーンエン
ジンや、ディーゼルエンジンのように空気を過剰に供給
する場合には利用することが出来ない問題点がある。
【０００３】また、近年ではかかる問題点を解決するた
めに、特開昭６３−２８３７２７号公報では酸素過剰雰
囲気下においても有効にＮＯｘを除去することが可能
な、遷移金属でイオン交換したゼオライト触媒が考えら
れている。
めに、特開昭６３−２８３７２７号公報では酸素過剰雰
囲気下においても有効にＮＯｘを除去することが可能
な、遷移金属でイオン交換したゼオライト触媒が考えら
れている。
【０００４】上記のゼオライト触媒は、排気ガス中に存
在する一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を還元剤
とする反応により有効にＮＯｘを除去することが可能で
ある。
在する一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）を還元剤
とする反応により有効にＮＯｘを除去することが可能で
ある。
【０００５】しかしながら、かかるゼオライト触媒は、
わずかな水分の存在によりする結晶構造の変化をきたし
窒素酸化物の除去性能が低下することが知られている。
このため、排気ガス中の水分の存在によってゼオライト
触媒を単体で使用することは実際上不可能である。
わずかな水分の存在によりする結晶構造の変化をきたし
窒素酸化物の除去性能が低下することが知られている。
このため、排気ガス中の水分の存在によってゼオライト
触媒を単体で使用することは実際上不可能である。
【０００６】上記問題点を解決するために、特開平４−
３００６３１号公報では、ゼオライト触媒の上流部にな
んらかの水分除去部、具体的には水性ガス反応用触媒を
配置し、ゼオライト触媒に供給される排気ガスの水分量
を５％以下に低減させて窒素酸化物を除去する方法が記
載されている。
３００６３１号公報では、ゼオライト触媒の上流部にな
んらかの水分除去部、具体的には水性ガス反応用触媒を
配置し、ゼオライト触媒に供給される排気ガスの水分量
を５％以下に低減させて窒素酸化物を除去する方法が記
載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４−３００６３１号公報に記載されているような、
水性ガス反応用触媒を用いる方法では、水分の除去反応
に排気ガス中のＣＯやＨＣを還元剤として用いるため
に、水分除去後の排気ガス中には上記還元成分の量が少
なくなり、ゼオライト触媒によるＮＯｘの還元除去が不
可能になる問題が考えられる。
開平４−３００６３１号公報に記載されているような、
水性ガス反応用触媒を用いる方法では、水分の除去反応
に排気ガス中のＣＯやＨＣを還元剤として用いるため
に、水分除去後の排気ガス中には上記還元成分の量が少
なくなり、ゼオライト触媒によるＮＯｘの還元除去が不
可能になる問題が考えられる。
【０００８】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決し、ＮＯｘを有効に除去できる排気ガス処理装置を提
供することにある。
決し、ＮＯｘを有効に除去できる排気ガス処理装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、下記の構成を有する。
成するために、下記の構成を有する。
【００１０】「排気系の上流部にゼオライト触媒が配置
された、エンジン排気ガスの処理装置において、該ゼオ
ライト触媒よりも上流部に、水蒸気分離膜からなる排気
ガス中の水分除去部が配置されていることを特徴とする
排気ガス処理装置」さて、本発明における排気ガス処理
装置の水分除去部分の水蒸気分離膜の材質については、
特に限定されるものではないが、排気ガスの温度が２０
０〜６００℃といった比較的高温度であることから、こ
れらの温度に耐え得るセラミック系の材質が好ましい。
特にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）やシリカ（ＳｉＯ2 ）、あ
るいはジルコニア（ＺｒＯ2 ）は耐食性や、化学的安定
性も高いので水蒸気分離膜の素材として適している。ま
た、これらのセラミックスを複合して用いることも可能
である。この水蒸気分離膜は、上記セラミックスを微細
な細孔を有する多孔質の薄膜にすることによって得られ
る。水蒸気分離膜の水分分離機構については特に限定す
るものではないが、水蒸気が凝縮性であることから、細
孔内での表面拡散、あるいは毛管凝縮機構が支配的にな
ると考えられる。したがって、上記分離機構を有効に作
用させるために、水蒸気分離膜の平均細孔径は１０ｎｍ
以下にすることが好ましい。さらに好ましくは５ｎｍ以
下である。このような水蒸気分離膜を得る方法は、上述
した種類のセラミックスのゾルを多孔質支持体表面に塗
布する方法が簡便で、かつ良好な多孔質薄膜を得る上で
好ましい。また、この他にＣＶＤ、ＰＶＤ、あるいはス
パッタリングなどの方法を用いても良好な水蒸気分離膜
を得ることができる。
された、エンジン排気ガスの処理装置において、該ゼオ
ライト触媒よりも上流部に、水蒸気分離膜からなる排気
ガス中の水分除去部が配置されていることを特徴とする
排気ガス処理装置」さて、本発明における排気ガス処理
装置の水分除去部分の水蒸気分離膜の材質については、
特に限定されるものではないが、排気ガスの温度が２０
０〜６００℃といった比較的高温度であることから、こ
れらの温度に耐え得るセラミック系の材質が好ましい。
特にアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）やシリカ（ＳｉＯ2 ）、あ
るいはジルコニア（ＺｒＯ2 ）は耐食性や、化学的安定
性も高いので水蒸気分離膜の素材として適している。ま
た、これらのセラミックスを複合して用いることも可能
である。この水蒸気分離膜は、上記セラミックスを微細
な細孔を有する多孔質の薄膜にすることによって得られ
る。水蒸気分離膜の水分分離機構については特に限定す
るものではないが、水蒸気が凝縮性であることから、細
孔内での表面拡散、あるいは毛管凝縮機構が支配的にな
ると考えられる。したがって、上記分離機構を有効に作
用させるために、水蒸気分離膜の平均細孔径は１０ｎｍ
以下にすることが好ましい。さらに好ましくは５ｎｍ以
下である。このような水蒸気分離膜を得る方法は、上述
した種類のセラミックスのゾルを多孔質支持体表面に塗
布する方法が簡便で、かつ良好な多孔質薄膜を得る上で
好ましい。また、この他にＣＶＤ、ＰＶＤ、あるいはス
パッタリングなどの方法を用いても良好な水蒸気分離膜
を得ることができる。
【００１１】次に、本発明で用いるゼオライト触媒につ
いては、特に限定するものではなく、周知のゼオライト
触媒、例えば、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、あるい
はマンガン（Ｍｎ）などの遷移金属でイオン交換したゼ
オライト触媒を使用することができる。
いては、特に限定するものではなく、周知のゼオライト
触媒、例えば、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、あるい
はマンガン（Ｍｎ）などの遷移金属でイオン交換したゼ
オライト触媒を使用することができる。
【００１２】さて、本発明の排気ガス処理装置は、上述
した水蒸気分離膜を水分除去部として排気系の上流部に
配置することにより、排気ガス中に含まれる水分が水分
除去部を通過中に除去されることになる。このとき水分
除去部から流出する排気ガス中の水分量は５％以下、好
ましくは１％以下になるように水蒸気分離膜の能力を選
定する。このようにして、水分除去部から流出した排気
ガスはその水分量が十分に低くなっている。したがっ
て、排気系の下流部に配置したゼオライト触媒が水分に
よって失活することがなくなる。また、ゼオライト触媒
のＮＯｘ除去に必要な還元成分であるＣＯやＨＣの量
は、水分除去部を通過後もまったく変わらないために、
ＮＯｘを高効率で有効に除去することができる。
した水蒸気分離膜を水分除去部として排気系の上流部に
配置することにより、排気ガス中に含まれる水分が水分
除去部を通過中に除去されることになる。このとき水分
除去部から流出する排気ガス中の水分量は５％以下、好
ましくは１％以下になるように水蒸気分離膜の能力を選
定する。このようにして、水分除去部から流出した排気
ガスはその水分量が十分に低くなっている。したがっ
て、排気系の下流部に配置したゼオライト触媒が水分に
よって失活することがなくなる。また、ゼオライト触媒
のＮＯｘ除去に必要な還元成分であるＣＯやＨＣの量
は、水分除去部を通過後もまったく変わらないために、
ＮＯｘを高効率で有効に除去することができる。
【００１３】
実施例１ 空燃比制御されたガソリンエンジンの排気系の上流部に
水蒸気分離膜からなる水分除去部を配置し、下流部にゼ
オライト触媒を配置した排気ガス処理装置を組み立て
た。図１に本発明排気ガス処理装置の概略を示す。図１
において、１はエンジン、２は水分除去部のケーシン
グ、３は水蒸気分離膜、４は水分の排出口、５はゼオラ
イト触媒を示す。
水蒸気分離膜からなる水分除去部を配置し、下流部にゼ
オライト触媒を配置した排気ガス処理装置を組み立て
た。図１に本発明排気ガス処理装置の概略を示す。図１
において、１はエンジン、２は水分除去部のケーシン
グ、３は水蒸気分離膜、４は水分の排出口、５はゼオラ
イト触媒を示す。
【００１４】ここで、水分除去部の水蒸気分離膜は、ア
ルミナの管状多孔質支持体の表面に粒子径１０ｎｍのア
ルミナゾル溶液を塗布し、７００℃で３０分焼成するこ
とによって得た。この時、水蒸気分離膜の平均細孔径は
３ｎｍであった。
ルミナの管状多孔質支持体の表面に粒子径１０ｎｍのア
ルミナゾル溶液を塗布し、７００℃で３０分焼成するこ
とによって得た。この時、水蒸気分離膜の平均細孔径は
３ｎｍであった。
【００１５】次に、該水蒸気分離膜の片側の面上を水蒸
気を含む排気ガスが通過できるようにし、他方の面側を
減圧にして水分のみが透過分離できるように隔壁を設け
ることにより水分除去部を構成した。
気を含む排気ガスが通過できるようにし、他方の面側を
減圧にして水分のみが透過分離できるように隔壁を設け
ることにより水分除去部を構成した。
【００１６】下流部に配置したゼオライト触媒について
は、ＺＳＭ−５型のゼオライト粉末を酢酸銅水溶液中に
浸漬することによって得られる、Ｃｕでイオン交換した
ゼオライト（Ｃｕ−ＺＳＭ−５）を用いた。そして、該
ゼオライト触媒をスラリー状にして、アルミナ担体上に
塗布し、５００℃で２時間焼成することによって得た。
は、ＺＳＭ−５型のゼオライト粉末を酢酸銅水溶液中に
浸漬することによって得られる、Ｃｕでイオン交換した
ゼオライト（Ｃｕ−ＺＳＭ−５）を用いた。そして、該
ゼオライト触媒をスラリー状にして、アルミナ担体上に
塗布し、５００℃で２時間焼成することによって得た。
【００１７】上記のようにして得た排気ガス処理装置に
おいて、下記の供給条件で排気ガスを処理し、ＮＯｘの
Ｎ2 への転化率を測定したところ、転化率は４５％であ
った。
おいて、下記の供給条件で排気ガスを処理し、ＮＯｘの
Ｎ2 への転化率を測定したところ、転化率は４５％であ
った。
【００１８】（排気ガス供給条件） 排気ガス温度 ： ５００℃ 排気ガス流量（ＧＨＳＶ）： １２４０００／ｈ 排気ガス組成 ＮＯｘ含有量 ： １０００ ｐｐｍ ＣＯ 含有量 ： ４５００ ｐｐｍ ＨＣ 含有量 ： ５６０ ｐｐｍ Ｈ2 Ｏ含有量 ： １３．０ ％ ＣＯ2 含有量 ： １２．０ ％ Ｏ2 含有量 ： ０．３ ％ 実施例２ ディーゼルエンジンの排気系において、実施例１と同じ
排気ガス処理装置を組み立て、下記の条件で排気ガスを
処理し、ＮＯｘのＮ2 への転化率を測定したところ、転
化率は４２％であった。
排気ガス処理装置を組み立て、下記の条件で排気ガスを
処理し、ＮＯｘのＮ2 への転化率を測定したところ、転
化率は４２％であった。
【００１９】（排気ガス供給条件） 排気ガス温度 ： ３５０℃ 排気ガス流量（ＧＨＳＶ）： １１００００／ｈ 排気ガス組成 ＮＯｘ含有量 ： ８００ ｐｐｍ ＣＯ 含有量 ： １０００ ｐｐｍ ＨＣ 含有量 ： ２１０ ｐｐｍ Ｈ2 Ｏ含有量 ： ９．０ ％ ＣＯ2 含有量 ： ７．０ ％ Ｏ2 含有量 ： １２．３ ％ 比較例１ ガソリンエンジンの排気系において、ゼオライト触媒の
みからなる排気ガス処理装置を組み立てた。ここで、ゼ
オライト触媒は実施例１で用いた触媒と同様のものを用
いた。
みからなる排気ガス処理装置を組み立てた。ここで、ゼ
オライト触媒は実施例１で用いた触媒と同様のものを用
いた。
【００２０】上記のようにして得た排気ガス処理装置に
おいて、実施例１とまったく同じ条件で排気ガスを処理
し、ＮＯｘのＮ2 への転化率を測定したところ、転化率
は７％であった。
おいて、実施例１とまったく同じ条件で排気ガスを処理
し、ＮＯｘのＮ2 への転化率を測定したところ、転化率
は７％であった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の排気ガス処理装置は、ＮＯｘの
転化率にたいへん優れる。
転化率にたいへん優れる。
【図１】本発明排気ガス処理装置の概略構成図である。
１：エンジン ２：水分除去部のケーシング ３：水蒸気分離膜 ４：水分の排出口 ５：ゼオライト触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 71/02 ５００ 9153−4Ｄ Ｆ０１Ｎ 3/28 ＺＡＢ ３０１ Ｃ
Claims (2)
- 【請求項１】排気系の上流部にゼオライト触媒が配置さ
れた、エンジン排気ガスの処理装置において、該ゼオラ
イト触媒よりも上流部に、水蒸気分離膜からなる排気ガ
ス中の水分除去部が配置されていることを特徴とする排
気ガス処理装置。 - 【請求項２】該水蒸気分離膜が、セラミック系材質から
なることを特徴とする請求項１記載の排気ガス処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106993A JPH06319948A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 排気ガス処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5106993A JPH06319948A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 排気ガス処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06319948A true JPH06319948A (ja) | 1994-11-22 |
Family
ID=14447763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5106993A Pending JPH06319948A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 排気ガス処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06319948A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996039576A1 (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-12 | Johnson Matthey Public Limited Company | Combatting air pollution |
| GB2345866A (en) * | 1998-12-03 | 2000-07-26 | Rover Group | Separating oxygen from exhaust stream |
| US7121087B2 (en) * | 2000-11-06 | 2006-10-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
| WO2010075205A3 (en) * | 2008-12-22 | 2010-09-23 | Caterpillar Inc. | Nox reduction system having a separator |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP5106993A patent/JPH06319948A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996039576A1 (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-12 | Johnson Matthey Public Limited Company | Combatting air pollution |
| US5939028A (en) * | 1995-06-06 | 1999-08-17 | Johnson Matthey Plc | Combatting air pollution |
| GB2345866A (en) * | 1998-12-03 | 2000-07-26 | Rover Group | Separating oxygen from exhaust stream |
| US7121087B2 (en) * | 2000-11-06 | 2006-10-17 | Nissan Motor Co., Ltd. | Exhaust emission control device of internal combustion engine |
| WO2010075205A3 (en) * | 2008-12-22 | 2010-09-23 | Caterpillar Inc. | Nox reduction system having a separator |
| CN102300623A (zh) * | 2008-12-22 | 2011-12-28 | 卡特彼勒公司 | 具有分离器的NOx还原系统 |
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