JPH081014A - 脱硝触媒およびそれを用いた脱硝方法 - Google Patents
脱硝触媒およびそれを用いた脱硝方法Info
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- JPH081014A JPH081014A JP6164729A JP16472994A JPH081014A JP H081014 A JPH081014 A JP H081014A JP 6164729 A JP6164729 A JP 6164729A JP 16472994 A JP16472994 A JP 16472994A JP H081014 A JPH081014 A JP H081014A
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- catalyst
- exhaust gas
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 希薄空燃比の内燃機関の排気ガス中のＮＯｘ
の高効率で高信頼性を持った脱硝方法を提供する。 【構成】 活性アルミナを担体とし、錫と、銀および／
または酸化銀とを担持させてなる触媒において、活性ア
ルミナの細孔半径と細孔容積の関係が、細孔半径３００
オングストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値
をＡとし、細孔半径５０オングストローム以下の細孔の
占める細孔容積の合計値をＢとし、細孔半径１００〜３
００オングストロームの範囲の細孔の占める細孔容積の
合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３０％以上であり、Ｃ
がＡの１５％以下であり、希薄空燃比で運転される内燃
機関における排気ガスが脱硝触媒入口で４００〜６００
℃の温度範囲で処理される脱硝方法よりなる。
の高効率で高信頼性を持った脱硝方法を提供する。 【構成】 活性アルミナを担体とし、錫と、銀および／
または酸化銀とを担持させてなる触媒において、活性ア
ルミナの細孔半径と細孔容積の関係が、細孔半径３００
オングストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値
をＡとし、細孔半径５０オングストローム以下の細孔の
占める細孔容積の合計値をＢとし、細孔半径１００〜３
００オングストロームの範囲の細孔の占める細孔容積の
合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３０％以上であり、Ｃ
がＡの１５％以下であり、希薄空燃比で運転される内燃
機関における排気ガスが脱硝触媒入口で４００〜６００
℃の温度範囲で処理される脱硝方法よりなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は排気ガス、特に自動車な
どの内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物の浄化に用いら
れる排気ガス浄化用の脱硝触媒に関し、更に詳細には、
希薄空燃比の内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を高空
間速度で、且つ高効率で浄化することができるような脱
硝触媒およびこれを用いた脱硝方法に関するものであ
る。
どの内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物の浄化に用いら
れる排気ガス浄化用の脱硝触媒に関し、更に詳細には、
希薄空燃比の内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を高空
間速度で、且つ高効率で浄化することができるような脱
硝触媒およびこれを用いた脱硝方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車用エンジンなどの内燃機関から排
出される各種の燃焼排気ガス中には、燃焼生成物である
水や、二酸化炭素（ＣＯ２）と共に一酸化窒素（ＮＯ）
や、二酸化窒素（ＮＯ２）などの窒素酸化物（ＮＯｘ）
が相当量含まれている。ＮＯｘは人体に影響し、呼吸器
疾患に対する罹患率を増加させるばかりでなく、地球環
境保全上から問題視される酸性雨の原因の１つにもなっ
ている。そのためこれら各種の排気ガスから効率よく窒
素酸化物を除去するための脱硝触媒の開発が望まれてい
る。
出される各種の燃焼排気ガス中には、燃焼生成物である
水や、二酸化炭素（ＣＯ２）と共に一酸化窒素（ＮＯ）
や、二酸化窒素（ＮＯ２）などの窒素酸化物（ＮＯｘ）
が相当量含まれている。ＮＯｘは人体に影響し、呼吸器
疾患に対する罹患率を増加させるばかりでなく、地球環
境保全上から問題視される酸性雨の原因の１つにもなっ
ている。そのためこれら各種の排気ガスから効率よく窒
素酸化物を除去するための脱硝触媒の開発が望まれてい
る。
【０００３】ＮＯｘ中のＮＯの理想的な除去方法は、下
記（１）式の反応式で示されるようなＮＯの直接分解を
行う方法である。該（１）式は、反応平衡論的には右辺
の生成系が圧倒的優位な反応である。
記（１）式の反応式で示されるようなＮＯの直接分解を
行う方法である。該（１）式は、反応平衡論的には右辺
の生成系が圧倒的優位な反応である。
【０００４】 ２ＮＯ＝Ｎ２＋Ｏ２ （１） この反応に依存する脱硝技術として特開昭６０−１２５
２５０号公報記載の方法が挙げられる。この脱硝技術
は、Ｃｕをイオン交換法によりゼオライトに担持させた
触媒を用いるものであり、この触媒がＮＯの直接分解反
応を促進するとしている。しかしながら、この脱硝技術
では（１）式の反応によって生成した酸素が触媒活性点
に優先的に付着するために、脱硝効率が次第に低下して
しまうという問題があった。また、反応系内に過剰の酸
素が存在する条件（酸素過剰雰囲気) では、完全に
（１）式の反応が阻害されてしまうという欠点もあっ
た。
２５０号公報記載の方法が挙げられる。この脱硝技術
は、Ｃｕをイオン交換法によりゼオライトに担持させた
触媒を用いるものであり、この触媒がＮＯの直接分解反
応を促進するとしている。しかしながら、この脱硝技術
では（１）式の反応によって生成した酸素が触媒活性点
に優先的に付着するために、脱硝効率が次第に低下して
しまうという問題があった。また、反応系内に過剰の酸
素が存在する条件（酸素過剰雰囲気) では、完全に
（１）式の反応が阻害されてしまうという欠点もあっ
た。
【０００５】他方、地球温暖化防止の観点から近年希薄
燃焼方式の内燃機関が注目を集めている。従来の自動車
用ガソリンエンジンは、空燃比λ＝１付近で制御された
化学量論的に燃焼を行うものであって、その排気ガス処
理に対しては排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水
素（ＨＣ）およびＮＯｘを主として白金（Ｐｔ）、ロジ
ウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）およびセリア（Ｃｅ
Ｏ２）を含むアルミナ触媒に接触させてこれらの有害成
分を同時に除去する三元触媒方式が採用されていた。し
かし、この三元触媒方式による方法では、希薄燃焼方式
のリーンバーンガソリンエンジンにおける排気ガスに対
する浄化には十分な効果が得られなかった。また、ディ
ーゼルエンジンは元来リーンバーンエンジンであるが、
最近その排気ガスについては、浮遊粒子状物質とＮＯｘ
の両者に対してかなり厳しい規制が行われるようになっ
てきた。
燃焼方式の内燃機関が注目を集めている。従来の自動車
用ガソリンエンジンは、空燃比λ＝１付近で制御された
化学量論的に燃焼を行うものであって、その排気ガス処
理に対しては排気ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水
素（ＨＣ）およびＮＯｘを主として白金（Ｐｔ）、ロジ
ウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）およびセリア（Ｃｅ
Ｏ２）を含むアルミナ触媒に接触させてこれらの有害成
分を同時に除去する三元触媒方式が採用されていた。し
かし、この三元触媒方式による方法では、希薄燃焼方式
のリーンバーンガソリンエンジンにおける排気ガスに対
する浄化には十分な効果が得られなかった。また、ディ
ーゼルエンジンは元来リーンバーンエンジンであるが、
最近その排気ガスについては、浮遊粒子状物質とＮＯｘ
の両者に対してかなり厳しい規制が行われるようになっ
てきた。
【０００６】従来、酸素過剰雰囲気下でＮＯｘを還元除
去する方法としては、還元ガスとして僅かな量でも選択
的に触媒に吸着されるＮＨ３を使用して行う方法が既に
確立されており、いわゆる固定発生源であるボイラーや
ディーゼルエンジンからの排気ガスの脱硝触媒において
工業化されている。しかしこの方法においては、未反応
の還元剤の回収処理のために特別な装置を必要とし、こ
れに臭気の強いアンモニアを用いることもあって、自動
車などの移動発生源からの排気ガスの脱硝技術には適用
することができない。
去する方法としては、還元ガスとして僅かな量でも選択
的に触媒に吸着されるＮＨ３を使用して行う方法が既に
確立されており、いわゆる固定発生源であるボイラーや
ディーゼルエンジンからの排気ガスの脱硝触媒において
工業化されている。しかしこの方法においては、未反応
の還元剤の回収処理のために特別な装置を必要とし、こ
れに臭気の強いアンモニアを用いることもあって、自動
車などの移動発生源からの排気ガスの脱硝技術には適用
することができない。
【０００７】近年、酸素過剰雰囲気の希薄燃焼ガス中に
残存する未燃炭化水素を還元剤としてＮＯｘの還元反応
を進行させることができることが報告されて以来、該反
応を促進させるための触媒について種々の提案がなされ
ている。例えば、アルミナやアルミナに遷移金属を担持
させた触媒が、炭化水素を還元剤として用いたＮＯｘ還
元反応に有効であるとする数多くの報告がなされてい
る。また、特開平４−２８２８４８号公報には、０．１
〜４重量％のＣｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｖ等を含
有するアルミナまたはシリカ−アルミナをＮＯｘ還元用
触媒として使用した例が記載されている。
残存する未燃炭化水素を還元剤としてＮＯｘの還元反応
を進行させることができることが報告されて以来、該反
応を促進させるための触媒について種々の提案がなされ
ている。例えば、アルミナやアルミナに遷移金属を担持
させた触媒が、炭化水素を還元剤として用いたＮＯｘ還
元反応に有効であるとする数多くの報告がなされてい
る。また、特開平４−２８２８４８号公報には、０．１
〜４重量％のＣｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｖ等を含
有するアルミナまたはシリカ−アルミナをＮＯｘ還元用
触媒として使用した例が記載されている。
【０００８】またさらに、Ｐｔをアルミナに担持させた
触媒を用いると、ＮＯｘ還元反応を２００〜３００℃の
低温領域で進行させることができることが特開平４−２
６７９４６号公報、特開平５−６８８５５号公報および
特開平５−１０３９４９号公報に記載されている。しか
しながら、これらの貴金属担持触媒を用いた場合には還
元剤である炭化水素の燃焼反応が過度に促進されるため
にＮＯｘ還元反応の選択性が乏しくなるという欠点があ
った。
触媒を用いると、ＮＯｘ還元反応を２００〜３００℃の
低温領域で進行させることができることが特開平４−２
６７９４６号公報、特開平５−６８８５５号公報および
特開平５−１０３９４９号公報に記載されている。しか
しながら、これらの貴金属担持触媒を用いた場合には還
元剤である炭化水素の燃焼反応が過度に促進されるため
にＮＯｘ還元反応の選択性が乏しくなるという欠点があ
った。
【０００９】本発明者らは、先に酸素過剰雰囲気下で炭
化水素を還元剤として銀を含有する触媒を用いるとＮＯ
ｘ還元反応が選択的に優位に進行することを見出し、こ
れについて特許出願を行った（特開平４−２８１８４４
号）。その後においても、このような銀を用いた類似の
ＮＯｘ還元触媒によるＮＯｘ除去技術について特開平４
−３５４５３６号公報や特開平５−９２１２４号公報な
ど数多くの特許出願が見受けられるが、これらの従来の
アルミナを担体とした銀担持触媒の脱硝性能は未だ不十
分であった。
化水素を還元剤として銀を含有する触媒を用いるとＮＯ
ｘ還元反応が選択的に優位に進行することを見出し、こ
れについて特許出願を行った（特開平４−２８１８４４
号）。その後においても、このような銀を用いた類似の
ＮＯｘ還元触媒によるＮＯｘ除去技術について特開平４
−３５４５３６号公報や特開平５−９２１２４号公報な
ど数多くの特許出願が見受けられるが、これらの従来の
アルミナを担体とした銀担持触媒の脱硝性能は未だ不十
分であった。
【００１０】一方、従来よりアルミナを担体として用い
た触媒は空間速度依存性が大きいことが知られており、
例えばＳＶ：１０００〜１００００ｈｒ−１程度の空間
速度においては十分にＮＯｘ還元性能を発揮するが、Ｓ
Ｖ：１００００ｈｒ−１以上の空間速度においては、Ｎ
Ｏｘの浄化性能は大きく低下することが報告されている
（「触媒」：３３、６１（１９９１）参照）ことからも
分かるように、このような現象は当業界では周知の事実
であった。例えば、特開平５−９２１２４号公報に開示
されている排ガス処理方法において、排気ガスと触媒と
の接触時間を０. ０３ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３以上、好まし
くは０．１ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３以上と限定しているのは
このためである。
た触媒は空間速度依存性が大きいことが知られており、
例えばＳＶ：１０００〜１００００ｈｒ−１程度の空間
速度においては十分にＮＯｘ還元性能を発揮するが、Ｓ
Ｖ：１００００ｈｒ−１以上の空間速度においては、Ｎ
Ｏｘの浄化性能は大きく低下することが報告されている
（「触媒」：３３、６１（１９９１）参照）ことからも
分かるように、このような現象は当業界では周知の事実
であった。例えば、特開平５−９２１２４号公報に開示
されている排ガス処理方法において、排気ガスと触媒と
の接触時間を０. ０３ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３以上、好まし
くは０．１ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３以上と限定しているのは
このためである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、希薄空
燃比で運転される代表的な内燃機関である自動車等の車
両用リーンバーンエンジンの排ガス処理において、実用
上欠くことのできない他の重要な要素は、触媒層ないし
は触媒で被覆された支持基質からなる構造体（以下、こ
れらを本明細書においては触媒含有層と称する）の所要
スペースと重量の両者である。即ち、エンジンの排気量
と仕事量とを勘案するときにエンジン排気量の数倍以上
の容量の触媒含有層を搭載することは実用的でなく、触
媒含有層の容量をエンジンの排気量以下にすることが望
ましいからである。
燃比で運転される代表的な内燃機関である自動車等の車
両用リーンバーンエンジンの排ガス処理において、実用
上欠くことのできない他の重要な要素は、触媒層ないし
は触媒で被覆された支持基質からなる構造体（以下、こ
れらを本明細書においては触媒含有層と称する）の所要
スペースと重量の両者である。即ち、エンジンの排気量
と仕事量とを勘案するときにエンジン排気量の数倍以上
の容量の触媒含有層を搭載することは実用的でなく、触
媒含有層の容量をエンジンの排気量以下にすることが望
ましいからである。
【００１２】そしてこれは、実用性のある触媒含有層を
構成するには触媒含有層を通過する排気ガスの空間速度
を高くすること（これは接触時間が短かくなることを意
味する）、即ちガス空間速度を７０００ｈｒ−１以上、
好ましくは１００００ｈｒ−１以上とすること、つまり
接触時間では０．０３ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３未満、好まし
くは０．０２ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３未満であることが要求
されることを意味するものである。しかし、従来のアル
ミナを担体とする銀担持アルミナ触媒は、このような高
空間速度（短い接触時間）では、水蒸気共存排気ガスに
対する脱硝性能が今ひとつ不十分であった。
構成するには触媒含有層を通過する排気ガスの空間速度
を高くすること（これは接触時間が短かくなることを意
味する）、即ちガス空間速度を７０００ｈｒ−１以上、
好ましくは１００００ｈｒ−１以上とすること、つまり
接触時間では０．０３ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３未満、好まし
くは０．０２ｇ．ｓｅｃ／ｃｍ３未満であることが要求
されることを意味するものである。しかし、従来のアル
ミナを担体とする銀担持アルミナ触媒は、このような高
空間速度（短い接触時間）では、水蒸気共存排気ガスに
対する脱硝性能が今ひとつ不十分であった。
【００１３】本発明は、上記した従来方法による問題点
を解決することを課題とするものであり、希薄空燃比の
内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを十分高いガス空間速度
（短い接触時間）で効率よく除去することができるよう
な脱硝触媒と、該触媒を使用しての希薄空燃比の内燃機
関の排気ガス中のＮＯｘの高効率で高信頼性を持った脱
硝方法を提供することを目的とするものである。
を解決することを課題とするものであり、希薄空燃比の
内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを十分高いガス空間速度
（短い接触時間）で効率よく除去することができるよう
な脱硝触媒と、該触媒を使用しての希薄空燃比の内燃機
関の排気ガス中のＮＯｘの高効率で高信頼性を持った脱
硝方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸素過剰
雰囲気下においても、炭化水素によるＮＯｘ還元反応を
高効率で進行させることのできるような脱硝触媒および
これを用いての脱硝方法について鋭意研究を重ねた結
果、特定の細孔特性を有す活性アルミナを担体として使
用し、これに錫と銀および／または酸化銀とを担持させ
た触媒においては上記の要望を達成させることができる
ような性能を持たせることができることを見出し本発明
を完成するに至った。
雰囲気下においても、炭化水素によるＮＯｘ還元反応を
高効率で進行させることのできるような脱硝触媒および
これを用いての脱硝方法について鋭意研究を重ねた結
果、特定の細孔特性を有す活性アルミナを担体として使
用し、これに錫と銀および／または酸化銀とを担持させ
た触媒においては上記の要望を達成させることができる
ような性能を持たせることができることを見出し本発明
を完成するに至った。
【００１５】即ち、本発明は、活性アルミナを担体と
し、これに錫と銀および／または酸化銀とを担持させて
なる触媒において、活性アルミナを、窒素ガス吸着法に
より測定された細孔半径と細孔容積との関係が、細孔半
径３００オングストローム以下の細孔の占める細孔容積
の合計値をＡとし、細孔半径５０オングストローム以下
の細孔の占める細孔容積の合計値をＢとし、細孔半径１
００〜３００オングストロームの範囲の細孔の占める細
孔容積の合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３０％以上で
あり、ＣがＡの１５％以下であるようにしてなる脱硝触
媒、および希薄空燃比で運転される内燃機関における排
気ガスを脱硝触媒層を通過させるようにした該排気ガス
の脱硝方法において、該脱硝触媒層を構成する脱硝触媒
が上記した構成の脱硝触媒であり、且つ脱硝触媒層を通
過する排気ガスが該脱硝触媒層入口において４００〜６
００℃の温度範囲であることを特徴とする脱硝方法であ
る。
し、これに錫と銀および／または酸化銀とを担持させて
なる触媒において、活性アルミナを、窒素ガス吸着法に
より測定された細孔半径と細孔容積との関係が、細孔半
径３００オングストローム以下の細孔の占める細孔容積
の合計値をＡとし、細孔半径５０オングストローム以下
の細孔の占める細孔容積の合計値をＢとし、細孔半径１
００〜３００オングストロームの範囲の細孔の占める細
孔容積の合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３０％以上で
あり、ＣがＡの１５％以下であるようにしてなる脱硝触
媒、および希薄空燃比で運転される内燃機関における排
気ガスを脱硝触媒層を通過させるようにした該排気ガス
の脱硝方法において、該脱硝触媒層を構成する脱硝触媒
が上記した構成の脱硝触媒であり、且つ脱硝触媒層を通
過する排気ガスが該脱硝触媒層入口において４００〜６
００℃の温度範囲であることを特徴とする脱硝方法であ
る。
【００１６】そして本発明の方法によるときは、脱硝触
媒層を通過する排気ガスの空間速度を１００００ｈｒ
−１以上にして脱硝反応を行わせても十分に排気ガスの
脱硝浄化を行うことが可能であるし、酸素雰囲気下にお
いても効果的に排気ガス中のＮＯｘの除去を行うことが
できる。
媒層を通過する排気ガスの空間速度を１００００ｈｒ
−１以上にして脱硝反応を行わせても十分に排気ガスの
脱硝浄化を行うことが可能であるし、酸素雰囲気下にお
いても効果的に排気ガス中のＮＯｘの除去を行うことが
できる。
【００１７】
【作用】以下に本発明の詳細およびその作用について説
明する。
明する。
【００１８】本発明の脱硝触媒の製造に用いる活性アル
ミナは、その内に存在する細孔を窒素ガス吸着法により
測定した場合に得られる細孔半径と細孔容積との関係
が、細孔半径３００オングストローム以下の細孔の占め
る細孔容積の合計値をＡとし、細孔半径５０オングスト
ローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をＢとし、
細孔半径１００〜３００オングストロームの範囲の細孔
の占める細孔容積の合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３
０％以上であり、ＣがＡの１５％以下であるような細孔
特性を有するものである。また該活性アルミナは、結晶
学的にはγ−型、η−型あるいはその混合型に分類され
るものであり、これらの活性アルミナは、一般的には鉱
物学的にベーマイト、擬ベーマイト、バイアライトおよ
びノルストランダライトとして分類される水酸化アルミ
ニウムの粉末またはゲルを、空気中あるいは真空中で加
熱温度３００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃
で加熱脱水することによって得られるものである。
ミナは、その内に存在する細孔を窒素ガス吸着法により
測定した場合に得られる細孔半径と細孔容積との関係
が、細孔半径３００オングストローム以下の細孔の占め
る細孔容積の合計値をＡとし、細孔半径５０オングスト
ローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をＢとし、
細孔半径１００〜３００オングストロームの範囲の細孔
の占める細孔容積の合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３
０％以上であり、ＣがＡの１５％以下であるような細孔
特性を有するものである。また該活性アルミナは、結晶
学的にはγ−型、η−型あるいはその混合型に分類され
るものであり、これらの活性アルミナは、一般的には鉱
物学的にベーマイト、擬ベーマイト、バイアライトおよ
びノルストランダライトとして分類される水酸化アルミ
ニウムの粉末またはゲルを、空気中あるいは真空中で加
熱温度３００〜８００℃、好ましくは４００〜６００℃
で加熱脱水することによって得られるものである。
【００１９】この場合に、触媒担体としての活性アルミ
ナに他の結晶構造形態を採るもの、例えばα−アルミナ
を使用すると、このα−型のアルミナは極端に比表面積
が小さくまた固体酸性にも乏しいので本発明の指向する
脱硝触媒担体としては不適当であり、またδ−アルミナ
も比表面積が１００ｍ２／ｇと比較的小さいので、これ
も脱硝触媒担体としては、γ−アルミナやη−アルミナ
に及ばない。また、β−アルミナやχ−アルミナもほぼ
同様の理由により、本発明の脱硝触媒担体として不適当
である。
ナに他の結晶構造形態を採るもの、例えばα−アルミナ
を使用すると、このα−型のアルミナは極端に比表面積
が小さくまた固体酸性にも乏しいので本発明の指向する
脱硝触媒担体としては不適当であり、またδ−アルミナ
も比表面積が１００ｍ２／ｇと比較的小さいので、これ
も脱硝触媒担体としては、γ−アルミナやη−アルミナ
に及ばない。また、β−アルミナやχ−アルミナもほぼ
同様の理由により、本発明の脱硝触媒担体として不適当
である。
【００２０】本発明において、活性アメミナの細孔特性
が上記した本発明の範囲を外れるとき、即ち細孔半径５
０オングストローム以下の細孔容積の合計値Ｂが、細孔
半径３００オングストローム以下の細孔の占める細孔容
積の合計値Ａの３０％以下であり、また細孔半径１００
〜３００オングストロームの細孔の占める細孔容積の合
計値Ｃが前記Ａの値の１５％以上であるような場合に
は、得られた触媒の水蒸気存在下での脱硝性能が不十分
となるので好ましくない。即ち、本発明の錫と銀および
／または酸化銀とを担持するアルミナ触媒において担体
として有効なアルミナは、ＢがＡの３０％以上であり、
且つＣがＡの１５％以下であるような細孔分布を有する
活性アルミナに限られるのである。
が上記した本発明の範囲を外れるとき、即ち細孔半径５
０オングストローム以下の細孔容積の合計値Ｂが、細孔
半径３００オングストローム以下の細孔の占める細孔容
積の合計値Ａの３０％以下であり、また細孔半径１００
〜３００オングストロームの細孔の占める細孔容積の合
計値Ｃが前記Ａの値の１５％以上であるような場合に
は、得られた触媒の水蒸気存在下での脱硝性能が不十分
となるので好ましくない。即ち、本発明の錫と銀および
／または酸化銀とを担持するアルミナ触媒において担体
として有効なアルミナは、ＢがＡの３０％以上であり、
且つＣがＡの１５％以下であるような細孔分布を有する
活性アルミナに限られるのである。
【００２１】本発明の触媒において錫と銀および／また
は酸化銀とを活性アルミナに担持させる方法は、脱硝性
能の点からいって活性アルミナに銀を最初に担持させて
おくこと以外には特に担持法に限定はなく、一般的な担
持法、例えば吸着法、ポアフィリング法、インシピエン
トウエットネス法、蒸発乾固法、スプレー法などのよう
な含浸法や混練法、またはこれらを組み合わせる方法な
どを適宜採用すればよい。また錫と、銀および／または
酸化銀の担持率は、本発明の活性アルミナに対し金属換
算値で錫は１重量％未満、銀は１〜６重量％の範囲であ
ることが好ましい。錫の担持率が１重量％以上であると
きは脱硝性能が低下し、一方銀の担持率が１重量％未満
であるときは満足し得る脱硝活性が得られず、６重量％
以上であるときは還元剤としての炭化水素の燃焼反応が
過度に進行し、触媒活性および反応選択性が却って低下
してしまう。
は酸化銀とを活性アルミナに担持させる方法は、脱硝性
能の点からいって活性アルミナに銀を最初に担持させて
おくこと以外には特に担持法に限定はなく、一般的な担
持法、例えば吸着法、ポアフィリング法、インシピエン
トウエットネス法、蒸発乾固法、スプレー法などのよう
な含浸法や混練法、またはこれらを組み合わせる方法な
どを適宜採用すればよい。また錫と、銀および／または
酸化銀の担持率は、本発明の活性アルミナに対し金属換
算値で錫は１重量％未満、銀は１〜６重量％の範囲であ
ることが好ましい。錫の担持率が１重量％以上であると
きは脱硝性能が低下し、一方銀の担持率が１重量％未満
であるときは満足し得る脱硝活性が得られず、６重量％
以上であるときは還元剤としての炭化水素の燃焼反応が
過度に進行し、触媒活性および反応選択性が却って低下
してしまう。
【００２２】また、乾燥温度についても特に限定されず
通常行われる８０〜１２０℃の温度範囲で乾燥を行い、
しかる後、３００〜８００℃、好ましくは４００〜６０
０℃で焼成を行う。焼成温度が３００℃以下では十分な
焼成が行われず、また８００℃を超えるとアルミナの相
変体が起こるので好ましくない。
通常行われる８０〜１２０℃の温度範囲で乾燥を行い、
しかる後、３００〜８００℃、好ましくは４００〜６０
０℃で焼成を行う。焼成温度が３００℃以下では十分な
焼成が行われず、また８００℃を超えるとアルミナの相
変体が起こるので好ましくない。
【００２３】本発明の触媒の形状は粉状、球状、円筒
状、ハニカム状、螺旋状など特に限定されることなく任
意の形状を採ることができ、大きさも使用条件に応じて
適当に定めればよい。特に、自動車用エンジン等の排気
ガス浄化を目的とする場合には、ガス空間速度が高いの
で圧力損失を最小限に抑えるために排気ガスの流れ方向
に対して多数の貫通孔を有する耐火性一体構造の支持基
体におけるチャンネル表面に被覆させたものが使用上好
適である。
状、ハニカム状、螺旋状など特に限定されることなく任
意の形状を採ることができ、大きさも使用条件に応じて
適当に定めればよい。特に、自動車用エンジン等の排気
ガス浄化を目的とする場合には、ガス空間速度が高いの
で圧力損失を最小限に抑えるために排気ガスの流れ方向
に対して多数の貫通孔を有する耐火性一体構造の支持基
体におけるチャンネル表面に被覆させたものが使用上好
適である。
【００２４】本発明の触媒は、排気ガス中のＣＯ、ＨＣ
およびＨ２といった還元性の成分をＮＯｘおよびＯ２と
いった酸化性成分で完全に酸化するに要する化学量論よ
りも過剰の酸素を含有する排気ガス、より具体的には希
薄空燃比の内燃機関からの排気ガス中のＮＯｘの浄化に
適用される。
およびＨ２といった還元性の成分をＮＯｘおよびＯ２と
いった酸化性成分で完全に酸化するに要する化学量論よ
りも過剰の酸素を含有する排気ガス、より具体的には希
薄空燃比の内燃機関からの排気ガス中のＮＯｘの浄化に
適用される。
【００２５】このような排気ガスを本発明の脱硝触媒と
接触させることによって、ＮＯｘはＨＣ等の排気ガス中
に微量に存在する還元剤成分によって、Ｎ２、ＣＯ２お
よびＨ２Ｏに還元されると同時にＨＣ等の還元剤もＣＯ
２とＨ２Ｏに酸化される。ディーゼルエンジンの排気ガ
スのように、排気ガスそのもののＨＣ／ＮＯｘ比が低い
場合には、排気ガス中に還元剤成分としてメタン換算濃
度で数百〜数千ｐｐｍ程度の燃料ＨＣを追加して添加し
た後、本発明の触媒を接触させる方式を採用すればさら
に効果的にＮＯｘの浄化を行うことができる。
接触させることによって、ＮＯｘはＨＣ等の排気ガス中
に微量に存在する還元剤成分によって、Ｎ２、ＣＯ２お
よびＨ２Ｏに還元されると同時にＨＣ等の還元剤もＣＯ
２とＨ２Ｏに酸化される。ディーゼルエンジンの排気ガ
スのように、排気ガスそのもののＨＣ／ＮＯｘ比が低い
場合には、排気ガス中に還元剤成分としてメタン換算濃
度で数百〜数千ｐｐｍ程度の燃料ＨＣを追加して添加し
た後、本発明の触媒を接触させる方式を採用すればさら
に効果的にＮＯｘの浄化を行うことができる。
【００２６】本発明の触媒を用いて、酸素過剰雰囲気下
でＨＣによる排気ガス中のＮＯｘの浄化を効率的に行う
ためには、設置触媒層の入口温度を４００℃〜６００℃
にする必要がある。これは、本発明の錫および銀および
／または酸化銀担持アルミナ触媒が、脱硝性能を発揮す
るためには４００℃以上の温度を必要とし、これよりも
低温であるときはＨＣが活性化されないためであると推
定される。また、この場合触媒層の入口温度が６００℃
以上の高温になる場合には、副反応であるＨＣの燃焼が
優勢になるためにＨＣによるＮＯｘの還元活性が低下す
るので浄化能力が劣化してしまう。
でＨＣによる排気ガス中のＮＯｘの浄化を効率的に行う
ためには、設置触媒層の入口温度を４００℃〜６００℃
にする必要がある。これは、本発明の錫および銀および
／または酸化銀担持アルミナ触媒が、脱硝性能を発揮す
るためには４００℃以上の温度を必要とし、これよりも
低温であるときはＨＣが活性化されないためであると推
定される。また、この場合触媒層の入口温度が６００℃
以上の高温になる場合には、副反応であるＨＣの燃焼が
優勢になるためにＨＣによるＮＯｘの還元活性が低下す
るので浄化能力が劣化してしまう。
【００２７】
【実施例】以下に実施例および比較例に基づいて本発明
を更に詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施
例に限定されるものでない。担体アルミナの準備 窒素ガス吸着法による細孔分布測定法を利用したカルロ
エルバ社のソープトマチックを使用し、水酸化アルミニ
ウムから一般的な製法によって得られたγ−アルミナの
細孔分布の測定を行い、細孔半径が３００オングストロ
ーム以下の細孔の細孔容積の合計値をＡとし、細孔半径
が５０オングストローム以下の細孔の細孔容積の合計値
をＢとし、細孔半径１００〜３００オングストロームの
細孔の細孔容積の合計値をＣとしたとき、Ａ、Ｂおよび
Ｃが次の６種類の異なる関係を持った細孔分布を有する
γ−アルミナを得た。
を更に詳細に説明する。但し、本発明は、これらの実施
例に限定されるものでない。担体アルミナの準備 窒素ガス吸着法による細孔分布測定法を利用したカルロ
エルバ社のソープトマチックを使用し、水酸化アルミニ
ウムから一般的な製法によって得られたγ−アルミナの
細孔分布の測定を行い、細孔半径が３００オングストロ
ーム以下の細孔の細孔容積の合計値をＡとし、細孔半径
が５０オングストローム以下の細孔の細孔容積の合計値
をＢとし、細孔半径１００〜３００オングストロームの
細孔の細孔容積の合計値をＣとしたとき、Ａ、Ｂおよび
Ｃが次の６種類の異なる関係を持った細孔分布を有する
γ−アルミナを得た。
【００２８】アルミナａ：ＢがＡの４０．４％、ＣがＡ
の４．４％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
の４．４％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
【００２９】アルミナｂ：ＢがＡの７４．７％、ＣがＡ
の２．４％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
の２．４％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
【００３０】アルミナｃ：ＢがＡの５７．８％、ＣがＡ
の３．９％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
の３．９％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
【００３１】アルミナｄ：ＢがＡの３２．１％、ＣがＡ
の１０．８％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
の１０．８％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
【００３２】アルミナｅ：ＢがＡの１４．０％、ＣがＡ
の４５．９％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
の４５．９％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。
【００３３】アルミナｆ：ＢがＡの３１．０％、ＣがＡ
の２２．７％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。Ａ．触媒試料の調製 上記の各アルミナを担体として、これに錫と銀とを担持
させて脱硝性能評価のための触媒試料を調製した。実施
例１〜５および比較例１、２および比較例４において
は、Ｓｎ／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒を、比較例３では、Ａ
ｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒を調製した。 実施例１〜５、比較例１、比較例２および比較例５ イ．Ｓｎ／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒試料の調製 実施例１、実施例２、実施例３および実施例４にはそれ
ぞれアルミナａ、アルミナｂ、アルミナｃおよびアルミ
ナｄを、また比較例１および比較例２にはそれぞれアル
ミナｅおよびアルミナｆを、実施例５ではアルミナａ
を、比較例４ではアルミナｂを用い、各実施例および比
較例において、それぞれアルミナ１００ｇを４．９ｇの
硝酸銀を含む１，０００ミリリットル水溶液中に浸漬
し、撹拌しながら１００〜１１０℃に加熱して水分を蒸
発させ、空気中で５００℃で３時間焼成することにより
先ずＡｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒を得た。次にこの触媒を濃度
を変えた塩化第一錫水液中に浸漬し、同様の手法で行っ
て、Ｓｎ／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒試料を得た。これらの
触媒におけるＳｎおよびＡｇの担持率は、実施例１〜４
および比較例１および２においては金属換算でアルミナ
に対してそれぞれ、０.０１％および３％であり、実施
例５においては、それぞれ０．５％および３％、比較例
４においては、それぞれ１．０％および３％である。 比較例３ ロ．Ｓｎを担持させずＡｇのみを担持させたＡｇ／Ａｌ
２Ｏ３触媒試料の調製アルミナａを使用して錫を担持さ
せない以外は実施例１と同様の手順で３％のＡｇを担持
したＡｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒試料を得た。Ｂ．触媒性能の評価試験 ａ．評価試験１ 実施例１〜５および比較例１〜４の各触媒試料を用い、
これらの触媒試料を所定の形状に加圧成型した後、粉砕
して粒度が２５０〜５００μｍになるように整粒し、次
いでこれらの整粒物を内径１２ｍｍのステンレス製反応
管に充填して常圧固定床反応装置内に装着した。この触
媒層にモデル排気ガスとして、ＮＯ １，０００ｐｐ
ｍ、プロピレン１，３００ｐｐｍ、Ｏ２ ５％、残部Ｎ
２からなる混合ガスを空間速度１５，０００ｈｒ−１で
通過させた。
の２２．７％であるような細孔分布を有するγ−アルミ
ナ。Ａ．触媒試料の調製 上記の各アルミナを担体として、これに錫と銀とを担持
させて脱硝性能評価のための触媒試料を調製した。実施
例１〜５および比較例１、２および比較例４において
は、Ｓｎ／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒を、比較例３では、Ａ
ｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒を調製した。 実施例１〜５、比較例１、比較例２および比較例５ イ．Ｓｎ／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒試料の調製 実施例１、実施例２、実施例３および実施例４にはそれ
ぞれアルミナａ、アルミナｂ、アルミナｃおよびアルミ
ナｄを、また比較例１および比較例２にはそれぞれアル
ミナｅおよびアルミナｆを、実施例５ではアルミナａ
を、比較例４ではアルミナｂを用い、各実施例および比
較例において、それぞれアルミナ１００ｇを４．９ｇの
硝酸銀を含む１，０００ミリリットル水溶液中に浸漬
し、撹拌しながら１００〜１１０℃に加熱して水分を蒸
発させ、空気中で５００℃で３時間焼成することにより
先ずＡｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒を得た。次にこの触媒を濃度
を変えた塩化第一錫水液中に浸漬し、同様の手法で行っ
て、Ｓｎ／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒試料を得た。これらの
触媒におけるＳｎおよびＡｇの担持率は、実施例１〜４
および比較例１および２においては金属換算でアルミナ
に対してそれぞれ、０.０１％および３％であり、実施
例５においては、それぞれ０．５％および３％、比較例
４においては、それぞれ１．０％および３％である。 比較例３ ロ．Ｓｎを担持させずＡｇのみを担持させたＡｇ／Ａｌ
２Ｏ３触媒試料の調製アルミナａを使用して錫を担持さ
せない以外は実施例１と同様の手順で３％のＡｇを担持
したＡｇ／Ａｌ２Ｏ３触媒試料を得た。Ｂ．触媒性能の評価試験 ａ．評価試験１ 実施例１〜５および比較例１〜４の各触媒試料を用い、
これらの触媒試料を所定の形状に加圧成型した後、粉砕
して粒度が２５０〜５００μｍになるように整粒し、次
いでこれらの整粒物を内径１２ｍｍのステンレス製反応
管に充填して常圧固定床反応装置内に装着した。この触
媒層にモデル排気ガスとして、ＮＯ １，０００ｐｐ
ｍ、プロピレン１，３００ｐｐｍ、Ｏ２ ５％、残部Ｎ
２からなる混合ガスを空間速度１５，０００ｈｒ−１で
通過させた。
【００３４】反応管出口ガス組成について、ＮＯとＮＯ
２の濃度は化学発光式ＮＯｘ計を用い、Ｎ２Ｏの濃度は
ポラパックＱカラムを装着したガスクロマトグラフィー
熱伝導度検出器を用いてそれぞれを測定した。触媒層入
口温度を３００〜６００℃の範囲の所定温度に設定し、
各所定温度毎に反応管出口ガス組成が安定した時点の値
を測定値とした。
２の濃度は化学発光式ＮＯｘ計を用い、Ｎ２Ｏの濃度は
ポラパックＱカラムを装着したガスクロマトグラフィー
熱伝導度検出器を用いてそれぞれを測定した。触媒層入
口温度を３００〜６００℃の範囲の所定温度に設定し、
各所定温度毎に反応管出口ガス組成が安定した時点の値
を測定値とした。
【００３５】モデル排気ガスが触媒層を通過することに
より、反応ガス中のＮＯはＮＯ２、Ｎ２Ｏおよび／また
はＮ２に転化されるが、反応ガスが触媒層入口温度３０
０℃以上において本発明の触媒層を通過させた場合には
Ｎ２Ｏは殆ど生成しないことが判明したので、本発明で
は脱硝率（ＮＯ転化率）は以下の式で表わされる。
より、反応ガス中のＮＯはＮＯ２、Ｎ２Ｏおよび／また
はＮ２に転化されるが、反応ガスが触媒層入口温度３０
０℃以上において本発明の触媒層を通過させた場合には
Ｎ２Ｏは殆ど生成しないことが判明したので、本発明で
は脱硝率（ＮＯ転化率）は以下の式で表わされる。
【００３６】 表１に上記性能評価試験１における触媒層入口温度４０
０℃から５００℃の間での最大脱硝率Ｃｍａｘ（％）と
その時の温度Ｔｍａｘ（℃）とを示す。
０℃から５００℃の間での最大脱硝率Ｃｍａｘ（％）と
その時の温度Ｔｍａｘ（℃）とを示す。
【００３７】表１の結果から本発明の実施例１〜５触媒
は、比較例１〜４の触媒に比べて、より低温域において
高い空間速度でも著しく高い脱硝性能を示すことが分か
る。
は、比較例１〜４の触媒に比べて、より低温域において
高い空間速度でも著しく高い脱硝性能を示すことが分か
る。
【００３８】
【表１】 ────────────────────────────────── 触媒脱硝率 実施番号 触 媒 活性アルミナ 400℃ 450℃ 500℃ ─────────────────────────────────── 実施例１ 0.1%Sn/3%Ag/Al2 O 3 ａ 79.2 93.7 59.5 実施例２ 〃 ｂ 82.1 97.5 63.2 実施例３ 〃 ｃ 80.9 96.2 61.7 実施例４ 〃 ｄ 78.3 93.7 59.2 実施例５ 0.5%Sn/3%Ag/Al2 O 3 ａ 76.7 81.2 72.7 比較例１ 0.1%Sn/3%Ag/Al2 O 3 ｅ 16.8 30.1 61.6 比較例２ 〃 ｆ 13.4 27.5 75.0 比較例３ 3%Ag/ Al2 O 3 ａ 50.9 99.5 88.6 比較例４ 1.0%Sn/3%Ag/Al2 O 3 ｂ 52.7 62.0 15.3 ──────────────────────────────────ｂ．評価試験２ 次に、評価試験１における空間速度のみを５０，０００
ｈｒ−１および７０,０００ｈｒ−１に変えた以外は評
価試験１と同様の手順で実施例１の触媒試料の性能評価
を行った。
ｈｒ−１および７０,０００ｈｒ−１に変えた以外は評
価試験１と同様の手順で実施例１の触媒試料の性能評価
を行った。
【００３９】表２に上記空間速度における触媒層入口間
４００から５００℃の間の最大脱硝率Ｃｍａｘ（％）と
その時の温度Ｔｍａｘ（℃）とを示す。表２の結果によ
り本発明の実施例１の触媒（１）はより短い接触時間、
即ちより高い空間速度においても優れた脱硝率を示すこ
とが分かる。
４００から５００℃の間の最大脱硝率Ｃｍａｘ（％）と
その時の温度Ｔｍａｘ（℃）とを示す。表２の結果によ
り本発明の実施例１の触媒（１）はより短い接触時間、
即ちより高い空間速度においても優れた脱硝率を示すこ
とが分かる。
【００４０】
【表２】 ───────────────────────────── 触媒脱硝率 空間速度（ｈ−１） ４００℃ ４５０℃ ５００℃ ───────────────────────────── ５０，０００ ８０．１ ９２．１ ６０．３ ７０，０００ ８２．５ ９８．７ ６９．３ ─────────────────────────────
【００４１】
【発明の効果】以上述べたように本発明による触媒を用
い、本発明の脱硝方法により排気ガスの脱硝を行うとき
は、水蒸気の共存する酸素過剰雰囲気下で、且つ高空間
速度において高い転化率で排気ガス中の窒素化合物の還
元浄化を行うことができるので、実用性が高い発明であ
ると言える。
い、本発明の脱硝方法により排気ガスの脱硝を行うとき
は、水蒸気の共存する酸素過剰雰囲気下で、且つ高空間
速度において高い転化率で排気ガス中の窒素化合物の還
元浄化を行うことができるので、実用性が高い発明であ
ると言える。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/94 Ｂ０１Ｊ 23/50 ＺＡＢ Ｍ 23/62 ＺＡＢ Ｍ 23/66 ＺＡＢ Ａ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２ Ｄ １０４ Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 活性アルミナを担体とし、これに錫と銀
および酸化銀のうち少なくとも１種とを担持させてなる
触媒において、活性アルミナを、窒素ガス吸着法により
測定された細孔半径と細孔容積との関係が、細孔半径３
００オングストローム以下の細孔の占める細孔容積の合
計値をＡとし、細孔半径５０オングストローム以下の細
孔の占める細孔容積の合計値をＢとし、細孔半径１００
〜３００オングストロームの範囲の細孔の占める細孔容
積の合計値をＣとしたとき、ＢがＡの３０％以上であ
り、ＣがＡの１５％以下であるようにしてなる脱硝触
媒。 - 【請求項２】 希薄空燃比で運転される内燃機関におけ
る排気ガスを脱硝触媒層を通過させるようにした該排気
ガスの脱硝方法において、該脱硝触媒層を構成する脱硝
触媒が請求項１記載の脱硝触媒であり、且つ脱硝触媒層
を通過する排気ガスが該脱硝触媒層入口において４００
〜６００℃の温度範囲であることを特徴とする脱硝方
法。 - 【請求項３】 脱硝触媒層を通過する排気ガスの空間速
度が１００００ｈｒ−１以上であることを特徴とする請
求項２記載の脱硝方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6164729A JPH081014A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 脱硝触媒およびそれを用いた脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6164729A JPH081014A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 脱硝触媒およびそれを用いた脱硝方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH081014A true JPH081014A (ja) | 1996-01-09 |
Family
ID=15798798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6164729A Pending JPH081014A (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 脱硝触媒およびそれを用いた脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081014A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020025910A (ja) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 極東産機株式会社 | 壁紙糊付機 |
-
1994
- 1994-06-23 JP JP6164729A patent/JPH081014A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020025910A (ja) * | 2018-08-10 | 2020-02-20 | 極東産機株式会社 | 壁紙糊付機 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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