JPH08177466A - ディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置 - Google Patents
ディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置Info
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- JPH08177466A JPH08177466A JP6324502A JP32450294A JPH08177466A JP H08177466 A JPH08177466 A JP H08177466A JP 6324502 A JP6324502 A JP 6324502A JP 32450294 A JP32450294 A JP 32450294A JP H08177466 A JPH08177466 A JP H08177466A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2882—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices
- F01N3/2889—Catalytic reactors combined or associated with other devices, e.g. exhaust silencers or other exhaust purification devices with heat exchangers in a single housing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】排ガス中の窒素酸化物を還元除去するのみなら
ず、排ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、煤塵等を
も低減することができるディーゼルエンジン用熱交換型
脱硝装置の提供。 【構成】ディーゼルエンジン１の排気マニホールド２か
ら外部に二重管３を設け、外管４と内管５の間を排気マ
ニホールドに連通する排ガスの流通路６とすると共に、
二重管の内管を排ガス案内管７とし、排ガス案内管から
排気マニホールドの内部を経て外部に延びる排気管８に
形成し、排気マニホールドの内部で排気案内管内に一酸
化二窒素を窒素に還元する第１の還元触媒を有する第１
の反応部９を構成すると共に、排気マニホールドの外部
で排気案内管内に窒素酸化物を一酸化二窒素に還元する
第２の還元触媒を有する第２の反応部１０を構成し、第
１と第２の反応部の間に排気案内管に還元剤を供給する
還元剤供給管１２を接続すると共に、排気案内管の第１
の反応部の外周面に煤塵燃焼触媒１１を取付ける。
ず、排ガスに含まれる炭化水素、一酸化炭素、煤塵等を
も低減することができるディーゼルエンジン用熱交換型
脱硝装置の提供。 【構成】ディーゼルエンジン１の排気マニホールド２か
ら外部に二重管３を設け、外管４と内管５の間を排気マ
ニホールドに連通する排ガスの流通路６とすると共に、
二重管の内管を排ガス案内管７とし、排ガス案内管から
排気マニホールドの内部を経て外部に延びる排気管８に
形成し、排気マニホールドの内部で排気案内管内に一酸
化二窒素を窒素に還元する第１の還元触媒を有する第１
の反応部９を構成すると共に、排気マニホールドの外部
で排気案内管内に窒素酸化物を一酸化二窒素に還元する
第２の還元触媒を有する第２の反応部１０を構成し、第
１と第２の反応部の間に排気案内管に還元剤を供給する
還元剤供給管１２を接続すると共に、排気案内管の第１
の反応部の外周面に煤塵燃焼触媒１１を取付ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンか
らの排ガス中の窒素酸化物を還元除去するのみならず、
排ガスに含まれる炭化水素、含酸素有機化合物、一酸化
炭素、煤塵等をも低減することができるディーゼルエン
ジン用熱交換型脱硝装置に関する。
らの排ガス中の窒素酸化物を還元除去するのみならず、
排ガスに含まれる炭化水素、含酸素有機化合物、一酸化
炭素、煤塵等をも低減することができるディーゼルエン
ジン用熱交換型脱硝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディーゼルエンジンからの排ガスに含ま
れる環境汚染物質である窒素酸化物は、人体にも非常に
有害であることから、排ガスからその量を低減すること
が強く要請されており、従来、種々の脱硝装置が提案さ
れ、開発されている。例えば、特開平６−５０１３３号
公報には、ディーゼルエンジンからの排ガスの温度が十
分に高い排気マニホールドの内部に窒素酸化物還元触媒
を設置すると共に、シリンダーカバーの排気出口に還元
剤の投入弁を設けて、各シリンダーから排出される高温
の排ガスに同期して還元剤を投入し、排ガスと還元剤を
よく混合して触媒を通過させ、かくして、触媒の表面上
で比較的高い温度を保持するようにしたディーゼルエン
ジン用脱硝装置が提案されている。この装置によれば、
還元剤として用いるアンモニア（又は尿素のようなアン
モニア誘導体）と燃料中の硫黄分との反応が起こり難く
なるので、触媒の閉塞という問題を引き起こすことな
く、触媒上で十分に窒素酸化物を還元することができ
る。
れる環境汚染物質である窒素酸化物は、人体にも非常に
有害であることから、排ガスからその量を低減すること
が強く要請されており、従来、種々の脱硝装置が提案さ
れ、開発されている。例えば、特開平６−５０１３３号
公報には、ディーゼルエンジンからの排ガスの温度が十
分に高い排気マニホールドの内部に窒素酸化物還元触媒
を設置すると共に、シリンダーカバーの排気出口に還元
剤の投入弁を設けて、各シリンダーから排出される高温
の排ガスに同期して還元剤を投入し、排ガスと還元剤を
よく混合して触媒を通過させ、かくして、触媒の表面上
で比較的高い温度を保持するようにしたディーゼルエン
ジン用脱硝装置が提案されている。この装置によれば、
還元剤として用いるアンモニア（又は尿素のようなアン
モニア誘導体）と燃料中の硫黄分との反応が起こり難く
なるので、触媒の閉塞という問題を引き起こすことな
く、触媒上で十分に窒素酸化物を還元することができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、この
ように、窒素酸化物を還元するのに必要な温度を得るた
めに、排ガスの温度が最も高い排気マニホールドの内部
（３５０〜４００℃）に触媒を設けて、窒素酸化物を還
元している。しかし、このように、排気マニホールドの
内部に触媒をそのまま、露出して設けるときは、高温の
排ガスによって触媒が熱劣化し、また、煤塵が触媒に付
着し、更に、エンジンの振動等の影響を直接受けるため
に触媒が破損する等の虞れがある。そして、万一、この
ようにして、触媒が破損した場合には、その破片が排気
タービンを直撃し、タービンを破損して、エンジンの出
力低下やエンジンの停止等を起こす危険性がある。ま
た、煤塵自体が触媒に付着して、排気圧損が増大するこ
ともあり得る。
ように、窒素酸化物を還元するのに必要な温度を得るた
めに、排ガスの温度が最も高い排気マニホールドの内部
（３５０〜４００℃）に触媒を設けて、窒素酸化物を還
元している。しかし、このように、排気マニホールドの
内部に触媒をそのまま、露出して設けるときは、高温の
排ガスによって触媒が熱劣化し、また、煤塵が触媒に付
着し、更に、エンジンの振動等の影響を直接受けるため
に触媒が破損する等の虞れがある。そして、万一、この
ようにして、触媒が破損した場合には、その破片が排気
タービンを直撃し、タービンを破損して、エンジンの出
力低下やエンジンの停止等を起こす危険性がある。ま
た、煤塵自体が触媒に付着して、排気圧損が増大するこ
ともあり得る。
【０００４】本発明は、従来のディーゼルエンジン用脱
硝装置における上述したような種々の問題を解決するた
めになされたものであつて、触媒への煤塵の付着による
排気圧損の増大を招くことなく、窒素酸化物還元触媒の
破損等による上述した種々の障害を未然に回避して、長
期間にわたって安定した脱硝性能を維持することができ
るディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置を提供するこ
とを目的とする。
硝装置における上述したような種々の問題を解決するた
めになされたものであつて、触媒への煤塵の付着による
排気圧損の増大を招くことなく、窒素酸化物還元触媒の
破損等による上述した種々の障害を未然に回避して、長
期間にわたって安定した脱硝性能を維持することができ
るディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるディーゼル
エンジン用熱交換型脱硝装置は、ディーゼルエンジンの
排気マニホールドからその外部に外管がループ状の二重
管を設け、外管と内管との間を上記排気マニホールドに
連通する排ガスの流通路とすると共に、この二重管の内
管を排ガス案内管とし、この排ガス案内管から排気マニ
ホールドの内部を経て排気マニホールドの外部に延びる
排気管に形成し、上記排気マニホールドの内部で上記排
ガス案内管内に一酸化二窒素を窒素に還元する第１の還
元触媒を有せしめて、第１の反応部に構成すると共に、
前記排気マニホールドの外部で前記排ガス案内管内に窒
素酸化物を一酸化二窒素に還元する第２の還元触媒を有
せしめて、第２の反応部に構成し、前記第１の反応部と
上記第２の反応部との間にて前記排ガス案内管に還元剤
を供給する還元剤供給管を接続すると共に、前記排ガス
案内管の第１の反応部の外周面に煤塵燃焼触媒を取付け
てなることを特徴とする。
エンジン用熱交換型脱硝装置は、ディーゼルエンジンの
排気マニホールドからその外部に外管がループ状の二重
管を設け、外管と内管との間を上記排気マニホールドに
連通する排ガスの流通路とすると共に、この二重管の内
管を排ガス案内管とし、この排ガス案内管から排気マニ
ホールドの内部を経て排気マニホールドの外部に延びる
排気管に形成し、上記排気マニホールドの内部で上記排
ガス案内管内に一酸化二窒素を窒素に還元する第１の還
元触媒を有せしめて、第１の反応部に構成すると共に、
前記排気マニホールドの外部で前記排ガス案内管内に窒
素酸化物を一酸化二窒素に還元する第２の還元触媒を有
せしめて、第２の反応部に構成し、前記第１の反応部と
上記第２の反応部との間にて前記排ガス案内管に還元剤
を供給する還元剤供給管を接続すると共に、前記排ガス
案内管の第１の反応部の外周面に煤塵燃焼触媒を取付け
てなることを特徴とする。
【０００６】以下に一実施例を示す図１に基づいて、本
発明によるディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置を詳
細に説明する。
発明によるディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置を詳
細に説明する。
【０００７】本発明によるディーゼルエンジン用熱交換
型脱硝装置においては、ディーゼルエンジン１の排気マ
ニホールド２からその外部に外管がループ状の二重管３
を設け、その外管４と内管５との間を上記排気マニホー
ルドに連通する排ガスの流通路６とすると共に、上記二
重管の内管を排ガス案内管７とする。この排ガス案内管
は、排気マニホールドの内部を経て排気マニホールドの
外部に延びる排気管８に形成されている。上記排ガスの
流通路は、排気マニホールドに連通しており、ディーゼ
ルエンジンからの排ガスは、この流通路を流通し、後述
するように、排ガス案内管内に構成した第１及び第２の
反応部と熱交換し、これら第１及び第２の反応部に所要
の反応温度を与える。
型脱硝装置においては、ディーゼルエンジン１の排気マ
ニホールド２からその外部に外管がループ状の二重管３
を設け、その外管４と内管５との間を上記排気マニホー
ルドに連通する排ガスの流通路６とすると共に、上記二
重管の内管を排ガス案内管７とする。この排ガス案内管
は、排気マニホールドの内部を経て排気マニホールドの
外部に延びる排気管８に形成されている。上記排ガスの
流通路は、排気マニホールドに連通しており、ディーゼ
ルエンジンからの排ガスは、この流通路を流通し、後述
するように、排ガス案内管内に構成した第１及び第２の
反応部と熱交換し、これら第１及び第２の反応部に所要
の反応温度を与える。
【０００８】上記排気マニホールドの内部で上記排ガス
案内管内に一酸化二窒素を窒素に還元する第１の還元触
媒を有せしめて、第１の反応部９に構成すると共に、前
記排気マニホールドの外部で前記排ガス案内管内に窒素
酸化物を一酸化二窒素に還元する第２の還元触媒を有せ
しめて、第２の反応部１０に構成する。
案内管内に一酸化二窒素を窒素に還元する第１の還元触
媒を有せしめて、第１の反応部９に構成すると共に、前
記排気マニホールドの外部で前記排ガス案内管内に窒素
酸化物を一酸化二窒素に還元する第２の還元触媒を有せ
しめて、第２の反応部１０に構成する。
【０００９】第２の反応部の第２の還元触媒は、白金か
らなり、ディーゼルエンジンからの排ガス中の窒素酸化
物を主として一酸化二窒素に還元するものである。第１
の反応部の第１の還元触媒は、貴金属や卑金属酸化物か
らなり、還元剤の存在下、窒窒素酸化物として主として
一酸化二窒素を含む第２の反応部からの排ガスを窒素に
還元するものである。第１及び第２の還元触媒について
は、後述する。
らなり、ディーゼルエンジンからの排ガス中の窒素酸化
物を主として一酸化二窒素に還元するものである。第１
の反応部の第１の還元触媒は、貴金属や卑金属酸化物か
らなり、還元剤の存在下、窒窒素酸化物として主として
一酸化二窒素を含む第２の反応部からの排ガスを窒素に
還元するものである。第１及び第２の還元触媒について
は、後述する。
【００１０】従って、第１の反応部は、ディーゼルエン
ジンからの排ガスの温度が最も高い排気マニホールドの
内部（３５０〜４００℃）に配設されている。更に、排
ガス案内管の外周面には、煤塵燃焼触媒１１が取付けら
れていて、ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれる
煤塵は、この煤塵燃焼触媒との接触によって燃焼され
る。この媒塵燃焼触媒は、第１の反応部を構成する排ガ
ス案内管の外周面に、例えば、フィン状に形成されてい
ることが好ましい。
ジンからの排ガスの温度が最も高い排気マニホールドの
内部（３５０〜４００℃）に配設されている。更に、排
ガス案内管の外周面には、煤塵燃焼触媒１１が取付けら
れていて、ディーゼルエンジンからの排ガスに含まれる
煤塵は、この煤塵燃焼触媒との接触によって燃焼され
る。この媒塵燃焼触媒は、第１の反応部を構成する排ガ
ス案内管の外周面に、例えば、フィン状に形成されてい
ることが好ましい。
【００１１】かくして、本発明の装置によれば、一酸化
二窒素を窒素に還元する第１の反応部に必要な反応温度
（２００〜７００℃、好ましくは、３００〜５００℃）
がディーゼルエンジンからの排ガスと上記煤塵の燃焼熱
によって与えられる。また、このようにして、排ガスに
含まれる煤塵が燃焼されて、第１の反応部に付着するこ
とがなくなるので、排ガスと第１の反応部との熱交換の
効率を高く維持することができる。
二窒素を窒素に還元する第１の反応部に必要な反応温度
（２００〜７００℃、好ましくは、３００〜５００℃）
がディーゼルエンジンからの排ガスと上記煤塵の燃焼熱
によって与えられる。また、このようにして、排ガスに
含まれる煤塵が燃焼されて、第１の反応部に付着するこ
とがなくなるので、排ガスと第１の反応部との熱交換の
効率を高く維持することができる。
【００１２】また、第２の反応部も、排ガス案内管内に
設けられていて、前記排ガス流通路を流通する排ガスに
よって、所要の反応温度（１５０〜５００℃、好ましく
は、２００〜４００℃）が与えられる。
設けられていて、前記排ガス流通路を流通する排ガスに
よって、所要の反応温度（１５０〜５００℃、好ましく
は、２００〜４００℃）が与えられる。
【００１３】このようにして、本発明による熱交換型脱
硝装置においては、触媒を排気マニホールドの内部に露
出して配設せず、排ガス案内管内に設けるので、触媒に
対する急激な熱衝撃や煤塵の付着等を避けることがで
き、触媒の耐久性を向上させることができる。
硝装置においては、触媒を排気マニホールドの内部に露
出して配設せず、排ガス案内管内に設けるので、触媒に
対する急激な熱衝撃や煤塵の付着等を避けることがで
き、触媒の耐久性を向上させることができる。
【００１４】本発明によれば、前記排ガス案内管内にお
いて、前記第２の反応部と第１の反応部の間、即ち、第
２の反応部の下流側、第１の反応部の上流側に還元剤供
給管１２が接続されていて、後述するような還元剤を排
ガス中に供給する。この還元剤供給管は、適宜の還元剤
供給装置１３から排ガス案内管内の排ガスに還元剤を加
えるものである。このようにして、還元剤を加えられた
排ガスは、第１の反応部に導かれて、前述したように、
一酸化二窒素が窒素に還元される。この還元剤と排ガス
を均一に混合するために、還元剤供給管と第１の反応部
との間の管内に適宜の邪魔板（図示せず）を設置しても
よい。
いて、前記第２の反応部と第１の反応部の間、即ち、第
２の反応部の下流側、第１の反応部の上流側に還元剤供
給管１２が接続されていて、後述するような還元剤を排
ガス中に供給する。この還元剤供給管は、適宜の還元剤
供給装置１３から排ガス案内管内の排ガスに還元剤を加
えるものである。このようにして、還元剤を加えられた
排ガスは、第１の反応部に導かれて、前述したように、
一酸化二窒素が窒素に還元される。この還元剤と排ガス
を均一に混合するために、還元剤供給管と第１の反応部
との間の管内に適宜の邪魔板（図示せず）を設置しても
よい。
【００１５】従って、このような脱硝装置によれば、従
来の装置におけるように、高温のディーゼルエンジンか
らの排ガス（３５０〜４００℃）が直接に触媒層に接触
することがなく、しかも、高温の排ガスと媒塵の燃焼に
よる燃焼熱を利用して、第１の反応部に必要な反応温度
を確保することができ、触媒に対する高温の排ガスによ
る直接的な熱劣化が起こらず、また、煤塵が触媒に付着
せず、かくして、触媒の耐久性が大幅に向上するのであ
る。
来の装置におけるように、高温のディーゼルエンジンか
らの排ガス（３５０〜４００℃）が直接に触媒層に接触
することがなく、しかも、高温の排ガスと媒塵の燃焼に
よる燃焼熱を利用して、第１の反応部に必要な反応温度
を確保することができ、触媒に対する高温の排ガスによ
る直接的な熱劣化が起こらず、また、煤塵が触媒に付着
せず、かくして、触媒の耐久性が大幅に向上するのであ
る。
【００１６】本発明において、二重管、反応部、邪魔板
等を構成するための材料は、特に制限されるものではな
いが、第１及び第２の反応部は、例えば、１１〜１３Ｃ
ｒ系フェライトステンレス網（例えば、ＳＵＨ４０９、
ＳＵＳ４１０Ｌ等）から構成するのが好ましい。
等を構成するための材料は、特に制限されるものではな
いが、第１及び第２の反応部は、例えば、１１〜１３Ｃ
ｒ系フェライトステンレス網（例えば、ＳＵＨ４０９、
ＳＵＳ４１０Ｌ等）から構成するのが好ましい。
【００１７】本発明において、第１の反応部に用いる第
１の還元触媒は、活性アルミナ、シリカ、ジルコニア等
からなる多孔質のハニカム状担体に、白金、パラジウ
ム、ルテニウム等の貴金属、ランタン、セリウム、銅、
鉄、モリブデン等の卑金属酸化物、三酸化コバルトラン
タン、三酸化鉄ランタン、三酸化鉄コバルトストロンチ
ウム等のペロブスカイト型結晶構造物の触媒成分を単独
にて、又は２種以上の混合物を組み合わせて担持させて
なるものが用いられる。
１の還元触媒は、活性アルミナ、シリカ、ジルコニア等
からなる多孔質のハニカム状担体に、白金、パラジウ
ム、ルテニウム等の貴金属、ランタン、セリウム、銅、
鉄、モリブデン等の卑金属酸化物、三酸化コバルトラン
タン、三酸化鉄ランタン、三酸化鉄コバルトストロンチ
ウム等のペロブスカイト型結晶構造物の触媒成分を単独
にて、又は２種以上の混合物を組み合わせて担持させて
なるものが用いられる。
【００１８】これらの触媒成分の担持量は、貴金属で
は、担体に対して、通常、0.０１〜5.０重量％、好まし
くは、0.１〜1.０重量％の範囲である。卑金属酸化物で
は、担体に対して、通常、5.０〜７０重量％、好ましく
は、２０〜４０重量％の範囲である。
は、担体に対して、通常、0.０１〜5.０重量％、好まし
くは、0.１〜1.０重量％の範囲である。卑金属酸化物で
は、担体に対して、通常、5.０〜７０重量％、好ましく
は、２０〜４０重量％の範囲である。
【００１９】第２の反応部に用いる第２の還元触媒は、
アルカリ金属やアルカリ土類金属等の不純物の少ない高
純度アルミナ粉からなるハニカム担体上に、白金を0.１
〜1.０重量％、好ましくは、0.３〜0.７重量％の範囲で
含浸法にて担持させたものが用いられる。
アルカリ金属やアルカリ土類金属等の不純物の少ない高
純度アルミナ粉からなるハニカム担体上に、白金を0.１
〜1.０重量％、好ましくは、0.３〜0.７重量％の範囲で
含浸法にて担持させたものが用いられる。
【００２０】更に、煤塵燃焼触媒は、好ましくはフィン
状に形成した金属からなる担体に白金及びビスマスをそ
れぞれ0.１〜1.０重量％、好ましくは、0.３〜0.７重量
％の範囲にて担持させてなる構造物とし、これを第１の
反応部を構成する排ガス案内管の外周面に取付ける。こ
こに、上記金属担体としては、通常、アルミニウム特殊
めっきフェライトステンレス網からなるメタルメッシュ
フィルターと呼ばれるものを好ましく用いることができ
る。
状に形成した金属からなる担体に白金及びビスマスをそ
れぞれ0.１〜1.０重量％、好ましくは、0.３〜0.７重量
％の範囲にて担持させてなる構造物とし、これを第１の
反応部を構成する排ガス案内管の外周面に取付ける。こ
こに、上記金属担体としては、通常、アルミニウム特殊
めっきフェライトステンレス網からなるメタルメッシュ
フィルターと呼ばれるものを好ましく用いることができ
る。
【００２１】本発明の装置において、第１の反応部にお
ける触媒反応温度は、通常、２００〜７００℃、好まし
くは、３００〜５００℃の範囲であり、第２の反応部に
おける触媒反応温度は、通常、１５０〜５００℃、好ま
しくは、２００〜４００℃の範囲である。また、第１の
反応部における空間速度（ＳＶ）は、通常、２００００
〜１５００００ｈｒ-1、好ましくは、５００００〜１０
００００ｈｒ-1の範囲であり、第２の反応部における空
間速度（ＳＶ）は、通常、１００００〜２５００００ｈ
ｒ-1、好ましくは、２００００〜１０００００ｈｒ-1の
範囲である。
ける触媒反応温度は、通常、２００〜７００℃、好まし
くは、３００〜５００℃の範囲であり、第２の反応部に
おける触媒反応温度は、通常、１５０〜５００℃、好ま
しくは、２００〜４００℃の範囲である。また、第１の
反応部における空間速度（ＳＶ）は、通常、２００００
〜１５００００ｈｒ-1、好ましくは、５００００〜１０
００００ｈｒ-1の範囲であり、第２の反応部における空
間速度（ＳＶ）は、通常、１００００〜２５００００ｈ
ｒ-1、好ましくは、２００００〜１０００００ｈｒ-1の
範囲である。
【００２２】本発明においては、還元剤として、炭化水
素や含酸素有機化合物が好ましく用いられる。炭化水素
としては、気体状のものでは、例えば、メタン、エタ
ン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレ
ン等を挙げることができ、液体状のものでは、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、オクテン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の単一成分の炭化水素や、ガ
ソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系炭化水素油が挙げ
られる。
素や含酸素有機化合物が好ましく用いられる。炭化水素
としては、気体状のものでは、例えば、メタン、エタ
ン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレ
ン等を挙げることができ、液体状のものでは、ペンタ
ン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、オクテン、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の単一成分の炭化水素や、ガ
ソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系炭化水素油が挙げ
られる。
【００２３】また、含酸素有機化合物としては、例え
ば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルア
ルコール、オクチルアルコール等のアルコール類、ジメ
チルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル
等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、油脂類等の
エステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
類を挙げることができる。これらの炭化水素や含酸素有
機化合物は、単独で、又は２二種以上の混合物として用
いられる。更に、炭化水素の１種以上と含酸素有機化合
物の１種以上とを併用してもよい。
ば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルア
ルコール、オクチルアルコール等のアルコール類、ジメ
チルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル
等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、油脂類等の
エステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
類を挙げることができる。これらの炭化水素や含酸素有
機化合物は、単独で、又は２二種以上の混合物として用
いられる。更に、炭化水素の１種以上と含酸素有機化合
物の１種以上とを併用してもよい。
【００２４】本発明の装置によるディーゼルエンジンか
らの排ガスの脱硝処理に際して、ディーゼルエンジンか
らの排ガス中の燃料の未燃焼乃至不完全燃焼生成物とし
ての炭化水素や含酸素有機化合物、或いは所謂パティキ
ュレート類等も還元剤として有効であり、これらを還元
剤の一部又は全部として用いることによって、排ガスに
含まれるこれら未燃焼乃至不完全燃焼生成物やパティキ
ュレート類等をも効率よく除去することができる。
らの排ガスの脱硝処理に際して、ディーゼルエンジンか
らの排ガス中の燃料の未燃焼乃至不完全燃焼生成物とし
ての炭化水素や含酸素有機化合物、或いは所謂パティキ
ュレート類等も還元剤として有効であり、これらを還元
剤の一部又は全部として用いることによって、排ガスに
含まれるこれら未燃焼乃至不完全燃焼生成物やパティキ
ュレート類等をも効率よく除去することができる。
【００２５】このように、本発明によれば、第１の反応
部と第２の反応部を上述したように組み合わせることに
よって、ディーゼルエンジンからの排ガスの有する熱を
有効に利用しつつ、その排ガスに含まれる窒素酸化物を
効率よく、窒素と水とに還元することができる。
部と第２の反応部を上述したように組み合わせることに
よって、ディーゼルエンジンからの排ガスの有する熱を
有効に利用しつつ、その排ガスに含まれる窒素酸化物を
効率よく、窒素と水とに還元することができる。
【００２６】即ち、第２の反応部においては、アルミナ
担体に白金を担持させてなる触媒を用いて、比較的低温
において、即ち、好ましくは、２００〜４００℃におい
て、排ガスに含まれる窒素酸化物を主として一酸化二窒
素に還元し、次いで、より高い反応温度を確保すること
ができる第１の反応部において、即ち、好ましくは、３
００〜５００℃において、前記触媒を用いて、還元剤の
存在下に、上記一酸化二窒素を窒素に接触還元処理し、
このように、得られる反応温度に応じて、その反応温度
で高い活性を有するような適切な窒素酸化物還元触媒を
用いて、窒素酸化物を段階的に還元するので、排ガスに
含まれる窒素酸化物を効率よく還元除去することができ
るのである。
担体に白金を担持させてなる触媒を用いて、比較的低温
において、即ち、好ましくは、２００〜４００℃におい
て、排ガスに含まれる窒素酸化物を主として一酸化二窒
素に還元し、次いで、より高い反応温度を確保すること
ができる第１の反応部において、即ち、好ましくは、３
００〜５００℃において、前記触媒を用いて、還元剤の
存在下に、上記一酸化二窒素を窒素に接触還元処理し、
このように、得られる反応温度に応じて、その反応温度
で高い活性を有するような適切な窒素酸化物還元触媒を
用いて、窒素酸化物を段階的に還元するので、排ガスに
含まれる窒素酸化物を効率よく還元除去することができ
るのである。
【００２７】更に、本発明によれば、排ガスに含まれる
未燃焼生成物である煤塵、一酸化炭素、炭化水素類、含
酸素有機化合物等も、前記煤塵燃焼触媒によって、相当
量が水と二酸化炭素に燃焼（酸化）される。そして、煤
塵等の未燃焼生成物の燃焼が不十分であって、排ガスと
共に下流側に流れた場合、最終的に第１の反応部におい
て、二酸化窒素を窒素に還元するための還元剤として消
費されるので、結果として、煤塵等の未燃焼生成物は、
殆どが排ガスから除去される。
未燃焼生成物である煤塵、一酸化炭素、炭化水素類、含
酸素有機化合物等も、前記煤塵燃焼触媒によって、相当
量が水と二酸化炭素に燃焼（酸化）される。そして、煤
塵等の未燃焼生成物の燃焼が不十分であって、排ガスと
共に下流側に流れた場合、最終的に第１の反応部におい
て、二酸化窒素を窒素に還元するための還元剤として消
費されるので、結果として、煤塵等の未燃焼生成物は、
殆どが排ガスから除去される。
【００２８】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。
【００２９】（第１の反応部に用いる触媒の調製）アル
カリ金属やアルカリ土類金属等の不純物が少ない高純度
アルミナ粉からハニカム状担体を製作し、この担体にパ
ラジウム、白金、酸化銅又は酸化モリブデンを含浸法に
て0.５重量％担持させて、触媒Ａ−１（パラジウム）、
Ａ−２（白金）、Ａ−３（銅）及びＡ−４（モリブテ
ン）を調製した。 （第２の反応部に用いる触媒の調製）高純度アルミナ粉
からなるハニカム状担体に含浸法にて白金を0.５重量％
担持させて、触媒Ｂ−１を調製した。 （煤塵燃焼触媒の調製）メタルメッシュフィルターを担
体とし、これに白金及びビスマスをそれぞれ0.５重量％
ずつ担持させて、触媒Ｃ−１を調製した。
カリ金属やアルカリ土類金属等の不純物が少ない高純度
アルミナ粉からハニカム状担体を製作し、この担体にパ
ラジウム、白金、酸化銅又は酸化モリブデンを含浸法に
て0.５重量％担持させて、触媒Ａ−１（パラジウム）、
Ａ−２（白金）、Ａ−３（銅）及びＡ−４（モリブテ
ン）を調製した。 （第２の反応部に用いる触媒の調製）高純度アルミナ粉
からなるハニカム状担体に含浸法にて白金を0.５重量％
担持させて、触媒Ｂ−１を調製した。 （煤塵燃焼触媒の調製）メタルメッシュフィルターを担
体とし、これに白金及びビスマスをそれぞれ0.５重量％
ずつ担持させて、触媒Ｃ−１を調製した。
【００３０】実施例１ （脱硝装置の性能評価試験）前記触媒Ａ−１からＡ−
４、Ｂ−１及びＣ−１を備えた本発明の装置について、
下記条件にてディーゼルエンジン実排ガスによる脱硝性
能の評価試験を行なった。
４、Ｂ−１及びＣ−１を備えた本発明の装置について、
下記条件にてディーゼルエンジン実排ガスによる脱硝性
能の評価試験を行なった。
【００３１】排ガス中の窒素酸化物の除去率は、第２の
反応部の入り口の排ガスと第１の反応部の出口の排ガス
におけるそれぞれの窒素酸化物濃度を測定し、〔（第２
の反応部の入り口における窒素酸化物濃度−第１の反応
部の出口における窒素酸化物濃度）／（第２の反応部の
入り口における窒素酸化物濃度）〕×１００（％）にて
求めた。
反応部の入り口の排ガスと第１の反応部の出口の排ガス
におけるそれぞれの窒素酸化物濃度を測定し、〔（第２
の反応部の入り口における窒素酸化物濃度−第１の反応
部の出口における窒素酸化物濃度）／（第２の反応部の
入り口における窒素酸化物濃度）〕×１００（％）にて
求めた。
【００３２】（Ａ）試験条件 (1) ディーゼルエンジンの試験条件及び実排ガスの組成 エンジン仕様 ４２００ｃｃ直噴ディーゼルエンジ
ン 使用燃料 軽油（硫黄分約0.２重量％） エンジン回転数 ２０００ｒｐｍ エンジン負荷 １０〜２５ｋｇｍ 媒塵排出量 約８０〜１３０ｍｇ／Ｎｍ3 一酸化炭素 １８０〜２５０ｐｐｍ 二酸化炭素 ５〜６％ 酸素 １１〜１５％ 全炭化水素 ３００〜５００ｐｐｍ 窒素酸化物 ２５０〜７５０ｐｐｍ 硫黄酸化物 ２５〜４０ｐｐｍ 水 ６〜８％ (2) 空間速度 第１の反応部 ５００００ｈｒ-1 第２の反応部 ２００００ｈｒ-1 (3) 反応温度 第１の反応部 ３００℃、３５０℃又は４００℃ 第２の反応部 ２００℃、２５０℃又は３００℃ (4) 試験時間 １０時間
ン 使用燃料 軽油（硫黄分約0.２重量％） エンジン回転数 ２０００ｒｐｍ エンジン負荷 １０〜２５ｋｇｍ 媒塵排出量 約８０〜１３０ｍｇ／Ｎｍ3 一酸化炭素 １８０〜２５０ｐｐｍ 二酸化炭素 ５〜６％ 酸素 １１〜１５％ 全炭化水素 ３００〜５００ｐｐｍ 窒素酸化物 ２５０〜７５０ｐｐｍ 硫黄酸化物 ２５〜４０ｐｐｍ 水 ６〜８％ (2) 空間速度 第１の反応部 ５００００ｈｒ-1 第２の反応部 ２００００ｈｒ-1 (3) 反応温度 第１の反応部 ３００℃、３５０℃又は４００℃ 第２の反応部 ２００℃、２５０℃又は３００℃ (4) 試験時間 １０時間
【００３３】（Ｂ）試験結果 表１に示す還元剤を用いて、ディーゼルエンジン実排ガ
スに１０００〜３０００ｐｐｍ添加して、前記排ガス組
成下で窒素酸化物を接触還元した。結果を表１に示す。
スに１０００〜３０００ｐｐｍ添加して、前記排ガス組
成下で窒素酸化物を接触還元した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】（Ｃ）媒塵燃焼試験 媒塵の除去率は、排気マニホールド内の煤塵量（Ａ）と
排気管内の煤塵量（Ｂ）とを測定し、式〔（Ａ−Ｂ）／
Ａ〕×１００（％）によって計算して求めた。結果を表
２に示す。
排気管内の煤塵量（Ｂ）とを測定し、式〔（Ａ−Ｂ）／
Ａ〕×１００（％）によって計算して求めた。結果を表
２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】比較例１ 排気マニホールド外部の排気管の後方（下流）に第２の
反応部及び第の１反応部をこの順序にて配設し、実施例
１で高活性を示した触媒Ａ−１及びＢ−１の組合わせと
触媒Ａ−２及びＢ−１の組み合わせを用いて、試験を行
なった結果を表３に示す。試験条件は、第１の反応部に
おける触媒反応温度を除いて、実施例１と同である。
反応部及び第の１反応部をこの順序にて配設し、実施例
１で高活性を示した触媒Ａ−１及びＢ−１の組合わせと
触媒Ａ−２及びＢ−１の組み合わせを用いて、試験を行
なった結果を表３に示す。試験条件は、第１の反応部に
おける触媒反応温度を除いて、実施例１と同である。
【００３８】
【表３】
【００３９】この方法によれば、本発明の方法に比較し
て、第１の反応部において十分な反応温度を得ることが
できないので、窒素酸化物の窒素への転化率が著しく低
い。
て、第１の反応部において十分な反応温度を得ることが
できないので、窒素酸化物の窒素への転化率が著しく低
い。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によるディーゼル
エンジン用熱交換型脱硝装置は、ディーゼルエンジンの
排気マニホールドからその外部にこれに連通する二重管
を設け、この二重管の内管を排ガス案内管とし、排気マ
ニホールドの内部で上記排ガス案内管内に一酸化二窒素
を窒素に還元する第１の還元触媒を有せしめて、第１の
反応部に構成すると共に、前記排気マニホールドの外部
で前記排ガス案内管内に窒素酸化物を一酸化二窒素に還
元する第２の還元触媒を有せしめて、第２の反応部に構
成した点に重要な特徴を有する。
エンジン用熱交換型脱硝装置は、ディーゼルエンジンの
排気マニホールドからその外部にこれに連通する二重管
を設け、この二重管の内管を排ガス案内管とし、排気マ
ニホールドの内部で上記排ガス案内管内に一酸化二窒素
を窒素に還元する第１の還元触媒を有せしめて、第１の
反応部に構成すると共に、前記排気マニホールドの外部
で前記排ガス案内管内に窒素酸化物を一酸化二窒素に還
元する第２の還元触媒を有せしめて、第２の反応部に構
成した点に重要な特徴を有する。
【００４１】従って、かかる本発明による脱硝装置によ
れば、従来の装置におけるように、高温の排ガス（３５
０〜４００℃）が直接に還元触媒に接触することがな
く、しかも、高温の排ガスと媒塵燃焼によって発生する
反応熱を利用して、触媒を備えた第１の反応部との熱交
換によって、必要とする触媒反応の温度（３５０℃前
後）を得ることができるので、触媒に対する高温排ガス
による直接的な熱劣化が起こらず、また、煤塵等が触媒
に付着せず、かくして、触媒の耐久性が大幅に向上す
る。
れば、従来の装置におけるように、高温の排ガス（３５
０〜４００℃）が直接に還元触媒に接触することがな
く、しかも、高温の排ガスと媒塵燃焼によって発生する
反応熱を利用して、触媒を備えた第１の反応部との熱交
換によって、必要とする触媒反応の温度（３５０℃前
後）を得ることができるので、触媒に対する高温排ガス
による直接的な熱劣化が起こらず、また、煤塵等が触媒
に付着せず、かくして、触媒の耐久性が大幅に向上す
る。
【００４２】更に、第２の反応部において必要な反応温
度が２００〜２５０℃であるので、排気タービンの後段
に配設することができるので、排気タービンの破損の虞
れもなく、かくして、ターボチャージャー付きのディー
ゼルエンジンにも用いることができる。更に、このよう
に、本発明によれば、排ガス案内管内に排ガスの流れ方
向に前述したように第１の反応部と第２の反応部を配設
して組み合わせると共に、第１の反応部の外周面に媒塵
燃焼触媒を取付けることによって、排ガスの温度と煤塵
燃焼触媒における燃焼温度とを有効に利用しつつ、排ガ
スに含まれる窒素酸化物のみならず、燃料の未燃焼物で
ある煤塵ほか、炭化水素類や一酸化炭素類等をよく除去
することができる。
度が２００〜２５０℃であるので、排気タービンの後段
に配設することができるので、排気タービンの破損の虞
れもなく、かくして、ターボチャージャー付きのディー
ゼルエンジンにも用いることができる。更に、このよう
に、本発明によれば、排ガス案内管内に排ガスの流れ方
向に前述したように第１の反応部と第２の反応部を配設
して組み合わせると共に、第１の反応部の外周面に媒塵
燃焼触媒を取付けることによって、排ガスの温度と煤塵
燃焼触媒における燃焼温度とを有効に利用しつつ、排ガ
スに含まれる窒素酸化物のみならず、燃料の未燃焼物で
ある煤塵ほか、炭化水素類や一酸化炭素類等をよく除去
することができる。
【図１】は、本発明によるディーゼルエンジン用熱交換
型脱硝装置の一実施例を示す要部断面図である。
型脱硝装置の一実施例を示す要部断面図である。
１…ディーゼルエンジン、２…排気マニホールド、３…
二重管、４…外管、５…内管、６…排ガスの流通路、７
…排ガス案内管、８…排気管、９…第１の反応部、１０
…第２の反応部、１１…煤塵燃焼触媒、１２…還元剤供
給管、１３…還元剤供給装置。
二重管、４…外管、５…内管、６…排ガスの流通路、７
…排ガス案内管、８…排気管、９…第１の反応部、１０
…第２の反応部、１１…煤塵燃焼触媒、１２…還元剤供
給管、１３…還元剤供給装置。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０１Ｎ 3/28 Ｇ 7/08 Ａ (72)発明者 吉成 知博 埼玉県幸手市権現堂1134−２ 株式会社コ スモ総合研究所研究開発センター内
Claims (1)
- 【請求項１】ディーゼルエンジンの排気マニホールドか
らその外部に外管がループ状の二重管を設け、外管と内
管との間を上記排気マニホールドに連通する排ガスの流
通路とすると共に、この二重管の内管を排ガス案内管と
し、この排ガス案内管から排気マニホールドの内部を経
て排気マニホールドの外部に延びる排気管に形成し、上
記排気マニホールドの内部で上記排ガス案内管内に一酸
化二窒素を窒素に還元する第１の還元触媒を有せしめ
て、第１の反応部に構成すると共に、前記排気マニホー
ルドの外部で前記排ガス案内管内に窒素酸化物を一酸化
二窒素に還元する第２の還元触媒を有せしめて、第２の
反応部に構成し、前記第１の反応部と上記第２の反応部
との間にて前記排ガス案内管に還元剤を供給する還元剤
供給管を接続すると共に、前記排ガス案内管の第１の反
応部の外周面に煤塵燃焼触媒を取付けてなることを特徴
とするディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324502A JPH08177466A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | ディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6324502A JPH08177466A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | ディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08177466A true JPH08177466A (ja) | 1996-07-09 |
Family
ID=18166528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6324502A Pending JPH08177466A (ja) | 1994-12-27 | 1994-12-27 | ディーゼルエンジン用熱交換型脱硝装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08177466A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052330A1 (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Reccat Aps | Method for treatment of a fluid quantity including chemical reacting means such as combustible materials and a catalytic device |
| WO2005078251A1 (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Tokyo Roki Co. Ltd. | Ｓｃｒマフラー |
| CN100449124C (zh) * | 2004-12-28 | 2009-01-07 | 本田技研工业株式会社 | 车辆的排气装置 |
| JP2009024679A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気装置 |
| WO2010146718A1 (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
-
1994
- 1994-12-27 JP JP6324502A patent/JPH08177466A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005052330A1 (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Reccat Aps | Method for treatment of a fluid quantity including chemical reacting means such as combustible materials and a catalytic device |
| WO2005078251A1 (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Tokyo Roki Co. Ltd. | Ｓｃｒマフラー |
| EP1715153A4 (en) * | 2004-02-12 | 2007-02-14 | Tokyo Roki Kk | Scr muffler |
| CN100449124C (zh) * | 2004-12-28 | 2009-01-07 | 本田技研工业株式会社 | 车辆的排气装置 |
| JP2009024679A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気装置 |
| WO2010146718A1 (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4911245B2 (ja) * | 2009-06-15 | 2012-04-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US8434297B2 (en) | 2009-06-15 | 2013-05-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system of internal combustion engine |
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