JPH09206559A - 窒素酸化物の接触還元方法 - Google Patents
窒素酸化物の接触還元方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炭化水素を還元剤として用いる窒素酸化物の接
触還元方法であって、酸素や硫黄酸化物や水分の共存下
においても、多量の還元剤を用いることなく、排ガス中
の窒素酸化物を安定して且つ効率よく接触還元すること
ができる窒素酸化物の接触還元方法を提供することにあ
る。 【解決手段】排ガスに含まれる窒素酸化物を触媒の存在
下に還元剤として炭化水素を用いて接触還元する方法に
おいて、第1段階として、排ガスを窒素酸化物酸化触媒
に接触させて、排ガスに含まれる一酸化窒素(NO)を
二酸化窒素(NO 2 )に酸化し、次いで、このような排
ガスに炭化水素を加え、第2段階として、この排ガスを
銀、酸化銀及びアルミン酸銀から選ばれる窒素酸化物還
元触媒に接触させて、窒素酸化物を窒素に還元する。
触還元方法であって、酸素や硫黄酸化物や水分の共存下
においても、多量の還元剤を用いることなく、排ガス中
の窒素酸化物を安定して且つ効率よく接触還元すること
ができる窒素酸化物の接触還元方法を提供することにあ
る。 【解決手段】排ガスに含まれる窒素酸化物を触媒の存在
下に還元剤として炭化水素を用いて接触還元する方法に
おいて、第1段階として、排ガスを窒素酸化物酸化触媒
に接触させて、排ガスに含まれる一酸化窒素(NO)を
二酸化窒素(NO 2 )に酸化し、次いで、このような排
ガスに炭化水素を加え、第2段階として、この排ガスを
銀、酸化銀及びアルミン酸銀から選ばれる窒素酸化物還
元触媒に接触させて、窒素酸化物を窒素に還元する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化水素を還元剤
として用いる窒素酸化物の接触還元方法に関し、詳しく
は、工場、自動車等から排出される排ガスの中に含まれ
る有害な窒素酸化物を安定して高い除去率にて還元除去
することができる窒素酸化物の接触還元方法に関する。
として用いる窒素酸化物の接触還元方法に関し、詳しく
は、工場、自動車等から排出される排ガスの中に含まれ
る有害な窒素酸化物を安定して高い除去率にて還元除去
することができる窒素酸化物の接触還元方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、排ガス中に含まれる窒素酸化物
は、窒素酸化物を酸化した後、アルカリに吸収させる方
法や、アンモニア、水素、一酸化炭素、炭化水素等の還
元剤を用いて、窒素に変換する方法等によって除去され
ている。しかしながら、前者の方法によれば、生成する
アルカリ廃液を処理して、公害の発生を防止する方策が
必要である。他方、後者の方法によれば、還元剤として
アンモニアを用いるときは、これが排ガス中の硫黄酸化
物と反応して塩類を生成し、その結果、触媒の還元活性
が低下する問題がある。また、水素、一酸化炭素、炭化
水素等を還元剤として用いる場合でも、これらが低濃度
に存在する窒素酸化物よりも高濃度に存在する酸素と反
応するので、窒素酸化物を低減するためには、多量の還
元剤を必要とするという問題がある。
は、窒素酸化物を酸化した後、アルカリに吸収させる方
法や、アンモニア、水素、一酸化炭素、炭化水素等の還
元剤を用いて、窒素に変換する方法等によって除去され
ている。しかしながら、前者の方法によれば、生成する
アルカリ廃液を処理して、公害の発生を防止する方策が
必要である。他方、後者の方法によれば、還元剤として
アンモニアを用いるときは、これが排ガス中の硫黄酸化
物と反応して塩類を生成し、その結果、触媒の還元活性
が低下する問題がある。また、水素、一酸化炭素、炭化
水素等を還元剤として用いる場合でも、これらが低濃度
に存在する窒素酸化物よりも高濃度に存在する酸素と反
応するので、窒素酸化物を低減するためには、多量の還
元剤を必要とするという問題がある。
【0003】このため、最近では、還元剤の不存在下に
窒素酸化物を触媒にて直接分解する方法も提案されてい
るが、しかし、従来、知られているそのような触媒は、
窒素酸化物の分解活性が低いために、実用に供し難いと
いう問題がある。また、炭化水素や含酸素化合物を還元
剤として用いる新たな窒素酸化物接触還元用触媒とし
て、H型ゼオライトやCuイオン交換ZSM−5等が提
案されており、なかでも、H型ZSM−5(SiO2 /
Al2 O3 モル比=30〜40)が最適であるとされて
いる。しかしながら、このようなH型ZSM−5でも、
未だ十分な還元活性を有するものとはいい難く、特に、
ガス中に水分が含まれるとき、ゼオライト構造体中のア
ルミニウムが脱アルミニウムして、性能が急激に低下す
るので、一層高い還元活性を有し、更に、ガスが水分を
含有する場合にも、すぐれた耐久性を有する窒素酸化物
接触還元用触媒が要望されている。
窒素酸化物を触媒にて直接分解する方法も提案されてい
るが、しかし、従来、知られているそのような触媒は、
窒素酸化物の分解活性が低いために、実用に供し難いと
いう問題がある。また、炭化水素や含酸素化合物を還元
剤として用いる新たな窒素酸化物接触還元用触媒とし
て、H型ゼオライトやCuイオン交換ZSM−5等が提
案されており、なかでも、H型ZSM−5(SiO2 /
Al2 O3 モル比=30〜40)が最適であるとされて
いる。しかしながら、このようなH型ZSM−5でも、
未だ十分な還元活性を有するものとはいい難く、特に、
ガス中に水分が含まれるとき、ゼオライト構造体中のア
ルミニウムが脱アルミニウムして、性能が急激に低下す
るので、一層高い還元活性を有し、更に、ガスが水分を
含有する場合にも、すぐれた耐久性を有する窒素酸化物
接触還元用触媒が要望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、銀又は銀酸化
物を無機酸化物に担持させてなる触媒も提案されている
が、そのような触媒は、酸化活性が高く、窒素酸化物に
対する選択反応性が低いために、窒素酸化物の除去率が
低い。また、触媒が窒素酸化物の分解活性を有する温度
域が高いので、排ガス中の窒素酸化物を有効に分解する
には、排ガスを予め加熱することが必要であって、実用
化には問題がある。更に、銀又は銀酸化物を無機酸化物
に担持させてなる触媒は、硫黄酸化物の共存下での触媒
活性の劣化が著しいという問題もある(特開平5−31
7647号公報)。そのうえ、従来の窒素酸化物接触還
元用触媒は、一般に、耐熱性が十分ではなく、用途によ
っては、一層の耐熱性が強く要望されている。
物を無機酸化物に担持させてなる触媒も提案されている
が、そのような触媒は、酸化活性が高く、窒素酸化物に
対する選択反応性が低いために、窒素酸化物の除去率が
低い。また、触媒が窒素酸化物の分解活性を有する温度
域が高いので、排ガス中の窒素酸化物を有効に分解する
には、排ガスを予め加熱することが必要であって、実用
化には問題がある。更に、銀又は銀酸化物を無機酸化物
に担持させてなる触媒は、硫黄酸化物の共存下での触媒
活性の劣化が著しいという問題もある(特開平5−31
7647号公報)。そのうえ、従来の窒素酸化物接触還
元用触媒は、一般に、耐熱性が十分ではなく、用途によ
っては、一層の耐熱性が強く要望されている。
【0005】そこで、本発明者らは、既に、固体酸担体
にアルミン酸銀を担持させてなる窒素酸化物接触還元用
触媒を提案しており(特願平7−306070号)、こ
の触媒は、上記問題点を改善しているものの、窒素酸化
物の還元率の点で、尚、十分とはいえない。本発明は、
上述したような事情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、炭化水素を還元剤として用いる
窒素酸化物の接触還元方法であって、酸素や硫黄酸化物
や水分の共存下においても、多量の還元剤を用いること
なく、排ガス中の窒素酸化物を安定して且つ効率よく接
触還元することができる窒素酸化物の接触還元方法を提
供することにある。
にアルミン酸銀を担持させてなる窒素酸化物接触還元用
触媒を提案しており(特願平7−306070号)、こ
の触媒は、上記問題点を改善しているものの、窒素酸化
物の還元率の点で、尚、十分とはいえない。本発明は、
上述したような事情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは、炭化水素を還元剤として用いる
窒素酸化物の接触還元方法であって、酸素や硫黄酸化物
や水分の共存下においても、多量の還元剤を用いること
なく、排ガス中の窒素酸化物を安定して且つ効率よく接
触還元することができる窒素酸化物の接触還元方法を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、排ガスに含ま
れる窒素酸化物を触媒の存在下に還元剤として炭化水素
を用いて接触還元する方法において、第1段階として、
排ガスを窒素酸化物酸化触媒(以下、酸化触媒又は第1
触媒ということがある。)に接触させて、排ガスに含ま
れる一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に酸化
し、次いで、このような排ガスに炭化水素を加え、第2
段階として、この排ガスを銀、酸化銀及びアルミン酸銀
から選ばれる窒素酸化物還元触媒(以下、還元触媒又は
第2触媒ということがある。)に接触させて、窒素酸化
物を窒素に還元することを特徴とする。
れる窒素酸化物を触媒の存在下に還元剤として炭化水素
を用いて接触還元する方法において、第1段階として、
排ガスを窒素酸化物酸化触媒(以下、酸化触媒又は第1
触媒ということがある。)に接触させて、排ガスに含ま
れる一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO2 )に酸化
し、次いで、このような排ガスに炭化水素を加え、第2
段階として、この排ガスを銀、酸化銀及びアルミン酸銀
から選ばれる窒素酸化物還元触媒(以下、還元触媒又は
第2触媒ということがある。)に接触させて、窒素酸化
物を窒素に還元することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の方法によれば、第1段階
として、排ガスを窒素酸化物酸化触媒に接触させて、排
ガスに含まれる一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO
2 )に酸化する。一酸化窒素に比べて、二酸化窒素は、
後述する還元触媒による還元反応において、還元剤であ
る炭化水素との選択反応性によりすぐれるので、第2段
階における窒素酸化物の接触還元に先立って、このよう
に、第1段階において、予め一酸化窒素を二酸化窒素に
酸化することによって、排ガスに含まれる窒素酸化物の
除去率を高めることができる。
として、排ガスを窒素酸化物酸化触媒に接触させて、排
ガスに含まれる一酸化窒素(NO)を二酸化窒素(NO
2 )に酸化する。一酸化窒素に比べて、二酸化窒素は、
後述する還元触媒による還元反応において、還元剤であ
る炭化水素との選択反応性によりすぐれるので、第2段
階における窒素酸化物の接触還元に先立って、このよう
に、第1段階において、予め一酸化窒素を二酸化窒素に
酸化することによって、排ガスに含まれる窒素酸化物の
除去率を高めることができる。
【0008】上記酸化触媒、即ち、第1触媒としては、
特に、限定されるものではないが、好ましくは、白金、
マンガン、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニ
ウム及び銅から選ばれる金属又はその酸化物からなる触
媒が用いられる。これら金属又はその酸化物は、通常、
比表面積の大きい酸化物、例えば、アルミナ、シリカ、
シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト
等の固体酸担体に担持されて用いられる。上記金属又は
その酸化物をこのような担体に担持させるには、従来よ
り知られているイオン交換法や含浸法等、適宜の方法に
よればよい。
特に、限定されるものではないが、好ましくは、白金、
マンガン、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニ
ウム及び銅から選ばれる金属又はその酸化物からなる触
媒が用いられる。これら金属又はその酸化物は、通常、
比表面積の大きい酸化物、例えば、アルミナ、シリカ、
シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニア、ゼオライト
等の固体酸担体に担持されて用いられる。上記金属又は
その酸化物をこのような担体に担持させるには、従来よ
り知られているイオン交換法や含浸法等、適宜の方法に
よればよい。
【0009】上記金属又はその酸化物の担体への担持
量、即ち、上記金属又はその酸化物と担体の重量に対す
る上記金属又はその酸化物の割合は、用いる金属種や触
媒が置かれる反応条件にもよるが、また、必ずしも限定
されるものではないが、通常、金属換算にて、0.001
〜10重量%の範囲であり、好ましくは、0.1〜5重量
%の範囲である。上記金属又はその酸化物の担体への担
持量が0.001重量%よりも少ないときは、上述したよ
うな一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する能力が不十分で
ある。しかし、担持量が10重量%を越えても、一酸化
窒素を二酸化窒素に酸化する能力がそれに見合って増大
するものでもなく、経済性の点からも不利である。
量、即ち、上記金属又はその酸化物と担体の重量に対す
る上記金属又はその酸化物の割合は、用いる金属種や触
媒が置かれる反応条件にもよるが、また、必ずしも限定
されるものではないが、通常、金属換算にて、0.001
〜10重量%の範囲であり、好ましくは、0.1〜5重量
%の範囲である。上記金属又はその酸化物の担体への担
持量が0.001重量%よりも少ないときは、上述したよ
うな一酸化窒素を二酸化窒素に酸化する能力が不十分で
ある。しかし、担持量が10重量%を越えても、一酸化
窒素を二酸化窒素に酸化する能力がそれに見合って増大
するものでもなく、経済性の点からも不利である。
【0010】第1段階において、一酸化窒素を含む排ガ
スをこのような第1触媒に接触させる際の空間速度は、
酸化率の観点からは、低ければ低いほどよいが、しか
し、一酸化窒素を実用的に効率よく酸化する観点から
は、通常、50000〜500000hr-1の範囲であ
る。
スをこのような第1触媒に接触させる際の空間速度は、
酸化率の観点からは、低ければ低いほどよいが、しか
し、一酸化窒素を実用的に効率よく酸化する観点から
は、通常、50000〜500000hr-1の範囲であ
る。
【0011】本発明の方法によれば、このように、排ガ
スを第1触媒に接触させて、排ガスに含まれる一酸化窒
素を二酸化窒素とした後、このような排ガスに還元剤で
ある炭化水素を加え、これを第2触媒に接触させること
によって、上記二酸化窒素を効率よく窒素に還元するこ
とができ、延いては、排ガス中の窒素酸化物の除去率を
高めることができる。
スを第1触媒に接触させて、排ガスに含まれる一酸化窒
素を二酸化窒素とした後、このような排ガスに還元剤で
ある炭化水素を加え、これを第2触媒に接触させること
によって、上記二酸化窒素を効率よく窒素に還元するこ
とができ、延いては、排ガス中の窒素酸化物の除去率を
高めることができる。
【0012】上記炭化水素からなる還元剤としては、例
えば、気体状のものとして、メタン、エタン、プロパ
ン、プロピレン、ブチレン等の炭化水素ガス、液体状の
ものとして、ペンタン、ヘキサン、オクタン、ヘプタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単一成分系の炭
化水素、ガソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系炭化水
素等を用いることができる。特に、本発明においては、
上記したなかでも、エチレン、プロピレン、イソブチレ
ン、1−ブテン、2−ブテン等の低級アルケン、プロパ
ン、ブタン等の低級アルカン、軽油等が還元剤として好
ましく用いられる。これら炭化水素は、単独で用いても
よく、又は必要に応じて二種以上併用してもよい。
えば、気体状のものとして、メタン、エタン、プロパ
ン、プロピレン、ブチレン等の炭化水素ガス、液体状の
ものとして、ペンタン、ヘキサン、オクタン、ヘプタ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単一成分系の炭
化水素、ガソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系炭化水
素等を用いることができる。特に、本発明においては、
上記したなかでも、エチレン、プロピレン、イソブチレ
ン、1−ブテン、2−ブテン等の低級アルケン、プロパ
ン、ブタン等の低級アルカン、軽油等が還元剤として好
ましく用いられる。これら炭化水素は、単独で用いても
よく、又は必要に応じて二種以上併用してもよい。
【0013】上記還元剤としての炭化水素は、用いる具
体的な炭化水素によって異なるが、通常、排ガス中の窒
素酸化物(実質的に、一酸化窒素と二酸化窒素とからな
る。)に対するモル比にて、0.1〜2程度の範囲にて用
いられる。炭化水素の使用量が窒素酸化物に対するモル
比にて、0.1未満であるときは、窒素酸化物に対して十
分な還元活性を得ることができず、他方、モル比が2を
越えるときは、未反応の炭化水素の排出量が多くなるた
めに、窒素酸化物の接触還元処理の後に、これを回収す
るための後処理が必要となる。
体的な炭化水素によって異なるが、通常、排ガス中の窒
素酸化物(実質的に、一酸化窒素と二酸化窒素とからな
る。)に対するモル比にて、0.1〜2程度の範囲にて用
いられる。炭化水素の使用量が窒素酸化物に対するモル
比にて、0.1未満であるときは、窒素酸化物に対して十
分な還元活性を得ることができず、他方、モル比が2を
越えるときは、未反応の炭化水素の排出量が多くなるた
めに、窒素酸化物の接触還元処理の後に、これを回収す
るための後処理が必要となる。
【0014】尚、排ガス中に存在する燃料等の未燃焼物
乃至不完全燃焼生成物、即ち、炭化水素類やパティキュ
レート類等も還元剤として有効であり、これらも本発明
における炭化水素に含まれる。このことから、見方を変
えれば、本発明の方法は、排ガス中の炭化水素類やパテ
ィキュレート類等を減少させ、又は除去する方法として
も有用であるということができる。
乃至不完全燃焼生成物、即ち、炭化水素類やパティキュ
レート類等も還元剤として有効であり、これらも本発明
における炭化水素に含まれる。このことから、見方を変
えれば、本発明の方法は、排ガス中の炭化水素類やパテ
ィキュレート類等を減少させ、又は除去する方法として
も有用であるということができる。
【0015】第2触媒は、銀、酸化銀又はアルミン酸銀
から選ばれるものである。これらのうち、銀及び酸化銀
は、通常、比表面積の大きい酸化物、例えば、アルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、ゼオライト等の固体酸担体に担持されて用いられ
る。これらのなかでは、特に、耐熱性にすぐれると共
に、担持効果にすぐれるアルミナが好ましく用いられ
る。
から選ばれるものである。これらのうち、銀及び酸化銀
は、通常、比表面積の大きい酸化物、例えば、アルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、チタニ
ア、ゼオライト等の固体酸担体に担持されて用いられ
る。これらのなかでは、特に、耐熱性にすぐれると共
に、担持効果にすぐれるアルミナが好ましく用いられ
る。
【0016】アルミナのなかでも、特開平7−1713
47号公報に記載されているように、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属の含有量が0.5重量%以下であり、径
60オングストローム以下の細孔から形成される細孔容
積が0.06cm3 /g以上、径80オングストローム以下
の細孔から形成される細孔容積が0.1cm3 /g以上であ
るアルミナが特に好ましく用いられる。このような細孔
容積を有する多孔質のアルミナは、還元剤の適度な酸化
を促進し、これに担持されている銀又は酸化銀と協同し
て、窒素酸化物を効果的に接触還元することができる。
47号公報に記載されているように、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属の含有量が0.5重量%以下であり、径
60オングストローム以下の細孔から形成される細孔容
積が0.06cm3 /g以上、径80オングストローム以下
の細孔から形成される細孔容積が0.1cm3 /g以上であ
るアルミナが特に好ましく用いられる。このような細孔
容積を有する多孔質のアルミナは、還元剤の適度な酸化
を促進し、これに担持されている銀又は酸化銀と協同し
て、窒素酸化物を効果的に接触還元することができる。
【0017】このように、銀又は酸化銀からなる第2触
媒は、従来、知られている成形方法によって、それ自体
にて、又は担体に担持させた後、ハニカム状、球状等の
種々の形状に成形することができる。この成形の際に、
成形助剤、成形体補強体、無機繊維、有機バインダー等
を適宜配合してもよい。また、第2触媒は、予め成形さ
れた不活性な基材上にウオッシュコート法等によって被
覆担持させることもできる。上記基材としては、例え
ば、コージエライトのような粘土からなるハニカム構造
体に担持させることができる。更に、必要に応じて、従
来、知られているその他の触媒の任意の調製法によるこ
ともできる。
媒は、従来、知られている成形方法によって、それ自体
にて、又は担体に担持させた後、ハニカム状、球状等の
種々の形状に成形することができる。この成形の際に、
成形助剤、成形体補強体、無機繊維、有機バインダー等
を適宜配合してもよい。また、第2触媒は、予め成形さ
れた不活性な基材上にウオッシュコート法等によって被
覆担持させることもできる。上記基材としては、例え
ば、コージエライトのような粘土からなるハニカム構造
体に担持させることができる。更に、必要に応じて、従
来、知られているその他の触媒の任意の調製法によるこ
ともできる。
【0018】銀又は酸化銀の担体への担持量は、0.1〜
5重量%の範囲であることが好ましい。担持量が0.1重
量%よりも少ないときは、窒素酸化物の還元活性が十分
でなく、他方、5重量%よりも多いときは、酸化活性が
高すぎて、選択性に劣ることとなる。
5重量%の範囲であることが好ましい。担持量が0.1重
量%よりも少ないときは、窒素酸化物の還元活性が十分
でなく、他方、5重量%よりも多いときは、酸化活性が
高すぎて、選択性に劣ることとなる。
【0019】第2触媒のうち、アルミン酸銀からなる触
媒は、例えば、次に示す(1)から(4)のいずれかの
方法に従って調製することができる。 (1)固体酸担体を分散させたスリラー中に硝酸銀等の
水溶性銀塩を投入し、スラリーのpHを銀水酸化物の生
成しない8.0近傍に維持して、固体酸のイオン交換サイ
トに銀イオンを固定する。ここに、固体酸としてアルミ
ナを用いた場合は、このようにして、銀イオンを固定し
た固体酸を、その銀イオンを固定するのに十分な塩素イ
オンを含有する水溶液、例えば、塩酸水溶液中に浸漬す
ることによって、塩化銀を生成させた後、過剰の塩素イ
オンを水洗等によって除去することによって、先ず、塩
化銀を担持した固体酸触媒を調製する。
媒は、例えば、次に示す(1)から(4)のいずれかの
方法に従って調製することができる。 (1)固体酸担体を分散させたスリラー中に硝酸銀等の
水溶性銀塩を投入し、スラリーのpHを銀水酸化物の生
成しない8.0近傍に維持して、固体酸のイオン交換サイ
トに銀イオンを固定する。ここに、固体酸としてアルミ
ナを用いた場合は、このようにして、銀イオンを固定し
た固体酸を、その銀イオンを固定するのに十分な塩素イ
オンを含有する水溶液、例えば、塩酸水溶液中に浸漬す
ることによって、塩化銀を生成させた後、過剰の塩素イ
オンを水洗等によって除去することによって、先ず、塩
化銀を担持した固体酸触媒を調製する。
【0020】次いで、これを空気等のような酸化雰囲気
下、好ましくは、水蒸気の存在下に、600〜800℃
程度、好ましくは、700〜800℃程度の温度にて加
熱焼成することによって、アルミン酸銀を生成させれ
ば、アルミン酸銀を担持させてなる固体酸触媒を得るこ
とができる。
下、好ましくは、水蒸気の存在下に、600〜800℃
程度、好ましくは、700〜800℃程度の温度にて加
熱焼成することによって、アルミン酸銀を生成させれ
ば、アルミン酸銀を担持させてなる固体酸触媒を得るこ
とができる。
【0021】(2)例えば、硝酸アルミニウム等のよう
な固体酸の前駆体である水溶性塩と硝酸銀等のような水
溶性銀塩を均質に混合した水溶液を調製し、この水溶液
を塩素イオンの存在下で中和する等の方法によって、沈
殿物を生成させ、次いで、この沈殿物を濾過、水洗、リ
パルプを繰り返して行なった後、乾燥し、焼成して、固
体酸を生成させると同時に塩化銀をその固体酸に担持さ
せる。次いで、これを上述したと同様にして、酸化雰囲
気下、好ましくは、水蒸気の存在下に、600〜800
℃程度、好ましくは、700〜800℃程度の温度にて
加熱焼成することによって、アルミン酸銀を生成させれ
ば、アルミン酸銀を担持させてなる固体酸触媒を得るこ
とができる。
な固体酸の前駆体である水溶性塩と硝酸銀等のような水
溶性銀塩を均質に混合した水溶液を調製し、この水溶液
を塩素イオンの存在下で中和する等の方法によって、沈
殿物を生成させ、次いで、この沈殿物を濾過、水洗、リ
パルプを繰り返して行なった後、乾燥し、焼成して、固
体酸を生成させると同時に塩化銀をその固体酸に担持さ
せる。次いで、これを上述したと同様にして、酸化雰囲
気下、好ましくは、水蒸気の存在下に、600〜800
℃程度、好ましくは、700〜800℃程度の温度にて
加熱焼成することによって、アルミン酸銀を生成させれ
ば、アルミン酸銀を担持させてなる固体酸触媒を得るこ
とができる。
【0022】(3)硝酸アルミニウムのような水溶性ア
ルミニウム塩と硝酸銀のような水溶性銀塩の水溶液に水
和アルミナを浸漬し、上記アルミニウム塩と銀塩とをア
ルミナの細孔に含浸させた後、噴霧乾燥機のような適当
な手段にて乾燥させ、この後、これを前述したように、
酸化雰囲気下、好ましくは、水蒸気の存在下に、600
〜800℃程度、好ましくは、700〜800℃程度の
温度にて加熱焼成することによって、アルミン酸銀を生
成させれば、アルミン酸銀を担持させてなる固体酸触媒
を得ることができる。
ルミニウム塩と硝酸銀のような水溶性銀塩の水溶液に水
和アルミナを浸漬し、上記アルミニウム塩と銀塩とをア
ルミナの細孔に含浸させた後、噴霧乾燥機のような適当
な手段にて乾燥させ、この後、これを前述したように、
酸化雰囲気下、好ましくは、水蒸気の存在下に、600
〜800℃程度、好ましくは、700〜800℃程度の
温度にて加熱焼成することによって、アルミン酸銀を生
成させれば、アルミン酸銀を担持させてなる固体酸触媒
を得ることができる。
【0023】(4)更に、別の方法として、アルミン酸
ナトリウムのようなアルミン酸アルカリ金属塩とその1
〜4倍当量の硝酸銀の水溶液を噴霧乾燥によって均一に
混合すると共に乾燥させ、得られた粒状物を水分の不存
在下に300〜800℃の温度にて共融させることによ
って、アルミン酸銀を得、これを水洗し、過剰の硝酸銀
と硝酸ナトリウムを除去すれば、高純度品を得ることが
できる。このアルミン酸銀とアルミナ等の固体酸とをボ
ールミル等を用いて湿式にて均一に混合粉砕した後、乾
燥させれば、アルミン酸銀を担持させたアルミナを得る
ことができる。
ナトリウムのようなアルミン酸アルカリ金属塩とその1
〜4倍当量の硝酸銀の水溶液を噴霧乾燥によって均一に
混合すると共に乾燥させ、得られた粒状物を水分の不存
在下に300〜800℃の温度にて共融させることによ
って、アルミン酸銀を得、これを水洗し、過剰の硝酸銀
と硝酸ナトリウムを除去すれば、高純度品を得ることが
できる。このアルミン酸銀とアルミナ等の固体酸とをボ
ールミル等を用いて湿式にて均一に混合粉砕した後、乾
燥させれば、アルミン酸銀を担持させたアルミナを得る
ことができる。
【0024】第2触媒の調製においても、固体酸担体と
して、アルミナが好ましく用いられ、なかでも、前述し
たように、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の含有量
が0.5重量%以下であり、径60オングストローム以下
の細孔から形成される細孔容積が0.06cm3 /g以上、
径80オングストローム以下の細孔から形成される細孔
容積が0.1cm3 /g以上であるアルミナが特に好ましく
用いられる。このような細孔容積を有する多孔質のアル
ミナは、還元剤の適度な酸化を促進し、これに担持され
ているアルミン酸銀と協同して、窒素酸化物を効果的に
接触還元することができる。
して、アルミナが好ましく用いられ、なかでも、前述し
たように、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の含有量
が0.5重量%以下であり、径60オングストローム以下
の細孔から形成される細孔容積が0.06cm3 /g以上、
径80オングストローム以下の細孔から形成される細孔
容積が0.1cm3 /g以上であるアルミナが特に好ましく
用いられる。このような細孔容積を有する多孔質のアル
ミナは、還元剤の適度な酸化を促進し、これに担持され
ているアルミン酸銀と協同して、窒素酸化物を効果的に
接触還元することができる。
【0025】第2触媒において、固体酸担体へのアルミ
ン酸銀の担持量は、0.01〜10重量%の範囲であるこ
とが好ましい。アルミン酸銀の担持量が10重量%を越
えるときは、得られる触媒の酸化力が高すぎて、選択性
に劣り、担持量が0.01重量%よりも少ないときは、触
媒活性が十分でない。特に、本発明においては、アルミ
ン酸銀の担持量は、0.1〜5重量%の範囲であることが
好ましい。担持量がこの範囲にあるときは、窒素酸化物
の接触還元反応の空間速度依存性が極めて小さいという
すぐれた特性を得ることができる。
ン酸銀の担持量は、0.01〜10重量%の範囲であるこ
とが好ましい。アルミン酸銀の担持量が10重量%を越
えるときは、得られる触媒の酸化力が高すぎて、選択性
に劣り、担持量が0.01重量%よりも少ないときは、触
媒活性が十分でない。特に、本発明においては、アルミ
ン酸銀の担持量は、0.1〜5重量%の範囲であることが
好ましい。担持量がこの範囲にあるときは、窒素酸化物
の接触還元反応の空間速度依存性が極めて小さいという
すぐれた特性を得ることができる。
【0026】第2段階において、主として二酸化窒素か
らなる窒素酸化物と共に炭化水素を含む排ガスをこのよ
うな第2触媒に接触させる際の空間速度は、通常、50
00〜50000hr-1の範囲である。第2段階における
触媒は、第1段階における触媒に比べて、酸化活性が小
さく、窒素酸化物との選択性にすぐれるので、高い脱硝
率を得るには、空間速度は小さいことが好ましいが、通
常、実用上、上記の範囲の空間速度が採用される。 本
発明の方法によれば、第1段階及び第2段階における反
応温度は、150〜450℃の範囲である。必要に応じ
て、第1段階及び第2段階において、反応温度を変えて
もよい。
らなる窒素酸化物と共に炭化水素を含む排ガスをこのよ
うな第2触媒に接触させる際の空間速度は、通常、50
00〜50000hr-1の範囲である。第2段階における
触媒は、第1段階における触媒に比べて、酸化活性が小
さく、窒素酸化物との選択性にすぐれるので、高い脱硝
率を得るには、空間速度は小さいことが好ましいが、通
常、実用上、上記の範囲の空間速度が採用される。 本
発明の方法によれば、第1段階及び第2段階における反
応温度は、150〜450℃の範囲である。必要に応じ
て、第1段階及び第2段階において、反応温度を変えて
もよい。
【0027】本発明によれば、上述したように、第1段
階において、排ガスを酸化触媒に接触させて、排ガスに
含まれる一酸化窒素を二酸化窒素に酸化し、次いで、こ
のような排ガスに炭化水素を加え、第2段階として、こ
の排ガスを銀、酸化銀及びアルミン酸銀から選ばれる窒
素酸化物還元触媒に接触させて、二酸化窒素を窒素に還
元するので、窒素酸化物を安定して且つ効率よく還元分
解することができ、更に、好ましい場合には、低い温度
域においても、窒素酸化物を安定して且つ効率よく還元
分解することができる。
階において、排ガスを酸化触媒に接触させて、排ガスに
含まれる一酸化窒素を二酸化窒素に酸化し、次いで、こ
のような排ガスに炭化水素を加え、第2段階として、こ
の排ガスを銀、酸化銀及びアルミン酸銀から選ばれる窒
素酸化物還元触媒に接触させて、二酸化窒素を窒素に還
元するので、窒素酸化物を安定して且つ効率よく還元分
解することができ、更に、好ましい場合には、低い温度
域においても、窒素酸化物を安定して且つ効率よく還元
分解することができる。
【0028】
【実施例】以下に各段階のための触媒の調製例と共に実
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。
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。
【0029】(1)第1触媒の調製 調製例1 塩化白金酸(H2 PtCl6 ・6H2 O)5.31gをイ
オン交換水100mLに溶解させた。予め120℃にて
24時間乾燥させた平均粒径3mmのγ−アルミナ(住
友化学工業(株)製KHA−24)100mLを上記塩
化白金酸水溶液に投入し、30分間攪拌して、アルミナ
の細孔内に塩化白金酸水溶液を十分に含浸させた。
オン交換水100mLに溶解させた。予め120℃にて
24時間乾燥させた平均粒径3mmのγ−アルミナ(住
友化学工業(株)製KHA−24)100mLを上記塩
化白金酸水溶液に投入し、30分間攪拌して、アルミナ
の細孔内に塩化白金酸水溶液を十分に含浸させた。
【0030】次いで、γ−アルミナを塩化白金酸水溶液
から分離し、表面に付着した過剰の水溶液を除去した
後、100℃で12時間乾燥させ、更に、空気中、50
0℃で焼成して、白金をγ−アルミナに1重量%の担持
量で担持させた触媒(A−1)を得た。
から分離し、表面に付着した過剰の水溶液を除去した
後、100℃で12時間乾燥させ、更に、空気中、50
0℃で焼成して、白金をγ−アルミナに1重量%の担持
量で担持させた触媒(A−1)を得た。
【0031】調製例2 塩化白金酸に代えて、硝酸マンガン2.87g用いた以外
は、調製例1と同様にして、二酸化マンガンをγ−アル
ミナに1重量%の担持量で担持させた触媒(A−2)を
得た。 調製例3 塩化白金酸に代えて、硝酸ロジウム(Rh(NO3 )3
・2H2 O)6.35gを用いた以外は、調製例1と同様
にして、ロジウムをγ−アルミナに1重量%の担持量で
担持させた触媒(A−3)を得た。
は、調製例1と同様にして、二酸化マンガンをγ−アル
ミナに1重量%の担持量で担持させた触媒(A−2)を
得た。 調製例3 塩化白金酸に代えて、硝酸ロジウム(Rh(NO3 )3
・2H2 O)6.35gを用いた以外は、調製例1と同様
にして、ロジウムをγ−アルミナに1重量%の担持量で
担持させた触媒(A−3)を得た。
【0032】調製例4 塩化白金酸に代えて、塩化パラジウム(PdCl2 )3.
3gを用いた以外は、調製例1と同様にして、パラジウ
ムをγ−アルミナに1重量%の担持量で担持させた触媒
(A−4)を得た。 調製例5 塩化白金酸に代えて、塩化イリジウム(IrCl4 )1
7.4gを用いた以外は、調製例1と同様にして、イリジ
ウムをγ−アルミナに5重量%の担持量で担持させた触
媒(A−5)を得た。
3gを用いた以外は、調製例1と同様にして、パラジウ
ムをγ−アルミナに1重量%の担持量で担持させた触媒
(A−4)を得た。 調製例5 塩化白金酸に代えて、塩化イリジウム(IrCl4 )1
7.4gを用いた以外は、調製例1と同様にして、イリジ
ウムをγ−アルミナに5重量%の担持量で担持させた触
媒(A−5)を得た。
【0033】調製例6 塩化白金酸に代えて、塩化ルテニウム(RuCl3 )4.
1gを用いた以外は、調製例1と同様にして、ルテニウ
ムをγ−アルミナに1重量%の担持量で担持させた触媒
(A−6)を得た。 調製例7 塩化白金酸に代えて、硝酸銅(Cu(NO3 )2 ・3H
2 O)2.42gを用いた以外は、調製例1と同様にし
て、酸化第二銅をγ−アルミナに1重量%の担持量で担
持させた触媒(A−7)を得た。
1gを用いた以外は、調製例1と同様にして、ルテニウ
ムをγ−アルミナに1重量%の担持量で担持させた触媒
(A−6)を得た。 調製例7 塩化白金酸に代えて、硝酸銅(Cu(NO3 )2 ・3H
2 O)2.42gを用いた以外は、調製例1と同様にし
て、酸化第二銅をγ−アルミナに1重量%の担持量で担
持させた触媒(A−7)を得た。
【0034】(2)第2触媒の調製 調製例8 硝酸アルミニウム(Al(NO3 )3 ・9H2 O)8.6
9g、硝酸銀3.94g及び水和アルミナ(水澤化学工業
(株)製)100gを適当量の水と混和して、ペースト
状物を調製した。これを加熱式混練機を用いて混練乾燥
させた後、水分10重量%を含む空気雰囲気下、800
℃で3時間加熱焼成して、銀重量換算にて担持量2.5重
量%にてアルミン酸銀を担持させてなるアルミナ粉末触
媒を得た。
9g、硝酸銀3.94g及び水和アルミナ(水澤化学工業
(株)製)100gを適当量の水と混和して、ペースト
状物を調製した。これを加熱式混練機を用いて混練乾燥
させた後、水分10重量%を含む空気雰囲気下、800
℃で3時間加熱焼成して、銀重量換算にて担持量2.5重
量%にてアルミン酸銀を担持させてなるアルミナ粉末触
媒を得た。
【0035】このアルミナ粉末触媒60gとシリカゾル
(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適
当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを
粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウオッ
シュコート用スラリーを調製した。このスラリーをセル
数200セル/平方インチのコージエライト基材に塗布
して、触媒を約150g/Lの割合で担持させた。この
触媒をB−1という。
(日産化学工業(株)製スノーテックスN)6gとを適
当量の水と混和し、これをジルコニアボール100gを
粉砕媒体として遊星ミルで5分間湿式粉砕して、ウオッ
シュコート用スラリーを調製した。このスラリーをセル
数200セル/平方インチのコージエライト基材に塗布
して、触媒を約150g/Lの割合で担持させた。この
触媒をB−1という。
【0036】実施例1〜13(評価試験) 下記の組成を有するガスを第1段階にて第1触媒(A−
1〜7)にて処理した後、このガスに還元剤(炭化水
素)を加え、第2段階にて第2触媒(B−1)にて処理
して、窒素酸化物含有ガスの窒素酸化物接触還元を行な
い、第1段階において、一酸化窒素の二酸化窒素への転
化率と、第2段階の後の窒素酸化物の除去率とをそれぞ
れケミカルルミネッセンス法にて求めた。結果を表1及
び表2に示す。
1〜7)にて処理した後、このガスに還元剤(炭化水
素)を加え、第2段階にて第2触媒(B−1)にて処理
して、窒素酸化物含有ガスの窒素酸化物接触還元を行な
い、第1段階において、一酸化窒素の二酸化窒素への転
化率と、第2段階の後の窒素酸化物の除去率とをそれぞ
れケミカルルミネッセンス法にて求めた。結果を表1及
び表2に示す。
【0037】(試験条件) (1)ガス組成(第1段階) NO 500ppm O2 10容量% 水 6容量% 窒素 残部 (2)ガス組成(第2段階)
【0038】第1段階で処理したガスに還元剤(炭化水
素)を500ppm加えた。還元剤として軽油を用いた
場合、軽油はC換算でC12とした。) (3)空間速度 第1段階 100000、200000又は5000
00(hr-1) 第2段階 10000、20000又は50000
(hr-1) (4)反応温度 175℃、200℃、250℃、
300℃、350℃、400℃又は450℃
素)を500ppm加えた。還元剤として軽油を用いた
場合、軽油はC換算でC12とした。) (3)空間速度 第1段階 100000、200000又は5000
00(hr-1) 第2段階 10000、20000又は50000
(hr-1) (4)反応温度 175℃、200℃、250℃、
300℃、350℃、400℃又は450℃
【0039】比較例1〜4(評価試験) 窒素酸化物含有ガスを第1段階(窒素酸化物含有ガスに
還元剤を加えた後、酸化触媒でのみ処理する。)か、又
は第2段階(窒素酸化物含有ガスに還元剤を加えた後、
還元触媒でのみ処理する。)のいずれか一方のみで処理
した以外は、実施例と同様にして、窒素酸化物含有ガス
の窒素酸化物接触還元を行ない、窒素酸化物含有ガスを
第1段階のみで処理した場合には、一酸化窒素への二酸
化窒素への転化率を、また、窒素酸化物含有ガスを第2
段階のみで処理した場合には、窒素酸化物の除去率をそ
れぞれケミカルルミネッセンス法にて求めた。結果を表
1及び表2に示す。
還元剤を加えた後、酸化触媒でのみ処理する。)か、又
は第2段階(窒素酸化物含有ガスに還元剤を加えた後、
還元触媒でのみ処理する。)のいずれか一方のみで処理
した以外は、実施例と同様にして、窒素酸化物含有ガス
の窒素酸化物接触還元を行ない、窒素酸化物含有ガスを
第1段階のみで処理した場合には、一酸化窒素への二酸
化窒素への転化率を、また、窒素酸化物含有ガスを第2
段階のみで処理した場合には、窒素酸化物の除去率をそ
れぞれケミカルルミネッセンス法にて求めた。結果を表
1及び表2に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【発明の効果】表1及び表2に示す結果から明らかなよ
うに、本発明の方法によれば、酸素や硫黄酸化物や水分
の共存下においても、多量の還元剤を用いることなく、
排ガス中の窒素酸化物を安定して且つ効率よく接触還元
することができる。また、好ましい態様によれば、低い
温度域で窒素酸化物を高い除去率で除去することができ
る。
うに、本発明の方法によれば、酸素や硫黄酸化物や水分
の共存下においても、多量の還元剤を用いることなく、
排ガス中の窒素酸化物を安定して且つ効率よく接触還元
することができる。また、好ましい態様によれば、低い
温度域で窒素酸化物を高い除去率で除去することができ
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 B01J 23/44 B01J 23/46 A 23/46 301A 301 311A 311 23/66 A 23/66 23/72 A 23/72 B01D 53/36 ZAB (72)発明者 田畑 啓一 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工業 株式会社中央研究所内
Claims (4)
- 【請求項1】排ガスに含まれる窒素酸化物を触媒の存在
下に還元剤として炭化水素を用いて接触還元する方法に
おいて、第1段階として、排ガスを窒素酸化物酸化触媒
に接触させて、排ガスに含まれる一酸化窒素(NO)を
二酸化窒素(NO2 )に酸化し、次いで、このような排
ガスに炭化水素を加え、第2段階として、この排ガスを
銀、酸化銀及びアルミン酸銀から選ばれる窒素酸化物還
元触媒に接触させて、窒素酸化物を窒素に還元すること
を特徴とする窒素酸化物接の触還元方法。 - 【請求項2】窒素酸化物酸化触媒が白金、マンガン、パ
ラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム及び銅か
ら選ばれる金属又はその酸化物からなる触媒である請求
項1に記載の方法。 - 【請求項3】炭化水素が軽油である請求項1に記載の方
法。 - 【請求項4】第1段階及び第2段階において、150〜
450℃の範囲の温度で排ガスを触媒に接触させる請求
項1又は2に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017991A JPH09206559A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 窒素酸化物の接触還元方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8017991A JPH09206559A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 窒素酸化物の接触還元方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09206559A true JPH09206559A (ja) | 1997-08-12 |
Family
ID=11959202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8017991A Pending JPH09206559A (ja) | 1996-02-02 | 1996-02-02 | 窒素酸化物の接触還元方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09206559A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100347845B1 (ko) * | 1999-10-06 | 2002-08-07 | 한국과학기술연구원 | 수중 접촉 산화에 의한 악취 제거 방법 |
| US6805849B1 (en) | 1998-02-06 | 2004-10-19 | Johnson Matthey Public Limited Company | System for NOx reduction in exhaust gases |
| US8850802B1 (en) | 2013-03-15 | 2014-10-07 | Daimler Ag | Catalytic reduction of NOx |
| US9073010B2 (en) | 1998-02-06 | 2015-07-07 | Daimler Ag | Catalytic reduction of NOx |
-
1996
- 1996-02-02 JP JP8017991A patent/JPH09206559A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6805849B1 (en) | 1998-02-06 | 2004-10-19 | Johnson Matthey Public Limited Company | System for NOx reduction in exhaust gases |
| US7498010B2 (en) | 1998-02-06 | 2009-03-03 | Johnson Matthey Public Limited Company | Catalytic reduction of NOx |
| US9073010B2 (en) | 1998-02-06 | 2015-07-07 | Daimler Ag | Catalytic reduction of NOx |
| KR100347845B1 (ko) * | 1999-10-06 | 2002-08-07 | 한국과학기술연구원 | 수중 접촉 산화에 의한 악취 제거 방법 |
| US8850802B1 (en) | 2013-03-15 | 2014-10-07 | Daimler Ag | Catalytic reduction of NOx |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |