JPH10272341A - How to remove nitrogen oxides - Google Patents

How to remove nitrogen oxides

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JPH10272341A
JPH10272341A JP9094672A JP9467297A JPH10272341A JP H10272341 A JPH10272341 A JP H10272341A JP 9094672 A JP9094672 A JP 9094672A JP 9467297 A JP9467297 A JP 9467297A JP H10272341 A JPH10272341 A JP H10272341A
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Japan
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catalyst
exhaust gas
nox
nitrogen oxides
reducing agent
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JP9094672A
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Japanese (ja)
Inventor
Shiro Nakamoto
士郎 中本
Yusaku Arima
悠策 有馬
Masaaki Uchida
雅昭 内田
Kazuaki Takakura
和昭 高倉
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Sakai Chemical Industry Co Ltd
Japan Petroleum Energy Center JPEC
Original Assignee
Petroleum Energy Center PEC
Sakai Chemical Industry Co Ltd
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ディーゼルエンジンや希釈燃焼法によるガソ
リンエンジンなどの移動発生源から排出される排気ガス
中に含まれるNOxを、還元剤に炭化水素を用いて除去
する方法において、低温から高温までの広い温度範囲
で、高いNOxの除去活性を示す触媒還元除去方法の提
供。 【構成】 窒素酸化物を含む酸素過剰な排気ガスから炭
化水素を還元剤として窒素酸化物を還元除去する方法に
おいて、排気ガス流に対する上流側(高温域)および下
流側(低温域)のそれぞれの領域に、各領域において還
元剤として排気ガス中のNOxを還元する炭化水素(活
性種)を生成する炭化水素の分解酸化反応を主として起
こすことが出来る窒素酸化物除去用触媒(NOx触媒)
を配置したことを特徴とする窒素酸化物の除去方法。
(57) [Abstract] [Objective] In a method for removing NOx contained in exhaust gas discharged from a moving source such as a diesel engine or a gasoline engine by a dilution combustion method using a hydrocarbon as a reducing agent, a low temperature method is used. To provide a catalytic reduction removal method exhibiting high NOx removal activity in a wide temperature range from to high temperature. In a method for reducing and removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides by using hydrocarbons as a reducing agent, an upstream (high-temperature region) and a downstream (low-temperature region) of an exhaust gas flow are respectively provided. Nitrogen oxide removal catalyst (NOx catalyst) capable of mainly causing a hydrocarbon decomposition / oxidation reaction to generate hydrocarbons (active species) that reduce NOx in exhaust gas as a reducing agent in each region
A method for removing nitrogen oxides, comprising:

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンまたは希釈燃焼法によるガソリンエンジンなどの内燃
機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物
(以下NOxという)を炭化水素を還元剤として触媒還
元により除去する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a catalyst using nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine or a gasoline engine produced by a dilution combustion method using hydrocarbon as a reducing agent. It relates to a method of removing by reduction.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、固定発生源(例えば発電所ボイラ
ー排ガス)から排出されるNOxの浄化はアンモニア選
択還元法により実効をあげている。アンモニア選択還元
法は、酸素が存在する雰囲気でNOxを還元除去出来る
という特色をもつが、一方では還元剤であるアンモニア
の取り扱いなどの点から移動発生源(主として自動車)
から排出されるNOxの浄化ヘの利用は難しいとされて
いる。移動発生源から排出されるNOxは、現状では、
まだその浄化が不十分であり環境を汚染しているNOx
の主発生源になっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, purification of NOx discharged from a fixed generation source (for example, exhaust gas from a power plant boiler) has been made effective by an ammonia selective reduction method. The ammonia selective reduction method has a feature that NOx can be reduced and removed in an atmosphere where oxygen is present, but on the other hand, a moving source (mainly an automobile) in terms of handling ammonia as a reducing agent.
It is said that it is difficult to use NOx discharged from methane for purification. NOx emitted from mobile sources is currently
NOx that is not sufficiently purified and pollutes the environment
Is a major source of

【0003】移動発生源のうちガソリンエンジンからの
排気ガス浄化の場合は、三元触媒が実用化されている。
しかし、ガソリンエンジンにおいても燃料効率の向上の
ために空燃比の高い希釈燃焼方式に移行しつつあり、こ
の場合には排気ガス中の酸素濃度が高くなるため従来の
三元触媒ではNOx除去効率を高めることは期待できな
い。
In the case of purifying exhaust gas from a gasoline engine among mobile sources, a three-way catalyst has been put to practical use.
However, gasoline engines are also shifting to a dilution combustion system with a high air-fuel ratio in order to improve fuel efficiency. In this case, the concentration of oxygen in the exhaust gas becomes high, so that the conventional three-way catalyst has a low NOx removal efficiency. It cannot be expected to increase.

【0004】そこで、酸素濃度の高い排気ガス中のNO
x除去に対しては取り扱いに難のあるアンモニア以外の
還元剤として炭化水素を、NOx還元触媒として金属を
担持したゼオライトを用いる方法が研究開発されてい
る。移動発生源から排出される排気ガス中のNOx除去
の場合、ガス温度、ガス組成、ガス量などが大きく変動
するので、それに対応し得る除去方法が要求される。例
えば、最もNOx除去に影響度の大きいガス温度に注目
すると、ガス温度は外気温度から800℃の変動幅を持
つ。従って、移動発生源からの排ガス中のNOx除去に
ついては、いかに低温から高温までの幅広い温度範囲に
わたって効率よくNOxを除去するかが重要となる。
[0004] Therefore, the NO in the exhaust gas having a high oxygen concentration is considered.
For x removal, a method of using hydrocarbon as a reducing agent other than ammonia which is difficult to handle and using zeolite carrying a metal as a NOx reduction catalyst has been researched and developed. In the case of removing NOx in the exhaust gas discharged from the moving source, the gas temperature, the gas composition, the gas amount, and the like vary greatly. For example, focusing on the gas temperature that has the greatest influence on NOx removal, the gas temperature has a fluctuation range of 800 ° C. from the outside air temperature. Therefore, it is important to remove NOx in the exhaust gas from the moving source efficiently in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature.

【0005】前述の温度変動下で充分なNOx除去性能
を発揮させる触媒について種々研究されているが、単一
触媒で広範囲な温度領域において高活性な触媒を得るこ
とは困難であり、種々の触媒を組み合わせて使用する方
法がいくつか提案されている。例えば特開平2−139
040号公報では、還元剤である炭化水素の分子量の大
きさに注目して、銅イオン交換されたスーパーケージ径
の大きなゼオライト触媒を排ガスの流れ方向の上流側へ
配置し、銅イオン交換されたスーパーケージ径の小さな
ゼオライト触媒を下流側に配置することにより、上流側
の触媒では還元剤として分子量の大きな炭化水素が捕捉
されてNOxと反応し、下流側の触媒では分子量の小さ
な炭化水素が捕捉されてNOxと反応するので効率良く
除去できることが提案されている。この場合、担持金属
がCuであるため低い反応温度から炭化水素の酸化が促
進されるので、下流側では還元剤としての炭化水素が不
足するため効果的なNOx除去は期待できない。特に、
反応温度が高い場合にその傾向が大きい。
Although various studies have been made on catalysts that exhibit sufficient NOx removal performance under the above-mentioned temperature fluctuations, it is difficult to obtain a highly active catalyst over a wide temperature range with a single catalyst. There have been proposed some methods of using the combination of the above. For example, JP-A-2-139
No. 040, focusing on the molecular weight of the hydrocarbon as a reducing agent, a copper ion-exchanged super cage large zeolite catalyst having a large diameter was placed upstream in the flow direction of the exhaust gas, and copper ion exchange was performed. By arranging a zeolite catalyst with a small supercage diameter on the downstream side, a high molecular weight hydrocarbon is captured as a reducing agent by the upstream catalyst and reacts with NOx, and a small molecular weight hydrocarbon is captured by the downstream catalyst. And reacts with NOx, so that it can be efficiently removed. In this case, since the supported metal is Cu, the oxidation of hydrocarbons is promoted from a low reaction temperature, so that hydrocarbons as a reducing agent are insufficient on the downstream side, so that effective NOx removal cannot be expected. Especially,
The tendency is large when the reaction temperature is high.

【0006】また、特開平9−10583号公報には、
排ガスの流入側よりそれぞれ高温域用、中温域用、低温
域用のそれぞれ特定の成分組成を有する3つの触媒層を
直列に配置した触媒が提案されている。この触媒は、排
ガスが高温の場合には高温域用触媒が作用し、排ガスが
中温の場合には中温域用触媒が作用し、排ガスが低温の
場合には低温域用触媒が作用するので、結果的に広い温
度範囲にわたって高いNOx活性が維持されると言うも
のである。しかし、これら従来の方法では、反応温度に
於ける炭化水素の還元剤としての作用を考慮した触媒の
組み合わせについては検討されていなかった。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-10583 discloses that
A catalyst has been proposed in which three catalyst layers each having a specific component composition for a high temperature range, a medium temperature range, and a low temperature range are arranged in series from the inflow side of exhaust gas. When the exhaust gas is at a high temperature, the catalyst for the high temperature region acts, when the exhaust gas is at a medium temperature, the catalyst for the medium temperature region acts, and when the exhaust gas is at a low temperature, the catalyst for the low temperature region acts. As a result, high NOx activity is maintained over a wide temperature range. However, in these conventional methods, a combination of catalysts in consideration of the action of a hydrocarbon as a reducing agent at a reaction temperature has not been studied.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ディ
ーゼルエンジンや希釈燃焼法によるガソリンエンジンな
どの移動発生源から排出される排気ガス中に含まれるN
Oxを、還元剤に炭化水素を用いて除去する方法におい
て、低温から高温までの広い温度範囲で、高いNOxの
除去活性を示す触媒還元除去方法を提供する点にある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an N gas contained in exhaust gas discharged from a moving source such as a diesel engine or a gasoline engine by a dilution combustion method.
In a method of removing Ox using a hydrocarbon as a reducing agent, it is an object of the present invention to provide a catalytic reduction removal method exhibiting high NOx removal activity in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸素過剰
下に炭化水素を還元剤に用いて排気ガス中のNOxを触
媒で還元除去する場合に、従来公知の方法では、還元剤
としてNOxと反応する炭化水素(活性種)を生成する
炭化水素の分解酸化反応と同時に、それ以外の酸化反応
が生じ、また炭化水素の分解酸化反応を越えてさらに酸
化反応が進んでしまい、還元剤として排気ガス中のNO
xを還元除去する炭化水素(活性種)の量が不足してN
Oxの還元反応が充分に促進されないことを知見し、か
つこの知見に基づき、高温域および低温域のそれぞれの
温度領域に、各温度領域において還元剤としてNOxと
反応する炭化水素(活性種)を生成する炭化水素の分解
酸化反応を主として起こすことが出来る窒素酸化物除去
用触媒(NOx触媒)(以下、前記高温域で使用する触
媒を高温域触媒、また低温域で使用する触媒を低温域触
媒とも言う。)とを組み合わせて配置することにより、
低温から高温までの広い温度範囲で高いNOxの除去活
性を示す触媒還元除去方法を見いだし本発明を完成する
ことができた。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have proposed a conventional method for reducing and removing NOx in exhaust gas using a hydrocarbon as a reducing agent under an excess of oxygen using a catalyst. At the same time as the decomposition and oxidation reaction of hydrocarbons that generate hydrocarbons (active species) that react with NOx, other oxidation reactions occur, and the oxidation reaction further proceeds beyond the decomposition and oxidation reaction of hydrocarbons, and the reducing agent NO in exhaust gas as
Insufficient amount of hydrocarbons (active species) to reduce x
It has been found that the reduction reaction of Ox is not sufficiently promoted, and based on this finding, a hydrocarbon (active species) that reacts with NOx as a reducing agent in each temperature region in a high temperature region and a low temperature region in each temperature region. A catalyst for removing nitrogen oxides (NOx catalyst) capable of mainly causing a decomposition and oxidation reaction of generated hydrocarbons (hereinafter, a catalyst used in the high temperature range is a high temperature range catalyst, and a catalyst used in the low temperature range is a low temperature range catalyst. Is also combined.)
The present inventors have found a catalytic reduction removal method which exhibits a high NOx removal activity in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature, and have completed the present invention.

【0009】また、本発明に係わる窒素酸化物の除去方
法は、窒素酸化物を含む酸素過剰な排気ガスから炭化水
素を還元剤として窒素酸化物を還元除去する方法におい
て、前記高温域触媒として希土類および/またはW金属
成分をゼオライトに担持した触媒を配置し、低温域触媒
としてCu、Co、Ni、Fe、Mn、Crから選ばれ
た少なくとも1種の金属成分をゼオライトに担持した触
媒を配置することを特徴とする。
The method for removing nitrogen oxides according to the present invention is a method for reducing and removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides by using a hydrocarbon as a reducing agent. And / or a catalyst in which a W metal component is supported on zeolite, and a catalyst in which at least one metal component selected from Cu, Co, Ni, Fe, Mn, and Cr is supported on zeolite is disposed as a low-temperature region catalyst. It is characterized by the following.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明で排気ガス流に対する上流側
に配置される高温域触媒は、希土類および/またはタン
グステン(W)金属成分をゼオライトに担持した触媒
で、高温域において還元剤として排気ガス中のNOxを
還元する炭化水素(活性種)を生成する炭化水素の分解
酸化能を有する。特に希土類金属成分が好ましく、具体
的にはCe、Laなどが例示される。また、これらの金
属成分が担持されるゼオライトとしては、モルデナイト
型、ZSM型、フォージャサイト型、β型、A型、チャ
パサイト型、エリオナイト型などの通常知られているゼ
オライトが使用可能である。特に、モルデナイト型、Z
SM−5型ゼオライトおよぴこれらのゼオライトの骨格
を構成する元素の一部をチタンなどの元素で置換したM
FI型ゼオライトが好適である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. In the present invention, the high-temperature region catalyst disposed on the upstream side with respect to the exhaust gas flow is a catalyst in which a rare earth element and / or a tungsten (W) metal component is supported on zeolite, and reduces NOx in the exhaust gas as a reducing agent in a high temperature region. It has the ability to decompose and oxidize hydrocarbons that produce hydrocarbons (active species). Particularly, a rare earth metal component is preferable, and specific examples include Ce and La. As the zeolite on which these metal components are supported, generally known zeolites such as mordenite type, ZSM type, faujasite type, β type, A type, chapasite type and erionite type can be used. is there. In particular, mordenite type, Z
SM-5 type zeolites and M in which some of the elements constituting the framework of these zeolites have been replaced by elements such as titanium
FI-type zeolites are preferred.

【0011】希土類および/またはW金属成分を担持し
たゼオライト触媒は炭化水素の分解、酸化反応を促進す
る触媒作用が小さいので、反応温度が低い場合には炭化
水素の分解、酸化反応は起こりにくく、反応温度が高い
場合(高温域)に主として還元剤としてNOxと反応す
る炭化水素(活性種)を生成する炭化水素の分解酸化反
応が起こるので、還元剤として作用する炭化水素(活性
種)も多く存在しNOxの還元反応が促進される。通常
該反応が起きる反応温度は、前記高温域触媒の種類によ
っても異なるが、通常350℃以上、好ましくは、35
0〜600℃の範囲であることが望ましい。
A zeolite catalyst supporting a rare earth element and / or a W metal component has a small catalytic activity for accelerating the decomposition and oxidation of hydrocarbons. Therefore, when the reaction temperature is low, the decomposition and oxidation of hydrocarbons hardly occur. When the reaction temperature is high (high temperature range), a hydrocarbon is decomposed and oxidized to generate a hydrocarbon (active species) that reacts with NOx as a reducing agent, so that many hydrocarbons (active species) act as a reducing agent. When present, the NOx reduction reaction is promoted. Usually, the reaction temperature at which the reaction occurs varies depending on the type of the high-temperature region catalyst, but is usually 350 ° C. or higher, preferably 35 ° C. or higher.
It is desirable to be in the range of 0 to 600 ° C.

【0012】希土類金属および/またはタングステンの
量は、触媒重量基準で酸化物として2〜15重量%、好
ましくは4〜12重量%の範囲にあることが望ましい。
希土類金属および/またはタングステン成分のゼオライ
トヘの担持は、イオン交換法、含漫法など周知の方法に
より担持することができる。また、該触媒は適当な希釈
剤、結合剤などを用いてペレット状、ハニカム状、球状
などの所望の形状にすることができる。
The amount of the rare earth metal and / or tungsten is desirably in the range of 2 to 15% by weight, preferably 4 to 12% by weight as an oxide based on the weight of the catalyst.
The rare earth metal and / or tungsten component can be supported on the zeolite by a well-known method such as an ion exchange method and an inclusive method. The catalyst can be formed into a desired shape such as a pellet, a honeycomb, and a sphere by using an appropriate diluent, a binder and the like.

【0013】本発明で排気ガス流に対する下流側に配置
される低温域触媒は、Cu、Co、Ni、Fe、Mn、
Crから選ばれた少なくとも1種の金属成分をゼオライ
トに担持した触媒で、低温域で炭化水素の分解酸化能と
NOx還元能を有する。該触媒は、前述の金属成分が少
なくとも1種含まれていれば、他の活性金属成分を含ん
でいてもかまわない。例えば、CuとCeの両金属成分
を含むゼオライト触媒などが例示される。これらの金属
成分が担持されるゼオライトとしては、モルデナイト
型、ZSM型、フォージャサイト型、β型、A型、チャ
バサイト型、エリオナイト型などの通常知られているゼ
オライトが使用可能である。特に、β型、モルデナイト
型、ZSM−5型ゼオライトが好適である。
[0013] In the present invention, the low-temperature region catalyst disposed downstream of the exhaust gas flow includes Cu, Co, Ni, Fe, Mn,
A catalyst in which at least one metal component selected from Cr is supported on zeolite, and has the ability to decompose and oxidize hydrocarbons and reduce NOx at low temperatures. The catalyst may contain another active metal component as long as it contains at least one of the above-mentioned metal components. For example, a zeolite catalyst containing both metal components of Cu and Ce is exemplified. As the zeolite on which these metal components are supported, generally known zeolites such as mordenite type, ZSM type, faujasite type, β type, A type, chabazite type and erionite type can be used. In particular, β-type, mordenite-type, and ZSM-5-type zeolites are preferred.

【0014】Cu、Co、Ni、Fe、Mn、Crなど
の金属は、酸化物生成エネルギーが60〜350(KJ
/mo1e O原子当たり)と低く、前記金属を担持し
たゼオライト触媒は炭化水素の分解、酸化反応を促進す
る触媒作用が大きいので、反応温度が高い前記高温域に
使用した場合には、好ましくない炭化水素の酸化反応が
促進され、また、前述の触媒でNOxの還元剤として作
用する炭化水素(活性種)が多く存在する分解酸化反応
を越えてさらに酸化反応が進んでしまうため、還元剤と
して作用する炭化水素(活性種)が少なくなり、NOx
の還元反応が低下する。前述の触媒で還元剤として作用
する炭化水素(活性種)が多く存在する反応温度領域、
即ちNOxの還元反応が促進される反応温度領域は通常
200〜450℃、好ましくは250〜400℃の範囲
であることが望ましい。ただし、前記高温域触媒の種類
に合わせて、適当な低温域触媒を使用することが好まし
い。
Metals such as Cu, Co, Ni, Fe, Mn, and Cr have oxide generation energies of 60 to 350 (KJ).
/ Mole O atom), and the zeolite catalyst supporting the metal has a large catalytic action to accelerate the decomposition and oxidation of hydrocarbons. Therefore, when used in the high temperature range where the reaction temperature is high, undesired carbonization is undesirable. The oxidation reaction of hydrogen is promoted, and the oxidation reaction further proceeds beyond the decomposition oxidation reaction in which a large amount of hydrocarbons (active species) acting as a NOx reducing agent in the above-mentioned catalyst are present. Hydrocarbons (active species)
The reduction reaction of is reduced. A reaction temperature range in which a large amount of hydrocarbons (active species) acting as a reducing agent in the above-mentioned catalyst are present,
That is, the reaction temperature range in which the NOx reduction reaction is promoted is usually in the range of 200 to 450 ° C, preferably 250 to 400 ° C. However, it is preferable to use an appropriate low temperature region catalyst in accordance with the type of the high temperature region catalyst.

【0015】また、前述の低温域触媒の金属成分の量
は、触媒基準で酸化物として1〜15重量%、好ましく
は3〜11重量%の範囲にあることが望ましい。該金属
成分はイオン交換法、含浸法など周知の方法によりゼオ
ライトに担持することができる。また、該触媒は適当な
希釈剤、結合剤などを用いてペレット状、ハニカム状、
球状などの所望の形状にすることができる。
It is desirable that the amount of the metal component of the above-mentioned low-temperature region catalyst is in the range of 1 to 15% by weight, preferably 3 to 11% by weight as an oxide based on the catalyst. The metal component can be supported on zeolite by a known method such as an ion exchange method and an impregnation method. The catalyst is in the form of a pellet, a honeycomb, using an appropriate diluent, a binder, or the like.
A desired shape such as a spherical shape can be obtained.

【0016】本発明の方法では、前述の排気ガス流に対
する上流側に配置する高温域触媒と下流側に配置する低
温域触媒は単一の反応器に於いてそれぞれを配置しても
良いし、また、複数の反応器にそれぞれの触媒を配置し
ても良い。また、前記高温域触媒と、低温域触媒の割合
(体積比)は10:90〜90:10、好ましくは1
5:85〜60:40の範囲にあることが望ましい。な
お、上流側と下流側の中間では、上流側の触媒と下流側
の触媒は一部お互いに混合されていても良い。本発明で
は配置される触媒の割合が前述の範囲から外れると所望
の効果が得られないことがある。
In the method of the present invention, the high-temperature region catalyst disposed upstream and the low-temperature region catalyst disposed downstream with respect to the exhaust gas flow may be disposed in a single reactor, Further, each catalyst may be arranged in a plurality of reactors. Further, the ratio (volume ratio) of the high-temperature region catalyst to the low-temperature region catalyst is 10:90 to 90:10, preferably 1: 1.
It is desirable to be in the range of 5:85 to 60:40. In the middle between the upstream side and the downstream side, the upstream side catalyst and the downstream side catalyst may be partially mixed with each other. In the present invention, if the proportion of the catalyst to be arranged is out of the above range, the desired effect may not be obtained.

【0017】本発明の方法では、ディーゼルエンジンな
どの内燃機関から排出される排気ガスは最初高温である
ため、炭化水素と共に高温域においてだけ前記炭化水素
の分解酸化反応を起こす希土類および/またはW金属成
分が担持されたゼオライト触媒と接触させてNOxの還
元反応を促進する。しかし、排気ガスの温度が低下して
くると前記の高温域で使用する触媒では炭化水素の分解
酸化反応が促進されないため還元剤としての炭化水素
(活性種)が不足し、NOxの還元反応が低下する。そ
こで、低温域においても前記炭化水素の分解酸化反応を
主として起こすCu、Co、Ni、Fe、Mn、Crか
ら選ばれた少なくとも1種の金属成分を担持したゼオラ
イト触媒と接触させることにより、還元剤としての炭化
水素(活性種)が供給されてNOxの還元反応が促進さ
れるので、広い温度範囲において高いNOx除去を実現
することができる。
In the method of the present invention, since the exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as a diesel engine is initially at a high temperature, the rare-earth and / or W metal which causes the decomposition and oxidation reaction of the hydrocarbon together with the hydrocarbon only in a high-temperature region. The component is brought into contact with the supported zeolite catalyst to promote the NOx reduction reaction. However, when the temperature of the exhaust gas decreases, the catalyst used in the above-mentioned high temperature range does not promote the decomposition and oxidation reaction of hydrocarbons, so that the hydrocarbon (active species) as a reducing agent is insufficient, and the reduction reaction of NOx is reduced. descend. Therefore, the reducing agent is brought into contact with a zeolite catalyst supporting at least one metal component selected from Cu, Co, Ni, Fe, Mn, and Cr, which mainly causes a decomposition and oxidation reaction of the hydrocarbon even in a low temperature range. Is supplied to promote the reduction reaction of NOx, so that a high NOx removal can be realized in a wide temperature range.

【0018】本発明の方法は、通常、移動発生源から排
出されるNOxの除去に使用される条件が採用可能であ
り、例えば、150〜800℃、好ましくは200〜6
00℃の排気ガス温度、空間速度5、000〜300、
000hr-1などの条件が採用される。
In the method of the present invention, conditions generally used for removing NOx discharged from a mobile source can be adopted, for example, 150 to 800 ° C., preferably 200 to 6 ° C.
Exhaust gas temperature of 00 ° C, space velocity 5,000-300,
A condition such as 000 hr -1 is adopted.

【0019】なお、本発明の窒素酸化物の除去方法で還
元剤として使用する炭化水素は、通常排ガス中に含まれ
ているもので十分であるが、必要に応じて軽油等の一部
をバイパスで炭化水素成分として供給しても良い。
The hydrocarbon used as a reducing agent in the method for removing nitrogen oxides of the present invention is usually sufficient to be contained in the exhaust gas, but if necessary, a part of light oil or the like may be bypassed. May be supplied as a hydrocarbon component.

【0020】以下に実施例を示し本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれにより限定されるものでは
ない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0021】参考例1 触媒の製造例1 3号水ガラス〔洞海化学工業(株)製 SiO2濃度2
4wt%〕1392gに純水1046gを加えて希釈し
た水ガラスに、シリカゾル〔触媒化成工業(株)SiO
2濃度30wt%〕1886g、アルミン酸ソーダ水溶
液(A123濃度22wt%)464gを撹拌しながら
順次添加した。次いで、これを室温で70時間熟成を行
い、さらに175℃で96時間熟成して結晶化させた。
その後、濾過、洗浄、乾燥を行い、さらにゼオライトの
ナトリウムイオンをアンモニウムイオン交換し、600
℃で2時間焼成して水素型モルデナイトを得た。このモ
ルデナイトのケイバン比は10.0であった。
Reference Example 1 Catalyst Production Example 1 No. 3 water glass [SiO 2 concentration 2 manufactured by Dokai Chemical Industry Co., Ltd.]
4wt%], silica water (diluted by adding 1046 g of pure water to 1392 g) and silica sol [SiO 2 (catalyst Chemical Co., Ltd.)
2 concentration 30 wt%], 1886 g, and 464 g of an aqueous sodium aluminate solution (Al 2 O 3 concentration 22 wt%) were sequentially added with stirring. Next, this was aged at room temperature for 70 hours, and further aged at 175 ° C. for 96 hours for crystallization.
Thereafter, filtration, washing and drying are performed, and further, sodium ion of zeolite is exchanged with ammonium ion, and
Calcination was performed at 2 ° C. for 2 hours to obtain hydrogen mordenite. The cavern ratio of this mordenite was 10.0.

【0022】次いで、硝酸セリウム〔関東化学(株)製
試薬1級〕0.883gを秤量し、純水4.4gに溶
解した。この硝酸セリウム水溶液に前述の水素型モルデ
ナイト5.5gを加え良く混合して含浸した。この含浸
品を120℃で2時間乾燥した後、600℃で2時間焼
成してセリウム担持モルデナイト粉末を調製した。該粉
末は、セリウムをCeO2として7.1wt%含有して
いた。この粉末を乳鉢で軽く粉砕した後、100kg/
cm2の圧力で加圧成型した。次いで、この成型品を粗
粉砕した後、篩分して2〜4mm径の粒子を採集してセ
リウム担持モルデナイト触媒(Ce−M)とした。同様
にして、ランタン担持モルデナイト触媒(La−M)、
タングステン担持モルデナイト触媒(W−M);銅担持
モルデナイト触媒(Cu−M)、コバルト担持モルデナ
イト触媒(Co−M)を調製した。
Next, 0.883 g of cerium nitrate [Reagent 1st grade, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.] was weighed and dissolved in 4.4 g of pure water. 5.5 g of the above-mentioned hydrogen-type mordenite was added to the cerium nitrate aqueous solution, mixed well, and impregnated. The impregnated product was dried at 120 ° C. for 2 hours and calcined at 600 ° C. for 2 hours to prepare a cerium-supported mordenite powder. The powder contained 7.1 wt% of cerium as CeO 2 . After crushing this powder lightly in a mortar, 100 kg /
Pressure molding was performed at a pressure of cm 2 . Next, this molded product was roughly pulverized and then sieved to collect particles having a diameter of 2 to 4 mm to obtain a cerium-supported mordenite catalyst (Ce-M). Similarly, a lanthanum-supported mordenite catalyst (La-M),
A tungsten-supported mordenite catalyst (WM); a copper-supported mordenite catalyst (Cu-M), and a cobalt-supported mordenite catalyst (Co-M) were prepared.

【0023】参考例2 触媒の製造例2 3号水ガラス〔洞海化学工業(株)製 SiO2濃度2
4wt%〕2987gに純水1188gを加えて希釈し
た水ガラスに、三塩化チタン水溶液〔東海化学(株)製
TiCl3濃度20wt%〕347g、シリカゾル〔触
媒化成工業(株)SiO2濃度30wt%〕601g、
アルミン酸ソーダ水溶液(Al23濃度22wt%)4
63gを撹拌しながら順次添加した。次いで、これを室
温で70時間熟成を行い、さらに175℃で120時間
熟成して結晶化させた。その後、濾過、洗浄、乾燥を行
い、さらにゼオライトのナトリウムイオンをアンモニウ
ムイオン交換し、600℃で2時間焼成して水素型チタ
ン含有モルデナイトを得た。該ゼオライトはTiO2
3.5wt%、A123 10.5wt%、SiO2
6.0wt%を含有しており、核磁気共鳴スペクトルか
らチタンがゼオライトの骨格形成元素としてゼオライト
骨格に組込まれていることが認められた。このゼオライ
トを用いて参考例1と同様の方法でCeO2を7.0w
t%含有するセリウム担持チタン含有モルデナイト触媒
(Ce−TM)を調製した。
Reference Example 2 Catalyst Production Example 2 No. 3 water glass [SiO 2 concentration 2 manufactured by Dokai Chemical Industry Co., Ltd.]
[4 wt%] 2987 g of pure water 1188 g was added to dilute water glass, and 347 g of titanium trichloride aqueous solution [TiCl 3 concentration 20 wt% manufactured by Tokai Chemical Co., Ltd.] and silica sol [SiO 2 concentration 30 wt% of Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.] 601g,
Sodium aluminate aqueous solution (Al 2 O 3 concentration 22 wt%) 4
63 g were added sequentially with stirring. Next, this was aged at room temperature for 70 hours, and further aged at 175 ° C. for 120 hours for crystallization. Thereafter, filtration, washing, and drying were performed, and further, sodium ion of zeolite was exchanged with ammonium ion, and calcined at 600 ° C. for 2 hours to obtain hydrogen-containing titanium-containing mordenite. The zeolite is TiO 2
3.5 wt%, A1 2 O 3 10.5 wt%, SiO 2 8
It contained 6.0 wt%, and it was confirmed from the nuclear magnetic resonance spectrum that titanium was incorporated in the zeolite skeleton as a skeleton-forming element of the zeolite. Using this zeolite, 7.0 w of CeO 2 was obtained in the same manner as in Reference Example 1.
A cerium-supported titanium-containing mordenite catalyst containing t% (Ce-TM) was prepared.

【0024】参考例3 触媒の製造例3 ポリ容器にアルミン酸ソーダ水溶液(A123濃度1
0.2wt%)46.4g、カ性ソーダ水溶液(濃度4
8wt%)6.3g、TEAOH(Tetraetyl
ammoniuum Hydroxide TEA20
濃度20wt%)253.6gと、純水48.0を混合
し、良く撹拌した。これにシリカゾル〔触媒化成工業
(株)SiO2濃度30wt%〕325gを撹拌しなが
ら徐々に加えた後、さらに30分間撹拌した。次いで、
これをオートクレープに移し、160℃で160時間か
けて結晶化を行った。その後、オートクレープより結晶
物を取り出し、濾過、洗浄、乾燥を行い、さらにゼオラ
イトのナトリウムイオンをアンモニウムイオン交換し、
600℃で2時間焼成して水素型β−ゼオライトを得
た。このゼオライトのケイバン比は29.3であった。
このゼオライトを用いて、参考例1において硝酸セリウ
ムの代わりに硝酸銅を使用した以外は参考例1同様の方
法でCuOを7.2wt%含有する銅担持β−ゼオライ
ト触媒(Cu−β)を調製した。同様にして、クロム担
持β−ゼオライト触媒(Cr−β)、鉄担持β−ゼオラ
イト触媒(Fe−β)、マンガン担持β−ゼオライト触
媒(Mn−β)を調製した。
Reference Example 3 Catalyst Production Example 3 A sodium aluminate aqueous solution (A1 2 O 3 concentration 1) was placed in a plastic container.
0.2 wt%) 46.4 g, aqueous caustic soda solution (concentration 4
6.3 g, TEAOH (Tetraethyl)
ammonium Hydroxide TEA20
253.6 g of pure water (concentration: 20 wt%) and 48.0 g of pure water were mixed and stirred well. 325 g of silica sol (SiO 2 concentration of 30 wt%, Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.) was gradually added thereto with stirring, and the mixture was further stirred for 30 minutes. Then
This was transferred to an autoclave and crystallized at 160 ° C. for 160 hours. After that, the crystal was taken out from the autoclave, filtered, washed and dried, and further exchanged ammonium ion for sodium ion of zeolite,
Calcination at 600 ° C. for 2 hours gave a hydrogenated β-zeolite. The cavan ratio of this zeolite was 29.3.
Using this zeolite, a copper-supported β-zeolite catalyst (Cu-β) containing 7.2 wt% of CuO was prepared in the same manner as in Reference Example 1 except that copper nitrate was used instead of cerium nitrate in Reference Example 1. did. Similarly, a chromium-supported β-zeolite catalyst (Cr-β), an iron-supported β-zeolite catalyst (Fe-β), and a manganese-supported β-zeolite catalyst (Mn-β) were prepared.

【0025】参考例4 触媒の製造例4 ゼオライトとしてZSM−5を使用して参考例1の触媒
調製法により銅担持ZSM−5触媒(Cu−ZSM)、
ニッケル担持ZSM−5触媒(Ni−ZSM)を調製し
た。
Reference Example 4 Catalyst Preparation Example 4 A copper-supported ZSM-5 catalyst (Cu-ZSM) was prepared according to the catalyst preparation method of Reference Example 1 using ZSM-5 as a zeolite.
A nickel-supported ZSM-5 catalyst (Ni-ZSM) was prepared.

【0026】実施例1〜12及び比較例1〜4 参考例1〜4で調製した触媒を用いて表1、表2に示す
触媒の組み合わせでNOx転化率を評価した。 試験方法:試験は、通常の流通式反応管、自動制御式電
気炉およぴガス混合装置より構成される活性試験装置を
用いた。それぞれの組合わせの触媒20ccを反応管に
充填し、ガス組成としてNO=800ppm、n−へキ
サン(C614)=800ppm、O2=5%、H2O=
5%、N2=バランスの混合ガスをSV=10,000
hr-1の条件で反応管に流し、所定の温度毎に反応管出
口のNO濃度を化学発光式NO分析計により測定し、N
Ox転化率を求めた。実施例の反応結果を表1、また比
較例の反応結果を表2に示す。表1、表2から分かるよ
うに本発明の方法では、反応温度が250℃から500
℃の広範囲において高いNOx転化率を示す。
Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 4 Using the catalysts prepared in Reference Examples 1 to 4, the NOx conversion was evaluated with the combinations of the catalysts shown in Tables 1 and 2. Test method: The test used an activity test device composed of a usual flow-type reaction tube, an automatically controlled electric furnace, and a gas mixing device. The reaction tube was filled with 20 cc of each combination of catalysts, and the gas composition was as follows: NO = 800 ppm, n-hexane (C 6 H 14 ) = 800 ppm, O 2 = 5%, H 2 O =
5%, N 2 = balanced mixed gas with SV = 10,000
The reaction solution was allowed to flow through the reaction tube under the conditions of hr -1 , and the NO concentration at the outlet of the reaction tube was measured at predetermined temperatures by a chemiluminescence NO analyzer.
Ox conversion was determined. Table 1 shows the reaction results of the examples, and Table 2 shows the reaction results of the comparative examples. As can be seen from Tables 1 and 2, in the method of the present invention, the reaction temperature was from 250 ° C to 500 ° C.
It shows high NOx conversion over a wide range of ° C.

【0027】実施例の反応結果Reaction results of Examples

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】比較例の反応結果 [Table 2] Reaction results of Comparative Examples

【0029】[0029]

【効果】本発明により、ディーゼルエンジンや希釈燃焼
法によるガソリンエンジンなどの移動発生源から排出さ
れる排気ガス中に含まれるNOxを、還元剤に炭化水素
を用いて除去する方法において、低温から高温までの広
い温度範囲で、高いNOxの除去活性を示す触媒還元除
去方法が提供された。
According to the present invention, there is provided a method for removing NOx contained in exhaust gas discharged from a moving source such as a diesel engine or a gasoline engine by a dilution combustion method using a hydrocarbon as a reducing agent. A catalytic reduction removal method that exhibits high NOx removal activity over a wide temperature range up to and including:

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 23/74 B01D 53/36 ZAB 102H (72)発明者 高倉 和昭 福岡県北九州市若松区北湊町13−2 触媒 化成工業株式会社若松工場内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI B01J 23/74 B01D 53/36 ZAB 102H (72) Inventor Kazuaki Takakura 13-2 Kitaminato-cho, Wakamatsu-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Inside the Wakamatsu factory

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素酸化物を含む酸素過剰な排気ガスか
ら炭化水素を還元剤として窒素酸化物を還元除去する方
法において、排気ガス流に対する上流側(高温域)およ
び下流側(低温域)のそれぞれの領域に、各領域におい
て還元剤として排気ガス中のNOxを還元する炭化水素
(活性種)を生成する炭化水素の分解酸化反応を主とし
て起こすことが出来る窒素酸化物除去用触媒(NOx触
媒)を配置したことを特徴とする窒素酸化物の除去方
法。
1. A method for reducing and removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides by using a hydrocarbon as a reducing agent, comprising: an upstream side (high temperature region) and a downstream side (low temperature region) with respect to the exhaust gas flow. In each region, a nitrogen oxide removing catalyst (NOx catalyst) capable of mainly causing a decomposition and oxidation reaction of hydrocarbons that generate hydrocarbons (active species) that reduce NOx in exhaust gas as a reducing agent in each region. A method for removing nitrogen oxides, comprising:
【請求項2】 高温域に配置した触媒が希土類および/
またはW金属成分をゼオライトに担持した触媒、また低
温域触媒に配置した触媒がCu、Co、Ni、Fe、M
n、Crから選ばれた少なくとも1種の金属成分をゼオ
ライトに担持した触媒である請求項1記載の窒素酸化物
の除去方法。
2. The method according to claim 1, wherein the catalyst disposed in the high temperature region is a rare earth and / or
Alternatively, a catalyst in which a W metal component is supported on zeolite, or a catalyst arranged in a low-temperature region catalyst is Cu, Co, Ni, Fe, M
The method for removing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the catalyst is a catalyst in which at least one metal component selected from n and Cr is supported on zeolite.
【請求項3】 排気ガス流に対する上流側(高温域)に
配置した触媒と下流側(低温域)に配置した触媒の割合
(体積比)が10:90〜90:10である請求項1ま
たは2記載の窒素酸化物の除去方法。
3. The ratio (volume ratio) of the catalyst arranged on the upstream side (high temperature area) to the catalyst arranged on the downstream side (low temperature area) with respect to the exhaust gas flow is 10:90 to 90:10. 3. The method for removing nitrogen oxides according to 2.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000271447A (en) * 1999-01-29 2000-10-03 Degussa Huels Ag Selective catalytic reduction of nitrogen oxide contained in poor exhaust gas
JP2005224669A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Toyota Motor Corp Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method
JP2010519038A (en) * 2007-02-27 2010-06-03 ビーエーエスエフ、カタリスツ、エルエルシー Copper CHA zeolite catalyst
JP2015131297A (en) * 2007-02-27 2015-07-23 ビーエーエスエフ コーポレーション Copper cha zeolite catalysts
JP2018183774A (en) * 2009-11-30 2018-11-22 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company Catalyst for treating transient NOx exhaust gas

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000271447A (en) * 1999-01-29 2000-10-03 Degussa Huels Ag Selective catalytic reduction of nitrogen oxide contained in poor exhaust gas
JP2005224669A (en) * 2004-02-10 2005-08-25 Toyota Motor Corp Exhaust gas purification catalyst and exhaust gas purification method
JP2010519038A (en) * 2007-02-27 2010-06-03 ビーエーエスエフ、カタリスツ、エルエルシー Copper CHA zeolite catalyst
JP2015131297A (en) * 2007-02-27 2015-07-23 ビーエーエスエフ コーポレーション Copper cha zeolite catalysts
JP2017013057A (en) * 2007-02-27 2017-01-19 ビーエーエスエフ コーポレーション Copper cha zeolite catalysts
JP2018183774A (en) * 2009-11-30 2018-11-22 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーJohnson Matthey Public Limited Company Catalyst for treating transient NOx exhaust gas

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