JPH11128689A - 排ガス浄化方法 - Google Patents
排ガス浄化方法Info
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- JPH11128689A JPH11128689A JP9312588A JP31258897A JPH11128689A JP H11128689 A JPH11128689 A JP H11128689A JP 9312588 A JP9312588 A JP 9312588A JP 31258897 A JP31258897 A JP 31258897A JP H11128689 A JPH11128689 A JP H11128689A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 希薄燃焼排ガス中のNOxを高効率、高信頼
性をもって除去することができるとともに、耐久性に優
れた排ガス浄化方法を提供する。 【解決手段】 希薄空燃比で運転される内燃機関の燃焼
排ガスを触媒含有層と接触させて、軽油もしくはA重油
を還元剤として窒素酸化物を除去する方法であって、前
記触媒含有層に含まれる触媒はアルミナと銀からなる触
媒層、または多数の貫通孔を有する耐火性材料からなる
一体構造の支持基質における少なくとも貫通孔の内表面
にアルミナと銀からなる触媒を被覆させた触媒被覆構造
体で構成されるいることを特徴とし、さらに前記アルミ
ナは、窒素ガス吸着法により測定された細孔半径と細孔
容積の関係が、ある特定の値を示す細孔構造を有する排
ガス浄化方法を特徴とする。
性をもって除去することができるとともに、耐久性に優
れた排ガス浄化方法を提供する。 【解決手段】 希薄空燃比で運転される内燃機関の燃焼
排ガスを触媒含有層と接触させて、軽油もしくはA重油
を還元剤として窒素酸化物を除去する方法であって、前
記触媒含有層に含まれる触媒はアルミナと銀からなる触
媒層、または多数の貫通孔を有する耐火性材料からなる
一体構造の支持基質における少なくとも貫通孔の内表面
にアルミナと銀からなる触媒を被覆させた触媒被覆構造
体で構成されるいることを特徴とし、さらに前記アルミ
ナは、窒素ガス吸着法により測定された細孔半径と細孔
容積の関係が、ある特定の値を示す細孔構造を有する排
ガス浄化方法を特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼排ガス、特に自
動車、ボイラー、ガスエンジン、ガスタービン、船舶な
どの移動式および固定式内燃機関の燃焼排ガス中に含ま
れる窒素酸化物の浄化に用いられる排ガス浄化方法に関
し、さらに詳細には希薄空燃比で運転される内燃機関か
ら排出される排ガス中の窒素酸化物を高い空間速度で、
かつ高効率で浄化し得る排ガス浄化方法に関するもので
ある。
動車、ボイラー、ガスエンジン、ガスタービン、船舶な
どの移動式および固定式内燃機関の燃焼排ガス中に含ま
れる窒素酸化物の浄化に用いられる排ガス浄化方法に関
し、さらに詳細には希薄空燃比で運転される内燃機関か
ら排出される排ガス中の窒素酸化物を高い空間速度で、
かつ高効率で浄化し得る排ガス浄化方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】自動車をはじめとする内燃機関から排出
される各種の燃焼排ガス中には、燃焼生成物である水や
二酸化炭素と共に、一酸化窒素や二酸化窒素などの窒素
酸化物(NOx)が含まれている。NOxは人体、特に
呼吸器系に悪影響を及ぼすばかりでなく、地球環境保全
の上からも問題視される酸性雨の原因の1つとなってい
る。そのため、これら各種の排ガスから効率よく窒素酸
化物を除去する脱硝技術の開発が望まれている。
される各種の燃焼排ガス中には、燃焼生成物である水や
二酸化炭素と共に、一酸化窒素や二酸化窒素などの窒素
酸化物(NOx)が含まれている。NOxは人体、特に
呼吸器系に悪影響を及ぼすばかりでなく、地球環境保全
の上からも問題視される酸性雨の原因の1つとなってい
る。そのため、これら各種の排ガスから効率よく窒素酸
化物を除去する脱硝技術の開発が望まれている。
【0003】他方において、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されている。従来の
自動車用ガソリンエンジンは、空燃比(A/F)=1
4.7付近で制御された化学量論比での燃焼であり、そ
の排ガス処理に対しては排ガス中の一酸化炭素、炭化水
素とNOxとを、主として白金、ロジウム、パラジウム
およびセリアを含むアルミナ触媒に接触させて有害三成
分を同時に除去する三元触媒方式が採用されてきた。
近年希薄燃焼方式の内燃機関が注目されている。従来の
自動車用ガソリンエンジンは、空燃比(A/F)=1
4.7付近で制御された化学量論比での燃焼であり、そ
の排ガス処理に対しては排ガス中の一酸化炭素、炭化水
素とNOxとを、主として白金、ロジウム、パラジウム
およびセリアを含むアルミナ触媒に接触させて有害三成
分を同時に除去する三元触媒方式が採用されてきた。
【0004】しかしながら、この三元触媒方式は、エン
ジンが化学量論比で運転されることが絶対条件であるた
め希薄空燃比で運転される希薄燃焼ガソリンエンジンの
排ガス浄化には適用することができない。また、ディー
ゼルエンジンは本来希薄燃焼エンジンであるが、その排
ガスに対しては浮遊粒子状物質とNOxの双方に厳しい
規制がかけられようとしている。
ジンが化学量論比で運転されることが絶対条件であるた
め希薄空燃比で運転される希薄燃焼ガソリンエンジンの
排ガス浄化には適用することができない。また、ディー
ゼルエンジンは本来希薄燃焼エンジンであるが、その排
ガスに対しては浮遊粒子状物質とNOxの双方に厳しい
規制がかけられようとしている。
【0005】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
的に触媒に吸着するNH3を使用する技術が既に確立さ
れている。この技術は、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ガス脱硝方法として
工業化されている。しかし、この方法においては未反応
の還元剤を回収処理するための特別な装置を必要とし、
また臭気が強く有害なアンモニアを用いるので、特に自
動車などの移動発生源からの排ガス脱硝技術としては危
険性があり適用できない。
去する方法としては、還元ガスとして僅かな量でも選択
的に触媒に吸着するNH3を使用する技術が既に確立さ
れている。この技術は、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ガス脱硝方法として
工業化されている。しかし、この方法においては未反応
の還元剤を回収処理するための特別な装置を必要とし、
また臭気が強く有害なアンモニアを用いるので、特に自
動車などの移動発生源からの排ガス脱硝技術としては危
険性があり適用できない。
【0006】近年、酸素過剰雰囲気の希薄燃焼排ガス中
に残存する未燃の炭化水素を還元剤として用いることに
より、NOx還元反応を促進させることができるという
報告がなされて以来、この反応を促進するための触媒が
種々開発され、報告されている。例えば、アルミナやア
ルミナに遷移金属を担持した触媒が、炭化水素を還元剤
として用いるNOx還元反応に有効であるとする数多く
の報告がある。また、特開平4−284848号公報に
はO.1〜4重量%のCu、Fe、Cr、Zn、Ni、
Vを含有するアルミナあるいはシリカ−アルミナをNO
x還元触媒として使用した例が報告されている。
に残存する未燃の炭化水素を還元剤として用いることに
より、NOx還元反応を促進させることができるという
報告がなされて以来、この反応を促進するための触媒が
種々開発され、報告されている。例えば、アルミナやア
ルミナに遷移金属を担持した触媒が、炭化水素を還元剤
として用いるNOx還元反応に有効であるとする数多く
の報告がある。また、特開平4−284848号公報に
はO.1〜4重量%のCu、Fe、Cr、Zn、Ni、
Vを含有するアルミナあるいはシリカ−アルミナをNO
x還元触媒として使用した例が報告されている。
【0007】さらに、Ptをアルミナに担持した触媒を
用いると、NOx還元反応が200〜300℃程度の低
温領域で進行することが特開平4−267946号公
報、特開平5−68855号公報や特開平5−1039
49号公報などに報告されている。しかし、これらの担
持貴金属触媒を用いた場合、還元剤である炭化水素の燃
焼反応が過度に促進されたり、地球温暖化の原因物質の
1つといわれているN2Oが多量に副生し、無害なN2
への還元反応を選択的に進行させることが困難であると
いった欠点を有していた。
用いると、NOx還元反応が200〜300℃程度の低
温領域で進行することが特開平4−267946号公
報、特開平5−68855号公報や特開平5−1039
49号公報などに報告されている。しかし、これらの担
持貴金属触媒を用いた場合、還元剤である炭化水素の燃
焼反応が過度に促進されたり、地球温暖化の原因物質の
1つといわれているN2Oが多量に副生し、無害なN2
への還元反応を選択的に進行させることが困難であると
いった欠点を有していた。
【0008】本出願人の一方は、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
NOx還元反応が選択的に進行することを見出し、この
技術を特開平4−281844号公報に開示した。この
開示がなされた後においても、銀を含有する触媒を用い
る類似のNOx還元除去技術が特開平4−354536
号公報、特開平5−92124号公報、特開平5−92
125号公報、特開平5−317647号公報、特開平
6−182156号公報および特開平6−277454
号公報などに開示されている。
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
NOx還元反応が選択的に進行することを見出し、この
技術を特開平4−281844号公報に開示した。この
開示がなされた後においても、銀を含有する触媒を用い
る類似のNOx還元除去技術が特開平4−354536
号公報、特開平5−92124号公報、特開平5−92
125号公報、特開平5−317647号公報、特開平
6−182156号公報および特開平6−277454
号公報などに開示されている。
【0009】
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の公報に記載されたアルミナ担持銀触媒およびこれ
を使用しての排ガス浄化方法では、SOxおよび水蒸気
共存下での脱硝性能が実用的に未だ不十分であり、また
耐久性にも問題があった。また還元剤にアルコールを使
用した場合はSOxおよび水蒸気共存下での耐久性能は
高いが、副反応による生成物処理の問題やコスト高とい
った欠点を有していた。
従来の公報に記載されたアルミナ担持銀触媒およびこれ
を使用しての排ガス浄化方法では、SOxおよび水蒸気
共存下での脱硝性能が実用的に未だ不十分であり、また
耐久性にも問題があった。また還元剤にアルコールを使
用した場合はSOxおよび水蒸気共存下での耐久性能は
高いが、副反応による生成物処理の問題やコスト高とい
った欠点を有していた。
【0010】本発明は上記従来技術の欠点を解決すべく
なされたものであり、その目的とするところは、希薄燃
焼排ガス中のNOxを高効率、高信頼性をもって除去す
ることができるとともに、耐久性に優れた排ガス浄化方
法を提供することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、希薄燃
焼排ガス中のNOxを高効率、高信頼性をもって除去す
ることができるとともに、耐久性に優れた排ガス浄化方
法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、SOxと
水蒸気が共存する希薄燃焼領域において高い脱硝性能を
有し、かつ耐久性に優れた排ガス浄化方法について鋭意
研究を重ねた結果、軽油もしくA重油を還元剤として、
アルミナと銀からなる触媒層またはその触媒被覆構造体
から構成される触媒含有層と窒素酸化物を含む排ガスを
接触させることによって問題点を解決できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
水蒸気が共存する希薄燃焼領域において高い脱硝性能を
有し、かつ耐久性に優れた排ガス浄化方法について鋭意
研究を重ねた結果、軽油もしくA重油を還元剤として、
アルミナと銀からなる触媒層またはその触媒被覆構造体
から構成される触媒含有層と窒素酸化物を含む排ガスを
接触させることによって問題点を解決できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
【0012】すなわち、上記課題を解決するための本発
明における第1の実施態様は、希薄空燃比で運転される
内燃機関の燃焼排ガスを触媒含有層と接触させて、軽油
もしくはA重油を還元剤として窒素酸化物を除去する方
法であって、前記触媒含有層に含まれる触媒はアルミナ
と銀からなる触媒層である排ガス浄化方法を特徴とする
ものである。
明における第1の実施態様は、希薄空燃比で運転される
内燃機関の燃焼排ガスを触媒含有層と接触させて、軽油
もしくはA重油を還元剤として窒素酸化物を除去する方
法であって、前記触媒含有層に含まれる触媒はアルミナ
と銀からなる触媒層である排ガス浄化方法を特徴とする
ものである。
【0013】また、本発明の第2の実施態様は、希薄空
燃比で運転される内燃機関の燃焼排ガスを触媒含有層と
接触させて、軽油もしくはA重油を還元剤として窒素酸
化物を除去する方法であって、前記触媒含有層に含まれ
る触媒は多数の貫通孔を有する耐火性材料からなる一体
構造の支持基質における少なくとも貫通孔の内表面にア
ルミナと銀からなる触媒を被覆させた触媒被覆構造体で
構成されている排ガス浄化方法を特徴とするものであ
る。
燃比で運転される内燃機関の燃焼排ガスを触媒含有層と
接触させて、軽油もしくはA重油を還元剤として窒素酸
化物を除去する方法であって、前記触媒含有層に含まれ
る触媒は多数の貫通孔を有する耐火性材料からなる一体
構造の支持基質における少なくとも貫通孔の内表面にア
ルミナと銀からなる触媒を被覆させた触媒被覆構造体で
構成されている排ガス浄化方法を特徴とするものであ
る。
【0014】またさらに、本発明の第3の実施態様は、
前記第1および第2の実施態様に係るアルミナが、窒素
ガス吸着法により測定された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Xとし、細孔半径25オングスト
ローム以上で100オングストローム未満の細孔の占め
る細孔容積の合計値をYとし、細孔半径100オングス
トローム以上で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Ζとしたとき、YがXの70%
以上であり、ΖがXの20%以下であるような細孔構造
を有する排ガス浄化方法を特徴とするものである。
前記第1および第2の実施態様に係るアルミナが、窒素
ガス吸着法により測定された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Xとし、細孔半径25オングスト
ローム以上で100オングストローム未満の細孔の占め
る細孔容積の合計値をYとし、細孔半径100オングス
トローム以上で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Ζとしたとき、YがXの70%
以上であり、ΖがXの20%以下であるような細孔構造
を有する排ガス浄化方法を特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細およびその作
用についてさらに具体的に説明する。
用についてさらに具体的に説明する。
【0016】[触媒の構造およびその製法]本発明の排
ガス浄化方法に用いる触媒主成分の1つであるアルミナ
は、例えば鉱物学上ベーマイト、擬ベーマイト、バイア
ライト、あるいはノルストランダイトに分類される水酸
化アルミニウムの粉体やゲルを、空気中あるいは真空中
300〜800℃、好ましくは400〜900℃で加熱
脱水することによって、結晶学的にγ−型、η−型、δ
−型、χ−型あるいはその混合型に分類されるアルミナ
に相転移させたものが脱硝性能上好ましい。他の結晶構
造をとるアルミナ、例えばα−型のアルミナは極端に比
表面積が小さく固体酸性にも乏しいので本発明の触媒成
分としては不適当である。
ガス浄化方法に用いる触媒主成分の1つであるアルミナ
は、例えば鉱物学上ベーマイト、擬ベーマイト、バイア
ライト、あるいはノルストランダイトに分類される水酸
化アルミニウムの粉体やゲルを、空気中あるいは真空中
300〜800℃、好ましくは400〜900℃で加熱
脱水することによって、結晶学的にγ−型、η−型、δ
−型、χ−型あるいはその混合型に分類されるアルミナ
に相転移させたものが脱硝性能上好ましい。他の結晶構
造をとるアルミナ、例えばα−型のアルミナは極端に比
表面積が小さく固体酸性にも乏しいので本発明の触媒成
分としては不適当である。
【0017】また、本発明の排ガス浄化方法に用いられ
る触媒の主成分の1つであるアルミナは、窒素ガス吸着
法により測定された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Xとし、細孔半径25オングストローム以
上で100オングストローム未満の細孔の占める細孔容
積の合計値をYとし、細孔半径100オングストローム
以上で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Ζとしたとき、YがXの70%以上であ
り、ΖがXの20%以下であるような細孔構造を有する
ことが必要である。上記した条件を満たさないアルミナ
を本発明に係る方法に用いる触媒における担体として用
いた場合には、これにより構成される触媒のSOxと水
蒸気共存下での脱硝性能が不十分であった。したがっ
て、本発明における触媒の成分として有効なアルミナ
は、上記した結晶構造および細孔特性を有するものが適
切であるといえる。
る触媒の主成分の1つであるアルミナは、窒素ガス吸着
法により測定された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Xとし、細孔半径25オングストローム以
上で100オングストローム未満の細孔の占める細孔容
積の合計値をYとし、細孔半径100オングストローム
以上で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Ζとしたとき、YがXの70%以上であ
り、ΖがXの20%以下であるような細孔構造を有する
ことが必要である。上記した条件を満たさないアルミナ
を本発明に係る方法に用いる触媒における担体として用
いた場合には、これにより構成される触媒のSOxと水
蒸気共存下での脱硝性能が不十分であった。したがっ
て、本発明における触媒の成分として有効なアルミナ
は、上記した結晶構造および細孔特性を有するものが適
切であるといえる。
【0018】本発明に係る排ガス浄化方法に用いる触媒
は、以下のような触媒である。本発明における触媒は、
上記した特定の細孔構造を有するアルミナと銀からなる
触媒であり、触媒に含有される銀の状態は、特に限定さ
れず、金属状態、酸化物状態およびこれらの混合状態な
どが挙げられる。特に、自動車などの内燃機関の燃焼排
ガス組成は運転状態によってその都度変化するため、触
媒は還元雰囲気および酸化雰囲気に曝される。したがっ
て、触媒を構成する活性金属の状態は雰囲気により変化
することが想定される。銀の出発原料は特に限定されな
い。
は、以下のような触媒である。本発明における触媒は、
上記した特定の細孔構造を有するアルミナと銀からなる
触媒であり、触媒に含有される銀の状態は、特に限定さ
れず、金属状態、酸化物状態およびこれらの混合状態な
どが挙げられる。特に、自動車などの内燃機関の燃焼排
ガス組成は運転状態によってその都度変化するため、触
媒は還元雰囲気および酸化雰囲気に曝される。したがっ
て、触媒を構成する活性金属の状態は雰囲気により変化
することが想定される。銀の出発原料は特に限定されな
い。
【0019】そして、アルミナと銀からなる触媒の製造
方法は、特に限定されず従来から行われている手法、例
えば吸着法、ポアフィリング法、インシピエントウェッ
トネス法、蒸発乾固法、スプレー法などの含浸法や混練
法および物理混合法ならびにこれらの組み合わせ法など
通常採用されている公知の方法を任意に採用することが
できる。この場合、アルミナあるいはアルミナ前駆体物
質に銀源を担持させた後、乾燥、焼成する。また前記の
ような特定の細孔構造をとるアルミナまたはアルミナ担
体の製造時に活性金属種を含有させる触媒製造法、例え
ばアルミニウムアルコキジドのアルコール溶液と銀源の
アルコール溶液を混合後、加熱し加水分解させるアルコ
キシド法や、アルミニウム源と銀源の混合水溶液にアル
カリを添加して沈殿させる共沈法も適用できる。
方法は、特に限定されず従来から行われている手法、例
えば吸着法、ポアフィリング法、インシピエントウェッ
トネス法、蒸発乾固法、スプレー法などの含浸法や混練
法および物理混合法ならびにこれらの組み合わせ法など
通常採用されている公知の方法を任意に採用することが
できる。この場合、アルミナあるいはアルミナ前駆体物
質に銀源を担持させた後、乾燥、焼成する。また前記の
ような特定の細孔構造をとるアルミナまたはアルミナ担
体の製造時に活性金属種を含有させる触媒製造法、例え
ばアルミニウムアルコキジドのアルコール溶液と銀源の
アルコール溶液を混合後、加熱し加水分解させるアルコ
キシド法や、アルミニウム源と銀源の混合水溶液にアル
カリを添加して沈殿させる共沈法も適用できる。
【0020】上記触媒の金属換算での銀の含有量は特に
限定されないが、脱硝性能上1〜10重量%、好ましく
は2〜8重量%である。銀の担持量が1重量%未満では
脱硝性能効果が不十分であり、また10重量%を超える
と還元剤である軽油またはA重油の燃焼反応が優先的に
進行し、NOx除去性能が低下する。
限定されないが、脱硝性能上1〜10重量%、好ましく
は2〜8重量%である。銀の担持量が1重量%未満では
脱硝性能効果が不十分であり、また10重量%を超える
と還元剤である軽油またはA重油の燃焼反応が優先的に
進行し、NOx除去性能が低下する。
【0021】乾燥温度は、特に限定されるものではな
く、通常80〜120℃程度で乾燥する。また、焼成温
度は300〜1000℃、好ましくは400〜900℃
程度である。このときの雰囲気は特に限定されないが、
触媒組成に応じて空気中、不活性ガス中、酸素中などの
各雰囲気を適宜選択すればよい。また、各雰囲気を一定
時間毎に交互に代えてもよい。
く、通常80〜120℃程度で乾燥する。また、焼成温
度は300〜1000℃、好ましくは400〜900℃
程度である。このときの雰囲気は特に限定されないが、
触媒組成に応じて空気中、不活性ガス中、酸素中などの
各雰囲気を適宜選択すればよい。また、各雰囲気を一定
時間毎に交互に代えてもよい。
【0022】本発明の第1の実施態様において、排ガス
浄化用の触媒含有層を形成するに際し、該触媒含有層は
上記した触媒を所定の形状に成型または粉末状態のまま
目的とする排ガスが流通する一定の空間内に充填する。
触媒を成型体とするに際して、その形状は特に制限され
ず、例えば球状、円筒状、ハニカム状、螺旋状、粒状、
ペレット状、リング状など種々の形状を採用することが
できる。これらの形状、大きさなどは使用条件に応じて
任意に選択すればよい。
浄化用の触媒含有層を形成するに際し、該触媒含有層は
上記した触媒を所定の形状に成型または粉末状態のまま
目的とする排ガスが流通する一定の空間内に充填する。
触媒を成型体とするに際して、その形状は特に制限され
ず、例えば球状、円筒状、ハニカム状、螺旋状、粒状、
ペレット状、リング状など種々の形状を採用することが
できる。これらの形状、大きさなどは使用条件に応じて
任意に選択すればよい。
【0023】つぎに本発明の第2の実施態様における触
媒含有層について説明する。ここでいう触媒含有層と
は、多数の貫通孔を有する耐火性材料で構成された一体
構造の支持基質の少なくとも貫通孔の内表面にアルミナ
担体に銀を含有してなる触媒を被覆した触媒被覆構造体
である。
媒含有層について説明する。ここでいう触媒含有層と
は、多数の貫通孔を有する耐火性材料で構成された一体
構造の支持基質の少なくとも貫通孔の内表面にアルミナ
担体に銀を含有してなる触媒を被覆した触媒被覆構造体
である。
【0024】該支持基質には、多数の貫通孔が排ガスの
流通方向に沿って設けられるが、その流通方向に垂直な
断面において、通常、開孔率60〜90%、好ましくは
70〜90%であって、その数は1平方インチ(5.0
6cm2)当り30〜700個、好ましくは200〜6
00個である。触媒は、少なくとも該貫通孔の内表面に
被覆されるが、その支持基質の端面や側面に被覆されて
いてもよい。
流通方向に沿って設けられるが、その流通方向に垂直な
断面において、通常、開孔率60〜90%、好ましくは
70〜90%であって、その数は1平方インチ(5.0
6cm2)当り30〜700個、好ましくは200〜6
00個である。触媒は、少なくとも該貫通孔の内表面に
被覆されるが、その支持基質の端面や側面に被覆されて
いてもよい。
【0025】該耐火性支持基質の材質としては、α−型
のアルミナ、ムライト、コージェライト、シリコンカー
バイトなどのセラミックスやオーステナイト系、フェラ
イト系のステンレス鋼などの金属などが使用される。形
状もハニカムやフォームなどの慣用のものが使用できる
が、コージェライト製やステンレス鋼製のハニカム状の
支持基質が好ましい。
のアルミナ、ムライト、コージェライト、シリコンカー
バイトなどのセラミックスやオーステナイト系、フェラ
イト系のステンレス鋼などの金属などが使用される。形
状もハニカムやフォームなどの慣用のものが使用できる
が、コージェライト製やステンレス鋼製のハニカム状の
支持基質が好ましい。
【0026】該支持基質への触媒の被覆方法としては、
一定の粒度に整粒した本発明の触媒をバインダーと共
に、またはバインダーを用いないで前記支持基質の内表
面に被覆する、いわゆる通常のウォッシュコート法やゾ
ル−ゲル法が適用できる。また、上記の支持基質に予め
アルミナを被覆しておいて、これに本発明の触媒活性物
質の担持処理を行って触媒被覆層を形成してもよい。支
持基質ヘの触媒層の被覆量は特に限定されないが、支持
基質単位体積当り50〜250g/リットル程度が好ま
しく、100〜200g/リットル程度とすることがよ
り好ましい。
一定の粒度に整粒した本発明の触媒をバインダーと共
に、またはバインダーを用いないで前記支持基質の内表
面に被覆する、いわゆる通常のウォッシュコート法やゾ
ル−ゲル法が適用できる。また、上記の支持基質に予め
アルミナを被覆しておいて、これに本発明の触媒活性物
質の担持処理を行って触媒被覆層を形成してもよい。支
持基質ヘの触媒層の被覆量は特に限定されないが、支持
基質単位体積当り50〜250g/リットル程度が好ま
しく、100〜200g/リットル程度とすることがよ
り好ましい。
【0027】本発明の第1〜第3の実施態様における排
ガス浄化方法について説明する。本発明の排ガス浄化方
法は、触媒含有層として第1の実施態様の触媒層や第2
の実施態様の触媒被覆構造体を使用して、これと排ガス
中の一酸化炭素、軽油もしくはA重油および水素といっ
た還元成分をNOxおよび酸素といった酸化成分で完全
酸化するに要する化学量論量近傍から過剰の酸素を含有
する排ガスを接触させることによってNOxは窒素と水
にまで還元分解されると同時に、軽油もしくはA重油も
水と二酸化炭素に酸化される。還元剤として用いる軽油
もしくはA重油の使用状態は、エンジン燃料の未燃焼
分、外部添加またはそれらの併用でもよい。
ガス浄化方法について説明する。本発明の排ガス浄化方
法は、触媒含有層として第1の実施態様の触媒層や第2
の実施態様の触媒被覆構造体を使用して、これと排ガス
中の一酸化炭素、軽油もしくはA重油および水素といっ
た還元成分をNOxおよび酸素といった酸化成分で完全
酸化するに要する化学量論量近傍から過剰の酸素を含有
する排ガスを接触させることによってNOxは窒素と水
にまで還元分解されると同時に、軽油もしくはA重油も
水と二酸化炭素に酸化される。還元剤として用いる軽油
もしくはA重油の使用状態は、エンジン燃料の未燃焼
分、外部添加またはそれらの併用でもよい。
【0028】外部から添加する軽油またはA重油の量
は、排ガス中のNOx濃度により適宜選択すればよい
が、通常はメタン換算濃度でHC/NOモル比が1〜2
0、好ましくは2〜15程度である。
は、排ガス中のNOx濃度により適宜選択すればよい
が、通常はメタン換算濃度でHC/NOモル比が1〜2
0、好ましくは2〜15程度である。
【0029】本発明による排ガス浄化方法において、希
薄空燃比の領域で運転される内燃機関の燃焼排ガスを浄
化する際のガス空間速度(SV)は、特に限定されるも
のではないが、SV5,000h−1以上で200,0
00h−1以下とすることが好ましい。
薄空燃比の領域で運転される内燃機関の燃焼排ガスを浄
化する際のガス空間速度(SV)は、特に限定されるも
のではないが、SV5,000h−1以上で200,0
00h−1以下とすることが好ましい。
【0030】そして、本発明の排ガス浄化方法におい
て、触媒含有層の入口温度は、300℃以上で550℃
以下にすることが好ましい。300℃未満では、還元剤
の燃焼が不十分であり、SOxによる劣化が大きい。一
方、550℃を超えると炭化水素の酸化反応が優先的に
進むため、NOxの還元活性が低下する。
て、触媒含有層の入口温度は、300℃以上で550℃
以下にすることが好ましい。300℃未満では、還元剤
の燃焼が不十分であり、SOxによる劣化が大きい。一
方、550℃を超えると炭化水素の酸化反応が優先的に
進むため、NOxの還元活性が低下する。
【0031】
【実施例】以下に実施例および比較例により、本発明を
さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例に限
定されるものでない。 (1)排ガス浄化用触媒のアルミナの選定 使用アルミナ担体の選定のために、表1に示すような比
表面積と細孔分布を有する種々のγ−型のアルミナにお
いて、a〜cが本発明の触媒の範囲に入るアルミナであ
り、d〜gが本発明の範囲外のアルミナである。なおa
〜gのアルミナの細孔分布は、カルロエルバ社製のソー
プトマチックにより測定した。
さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例に限
定されるものでない。 (1)排ガス浄化用触媒のアルミナの選定 使用アルミナ担体の選定のために、表1に示すような比
表面積と細孔分布を有する種々のγ−型のアルミナにお
いて、a〜cが本発明の触媒の範囲に入るアルミナであ
り、d〜gが本発明の範囲外のアルミナである。なおa
〜gのアルミナの細孔分布は、カルロエルバ社製のソー
プトマチックにより測定した。
【0032】
【表1】 ───────────────────────────── アルミナ 比表面積 細 孔 分 布 (m2/g) Y/X(%) Z/X(%) ───────────────────────────── a 241 83.2 2.4 b 219 87.0 3.9 c 174 88.4 4.4 d 199 47.0 0.7 e 177 68.5 4.9 f 241 51.0 45.9 g 266 71.1 22.7 ─────────────────────────────
【0033】(2)触媒層の調製 以下に、本発明の触媒層を構成するための各触媒の調製
についての調製例を参考例として示す。 (イ)触媒の製造: [参考例1]表1におけるγ−型のアルミナaの前駆体
物質であるアルミナ水和物100gを、硝酸銀5.36
gを含む300ミリリットル水溶液に10時間浸漬した
後、80℃で蒸発乾固した。これを110℃で通風乾燥
後、空気中550℃で3時間焼成して触媒1(参考例
1)を得た。なお触媒1における金属換算でのAgの含
有量は、触媒全体に対して4.5重量%である。
についての調製例を参考例として示す。 (イ)触媒の製造: [参考例1]表1におけるγ−型のアルミナaの前駆体
物質であるアルミナ水和物100gを、硝酸銀5.36
gを含む300ミリリットル水溶液に10時間浸漬した
後、80℃で蒸発乾固した。これを110℃で通風乾燥
後、空気中550℃で3時間焼成して触媒1(参考例
1)を得た。なお触媒1における金属換算でのAgの含
有量は、触媒全体に対して4.5重量%である。
【0034】[参考例2〜参考例11]同様に、表1に
示すγ−型のアルミナb〜gが得られる前駆体物質であ
るアルミナ水和物を用いた以外は、参考例1と同様にし
てそれぞれ触媒2(参考例2)、触媒3(参考例3)、
触媒4(参考例4)、触媒5(参考例5)、触媒6(参
考例6)、触媒7(参考例7)を得た。また、参考例1
の触媒1の調製に際し、銀の含有量を0重量%、2重量
%、3重量%および8重量%とした以外は参考例1と同
様にして、それぞれ触媒8(参考例8)、触媒9(参考
例9)、触媒10(参考例10)および触媒11(参考
例11)を得た。
示すγ−型のアルミナb〜gが得られる前駆体物質であ
るアルミナ水和物を用いた以外は、参考例1と同様にし
てそれぞれ触媒2(参考例2)、触媒3(参考例3)、
触媒4(参考例4)、触媒5(参考例5)、触媒6(参
考例6)、触媒7(参考例7)を得た。また、参考例1
の触媒1の調製に際し、銀の含有量を0重量%、2重量
%、3重量%および8重量%とした以外は参考例1と同
様にして、それぞれ触媒8(参考例8)、触媒9(参考
例9)、触媒10(参考例10)および触媒11(参考
例11)を得た。
【0035】(ロ)ハニカム触媒の製造: [参考例12]上記の粉末触媒1の60gを、アルミナ
ゾル(Al2O3固形分10重量%)8gおよび水12
0ミリリットルと共にボールミルポットに仕込み、湿式
粉砕してスラリーを得た。このスラリーの中に、市販の
400cpsi(セル/inch2)コージェライトハ
ニカム基質からくり貫かれた直径1インチ、長さ2.5
インチの円筒状コアを浸漬し、引き上げた後余分のスラ
リーをエアーブローで除去し乾燥した。その後、500
℃で30分焼成し、ハニカム1リットル当たりドライ換
算で150gの固形分を被覆して4.5%Ag/Al2
O3組成のハニカム触媒12(参考例12)を得た。
ゾル(Al2O3固形分10重量%)8gおよび水12
0ミリリットルと共にボールミルポットに仕込み、湿式
粉砕してスラリーを得た。このスラリーの中に、市販の
400cpsi(セル/inch2)コージェライトハ
ニカム基質からくり貫かれた直径1インチ、長さ2.5
インチの円筒状コアを浸漬し、引き上げた後余分のスラ
リーをエアーブローで除去し乾燥した。その後、500
℃で30分焼成し、ハニカム1リットル当たりドライ換
算で150gの固形分を被覆して4.5%Ag/Al2
O3組成のハニカム触媒12(参考例12)を得た。
【0036】以下に上記した参考例1〜12の触媒を用
いて形成した排ガス浄化用触媒層について、種々の条件
下において脱硝性能を評価した結果について述べる。 [実施例1]触媒1を加圧成型した後、粉砕して粒度を
350〜500μmに整粒し、内径15mmのステンレ
ス製反応管に充填して触媒層を形成し、これを常圧固定
床流通反応装置に装着した。
いて形成した排ガス浄化用触媒層について、種々の条件
下において脱硝性能を評価した結果について述べる。 [実施例1]触媒1を加圧成型した後、粉砕して粒度を
350〜500μmに整粒し、内径15mmのステンレ
ス製反応管に充填して触媒層を形成し、これを常圧固定
床流通反応装置に装着した。
【0037】[性能評価例1]この触媒層に、反応管内
の排ガス温度を420℃に保ち、モデル排ガスとしてN
O:750ppm、軽油(C1):4500ppm、O
2:10%、SO2:10ppm、H2O:10%、残
部:N2からなる混合ガスを空間速度75,000h
−1で通過させた。反応管出口ガス組成の分析におい
て、NOとNO2の濃度については化学発光式NOx計
で測定し、N2O濃度はPorapack Qカラムを
装着したガスクロマトグラフ・熱伝導度検出器を用いて
測定した。脱硝率を以下の式1で定義した。また、本発
明のいずれの触媒層でもN2OおよびNO2は殆ど生成
しなかった。
の排ガス温度を420℃に保ち、モデル排ガスとしてN
O:750ppm、軽油(C1):4500ppm、O
2:10%、SO2:10ppm、H2O:10%、残
部:N2からなる混合ガスを空間速度75,000h
−1で通過させた。反応管出口ガス組成の分析におい
て、NOとNO2の濃度については化学発光式NOx計
で測定し、N2O濃度はPorapack Qカラムを
装着したガスクロマトグラフ・熱伝導度検出器を用いて
測定した。脱硝率を以下の式1で定義した。また、本発
明のいずれの触媒層でもN2OおよびNO2は殆ど生成
しなかった。
【0038】
【式1】
【0039】[実施例2〜6および比較例1〜5]参考
例2、3、9〜11の触媒2、3、9〜11および参考
例4〜8の触媒4〜8をそれぞれ実施例1の触媒1の代
わりに用いて、同様にしてモデルガスによる評価試験を
行った。触媒2、3、9〜11を用いた触媒層を、それ
ぞれ実施例2〜6とし、触媒4〜8を用いた触媒層を、
それぞれ比較例1〜5とした。表2に上記実施例1〜6
および比較例1〜5の触媒層について初期脱硝性能を脱
硝率(%)として示す。
例2、3、9〜11の触媒2、3、9〜11および参考
例4〜8の触媒4〜8をそれぞれ実施例1の触媒1の代
わりに用いて、同様にしてモデルガスによる評価試験を
行った。触媒2、3、9〜11を用いた触媒層を、それ
ぞれ実施例2〜6とし、触媒4〜8を用いた触媒層を、
それぞれ比較例1〜5とした。表2に上記実施例1〜6
および比較例1〜5の触媒層について初期脱硝性能を脱
硝率(%)として示す。
【0040】[性能評価例2(実施例7)]性能評価例
1において、参考例12のハニカム触媒12を直径15
mm、長さ24mmの円筒状に加工し、内径15mmの
ステンレス製反応管に充填した。フィードするガスの空
間速度を13,000h−1とした以外は性能評価例1
と同様のモデルガス評価試験を行い、これを実施例7と
した。その結果を性能評価例1の結果とともに表2に示
す。
1において、参考例12のハニカム触媒12を直径15
mm、長さ24mmの円筒状に加工し、内径15mmの
ステンレス製反応管に充填した。フィードするガスの空
間速度を13,000h−1とした以外は性能評価例1
と同様のモデルガス評価試験を行い、これを実施例7と
した。その結果を性能評価例1の結果とともに表2に示
す。
【0041】
【表2】 ────────────────────────────── 実施例および比較例 触媒 脱硝率(%) ────────────────────────────── 実施例1 触媒1 68 実施例2 触媒2 65 実施例3 触媒3 62 比較例1 触媒4 30 比較例2 触媒5 20 比較例3 触媒6 39 比較例4 触媒7 40 比較例5 触媒8 41 実施例4 触媒9 67 実施例5 触媒10 60 実施例6 触媒11 54 実施例7 触媒12 55 ──────────────────────────────
【0042】表2より実施例1〜7は、初期性能が50
%以上であり、比較例1〜5に比べて優れた性能を示し
た。
%以上であり、比較例1〜5に比べて優れた性能を示し
た。
【0043】[性能評価例3(実施例8および比較例
6、7)]性能評価例1において還元剤である軽油(C
1)を、A重油に代えた以外は同様の活性試験を行い、
これを実施例8とした。また性能評価例1において還元
剤である軽油を、プロパンおよびプロピレンに代えた以
外は同様の活性試験を行い、それぞれ比較例6および比
較例7とした。
6、7)]性能評価例1において還元剤である軽油(C
1)を、A重油に代えた以外は同様の活性試験を行い、
これを実施例8とした。また性能評価例1において還元
剤である軽油を、プロパンおよびプロピレンに代えた以
外は同様の活性試験を行い、それぞれ比較例6および比
較例7とした。
【0044】
【表3】 ─────────────────────── 還元剤 脱硝率(%) ─────────────────────── 実施例1 軽油 68 実施例8 A重油 60 比較例6 プロパン 12 比較例7 プロピレン 35 ─────────────────────── 還元剤として軽油を使用した実施例1とA重油を使用し
た実施例8は、プロパンおよびプロピレンを用いた比較
例6および比較例7に比べ、高い性能を有することが分
かった。
た実施例8は、プロパンおよびプロピレンを用いた比較
例6および比較例7に比べ、高い性能を有することが分
かった。
【0045】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明による排ガス浄
化方法によれば、希薄燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化
物を高い脱硝率で還元浄化でき、かつ耐久性能に優れる
ことから、内燃機関から排出される燃焼排ガス中の窒素
酸化物の浄化に有用である。
化方法によれば、希薄燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化
物を高い脱硝率で還元浄化でき、かつ耐久性能に優れる
ことから、内燃機関から排出される燃焼排ガス中の窒素
酸化物の浄化に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加岳井 敦 千葉県市川市中国分3−18−5 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者 船曳 正起 静岡県沼津市一本松678 エヌ・イーケム キャット株式会社沼津工場内
Claims (3)
- 【請求項1】 希薄空燃比で運転される内燃機関の燃焼
排ガスを触媒含有層と接触させて、軽油もしくはA重油
を還元剤として窒素酸化物を除去する方法であって、前
記触媒含有層に含まれる触媒はアルミナと銀からなる触
媒層であることを特徴とする排ガス浄化方法。 - 【請求項2】 希薄空燃比で運転される内燃機関の燃焼
排ガスを触媒含有層と接触させて、軽油もしくはA重油
を還元剤として窒素酸化物を除去する方法であって、前
記触媒含有層に含まれる触媒は多数の貫通孔を有する耐
火性材料からなる一体構造の支持基質における少なくと
も貫通孔の内表面にアルミナと銀からなる触媒を被覆さ
せた触媒被覆構造体で構成されていることを特徴とする
排ガス浄化方法。 - 【請求項3】 前記アルミナは、窒素ガス吸着法により
測定された細孔半径と細孔容積の関係が、細孔半径30
0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Xとし、細孔半径25オングストローム以上で10
0オングストローム未満の細孔の占める細孔容積の合計
値をYとし、細孔半径100オングストローム以上で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Zとしたとき、YがXの70%以上であり、Zが
Xの20%以下であるような細孔構造を有することを特
徴とする請求項1または2記載の排ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9312588A JPH11128689A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 排ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9312588A JPH11128689A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 排ガス浄化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11128689A true JPH11128689A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=18031016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9312588A Pending JPH11128689A (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 排ガス浄化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11128689A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005199262A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Caterpillar Inc | 排ガス処理用の銀添加触媒 |
| JP2008018374A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Honda Motor Co Ltd | 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 |
-
1997
- 1997-10-29 JP JP9312588A patent/JPH11128689A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005199262A (ja) * | 2003-12-19 | 2005-07-28 | Caterpillar Inc | 排ガス処理用の銀添加触媒 |
| JP2008018374A (ja) * | 2006-07-14 | 2008-01-31 | Honda Motor Co Ltd | 排ガス浄化触媒及び排ガス浄化装置 |
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