JPS63198713A - デイ−ゼルエンジンの窒素酸化物除去方法 - Google Patents
デイ−ゼルエンジンの窒素酸化物除去方法Info
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- JPS63198713A JPS63198713A JP62031150A JP3115087A JPS63198713A JP S63198713 A JPS63198713 A JP S63198713A JP 62031150 A JP62031150 A JP 62031150A JP 3115087 A JP3115087 A JP 3115087A JP S63198713 A JPS63198713 A JP S63198713A
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- Japan
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- exhaust gas
- nox
- diesel engine
- gas
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、ディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法、
さらに詳細には、ディーゼルエンジンの排気ガス中より
窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒によって有効に除去しえる
ディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法に関するもの
である。
さらに詳細には、ディーゼルエンジンの排気ガス中より
窒素酸化物（ＮＯｘ）を触媒によって有効に除去しえる
ディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法に関するもの
である。
ディーゼルエンジンの排気ガス中の窒素酸化物ｃ以下Ｎ
Ｏｘという）Ｍを低減する方法としては、従来ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射タイミングを若干遅らせて、燃料
を燃焼させること（いわゆるタイミングリタード）によ
りＮＯｘの発生を防ぐ方法が知られている。すなわち、
前記ＮＯｘは燃料が高温で燃焼すると多く発生するため
に、前述のようにタイミングリタードを行うことにより
、より低温で燃料を燃焼させ、ＮＯｘの発生を抑制しよ
うとしているのである。
Ｏｘという）Ｍを低減する方法としては、従来ディーゼ
ルエンジンの燃料噴射タイミングを若干遅らせて、燃料
を燃焼させること（いわゆるタイミングリタード）によ
りＮＯｘの発生を防ぐ方法が知られている。すなわち、
前記ＮＯｘは燃料が高温で燃焼すると多く発生するため
に、前述のようにタイミングリタードを行うことにより
、より低温で燃料を燃焼させ、ＮＯｘの発生を抑制しよ
うとしているのである。
しかしながら、このタイミングリタード法によれば、Ｎ
Ｏｘの発生が抑制される反面、燃焼効率が悪化するばか
りでなく、黒煙の発生も多くなるという欠点があった。
Ｏｘの発生が抑制される反面、燃焼効率が悪化するばか
りでなく、黒煙の発生も多くなるという欠点があった。
上述のようなＮＯｘの除去には、ガソリンエンジンのよ
うに触媒に・よって−塵発生したＮＯｘを還元除去する
方法も考えられる。
うに触媒に・よって−塵発生したＮＯｘを還元除去する
方法も考えられる。
しかしながら、ディーゼルエンジンはガソリンエンジン
に比較して、排気ガス中の残存酸素が多いという特徴が
あり、ガソリンエンジンに使用する還元剤、たとえば炭
化水素、−酸化炭素を利用して還元することはできない
という欠点があった。
に比較して、排気ガス中の残存酸素が多いという特徴が
あり、ガソリンエンジンに使用する還元剤、たとえば炭
化水素、−酸化炭素を利用して還元することはできない
という欠点があった。
すなワチ、ガソリンエンジンにおいては、空気−燃料を
理論混合比として燃焼可能であり、排気ガス中の酸素は
殆ど零になるが、ディーゼルエンジンの場合は、エンジ
ン全負荷においても空気−燃料の当量比を約１．３：１
と空気を過剰とする必要があり、このため排気ガス中に
かなりの残存酸素が混在している。このため、通常の還
元剤、たとえば水−素、−酸化炭素などの還元剤を触媒
存在下に排気ガス中に添加しても、先に酸素と反応して
しまい、ＮＯｘを還元することができない。このため、
ディーゼルエンジンの排気ガスを触媒反応によって除去
する方法は実用化されていないのが現状である。
理論混合比として燃焼可能であり、排気ガス中の酸素は
殆ど零になるが、ディーゼルエンジンの場合は、エンジ
ン全負荷においても空気−燃料の当量比を約１．３：１
と空気を過剰とする必要があり、このため排気ガス中に
かなりの残存酸素が混在している。このため、通常の還
元剤、たとえば水−素、−酸化炭素などの還元剤を触媒
存在下に排気ガス中に添加しても、先に酸素と反応して
しまい、ＮＯｘを還元することができない。このため、
ディーゼルエンジンの排気ガスを触媒反応によって除去
する方法は実用化されていないのが現状である。
最近になって、火力発電の燃焼ガス中のＮＯｘを除去す
る方法として、還元剤としてＮＨ３を使用して触媒存在
下に酸素リッチな燃焼ガス中のＮＯｘを還元する方法が
開発されている。
る方法として、還元剤としてＮＨ３を使用して触媒存在
下に酸素リッチな燃焼ガス中のＮＯｘを還元する方法が
開発されている。
しかしながら、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯ
ｘの還元に、この技術をそのまま使用することはできな
い。すなわち、■前記火力発電においては、定常状態で
燃焼ガスを還元するために、前記燃焼ガスの温度はほぼ
一定であるが、ディーゼルエンジンの場合、エンジン負
荷によって排気ガスの温度が著しく変化すること、■前
記火力発電は定常状態であるために、ＮＯｘの量はほぼ
一定であるが、ディーゼルエンジンの場合はエンジン負
荷によってＮＯｘの量が変化すること、■前記ＮＨａが
、有毒であり刺激臭が強いために、ＮＯｘの量に対応し
ＮＨ３の量を厳密に制御して、排気ガス中にＮＨ３が残
存しないようにする必要があること、■前述のようにＮ
１（３は有毒気体であるため、たとえばディーゼルエン
ジン搭載の自動車に搭載しておくのは好ましくないこと
、などの種々の条件があるためである。
ｘの還元に、この技術をそのまま使用することはできな
い。すなわち、■前記火力発電においては、定常状態で
燃焼ガスを還元するために、前記燃焼ガスの温度はほぼ
一定であるが、ディーゼルエンジンの場合、エンジン負
荷によって排気ガスの温度が著しく変化すること、■前
記火力発電は定常状態であるために、ＮＯｘの量はほぼ
一定であるが、ディーゼルエンジンの場合はエンジン負
荷によってＮＯｘの量が変化すること、■前記ＮＨａが
、有毒であり刺激臭が強いために、ＮＯｘの量に対応し
ＮＨ３の量を厳密に制御して、排気ガス中にＮＨ３が残
存しないようにする必要があること、■前述のようにＮ
１（３は有毒気体であるため、たとえばディーゼルエン
ジン搭載の自動車に搭載しておくのは好ましくないこと
、などの種々の条件があるためである。
本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、Ｎｉ１３
を還元剤として使用し、かつ触媒を利用してディーゼル
エンジンのＮＯｘを還元除去する方法であって、特に前
述の諸欠点のうち、＋０１３を搭載貯蔵する欠点を除去
したディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法を提供す
ることを目的とするものである。
を還元剤として使用し、かつ触媒を利用してディーゼル
エンジンのＮＯｘを還元除去する方法であって、特に前
述の諸欠点のうち、＋０１３を搭載貯蔵する欠点を除去
したディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法を提供す
ることを目的とするものである。
したがって、本発明によるディーゼルエンジンの窒素酸
化物除去方法は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に、
尿素に水を反応させて形成したＮＨ３ガスを混合すると
ともに、ＴｌＯ２系触媒に接触させ、前記ＮＯｘを還元
することを特徴とするものである。
化物除去方法は、ディーゼルエンジンの排気ガス中に、
尿素に水を反応させて形成したＮＨ３ガスを混合すると
ともに、ＴｌＯ２系触媒に接触させ、前記ＮＯｘを還元
することを特徴とするものである。
本発明によれば、ＮＨ３を還元剤として使用し、かつ触
媒として比較的高温で活性を有するＴｉＯｓを用いるこ
とにより、ディーゼルエンジンの酸素リッチな排気ガス
中のＮＯｘを還元除去可能になるタメ、ディーゼルエン
ジンのＮＯｘの除去方法として実用可能であるという利
点があるとともに、前記還元剤のＮｌ＋３を尿素と水と
の反応によって発生せしめるため、有毒気体であるＮＨ
３を搭載貯蔵しておくことがないという利点を生じる。
媒として比較的高温で活性を有するＴｉＯｓを用いるこ
とにより、ディーゼルエンジンの酸素リッチな排気ガス
中のＮＯｘを還元除去可能になるタメ、ディーゼルエン
ジンのＮＯｘの除去方法として実用可能であるという利
点があるとともに、前記還元剤のＮｌ＋３を尿素と水と
の反応によって発生せしめるため、有毒気体であるＮＨ
３を搭載貯蔵しておくことがないという利点を生じる。
本発明を更に詳しく説明する。
本発明によるディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法
は、排気ガス中のＮＯｘの量を検知し、制御された量の
ＮＨ３を添加するのが好ましい。
は、排気ガス中のＮＯｘの量を検知し、制御された量の
ＮＨ３を添加するのが好ましい。
前記排気ガス中のＮＯｘの量の検知方法は、本発明にお
いて基本的に限定されるものではない。たとえば、所定
エンジンの回転数変化と負荷変化におけるＮＯｘの発生
量を予め測定してマツプを製造しておき、前記エンジン
回転数および負荷を測定することによりＮＯｘの発生量
を推定検知するようにしてもよい。また、燃料の中の約
２重量％がＮＯ〜（に酸化されることを利用し、前記燃
料噴射量を検知することによって、ＮＯｘの量を知るこ
とも可能である。もちろんＮＯχセンサを用いることも
可能である。
いて基本的に限定されるものではない。たとえば、所定
エンジンの回転数変化と負荷変化におけるＮＯｘの発生
量を予め測定してマツプを製造しておき、前記エンジン
回転数および負荷を測定することによりＮＯｘの発生量
を推定検知するようにしてもよい。また、燃料の中の約
２重量％がＮＯ〜（に酸化されることを利用し、前記燃
料噴射量を検知することによって、ＮＯｘの量を知るこ
とも可能である。もちろんＮＯχセンサを用いることも
可能である。
前述のようにＮＯｘ 量を検知した排気ガスに、前記Ｎ
ｆＪｘ量に対応してＮＨ３を添加するのがよい。このＮ
ｌｌ３ガスの添加量は、ＮＯｘ１モルに対し０．３〜０
．９モルであるのが好ましい。すなわち、ＮＨ３の添加
量が０．３モルより少ないと、充分にＮＯｘが還元され
ない虞があり、一方０．９モルより多いと、未反応Ｎｌ
ｌ３ガスが多くなりすぎて、大気中にＮＨ３が多く放出
されることになるからである。
ｆＪｘ量に対応してＮＨ３を添加するのがよい。このＮ
ｌｌ３ガスの添加量は、ＮＯｘ１モルに対し０．３〜０
．９モルであるのが好ましい。すなわち、ＮＨ３の添加
量が０．３モルより少ないと、充分にＮＯｘが還元され
ない虞があり、一方０．９モルより多いと、未反応Ｎｌ
ｌ３ガスが多くなりすぎて、大気中にＮＨ３が多く放出
されることになるからである。
また、ＮＯｘの発生量および触媒の還元効率は、それぞ
れディーゼルエンジンの燃料燃焼温度、還元反応系の温
度によって変化すること、すなわち、はぼ排気ガスの温
度によって変化し、排気ガス温度の函数として示すこと
が可能であり、かつ前記温度函数は実験的に定めること
ができることから、下記の式より、ＮＨ３添加量を定め
ることもできる。
れディーゼルエンジンの燃料燃焼温度、還元反応系の温
度によって変化すること、すなわち、はぼ排気ガスの温
度によって変化し、排気ガス温度の函数として示すこと
が可能であり、かつ前記温度函数は実験的に定めること
ができることから、下記の式より、ＮＨ３添加量を定め
ることもできる。
Ｃ≧Ｃｉ −Ｃｏ ／Ｃｉ Ｅ
ここで、ＣはＮＯｘに対するＮｌｌ３の当量比、Ｃｉは
排気ガス中のＮＯｘ濃度、Ｃｏは未反応のＮＯｘ濃度、
Ｅは触媒効率である。
排気ガス中のＮＯｘ濃度、Ｃｏは未反応のＮＯｘ濃度、
Ｅは触媒効率である。
前述のようにＣｉおよびＥは排気ガスの温度Ｔの函数と
して実験的に求めることができる。ＮＨ３添加量一定お
よび回転数一定のもとで、前記ＣｔおよびＥを、本発明
者の実験により求めた結果によれば、下記の実験式の通
りであった。
して実験的に求めることができる。ＮＨ３添加量一定お
よび回転数一定のもとで、前記ＣｔおよびＥを、本発明
者の実験により求めた結果によれば、下記の実験式の通
りであった。
上記式にそって、ＮＨ３を添加すれば、ＮＯｘは有効に
除去できる。
除去できる。
このように、排気ガス中にＮｌｌ３を添加して触媒を通
過させることによって、ＮＯｘは下記の反応式によって
、還元除去される。
過させることによって、ＮＯｘは下記の反応式によって
、還元除去される。
４ ＮＯ＋４ ＮＨ３ ＋Ｏｔ →４Ｎ ｔ ＋６１
１２０・・・・・・ｆｌ）６ＮＯ＊ ＋８ Ｎｌｌ３
７Ｎ Ｉｌ＋１２Ｈ２０−（２）前述のＮＨ３は、
本発明においては、ディーゼルエンジン搭載の自動車な
どに搭載しておかずに、尿素に水を反応させて発生せし
める。このため、ＮＨ３を自動車などに貯蔵搭載してお
く必要がなくなる。
１２０・・・・・・ｆｌ）６ＮＯ＊ ＋８ Ｎｌｌ３
７Ｎ Ｉｌ＋１２Ｈ２０−（２）前述のＮＨ３は、
本発明においては、ディーゼルエンジン搭載の自動車な
どに搭載しておかずに、尿素に水を反応させて発生せし
める。このため、ＮＨ３を自動車などに貯蔵搭載してお
く必要がなくなる。
ＣＯ（Ｎｉｂ ） ！Ｉ＋Ｉｌ ２０ ２ Ｎｌ
ｌ３ ＋Ｃ０２−（３１尿素は常温で吸湿性の大きな、
無毒の粒状物であり、水に良く熔ける。そして、前記水
溶液を加熱することによってＮＨ３とＣＯ２を生じる。
ｌ３ ＋Ｃ０２−（３１尿素は常温で吸湿性の大きな、
無毒の粒状物であり、水に良く熔ける。そして、前記水
溶液を加熱することによってＮＨ３とＣＯ２を生じる。
この混合気体をそのまま排気ガスに添加することによっ
て、還元剤として使用できる。この場合の、尿素水溶液
の加熱源としては、ディーゼルエンジンの排熱を利用で
きる。
て、還元剤として使用できる。この場合の、尿素水溶液
の加熱源としては、ディーゼルエンジンの排熱を利用で
きる。
また、前記式（３）の反応は希酸、希アルカリ存在下に
よっても生じることができるため、前記水溶液に、酸ま
たはアルカリを少量添加していてもよい。
よっても生じることができるため、前記水溶液に、酸ま
たはアルカリを少量添加していてもよい。
前述のように、生成させたＮＨ３はＣＯ２を含んでいる
が、このＣＯ２は、本発明において分離する必要はなく
、そのまま排気ガスに混合できるのは明らかである。こ
の場合、前記ＮＨ３ ｔｉは上記式（３）より明らかな
ように、発生気体の約２／３となり、この割合を考慮し
て、排気ガス中に添加する。
が、このＣＯ２は、本発明において分離する必要はなく
、そのまま排気ガスに混合できるのは明らかである。こ
の場合、前記ＮＨ３ ｔｉは上記式（３）より明らかな
ように、発生気体の約２／３となり、この割合を考慮し
て、排気ガス中に添加する。
このような反応を生じさせる触媒として、本発明におい
てはＴｉＯ２系触媒を使用している。たとえば貴金属触
媒であるＰｉ；、 Ｐｄなどの触媒も、上記反応を生じ
るのであるが、このような触媒は２００〜３００℃とい
う比較的低温で良好な活性を有しているという特徴があ
る。しかしながら、このような低温においては排気ガス
中のＮＯｘの量は限定されており（燃料が比較的低温で
燃焼する場合、ＮＯｘの発生量が少ない）、ＮＯｘを還
元除去する必要は薄い。
てはＴｉＯ２系触媒を使用している。たとえば貴金属触
媒であるＰｉ；、 Ｐｄなどの触媒も、上記反応を生じ
るのであるが、このような触媒は２００〜３００℃とい
う比較的低温で良好な活性を有しているという特徴があ
る。しかしながら、このような低温においては排気ガス
中のＮＯｘの量は限定されており（燃料が比較的低温で
燃焼する場合、ＮＯｘの発生量が少ない）、ＮＯｘを還
元除去する必要は薄い。
したがって、本発明においては安価で、かつ比較的高温
で活性を有するＴｉＯ２系触媒を使用するものである。
で活性を有するＴｉＯ２系触媒を使用するものである。
排気ガスが比較的高温の場合、たとえＴｉＯｇ系触媒に
炭素が吸着されたとしても、熱によって燃焼し、触媒の
活性を低下させることはないからである。
炭素が吸着されたとしても、熱によって燃焼し、触媒の
活性を低下させることはないからである。
このようなＴｊｏ ２触媒は、２００〜５００℃という
比較的高温において活性を有する。したがって、前記触
媒において処理する排気ガスの温度は、２５０〜５００
℃に調整する。排気ガスの温度が２５０℃未満であると
、触媒の活性が低く、前記ＮＯｘを充分に還元できない
虞があり、一方５００ ”（？、を越えると、触媒が変
質して活性を失う膚があるからである。
比較的高温において活性を有する。したがって、前記触
媒において処理する排気ガスの温度は、２５０〜５００
℃に調整する。排気ガスの温度が２５０℃未満であると
、触媒の活性が低く、前記ＮＯｘを充分に還元できない
虞があり、一方５００ ”（？、を越えると、触媒が変
質して活性を失う膚があるからである。
ディーゼルエンジンの場合においては、排気ガスは７０
０℃という高温になる場合があるが、このときには、空
気などを混入するなどの手段により温度を低下させ、前
記排気ガスをＴｉＯ１！触媒に接触させる。一方、排気
ガスの温度が２００℃未満のときには、ＮＯｘの量は、
比較的低濃度であるため、ＴｉＯ２系触媒に接触させず
に大気中に放出するようにしてもよい。
０℃という高温になる場合があるが、このときには、空
気などを混入するなどの手段により温度を低下させ、前
記排気ガスをＴｉＯ１！触媒に接触させる。一方、排気
ガスの温度が２００℃未満のときには、ＮＯｘの量は、
比較的低濃度であるため、ＴｉＯ２系触媒に接触させず
に大気中に放出するようにしてもよい。
以上説明したように、本発明によるディーゼルエンジン
の窒素酸化物除去方法によれば、触媒としてＴｉＯ２系
を用い、還元剤としてＮＨａを使用することによって、
従来不可能であったディーゼルエンジンの排気ガス中の
窒素酸化物を良好に除去できるという利点がある。した
がって、従来のように噴射タイミングを遅れさせること
は必要なく、燃料を効率的に燃焼可能になり、また黒煙
の発生も抑制できるという利点も生じる。
の窒素酸化物除去方法によれば、触媒としてＴｉＯ２系
を用い、還元剤としてＮＨａを使用することによって、
従来不可能であったディーゼルエンジンの排気ガス中の
窒素酸化物を良好に除去できるという利点がある。した
がって、従来のように噴射タイミングを遅れさせること
は必要なく、燃料を効率的に燃焼可能になり、また黒煙
の発生も抑制できるという利点も生じる。
さらに、本発明によれば、基本的に無毒の尿素を使用し
て、これを水溶液中で分解させることによってＮＨ３を
発生せしめるため、ＮＨ３をタンクなどに貯蔵搭載して
おく必要がなくなり、還元システムの取り扱いが容易に
かつ安全になるという利点がある。
て、これを水溶液中で分解させることによってＮＨ３を
発生せしめるため、ＮＨ３をタンクなどに貯蔵搭載して
おく必要がなくなり、還元システムの取り扱いが容易に
かつ安全になるという利点がある。
Claims (1)
- （１）ディーゼルエンジンの排気ガス中に、尿素に水を
反応させて形成したＮＨ＿３ガスを混合するとともに、
ＴｉＯ＿２触媒に接触させ、前記ＮＯｘを還元すること
を特徴とするディーゼルエンジンの窒素酸化物除去方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031150A JPS63198713A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | デイ−ゼルエンジンの窒素酸化物除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031150A JPS63198713A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | デイ−ゼルエンジンの窒素酸化物除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198713A true JPS63198713A (ja) | 1988-08-17 |
Family
ID=12323407
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62031150A Pending JPS63198713A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | デイ−ゼルエンジンの窒素酸化物除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63198713A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02268811A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-02 | Hitachi Zosen Corp | 尿素の加水分解によるアンモニアを用いる脱硝方法 |
| US6511644B1 (en) | 2000-08-28 | 2003-01-28 | The Chemithon Corporation | Method for removing contaminants in reactors |
| JP2003529699A (ja) * | 1998-11-13 | 2003-10-07 | エンゲルハード・コーポレーシヨン | ＮＯｘの還元を向上させる段階的還元剤注入 |
| US6761868B2 (en) | 2001-05-16 | 2004-07-13 | The Chemithon Corporation | Process for quantitatively converting urea to ammonia on demand |
| US6887449B2 (en) | 2002-11-21 | 2005-05-03 | The Chemithon Corporation | Method of quantitatively producing ammonia from urea |
| JP2007505248A (ja) * | 2003-09-09 | 2007-03-08 | ボルボ ラストバグナー アーベー | ピストン型内燃エンジン |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190623A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス中の窒素酸化物の除去方法 |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP62031150A patent/JPS63198713A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63190623A (ja) * | 1987-01-30 | 1988-08-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス中の窒素酸化物の除去方法 |
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