JP2002331226A - Method and apparatus for cleaning exhaust gas - Google Patents

Method and apparatus for cleaning exhaust gas

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JP2002331226A
JP2002331226A JP2001139043A JP2001139043A JP2002331226A JP 2002331226 A JP2002331226 A JP 2002331226A JP 2001139043 A JP2001139043 A JP 2001139043A JP 2001139043 A JP2001139043 A JP 2001139043A JP 2002331226 A JP2002331226 A JP 2002331226A
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Japan
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exhaust gas
methane
catalyst
atmosphere
storage
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JP2001139043A
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Japanese (ja)
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Toshiyuki Tanaka
寿幸 田中
Akira Morikawa
彰 森川
Hideo Sofugawa
英夫 曽布川
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently clean methane from a low temperature region and to also reduce the discharge amount of NOx . SOLUTION: An NOx occluding reduction type catalyst is arranged on the upstream side of an exhaust gas stream and a methane oxidizing catalyst is arranged on the downstream side thereof. Since NOx and SOx are not contained in the exhaust gas flowing in the methane oxidizing catalyst, the oxidation efficiency of methane is enhanced. Further, at the time of a rich atmosphere, the reaction of methane with NOx is generated even in the methane oxidizing catalyst.

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、メタンを含む排ガ
ス中のメタンを効率よく酸化浄化できる排ガス浄化方法
と排ガス浄化装置及び排ガス制御方法に関する。本発明
は、自動車からの排ガスを浄化するのに好適であり、特
にガスエンジンからの排ガスなどメタンを多く含む排ガ
スを浄化するのに好適に用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying method, an exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas controlling method capable of efficiently oxidizing and purifying methane in exhaust gas containing methane. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for purifying exhaust gas from automobiles, and can be particularly preferably used for purifying exhaust gas containing a large amount of methane such as exhaust gas from a gas engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、二酸化炭素による地球温暖化現象
が問題となり、二酸化炭素の排出量を低減することが課
題となっている。自動車においても排ガス中の二酸化炭
素量の低減が課題となり、燃料を酸素過剰雰囲気で希薄
燃焼させるリーンバーンエンジンが開発されている。こ
のリーンバーンエンジンによれば、燃費の向上により二
酸化炭素の排出量を抑制することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, global warming due to carbon dioxide has become a problem, and reducing carbon dioxide emissions has become an issue. In automobiles, reduction of the amount of carbon dioxide in exhaust gas has become an issue, and lean burn engines have been developed in which fuel is burned lean in an oxygen-excess atmosphere. According to the lean burn engine, the emission of carbon dioxide can be suppressed by improving the fuel efficiency.

【0003】このリーンバーンエンジンにおいて、常時
は酸素過剰の燃料リーン条件で燃焼させ、間欠的に燃料
ストイキ〜リッチ条件とすることにより排ガスを還元雰
囲気としてNOx を還元浄化するシステムが開発され、実
用化されている。そしてこのシステムに最適な触媒とし
て、燃料リーン雰囲気でNOx を吸蔵し、吸蔵されたNO x
を燃料ストイキ〜リッチ雰囲気で放出するNOx 吸蔵材を
用いたNOx 吸蔵還元型の排ガス浄化用触媒が開発されて
いる。
[0003] In this lean burn engine,
Is burned in an oxygen-excess fuel-lean condition,
Exhaust gas is reduced in a reducing atmosphere by stoichiometric to rich conditions.
NO as atmospherex Has been developed to reduce and purify
Has been used. And the best catalyst for this system
NO in fuel lean atmospherex Occluded and occluded NO x 
To release NOx in fuel stoichiometric to rich atmospherex Occlusion material
NO usedx Oxidation reduction type exhaust gas purification catalyst was developed
I have.

【0004】例えば特開平5-317652号公報には、Baなど
のアルカリ土類金属とPtをγ-Al2O3などの多孔質酸化物
担体に担持した排ガス浄化用触媒が提案されている。ま
た特開平 6-31139号公報には、Kなどのアルカリ金属と
Ptをγ-Al2O3などの多孔質酸化物担体に担持した排ガス
浄化用触媒が提案されている。さらに特開平5-168860号
公報には、Laなどの希土類元素とPtをγ-Al2O3などの多
孔質酸化物担体に担持した排ガス浄化用触媒が提案され
ている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-317652 proposes an exhaust gas purifying catalyst in which an alkaline earth metal such as Ba and Pt are supported on a porous oxide carrier such as γ-Al 2 O 3 . Also, JP-A-6-31139 discloses that an alkali metal such as K is used.
An exhaust gas purifying catalyst in which Pt is supported on a porous oxide carrier such as γ-Al 2 O 3 has been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-168860 proposes an exhaust gas purifying catalyst in which a rare earth element such as La and Pt are supported on a porous oxide carrier such as γ-Al 2 O 3 .

【0005】このNOx 吸蔵還元型触媒を用いれば、空燃
比を燃料リーン側からパルス状に燃料ストイキ〜リッチ
側となるように制御することにより、排ガスもリーン雰
囲気からパルス状にストイキ〜リッチ雰囲気となる。し
たがって、リーン側ではNOxがNOx 吸蔵材に吸蔵され、
それがストイキ〜リッチ側で放出されて排ガス中に多量
に含まれる炭化水素(HC)や一酸化炭素(CO)などの還
元性成分と反応して浄化されるため、リーンバーンエン
ジンからの排ガスであってもNOx を効率良く浄化するこ
とができる。また排ガス中のHC及びCOは、貴金属により
酸化されるとともにNOx の還元にも消費されるので、HC
及びCOも効率よく浄化される。
[0005] By using this NO x storage-and-reduction type catalyst, by controlling the air-fuel ratio so that the fuel stoichiometric-rich side from the fuel-lean side in a pulsed manner, the stoichiometric-rich atmosphere exhaust gas from a lean atmosphere in pulses Becomes Therefore, on the lean side, NO x is stored in the NO x storage material,
It is released on the stoichiometric to rich side and is purified by reacting with reducing components such as hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO) contained in the exhaust gas in large amounts. can efficiently purify NO x even. The HC and CO in the exhaust gas, since it is consumed in the reduction of the NO x while being oxidized by the noble metal, HC
And CO is also purified efficiently.

【0006】ところがエンジン始動時など排ガスが低温
域にあると、NOx 吸蔵還元型触媒に担持されている貴金
属の活性化温度に達するまでは、HCの浄化が困難である
という不具合がある。そこでHCの浄化活性に優れ低温域
からHCを浄化できるHC浄化触媒をNOx 吸蔵還元型触媒の
上流側で、特に排ガス温度が高いエンジン直下に配置
し、その下流側にNOx 吸蔵還元型触媒を配置することが
行われている。このようなタンデム配置とすることで、
低温域においてはHC浄化触媒でHCが浄化できるのでHCの
排出が抑制される。またHCの酸化による熱が排ガスによ
ってNOx 吸蔵還元型触媒に伝えられるため、NOx 吸蔵還
元型触媒の昇温が促進され早期に触媒活性が発現される
という効果もある。
However, when the exhaust gas is in a low temperature range, such as when the engine is started, there is a problem that it is difficult to purify HC until the temperature reaches the activation temperature of the noble metal supported on the NO x storage reduction catalyst. Therefore the HC purifying catalyst can purify the HC superior from a low temperature range in the purification activity of HC at the upstream side of the NO x storage reduction catalyst, arranged in particular the exhaust gas temperature immediately below high engine, the NO x storage reduction catalyst downstream thereof It has been done to arrange. By adopting such a tandem arrangement,
In a low temperature range, HC can be purified by the HC purification catalyst, so that HC emission is suppressed. Since the heat generated by the oxidation of the HC is transmitted to the NO x storage-and-reduction type catalyst by the exhaust gas, there is also an effect that Atsushi Nobori of the NO x storage reduction catalyst is catalyst activity expressed early promoted.

【0007】HCの中でもオレフィン系炭化水素は比較的
浄化しやすいが、飽和炭化水素類はオレフィン系炭化水
素に比べて浄化しにくく、中でもメタンは特に酸化浄化
しにくい。そこでメタンを浄化できる触媒の開発が進め
られ、触媒金属としてパラジウム(Pd)が有効であるこ
とがわかっている。そして例えば特開平11−137998号公
報には、アルミナ担体にPdと、Ru,Ir及びCuから選ばれ
る少なくとも一種が担持された、メタン浄化能を示す触
媒が開示されている。また特開平7-053976号公報には、
PdとCoの共沈物を触媒金属として用いたメタン酸化触媒
が開示されている。
[0007] Among HCs, olefinic hydrocarbons are relatively easy to purify, but saturated hydrocarbons are more difficult to purify than olefinic hydrocarbons, and methane is particularly difficult to purify by oxidation. Therefore, the development of a catalyst capable of purifying methane has been advanced, and it has been found that palladium (Pd) is effective as a catalyst metal. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-137998 discloses a catalyst exhibiting methane purification ability in which Pd and at least one selected from Ru, Ir and Cu are supported on an alumina carrier. Also, JP-A-7-053976 discloses that
A methane oxidation catalyst using a coprecipitate of Pd and Co as a catalyst metal is disclosed.

【0008】そしてこれらのメタン酸化触媒を上記HC浄
化触媒に代えて用いることが想起され、特開2000-27976
号には、メタン酸化触媒を排ガス上流側に配置し、その
下流側にNOx 吸蔵還元型触媒を配置した排ガス浄化装置
が開示されている。この排ガス浄化装置によれば、排ガ
スが酸化成分過剰のリーン雰囲気にあるときにメタン酸
化触媒でメタンを酸化浄化することができる。また排ガ
スが還元成分過剰のリッチ雰囲気のときには、メタン酸
化触媒は機能せず、下流側のNOx 吸蔵還元型触媒によっ
てNOx が還元浄化される。
The use of these methane oxidation catalysts in place of the HC purification catalyst has been recalled, and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27976 has been proposed.
No., the methane oxidation catalyst disposed on the exhaust gas upstream side, the exhaust gas purifying apparatus is disclosed which is arranged the NO x storage reduction catalyst downstream thereof. According to this exhaust gas purifying apparatus, methane can be oxidized and purified by the methane oxidation catalyst when the exhaust gas is in a lean atmosphere containing excess oxidizing components. Further, when the exhaust gas is rich atmosphere over the reducing component is methane oxidation catalyst does not function, NO x is reduced and purified by the NO x storage-and-reduction type catalyst on the downstream side.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところがPdを担持した
メタン酸化触媒であっても、特に低温域においてメタン
に対する浄化活性が低いという問題がある。
However, even a methane oxidation catalyst supporting Pd has a problem that its purification activity for methane is low particularly in a low temperature range.

【0010】またNOx 吸蔵還元型触媒の上流側にメタン
酸化触媒を配置した排ガス浄化装置では、排ガスがリッ
チ雰囲気のときにもメタン酸化触媒でHCが酸化されるた
め、NOx 吸蔵還元型触媒に流入する還元成分の量が減少
するためNOx 浄化率が低下するという不具合があった。
[0010] In the exhaust gas purifying apparatus arranged methane oxidation catalyst on the upstream side of the NO x storage reduction catalysts, because the exhaust gas HC is oxidized by the methane oxidation catalyst even when the rich atmosphere, NO x storage-and-reduction type catalyst the NO x purification rate was a problem that decreases the amount of reducing components flowing is reduced to.

【0011】そして本願発明者らの研究によれば、NO,
NO2 などのNOx 又はSO2 ,SO3 などのSOx がメタンと共
存している場合には、酸化成分が還元成分より過剰なリ
ーン雰囲気の排ガスの流通下において、メタン酸化触媒
におけるメタンの酸化活性が大きく低下することが明ら
かとなっている。したがって特開2000-27976号のように
排ガスが先ずメタン酸化触媒に流入する場合には、NOx
又はSOx によってメタンの酸化反応が阻害され、その結
果、特に低温域におけるメタン浄化活性が低下するとい
う問題があった。
According to the study of the present inventors, NO,
When the SO x such as NO x or SO 2, SO 3, such as NO 2 coexist with methane oxidation component in the distribution of an exhaust gas of excess lean atmosphere than reducing component, methane in the methane oxidation catalyst It has been clarified that the oxidation activity is greatly reduced. Therefore, when the exhaust gas first flows into the methane oxidation catalyst as in JP-A-2000-27976, NO x
Or SO x oxidation reaction of methane is inhibited by, as a result, especially methane removal activity at low-temperature region is lowered.

【0012】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、メタンを低温域から効率よく浄化できるよ
うにするとともに、NOx の排出量も低減できるようにす
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to efficiently purify methane from a low-temperature region and to reduce the amount of NO x emitted.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の排ガス浄化方法の特徴は、メタンを含みNOx 及びSO
x の少なくとも一方、好ましくは両方を除去した排ガス
をメタンを酸化可能なメタン酸化触媒と接触させること
にある。
Means for Solving the Problems The characteristics of the exhaust gas purifying method of the present invention to solve the above problems comprises methane NO x and SO
Exhaust gas from which at least one, and preferably both, of x is removed is brought into contact with a methane oxidation catalyst capable of oxidizing methane.

【0014】この排ガス浄化方法においては、メタンと
NOx 及びSOx の少なくとも一方とを含む排ガスをNOx
びSOx の少なくとも一方を捕捉する捕捉材と接触させた
後にメタン酸化触媒と接触させることが望ましい。
In this exhaust gas purification method, methane and
Contacting a NO x and SO x methane oxidation catalyst with exhaust gas containing at least either after contact with the capturing material for capturing at least one of the NO x and SO x is desirable.

【0015】また本発明のもう一つの排ガス浄化方法の
特徴は、還元成分より酸化成分が過剰なリーン雰囲気の
排ガスをNOx 及びSOx の少なくとも一方を捕捉する捕捉
材と接触させた後にメタンを酸化可能なメタン酸化触媒
と接触させることにある。
Further features of another exhaust gas purifying method of the present invention, the methane after the exhaust gas of excess lean atmosphere oxidizing components than reducing component is contacted with the capture material for capturing at least one of the NO x and SO x Contact with an oxidizable methane oxidation catalyst.

【0016】上記した本発明の排ガス浄化方法におい
て、捕捉材はNOx 吸蔵還元型触媒であることが望まし
い。
[0016] In the exhaust gas purifying method of the present invention described above, it is desirable that the capture member is a NO x storage-and-reduction type catalyst.

【0017】また上記課題を解決する本発明の排ガス浄
化装置の特徴は、メタンを含む排ガス流の上流側にNOx
及びSOx の少なくとも一方を捕捉する捕捉材を配置し、
捕捉材の下流側にメタンを酸化可能なメタン酸化触媒を
配置したことにある。
Further features of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention for solving the above-mentioned problems, NO x on the upstream side of the exhaust gas stream containing methane
And arrange a capturing material for capturing at least one of SO x ,
That is, a methane oxidation catalyst capable of oxidizing methane is disposed downstream of the trapping material.

【0018】この排ガス浄化装置においては、捕捉材は
NOx 吸蔵還元型触媒であることが望ましい。
In this exhaust gas purifying apparatus, the trapping material is
It is desirable that the catalyst be a NO x storage reduction catalyst.

【0019】そして上記課題を解決する本発明の排ガス
浄化装置の特徴は、還元成分より酸化成分が過剰なリー
ン雰囲気の排ガスをNOx 及びSOx の少なくとも一方を捕
捉する捕捉材と接触させた後にメタンを酸化可能なメタ
ン酸化触媒と接触させることにある。
[0019] The features of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention to solve the above problems, after the oxidizing component a reducing component of the exhaust gas of excess lean atmosphere has been contacted with the capturing material for capturing at least one of the NO x and SO x Contacting methane with an oxidizable methane oxidation catalyst.

【0020】この排ガス浄化装置においては、還元成分
より酸化成分が過剰なリーン雰囲気とストイキ雰囲気又
は酸化成分より還元成分が過剰なリッチ雰囲気とに排ガ
ス雰囲気を交互に切り替えることが望ましい。
In this exhaust gas purifying apparatus, it is desirable to alternately switch the exhaust gas atmosphere between a lean atmosphere in which the oxidizing component is more than the reducing component and a stoichiometric atmosphere or a rich atmosphere in which the reducing component is more than the oxidizing component.

【0021】さらに本発明の排ガス浄化装置において
は、捕捉材はNOx 吸蔵材を含むNOx 吸蔵還元型触媒であ
り、リーン雰囲気においてNOx 吸蔵材にNOx 及びSOx
少なくとも一方を吸蔵し、ストイキ雰囲気又はリッチ雰
囲気の排ガスを間欠的に供給することでNOx 吸蔵材から
放出されたNOx 及びSOx の少なくとも一方をNOx 吸蔵還
元型触媒で還元することが望ましい。
In yet exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the capture member is a NO x storage-and-reduction type catalyst comprising the NO x storage material, occludes at least one of the NO x and SO x in the NO x storage material in lean atmosphere it is desirable that at least one of the released NO x and sO x from the NO x storage material by intermittently supplying the exhaust gas of the stoichiometric atmosphere or rich atmosphere is reduced with the NO x storage-reduction catalyst.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】メタン酸化触媒において、リーン
雰囲気下でメタンの酸化反応を起こす活性サイトは、貴
金属をMとする場合 M-O種であるとされている。そして
ガス中にNOx又はSOx が存在すると、活性サイトである
M-O種上においてNO又はSO2 の酸化が選択的に進行する
こと、及びMO-SO3の生成による被毒が生ずること、など
の原因によってメタンの酸化反応が大きく阻害されるこ
とが明らかとなった。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In a methane oxidation catalyst, an active site that causes an oxidation reaction of methane under a lean atmosphere is considered to be an MO species when noble metal is M. If NO x or SO x is present in the gas, it is an active site
It has been clarified that the oxidation of NO or SO 2 selectively progresses on MO species, and that poisoning occurs due to the generation of MO-SO 3 , which significantly inhibits the oxidation reaction of methane. Was.

【0023】そこで本発明の排ガス浄化方法では、NOx
及びSOx の少なくとも一方を積極的に除去し、NOx 及び
SOx の少なくとも一方を実質的に含まない排ガスをメタ
ンを酸化可能なメタン酸化触媒と接触させている。した
がって上記したメタンの酸化反応の阻害が抑制されるの
で、低温域から効率よくメタンを酸化浄化することがで
きる。なお実質的に含まないとは、排ガス中からNOx
びSOx の両方が十分に除去されている状態であることが
特に望ましいが、NOx 及びSOx の少なくとも一方が両方
の合計濃度で 30ppm以下であればメタンの酸化反応の阻
害を効果的に抑制することができる。
Therefore, in the exhaust gas purifying method of the present invention, NO x
And at least one of SO x and NO x and
Exhaust gas substantially free of at least one of SO x is brought into contact with a methane oxidation catalyst capable of oxidizing methane. Therefore, the inhibition of the methane oxidation reaction described above is suppressed, so that methane can be efficiently oxidized and purified from a low temperature range. 30ppm Note By substantially free, it is particularly desirable that the state in which both of the NO x and SO x from the exhaust gas is sufficiently removed, a total concentration of at least one of both of the NO x and SO x If it is below, inhibition of the methane oxidation reaction can be effectively suppressed.

【0024】メタンを酸化可能なメタン酸化触媒として
は、 Al2O3,ZrO2,TiO2,SiO2,CeO2, MgOなどの少な
くとも一種からなる酸化物担体あるいはこれらの複数種
からなる複合酸化物担体に、Pt,Pd,Rh,Irなどから選
ばれる貴金属の少なくとも一種を担持した触媒を用いる
ことができる。貴金属の担持量は、触媒中に 0.1〜10重
量%の範囲が最適である。中でもPdを担持した触媒が特
に好ましい。
Examples of the methane oxidation catalyst capable of oxidizing methane include an oxide carrier composed of at least one of Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , SiO 2 , CeO 2 , and MgO, or a composite oxidation composed of a plurality of these. A catalyst in which at least one noble metal selected from Pt, Pd, Rh, Ir and the like is supported on a substance carrier can be used. The amount of the noble metal carried is optimally in the range of 0.1 to 10% by weight in the catalyst. Among them, a catalyst supporting Pd is particularly preferable.

【0025】このメタン酸化触媒に接触される排ガス
は、還元成分より酸化成分が過剰のリーン雰囲気である
時に本発明の効果が顕著となる。ストイキ〜リッチ雰囲
気の排ガスでは、NOx 又はSOx によるメタンの酸化反応
の阻害が生じないからである。この排ガスは少なくとも
メタンを含むものであり、メタン以外の炭化水素(HC)
及び一酸化炭素(CO)を含んでいても構わない。
The effect of the present invention is remarkable when the exhaust gas contacted with the methane oxidation catalyst has a lean atmosphere in which the oxidizing component is in excess of the reducing component. The exhaust gas stoichiometric-rich atmosphere, because inhibition of oxidation of methane by NO x or SO x is not caused. This exhaust gas contains at least methane, and hydrocarbons other than methane (HC)
And carbon monoxide (CO).

【0026】NOx 及びSOx の少なくとも一方を積極的に
除去するには、例えば活性炭、多孔質ガラスあるいは A
l2O3,ZrO2,CeO2などの多孔質体からなる吸着材に物理
的に吸着・吸収する方法、あるいはNOx 及びSOx の少な
くとも一方をアルカリ金属やアルカリ土類金属の酸化物
又は炭酸塩などの吸蔵材と反応させて化学的に吸蔵する
方法などを採用することができる。NOx 及びSOx の少な
くとも一方を物理的に吸着・吸収したり化学的な反応に
より吸蔵する物質を、本発明では捕捉材として定義す
る。
In order to positively remove at least one of NO x and SO x , for example, activated carbon, porous glass or A
l 2 O 3 , ZrO 2 , CeO 2, etc., a method of physically adsorbing / absorbing a porous adsorbent, or at least one of NO x and SO x by an oxide of alkali metal or alkaline earth metal or A method of reacting with an occluding material such as a carbonate and chemically occluding the material may be employed. In the present invention, a substance that physically adsorbs and absorbs at least one of NO x and SO x or occludes it by a chemical reaction is defined as a trapping material.

【0027】そこで本発明の排ガス浄化装置では、メタ
ンを含む排ガス流の上流側にNOx 及びSOx の少なくとも
一方を捕捉する捕捉材を配置し、捕捉材の下流側にメタ
ンを酸化可能なメタン酸化触媒を配置している。これに
よりメタン酸化触媒にはNOx及びSOx の少なくとも一方
が除去された排ガスが流入するため、高いメタン浄化活
性が発現される。
[0027] Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the capturing material for capturing at least one of the NO x and SO x on the upstream side of the exhaust gas stream containing methane is disposed, methane oxidizable methane downstream of the capture member An oxidation catalyst is provided. Thus since at least one of which is flue gas of methane oxidation catalyst NO x and SO x flows, expressed high methane removal activity.

【0028】そして本発明の排ガス浄化装置では、還元
成分より酸化成分が過剰なリーン雰囲気の排ガスをNOx
及びSOx の少なくとも一方を捕捉する捕捉材と接触させ
た後にメタンを酸化可能なメタン酸化触媒と接触させて
いる。これにより酸化成分過剰のリーン雰囲気の排ガス
中におけるNOx 又はSOx によるメタンの酸化反応の阻害
を防止することができる。
In the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, the exhaust gas in a lean atmosphere in which the oxidizing component is in excess of the reducing component is converted to NO x
And has methane is contacted with oxidizable methane oxidation catalyst after contacting the capturing material for capturing at least one of SO x. This can prevent the inhibition of the oxidation of methane by NO x or SO x in the exhaust gas of lean atmosphere excess oxidizing component.

【0029】なお排ガス雰囲気がストイキから還元成分
過剰のリッチ雰囲気の場合には、NO x 又はSOx によるメ
タンの酸化反応の阻害が生じないので、ストイキ〜リッ
チ雰囲気の排ガス中でも本発明の排ガス浄化装置及び排
ガス制御方法を用いることができる。また捕捉材がアル
カリ金属やアルカリ土類金属の酸化物又は炭酸塩などで
ある場合には、リーン雰囲気とストイキ〜リッチ雰囲気
とを交互に切り替えることも好ましい。
The exhaust gas atmosphere changes from stoichiometric to reducing components.
NO for excessive rich atmosphere x Or SOx By
No inhibition of the oxidation reaction of tan
The exhaust gas purifying apparatus of the present invention and the exhaust
Gas control methods can be used. Also, the trapping material is
Potassium metal or alkaline earth metal oxide or carbonate
In some cases, lean and stoic to rich atmosphere
It is also preferable to alternately switch between.

【0030】すなわち本発明の排ガス浄化装置におい
て、還元成分より酸化成分が過剰なリーン雰囲気と、ス
トイキ雰囲気又は酸化成分より還元成分が過剰なリッチ
雰囲気とに排ガス雰囲気を交互に切り替えることが好ま
しい。このようにすることにより、リーン雰囲気ではNO
x 及びSOx の少なくとも一方が捕捉材に捕捉されること
でメタン酸化触媒におけるメタンの酸化反応の阻害が防
止される。そして排ガス雰囲気がストイキ〜リッチ雰囲
気となると、たとえ捕捉材からNOx 又はSOx が放出され
たとしても、メタンを含むHC、COあるいはH2などの還元
成分によってメタン酸化触媒上でNOx 又はSOx が還元さ
れるので、NOx 又はSOx の排出を抑制することが可能と
なる。またNOx 又はSOx がメタン酸化触媒と接触して
も、ストイキ〜リッチ雰囲気ではメタン酸化反応の阻害
が生じないので、メタンの酸化反応も十分に発現され
る。
That is, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, it is preferable to alternately switch the exhaust gas atmosphere between a lean atmosphere in which the oxidizing component is more than the reducing component and a rich atmosphere in which the reducing component is more than the oxidizing component. By doing so, NO in a lean atmosphere
Since at least one of x and SO x is captured by the capturing material, inhibition of the methane oxidation reaction in the methane oxidation catalyst is prevented. When the exhaust gas atmosphere becomes stoichiometric-rich atmosphere, even if capturing material from the NO x or SO x is released, HC containing methane, NO by reducing component such as CO or H 2 over methane oxidation catalyst x or SO Since x is reduced, emission of NO x or SO x can be suppressed. Also even if NO x or SO x is in contact with the methane oxidation catalyst, since the stoichiometric-rich atmosphere no inhibition of methane oxidation reaction, the oxidation reaction of methane is also well expressed.

【0031】この捕捉材としては、上記したように活性
炭、多孔質ガラスあるいは Al2O3,ZrO2,CeO2などの多
孔質体からなる吸着材、アルカリ金属,アルカリ土類金
属及び希土類元素の酸化物や炭酸塩からなる吸蔵材など
が例示される。また Al2O3,ZrO2,CeO2などの多孔質体
に触媒金属を担持したものを捕捉材としてもよいし、多
孔質体に上記吸蔵材を担持したものを捕捉材とすること
もできる。
As the trapping material, as described above, activated carbon, porous glass or an adsorbent made of porous material such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , CeO 2 , alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element An occluding material made of an oxide or a carbonate is exemplified. Further, a porous body such as Al 2 O 3 , ZrO 2 , CeO 2 or the like which carries a catalytic metal may be used as a trapping material, or a porous body which carries the above-mentioned occluding material may be used as a trapping material. .

【0032】中でも多孔質体に貴金属とアルカリ金属、
アルカリ土類金属及び希土類元素からなるNOx 吸蔵材と
を担持したNOx 吸蔵還元型触媒を捕捉材とすることが望
ましい。すなわちNOx 吸蔵還元型触媒を上流側に配置
し、その下流側にメタン酸化触媒を配置する。このよう
な本発明の排ガス浄化装置によれば、リーン雰囲気にお
いて排ガス中のNOが上流側のNOx 吸蔵還元型触媒にて酸
化されてNO2 となり、またSO2 が酸化されてSO3 あるい
はSO4となるため、NOx 吸蔵材への吸蔵効率が格段に向
上する。したがって下流側のメタン酸化触媒にはNOx
びSOx が流入しないので、メタンの酸化反応阻害をさら
に抑制することができ、メタン酸化触媒にて、メタンを
含むHCを酸化除去することができる。
In particular, the porous body contains noble metal and alkali metal,
It is desirable that the NO x storage-and-reduction type catalyst carrying and the NO x storage material consisting of alkaline earth metals and rare earth elements and capturing material. That is, the NO x storage reduction catalyst is arranged on the upstream side, and the methane oxidation catalyst is arranged on the downstream side. According to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, is to become NO 2 is oxidized NO in the exhaust gas at the upstream side of the NO x storage reduction catalyst in a lean atmosphere, also SO 2 is oxidized SO 3 or SO Since it is 4 , the storage efficiency of the NO x storage material is significantly improved. Therefore, since NO x and SO x do not flow into the downstream methane oxidation catalyst, inhibition of methane oxidation reaction can be further suppressed, and HC containing methane can be oxidized and removed by the methane oxidation catalyst.

【0033】NOx 吸蔵還元型触媒としては、 Al2O3,Zr
O2,TiO2,SiO2,CeO2, MgOなどの少なくとも一種から
なる酸化物担体あるいはこれらの複数種からなる複合酸
化物担体にアルカリ金属,アルカリ土類金属及び希土類
元素から選ばれる少なくとも一種のNOx 吸蔵材と、Pt,
Pd,Rh,Irなどから選ばれる少なくとも一種の貴金属と
を担持した触媒を用いることができる。NOx 吸蔵材の担
持量は、担体1Lあたり 0.1〜1モル程度が最適であ
る。また貴金属の担持量は、触媒中に 0.1〜10重量%の
範囲が最適であり、PtとRhを併用するのが最も好まし
い。
As the NO x storage reduction catalyst, Al 2 O 3 , Zr
Oxide carrier composed of at least one of O 2 , TiO 2 , SiO 2 , CeO 2 , MgO, etc. or composite oxide carrier composed of a plurality of these are added to at least one kind selected from alkali metals, alkaline earth metals and rare earth elements. NO x storage material, Pt,
A catalyst supporting at least one noble metal selected from Pd, Rh, Ir and the like can be used. The optimal amount of the NO x occluding material carried is about 0.1 to 1 mol per liter of the carrier. The amount of the noble metal carried is optimally in the range of 0.1 to 10% by weight in the catalyst, and it is most preferable to use Pt and Rh together.

【0034】捕捉材とメタン酸化触媒との間隔は特に制
限されず、接していてもよいし離間していてもよい。ま
た一つのモノリス担体基材の上流側半分に捕捉材を形成
し、下流側半分にメタン酸化触媒を形成することもでき
る。
The distance between the trapping material and the methane oxidation catalyst is not particularly limited, and may be in contact with or apart from each other. Further, it is also possible to form a trapping material on the upstream half of one monolith carrier substrate and form a methane oxidation catalyst on the downstream half.

【0035】また本発明の排ガス浄化装置は、捕捉材を
上流側に、メタン酸化触媒を下流側にこの順に配置した
ものであればよく、これらのさらに上流側あるいはさら
に下流側に別の触媒を配置することもできる。例えば本
発明の排ガス浄化装置のさらに下流側にNOx 吸蔵還元型
触媒を配置してもよいし、さらに上流側に低温域におけ
るHCを浄化するHC酸化触媒を配置してもよい。
Further, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention may be any apparatus in which the trapping material is arranged on the upstream side and the methane oxidation catalyst is arranged on the downstream side in this order, and another catalyst is further arranged on the upstream side or further downstream side. They can also be placed. For example It may be further arranged NO x storage-and-reduction type catalyst on the downstream side of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention may be arranged HC oxidation catalyst for purifying HC in further low temperature range on the upstream side.

【0036】ところでNOx 吸蔵還元型触媒を捕捉材とし
て用いてNOx 及びSOx の少なくとも一方をNOx 吸蔵材に
吸蔵するには、排ガス雰囲気をストイキ〜リーン雰囲気
とする必要がある。しかしながら常時ストイキ〜リーン
雰囲気の排ガスを流したのでは、NOx 吸蔵材に吸蔵され
るNOx 及びSOx の少なくとも一方の吸蔵量が飽和し、そ
れ以後はNOx 又はSOx がメタン酸化触媒に流入してしま
うため、所定時間経過後にはメタンの酸化浄化が困難と
なってしまう。
By the way to occlude at least one of the NO x and SO x in the NO x storage material by using a NO x storage-and-reduction type catalyst as a capture material, it is necessary that the exhaust gas atmosphere stoichiometric-lean atmosphere. However than shed the exhaust gas always stoichiometric-lean atmosphere, at least one of the storage amount is saturated of the NO x and SO x to be occluded in the NO x storage material, thereafter the NO x or SO x methane oxidation catalyst Because of the inflow, it becomes difficult to purify methane by oxidation after a predetermined time has elapsed.

【0037】そこで本発明の排ガス浄化装置では、NOx
吸蔵還元型触媒を上流側に配置するとともにその下流側
にメタン酸化触媒を配置し、還元成分より酸化成分が過
剰なリーン雰囲気と、ストイキ雰囲気又は酸化成分より
還元成分が過剰なリッチ雰囲気とに排ガス雰囲気を交互
に切り替えている。これによりリーン雰囲気においてNO
x 吸蔵材にNOx 及びSOx の少なくとも一方を吸蔵し、ス
トイキ雰囲気又はリッチ雰囲気の排ガスを間欠的に供給
することでNOx 吸蔵材から放出されたNOx 及びSOx の少
なくとも一方をNOx 吸蔵還元型触媒で還元している。こ
の排ガス浄化装置によれば、以下のような格別の作用効
果が奏される。
Therefore, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, NO x
A storage-reduction type catalyst is arranged on the upstream side and a methane oxidation catalyst is arranged on the downstream side, and the exhaust gas is converted into a lean atmosphere where the oxidizing component is more than the reducing component and a stoichiometric atmosphere or a rich atmosphere where the reducing component is more than the oxidizing component. The atmosphere is switched alternately. This allows NO in lean atmosphere
occluding at least one of the NO x and SO x to x storage material, at least one of the released NO x and SO x exhaust gas stoichiometric atmosphere or rich atmosphere from the NO x storage material by intermittently supplying NO x It is reduced with a storage reduction catalyst. According to the exhaust gas purifying apparatus, the following special effects can be obtained.

【0038】先ずリーン雰囲気の排ガスが流れている状
態では、排ガス中のNO及びSO2 がNO x 吸蔵還元型触媒に
担持されている貴金属によって選択的に酸化され、NOx
及びSOx となってNOx 吸蔵材に吸蔵される。また排ガス
中のメタンを除くHC及びCO成分もNOx 吸蔵還元型触媒上
で酸化浄化される。そしてNOx 及びSOx の少なくとも一
方が除去された排ガスがメタン酸化触媒に流入するた
め、排ガス中のメタンを効率よく酸化浄化することがで
きる。またNOx 吸蔵還元型触媒で酸化しきれなかったHC
及びCOは、メタン酸化触媒にて酸化浄化される。
First, the state in which the exhaust gas in the lean atmosphere is flowing
In the state, NO and SO in exhaust gasTwo Is NO x For storage reduction catalyst
NOx is selectively oxidized by the supported noble metal,x 
And SOx Become NOx It is stored in the storage material. Also exhaust gas
NO HC and CO components except methane in NOx Absorption reduction type catalyst
Is purified by oxidation. And NOx And SOx At least one of
Exhaust gas flows into the methane oxidation catalyst
As a result, methane in exhaust gas can be efficiently oxidized and purified.
Wear. Also NOx HC that could not be oxidized by the storage reduction catalyst
And CO are oxidized and purified by the methane oxidation catalyst.

【0039】次に間欠的にストイキ又はリッチ雰囲気の
排ガスが流されると、NOx 吸蔵材からNOx 及びSOx の少
なくとも一方が放出されNOx 吸蔵材の吸蔵能が回復す
る。そして放出されたNOx 及びSOx の少なくとも一方
は、NOx 吸蔵還元型触媒上で雰囲気中に多量に存在する
メタンを含むHC,CO及びH2などの還元成分と反応して還
元されるので、NOx 又はSOx の排出を抑制することがで
きる。
[0039] Then the exhaust gas intermittently stoichiometric or rich atmosphere is flowed, at least one of which is released storage capacity of the NO x storage material from the NO x storage material NO x and SO x is restored. At least one of the released NO x and SO x is reduced by reacting with a reducing component such as HC, CO and H 2 containing methane which is present in a large amount in the atmosphere on the NO x storage-reduction catalyst. , NO x or SO x can be suppressed.

【0040】そして再びリーン雰囲気の排ガスが流され
ると、吸蔵能が回復したNOx 吸蔵材が再びNOx 及びSOx
の少なくとも一方を吸蔵する。この繰り返しにより、メ
タン及びNOx を効率よく浄化することが可能となる。
[0040] When the exhaust gas of a lean atmosphere is flowed again, NO NO x storage material storage capacity is restored again x and SO x
At least one of them. By repeating this, it is possible to efficiently purify the methane and NO x.

【0041】またNOx 吸蔵還元型触媒では、リーンから
リッチへの雰囲気変動時に吸蔵されていたNOx がN2まで
還元されずに放出される場合がある。またHC及びCOなど
の還元成分が未反応のまま放出される場合もある。これ
は、リッチ雰囲気時に還元成分の酸化に伴う発熱によっ
て触媒温度が上昇し吸蔵されていたNOx が脱離するこ
と、その際に還元成分が十分に供給されないこと、及び
NOx 吸蔵還元型触媒はストイキ〜リッチ雰囲気における
酸化還元能力が低いこと、などに起因している。
Further, in the NO x storage reduction catalyst, the stored NO x may be released without being reduced to N 2 when the atmosphere changes from lean to rich. In some cases, reducing components such as HC and CO are released without reacting. This is the NO x catalyst temperature has been elevated occluded by heat generated by the oxidation of reducing components in the rich atmosphere is released, the reducing component at that time not sufficiently supplied, and
NO x storage-and-reduction type catalyst is due to low redox capacity in stoichiometric-rich atmosphere, like.

【0042】しかしながら本発明では、下流側に活性の
高いメタン酸化触媒が存在している。したがってNOx
蔵還元型触媒からNOx あるいは還元成分が放出されたと
しても、メタン酸化触媒上においてNOx と還元成分との
反応が進行するため、NOx ,HC及びCOの浄化活性をさら
に高めることが可能となる。またリッチ雰囲気の場合に
はメタンとNOx との反応も生じるので、メタンとNOx
同時に浄化することが可能となる。
However, in the present invention, a highly active methane oxidation catalyst exists on the downstream side. Therefore, even NO x or reducing component from the NO x storage reduction catalyst is released, since the reaction between NO x and reducing components on the methane oxidation catalyst progresses, further increasing NO x, the purification activity of HC and CO It becomes possible. In the case of a rich atmosphere, a reaction between methane and NO x also occurs, so that methane and NO x can be purified at the same time.

【0043】さらに従来のメタン酸化触媒を上流側に配
置し、下流側にNOx 吸蔵還元型触媒を配置した触媒装置
では、ストイキ〜リッチ雰囲気の場合に上流側でメタン
を含むHCが酸化されるため、NOx 吸蔵還元型触媒に流入
する還元成分が減少してNOxの浄化率が低いという不具
合がある。しかし本発明の排ガス浄化装置では、排ガス
が先ず上流側のNOx 吸蔵還元型触媒に流入するようにし
ているので、ストイキ〜リッチ雰囲気におけるNOx の還
元反応が十分に進行しNOx 浄化活性が向上する。
The further arrangement of a conventional methane oxidation catalyst on the upstream side, the catalyst device disposed NO x storage-and-reduction type catalyst on the downstream side, HC containing methane is oxidized in the upstream side in the case of the stoichiometric-rich atmosphere Therefore, there is a problem that the reduction component flowing into the NO x storage-reduction type catalyst is reduced and the purification rate of NO x is low. However, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, since the flows into the NO x storage-and-reduction type catalyst of the exhaust gas is first upstream, the reduction reaction proceeds sufficiently the NO x purification activity of the NO x in stoichiometric-rich atmosphere improves.

【0044】常時流されるリーン雰囲気のガスとして
は、空燃比(A/F)が18〜22で燃焼された排ガスに相
当するものが望ましく、間欠的に流されるストイキ〜リ
ッチ雰囲気のガスとしては空燃比(A/F)がガソリン
エンジンでは14.6以下、ガスエンジンでは16.9以下で燃
焼された排ガスに相当するものが望ましい。間欠的にリ
ッチガスを流すには、空燃比を調整してもよいし、排ガ
ス中に外部から還元成分を導入することもできる。
It is desirable that the gas of the lean atmosphere always flowed is equivalent to the exhaust gas burned at an air / fuel ratio (A / F) of 18 to 22, and the gas of the stoichiometric to rich atmosphere intermittently flowed is an empty gas. It is desirable that the fuel ratio (A / F) is 14.6 or less for a gasoline engine and 16.9 or less for a gas engine, which corresponds to exhaust gas burned. In order to make the rich gas flow intermittently, the air-fuel ratio may be adjusted, or a reducing component may be externally introduced into the exhaust gas.

【0045】また上記のように排ガスを制御するには、
NOx センサ、酸素センサなどを用いて排ガス中のNOx
あるいはO2量を検出し、その値に応じて空燃比を制御し
たり排ガス中に燃料などの還元成分を供給したりするこ
とで行うことができる。メタン酸化触媒に流入する排ガ
ス中のNOx 及びSOx 濃度を検出してフィードバック制御
するのが特に望ましい。
To control the exhaust gas as described above,
By detecting the amount of NO x or O 2 in the exhaust gas using a NO x sensor, oxygen sensor, etc., and controlling the air-fuel ratio according to the value, or by supplying a reducing component such as fuel to the exhaust gas. It can be carried out. It is particularly desirable to detect the NO x and SO x concentrations in the exhaust gas flowing into the methane oxidation catalyst and perform feedback control.

【0046】[0046]

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。
The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples.

【0047】(実施例1) (1)NOx 吸蔵還元型触媒の調製 四塩化チタン、硝酸ジルコニル及び硝酸アルミニウムを
出発原料とし、共沈法によりTiO2-ZrO2-Al2O3 複合酸化
物粉末を調製した。またZrO2にRhを担持したRh/ZrO2
末も用意した。これらをアルミナバインダ及び水と混合
してスラリーを調製し、35ccのテストピースハニカム基
材にウォッシュコートし、 500℃で1時間焼成してコー
ト層を形成した。コート層はハニカム基材1Lあたり 2
50g形成され、うち 200gがTiO2-ZrO2-Al2O3 複合酸化
物粉末で50gがRh/ZrO2粉末である。したがってRhの担
持量はハニカム基材1Lあたり 0.5gである。
Example 1 (1) Preparation of NO x Storage-Reduction Catalyst Starting from titanium tetrachloride, zirconyl nitrate and aluminum nitrate, a TiO 2 -ZrO 2 -Al 2 O 3 composite oxide was prepared by a coprecipitation method. A powder was prepared. Rh / ZrO 2 powder in which Rh is supported on ZrO 2 was also prepared. These were mixed with an alumina binder and water to prepare a slurry, which was wash-coated on a 35 cc test piece honeycomb substrate, and fired at 500 ° C. for 1 hour to form a coat layer. Coat layer is 2 per 1L of honeycomb substrate
50 g are formed, of which 200 g is TiO 2 -ZrO 2 -Al 2 O 3 composite oxide powder and 50 g is Rh / ZrO 2 powder. Therefore, the supported amount of Rh is 0.5 g per liter of the honeycomb substrate.

【0048】このコート層をもつハニカム基材をジニト
ロジアンミン白金水溶液に浸漬し、引き上げて 300℃で
3時間焼成してPtを5g/L担持した。次いで酢酸カリ
ウム及び酢酸バリウムの混合水溶液の所定量をコート層
に吸水させ、 300℃で3時間焼成してKを 0.6モル/
L、Baを 0.1モル/L担持した。
The honeycomb substrate having the coating layer was immersed in an aqueous solution of dinitrodiammine platinum, pulled up and fired at 300 ° C. for 3 hours to carry 5 g / L of Pt. Next, a predetermined amount of a mixed aqueous solution of potassium acetate and barium acetate is absorbed in the coat layer, and calcined at 300 ° C. for 3 hours to obtain 0.6 mol / K.
L and Ba were supported at 0.1 mol / L.

【0049】(2)メタン酸化触媒の調製 アルミナ粉末をアルミナバインダ及び水と混合してスラ
リーを調製し、35ccのテストピースハニカム基材にウォ
ッシュコートし、 500℃で1時間焼成してコート層を形
成した。コート層はハニカム基材1Lあたり 120g形成
された。
(2) Preparation of methane oxidation catalyst A slurry was prepared by mixing alumina powder with an alumina binder and water, wash-coated on a 35 cc test piece honeycomb substrate, and fired at 500 ° C. for 1 hour to form a coat layer. Formed. The coat layer was formed in an amount of 120 g per liter of the honeycomb substrate.

【0050】このコート層に硝酸パラジウム水溶液の所
定量を吸水させ、引き上げて 300℃で3時間焼成してPd
を5g/L担持した。
A predetermined amount of an aqueous solution of palladium nitrate is absorbed in the coat layer, pulled up, baked at 300 ° C. for 3 hours, and
Was carried at 5 g / L.

【0051】(3)排ガス浄化装置 図1に示すように、上記したNOx 吸蔵還元型触媒1(35
cc)を評価装置の上流側に配置し、上記したメタン酸化
触媒2(10cc)をその下流側に配置した。なおメタン酸
化触媒2は、切断して10ccとしている。以下、触媒容積
は同様にして調整した。
(3) Exhaust gas purifying device As shown in FIG. 1, the NO x storage reduction catalyst 1 (35
cc) was arranged on the upstream side of the evaluation device, and the methane oxidation catalyst 2 (10 cc) described above was arranged on the downstream side. The methane oxidation catalyst 2 was cut to 10 cc. Hereinafter, the catalyst volume was similarly adjusted.

【0052】(実施例2)NOx 吸蔵還元型触媒(30cc)
を評価装置の上流側に配置し、メタン酸化触媒(13cc)
をその下流側に配置したこと以外は実施例1と同様であ
る。
[0052] (Example 2) NO x storage reduction catalyst (30 cc)
Is placed upstream of the evaluation device and a methane oxidation catalyst (13cc)
Is the same as that of the first embodiment except that is disposed on the downstream side.

【0053】(実施例3)実施例1の排ガス浄化装置
に、表1に示すモデルガスを図2に示すパターンで流通
させる耐久試験を施し、この耐久試験後のものを実施例
3の排ガス浄化装置とした。
(Embodiment 3) The exhaust gas purifying apparatus of Embodiment 1 was subjected to an endurance test in which the model gas shown in Table 1 was circulated in a pattern shown in FIG. The device.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】(比較例1)メタン酸化触媒(10cc)のみ
を評価装置に配置したこと以外は実施例1と同様であ
る。
(Comparative Example 1) The same as Example 1 except that only the methane oxidation catalyst (10 cc) was disposed in the evaluation device.

【0056】(比較例2)NOx 吸蔵還元型触媒(35cc)
のみを評価装置に配置したこと以外は実施例1と同様で
ある。
[0056] (Comparative Example 2) NO x storage reduction catalyst (35 cc)
This is the same as Example 1 except that only the evaluation device was provided.

【0057】(比較例3)比較例1の排ガス浄化装置
に、表1に示すモデルガスを図2に示すパターンで流通
させる耐久試験を施し、この耐久試験後のものを比較例
3の排ガス浄化装置とした。
(Comparative Example 3) The exhaust gas purifying apparatus of Comparative Example 1 was subjected to a durability test in which model gas shown in Table 1 was circulated in the pattern shown in FIG. The device.

【0058】(比較例4)比較例2の排ガス浄化装置
に、表1に示すモデルガスを図2に示すパターンで流通
させる耐久試験を施し、この耐久試験後のものを比較例
4の排ガス浄化装置とした。
(Comparative Example 4) The exhaust gas purifying apparatus of Comparative Example 2 was subjected to a durability test in which the model gas shown in Table 1 was circulated in the pattern shown in FIG. The device.

【0059】(比較例5)メタン酸化触媒(13cc)を評
価装置の上流側に配置し、NOx 吸蔵還元型触媒(30cc)
をその下流側に配置したこと以外は実施例1と同様であ
る。つまり比較例5の排ガス浄化装置は、実施例2と配
置順序が逆になっている。
[0059] (Comparative Example 5) disposed upstream of the evaluation device methane oxidation catalyst (13 cc), NO x storage reduction catalyst (30 cc)
Is the same as that of the first embodiment except that is disposed on the downstream side. That is, the arrangement order of the exhaust gas purifying apparatus of Comparative Example 5 is reverse to that of Example 2.

【0060】<試験例・評価> (1)メタン酸化活性に及ぼすNOの影響 メタン酸化触媒(13cc)のみを評価装置に配置し、表2
に示すモデルガスAとモデルガスBを用いて、リーンガ
ス46秒−リッチガス2秒(リッチスパイク)を交互に繰
り返しながら、入ガス温度 400℃と 450℃における出ガ
ス中のメタンの濃度変化をそれぞれ測定した。また同時
にメタン浄化率をそれぞれ測定した。結果を図3〜4及
び表3に示す。
<Test Examples and Evaluations> (1) Effect of NO on Methane Oxidation Activity Only the methane oxidation catalyst (13 cc) was placed in the evaluation apparatus, and Table 2
Using model gas A and model gas B shown in Fig. 4, the change in methane concentration in the outgas at inlet gas temperatures of 400 ° C and 450 ° C was measured while alternately repeating 46 seconds of lean gas and 2 seconds of rich gas (rich spike). did. At the same time, the methane purification rates were measured respectively. The results are shown in FIGS.

【0061】[0061]

【表2】 [Table 2]

【0062】[0062]

【表3】 [Table 3]

【0063】図3〜4より、NOが共存するモデルガスA
では、NOが共存しないモデルガスBより出ガス中のメタ
ンの濃度が高いことがわかる。また表3より、NOが共存
しないモデルガスBでは、NOが共存するモデルガスAよ
りメタン浄化率が高いこともわかる。つまりNOによって
メタンの酸化が阻害されていることが明らかである。
From FIG. 3 and FIG. 4, the model gas A in which NO coexists
Indicates that the concentration of methane in the output gas is higher than that of model gas B in which NO does not coexist. Table 3 also shows that the model gas B in which NO does not coexist has a higher methane purification rate than the model gas A in which NO coexists. That is, it is clear that the oxidation of methane is inhibited by NO.

【0064】(2)浄化活性の比較 各実施例及び比較例の排ガス浄化装置を用い、表4に示
すモデルガスを用いて、リーンガス46秒−リッチガス2
秒(リッチスパイク)を交互に繰り返しながら、入ガス
温度 400℃と 450℃におけるNOx 、CH4 及びCOの浄化率
をそれぞれ測定した。結果を表5に示す。
(2) Comparison of Purification Activities Using the exhaust gas purifying devices of the respective Examples and Comparative Examples, and using the model gas shown in Table 4, lean gas 46 seconds-rich gas 2
While alternately repeating seconds (rich spikes), the purification rates of NO x , CH 4, and CO at an inlet gas temperature of 400 ° C. and 450 ° C. were measured, respectively. Table 5 shows the results.

【0065】また実施例3と比較例3〜4について、入
りガス温度 450℃における出ガス中のNOx とCH4 の濃度
変化をそれぞれ測定し、結果を図5〜6に示す。
[0065] As for Comparative Example 3-4 Example 3 enters the change in concentration of the NO x and CH 4 in the exit gas at the gas temperature 450 ° C. were measured, and the results are shown in Figure 5-6.

【0066】さらに実施例2と比較例5について、入り
ガス温度 450℃における出ガス中のNOx とCH4 の濃度変
化をそれぞれ測定し、結果を図7〜8に示す。またリー
ン時とリッチスパイク時におけるNOx 排出量とCH4 排出
量をそれぞれ測定し、結果を図9〜10に示す。
[0066] Further Comparative Example 5 Example 2 enters the density change of the NO x and CH 4 in the exit gas at the gas temperature 450 ° C. were measured, and the results are shown in Figure 7-8. The NO x emissions in the lean time and the rich spike and CH 4 emissions were measured and the results are shown in Figure 9-10.

【0067】[0067]

【表4】 [Table 4]

【0068】[0068]

【表5】 [Table 5]

【0069】実施例1と比較例1〜2との比較、及び実
施例3と比較例3〜4との比較から、上流側にNOx 吸蔵
還元型触媒を、その下流側にメタン酸化触媒を配置する
ことにより、初期及び耐久後ともに、単なる効果の和で
はなく相乗効果が発現されていることが明らかである。
From a comparison between Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 and a comparison between Example 3 and Comparative Examples 3 and 4, the NO x storage reduction catalyst was provided on the upstream side, and the methane oxidation catalyst was provided on the downstream side. By arranging, it is clear that not only the sum of the effects but also the synergistic effect is exhibited at the initial stage and after the endurance.

【0070】また実施例2と比較例5との比較より、配
置順序を逆にした場合にはNOx 及びCH4 の浄化活性も低
下してしまうことがわかる。
From the comparison between Example 2 and Comparative Example 5, it can be seen that when the arrangement order is reversed, the purifying activity of NO x and CH 4 also decreases.

【0071】[0071]

【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化方法と排ガ
ス浄化装置及び排ガス制御方法によれば、メタンを効率
よく酸化浄化できるとともに、NOx 、HC及びCOの浄化率
も向上するので、ガスエンジンなどの排ガスを浄化する
に好適である。
According to the exhaust gas purifying method and the exhaust gas purifying apparatus and an exhaust gas control method of the Effects of the Invention] The present invention, together with can be efficiently oxidized and purified methane, NO x, because also improved purification rate of HC and CO, gas engine, etc. It is suitable for purifying exhaust gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の排ガス浄化装置の構成を模
式的に示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】実施例における耐久試験条件を示すタイムチャ
ートである。
FIG. 2 is a time chart showing endurance test conditions in Examples.

【図3】試験例1において反応温度 400℃におけるメタ
ン濃度の変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a change in methane concentration at a reaction temperature of 400 ° C. in Test Example 1.

【図4】試験例1において反応温度 450℃におけるメタ
ン濃度の変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a change in methane concentration at a reaction temperature of 450 ° C. in Test Example 1.

【図5】試験例2におけるNOx 濃度の変化を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing a change in NO x concentration in Test Example 2.

【図6】試験例2におけるメタン濃度の変化を示すグラ
フである。
FIG. 6 is a graph showing a change in methane concentration in Test Example 2.

【図7】試験例2におけるNOx 濃度の変化を示すグラフ
である。
FIG. 7 is a graph showing a change in NO x concentration in Test Example 2.

【図8】試験例2におけるメタン濃度の変化を示すグラ
フである。
FIG. 8 is a graph showing a change in methane concentration in Test Example 2.

【図9】実施例2及び比較例5の浄化装置のNOx 排出量
を示すグラフである。
9 is a graph showing NO x emissions of purifying apparatus of Example 2 and Comparative Example 5.

【図10】実施例2及び比較例5の浄化装置のCH4 排出量
を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing CH 4 emissions of the purification devices of Example 2 and Comparative Example 5.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/24 F01N 3/24 R 3/28 301C 3/28 301 F02D 41/04 305A F02D 41/04 305 B01D 53/36 103Z (72)発明者 曽布川 英夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1株式会社豊田中央研究所内 Fターム(参考) 3G091 AA02 AA17 AA19 AB02 AB06 AB09 BA01 BA14 BA15 BA39 CB01 EA33 EA34 GA06 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X HA09 3G301 HA01 HA22 JA25 JA26 KA01 KA05 LB04 MA01 ND01 NE13 NE14 NE15 PD01Z PD02A PD02Z 4D048 AA06 AA18 AB01 AB02 BA03X BA07X BA08X BA14X BA15X BA30X BA31X BA33X BB02 CC32 CC47 4G069 AA03 AA08 BA01B BA04B BA05B BB06B BC03B BC13B BC71B BC72B BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 CA15 DA06 EA19 EE09 FA02 FB14 FB23──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme court ゛ (Reference) F01N 3/24 F01N 3/24 R 3/28 301C 3/28 301 F02D 41/04 305A F02D 41/04 305 B01D 53/36 103Z (72) Inventor Hideo Sobukawa 41-Cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture F-term in Toyota Central Research Laboratory Co., Ltd. 3G091 AA02 AA17 AA19 AB02 AB06 AB09 BA01 BA14 BA15 BA39 CB01 EA33 EA34 GA06 GB02Y GB03Y GB04Y GB05W GB06W GB07W GB10X GB17X HA09 3G301 HA01 HA22 JA25 JA26 KA01 KA05 LB04 MA01 ND01 NE13 NE14 NE15 PD01Z PD02A PD02Z 4D048 AA06 AA18 AB01 BA02 BA03XBA07X08 BA03X BA07X08 BA05B BB06B BC03B BC13B BC71B BC72B BC75B CA03 CA07 CA08 CA13 CA15 DA06 EA19 EE09 FA02 FB14 FB23

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メタンを含みNOx 及びSOx の少なくとも
一方を除去した排ガスをメタンを酸化可能なメタン酸化
触媒と接触させることを特徴とする排ガス浄化方法。
An exhaust gas purification method comprising contacting an exhaust gas containing methane from which at least one of NO x and SO x has been removed with a methane oxidation catalyst capable of oxidizing methane.
【請求項2】 メタンとNOx 及びSOx の少なくとも一方
とを含む排ガスをNO x 及びSOx の少なくとも一方を捕捉
する捕捉材と接触させた後に前記メタン酸化触媒と接触
させることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化方
法。
2. Methane and NOx And SOx At least one of
NO containing exhaust gas x And SOx Capture at least one of
Contact with the methane oxidation catalyst after contact with the trapping material
The method for purifying exhaust gas according to claim 1, wherein
Law.
【請求項3】 還元成分より酸化成分が過剰なリーン雰
囲気の排ガスをNOx及びSOx の少なくとも一方を捕捉す
る捕捉材と接触させた後にメタンを酸化可能なメタン酸
化触媒と接触させることを特徴とする排ガス浄化方法。
Wherein said contacting with oxidizable methane oxidation catalyst methane after the exhaust gas of excess lean atmosphere oxidizing components than reducing component is contacted with the capture material for capturing at least one of the NO x and SO x Exhaust gas purification method.
【請求項4】 前記捕捉材はNOx 吸蔵還元型触媒である
ことを特徴とする請求項2及び請求項3のいずれかに記
載の排ガス浄化方法。
Wherein said capturing material is an exhaust gas purifying method according to any one of claims 2 and 3, characterized in that a NO x storage-and-reduction type catalyst.
【請求項5】 メタンを含む排ガス流の上流側にNOx
びSOx の少なくとも一方を捕捉する捕捉材を配置し、該
捕捉材の下流側にメタンを酸化可能なメタン酸化触媒を
配置したことを特徴とする排ガス浄化装置。
5. A trapping material for trapping at least one of NO x and SO x is disposed upstream of an exhaust gas flow containing methane, and a methane oxidation catalyst capable of oxidizing methane is disposed downstream of the trapping material. An exhaust gas purifying device characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 前記捕捉材はNOx 吸蔵還元型触媒である
ことを特徴とする請求項5に記載の排ガス浄化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 5, wherein the trapping agent is an NO x storage-and-reduction type catalyst.
【請求項7】 還元成分より酸化成分が過剰なリーン雰
囲気の排ガスをNOx及びSOx の少なくとも一方を捕捉す
る捕捉材と接触させた後にメタンを酸化可能なメタン酸
化触媒と接触させることを特徴とする排ガス浄化装置。
7. characterized by contacting the oxidizable methane oxidation catalyst methane after the exhaust gas of excess lean atmosphere oxidizing components than reducing component is contacted with the capture material for capturing at least one of the NO x and SO x Exhaust gas purifier.
【請求項8】 還元成分より酸化成分が過剰なリーン雰
囲気とストイキ雰囲気又は酸化成分より還元成分が過剰
なリッチ雰囲気とに排ガス雰囲気を交互に切り替えるこ
とを特徴とする請求項7に記載の排ガス浄化装置。
8. The exhaust gas purification method according to claim 7, wherein the exhaust gas atmosphere is alternately switched between a lean atmosphere in which the oxidizing component is more than the reducing component and a stoichiometric atmosphere or a rich atmosphere in which the reducing component is more than the oxidizing component. apparatus.
【請求項9】 前記捕捉材はNOx 吸蔵材を含むNOx 吸蔵
還元型触媒であり、前記リーン雰囲気において該NOx
蔵材にNOx 及びSOx の少なくとも一方を吸蔵し、前記ス
トイキ雰囲気又はリッチ雰囲気の排ガスを間欠的に供給
することで該NOx 吸蔵材から放出されたNOx 及びSOx
少なくとも一方を該NOx 吸蔵還元型触媒で還元すること
を特徴とする請求項8に記載の排ガス浄化装置。
Wherein said capturing material is a NO x storage-and-reduction type catalyst comprising the NO x storage material, occludes at least one of the the NO x storage material in NO x and SO x in the lean atmosphere, the stoichiometric atmosphere or The exhaust gas of a rich atmosphere is intermittently supplied, and at least one of NO x and SO x released from the NO x storage material is reduced by the NO x storage reduction catalyst. Exhaust gas purification equipment.
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CN105715337A (en) * 2014-12-19 2016-06-29 罗伯特·博世有限公司 Method for operating methane oxidation catalyst and exhaust gas aftertreatment system
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JP2016217357A (en) * 2016-09-07 2016-12-22 日立建機株式会社 Exhaust emission control device of heat engine

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