JP2003206730A - 排ガス浄化方法および排ガス浄化装置 - Google Patents
排ガス浄化方法および排ガス浄化装置Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】炭化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲気下に
窒素酸化物を還元するにあたり、幅広い温度範囲で高い
窒素酸化物の除去性能を得ると共に、未反応の炭化水素
の排出をも低減しうる排ガス浄化方法および装置を提供
する。 【解決手段】耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した脱
硝触媒を充填した触媒層に、正逆交互に排ガスを流通
し、かつ触媒層あるいは触媒層の出口ガスの温度に基づ
いて、流通方向を切り替える時間間隔を変化させる。
窒素酸化物を還元するにあたり、幅広い温度範囲で高い
窒素酸化物の除去性能を得ると共に、未反応の炭化水素
の排出をも低減しうる排ガス浄化方法および装置を提供
する。 【解決手段】耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した脱
硝触媒を充填した触媒層に、正逆交互に排ガスを流通
し、かつ触媒層あるいは触媒層の出口ガスの温度に基づ
いて、流通方向を切り替える時間間隔を変化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素を過剰に含む
排ガス中の窒素酸化物を炭化水素の存在下に還元する排
ガス浄化方法および装置に関する。
排ガス中の窒素酸化物を炭化水素の存在下に還元する排
ガス浄化方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】排気ガス中の窒素酸化物の除去に対して
は、自動車用途において昭和50年代初頭より実用に供さ
れるようになった、三元触媒法と、やはり、昭和50年代
初頭より主に火力発電所で実用に供されるようになっ
た、アンモニア接触還元法がある。
は、自動車用途において昭和50年代初頭より実用に供さ
れるようになった、三元触媒法と、やはり、昭和50年代
初頭より主に火力発電所で実用に供されるようになっ
た、アンモニア接触還元法がある。
【０００３】三元触媒法は、白金やロジウムを活性金属
とする非選択還元法であって、理論空燃比付近のごく限
られた狭い領域でのみ、排ガス中の還元性成分（一酸化
炭素、炭化水素、水素など）と酸化性成分（酸素、窒素
酸化物など）との化学量論が釣り合うことによって、排
ガス中の一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の有害成分
の全てが浄化できるものである。従って、酸素が過剰に
存在する通常の排ガスの浄化には適用できない。
とする非選択還元法であって、理論空燃比付近のごく限
られた狭い領域でのみ、排ガス中の還元性成分（一酸化
炭素、炭化水素、水素など）と酸化性成分（酸素、窒素
酸化物など）との化学量論が釣り合うことによって、排
ガス中の一酸化炭素、炭化水素、窒素酸化物の有害成分
の全てが浄化できるものである。従って、酸素が過剰に
存在する通常の排ガスの浄化には適用できない。
【０００４】アンモニア接触還元法は、酸素過剰の雰囲
気でも適用できるが、還元剤であるアンモニアが有害で
あるため、還元剤の量が多すぎると処理ガス中にアンモ
ニアが残存してあらたな問題を引き起こすため、高度な
制御なしには適用できない問題がある。
気でも適用できるが、還元剤であるアンモニアが有害で
あるため、還元剤の量が多すぎると処理ガス中にアンモ
ニアが残存してあらたな問題を引き起こすため、高度な
制御なしには適用できない問題がある。
【０００５】このような状況に鑑みて、特開昭63-10091
9号公報や特開平1-135541号公報等は炭化水素を還元剤
として酸素過剰の雰囲気下に窒素酸化物を還元する触媒
を開示している。爾来、炭化水素を還元剤として酸素過
剰の雰囲気下に窒素酸化物を還元するための触媒が数多
く報告されているが、いずれも実用に供するにはなお未
解決の問題を残している。その中で最も大きな問題は、
有効な窒素酸化物除去性能が得られる温度域が、三元触
媒法やアンモニア接触還元法に比べて狭いことである。
9号公報や特開平1-135541号公報等は炭化水素を還元剤
として酸素過剰の雰囲気下に窒素酸化物を還元する触媒
を開示している。爾来、炭化水素を還元剤として酸素過
剰の雰囲気下に窒素酸化物を還元するための触媒が数多
く報告されているが、いずれも実用に供するにはなお未
解決の問題を残している。その中で最も大きな問題は、
有効な窒素酸化物除去性能が得られる温度域が、三元触
媒法やアンモニア接触還元法に比べて狭いことである。
【０００６】排気ガスの温度が、触媒の運転に好適な温
度より高い場合は、適当量の空気を混ぜて温度を下げる
ことができる。また、一部のエンジンのようにマニフォ
ールドなど排ガス温度に影響を及ぼす部分に冷却手段が
ある場合には、その冷却能力を調節して排気ガスの温度
を一定の範囲に制御できる場合もある。一方、排気ガス
の温度が、触媒の運転に好適な温度より低い場合には、
ガスバーナーや電気ヒーターなどで排ガスを加熱するこ
ともできる。しかし、いずれの場合も付加的な装置が必
要になり、特に加熱する場合には、エネルギー効率が大
きく低下することは避けがたい。
度より高い場合は、適当量の空気を混ぜて温度を下げる
ことができる。また、一部のエンジンのようにマニフォ
ールドなど排ガス温度に影響を及ぼす部分に冷却手段が
ある場合には、その冷却能力を調節して排気ガスの温度
を一定の範囲に制御できる場合もある。一方、排気ガス
の温度が、触媒の運転に好適な温度より低い場合には、
ガスバーナーや電気ヒーターなどで排ガスを加熱するこ
ともできる。しかし、いずれの場合も付加的な装置が必
要になり、特に加熱する場合には、エネルギー効率が大
きく低下することは避けがたい。
【０００７】特開平5-38417号公報には、蓄熱体に挟ま
れた触媒層に排ガスを交互に流通することにより、触媒
層温度を常に高く保って運転できる省エネルギーな排ガ
ス浄化装置が開示されている。特表2001-503497号公
報、特開2001-336418号公報などにも類似の排ガス浄化
装置が開示されているが、窒素酸化物の除去、就中、酸
素過剰の雰囲気下に窒素酸化物を還元する場合の性能の
如何については言及がない。
れた触媒層に排ガスを交互に流通することにより、触媒
層温度を常に高く保って運転できる省エネルギーな排ガ
ス浄化装置が開示されている。特表2001-503497号公
報、特開2001-336418号公報などにも類似の排ガス浄化
装置が開示されているが、窒素酸化物の除去、就中、酸
素過剰の雰囲気下に窒素酸化物を還元する場合の性能の
如何については言及がない。
【０００８】このように蓄熱体を用いて、ガスを交互に
流通する方法自体は、蓄熱燃焼方式として広く知られて
おり、１対の蓄熱体の中央に酸化触媒を設置したものや
バーナー装置を設置したものなど様々の形式のものが、
溶剤や臭気成分など有害な有機化合物の除去に幅広く用
いられている。
流通する方法自体は、蓄熱燃焼方式として広く知られて
おり、１対の蓄熱体の中央に酸化触媒を設置したものや
バーナー装置を設置したものなど様々の形式のものが、
溶剤や臭気成分など有害な有機化合物の除去に幅広く用
いられている。
【０００９】この方式は、有機化合物の酸化除去には適
当であるが、炭化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲気
下に窒素酸化物を還元する場合には、容易には適用し難
い。その理由は、有機化合物の酸化除去の場合、あまり
に高温で触媒の耐久性が問題となる温度とならない限
り、高温になれば浄化効率は単調に上昇するため、通常
は特に複雑な制御をせずとも実用的な浄化性能が得られ
るのに対して、炭化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲
気下に窒素酸化物を還元する場合には、最適な窒素酸化
物除去性能が得られるのは通常50℃程度の限られた温度
範囲に限られるため、触媒層温度が大きく変動する条件
では有効な窒素酸化物浄化性能が得られないためであ
る。
当であるが、炭化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲気
下に窒素酸化物を還元する場合には、容易には適用し難
い。その理由は、有機化合物の酸化除去の場合、あまり
に高温で触媒の耐久性が問題となる温度とならない限
り、高温になれば浄化効率は単調に上昇するため、通常
は特に複雑な制御をせずとも実用的な浄化性能が得られ
るのに対して、炭化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲
気下に窒素酸化物を還元する場合には、最適な窒素酸化
物除去性能が得られるのは通常50℃程度の限られた温度
範囲に限られるため、触媒層温度が大きく変動する条件
では有効な窒素酸化物浄化性能が得られないためであ
る。
【００１０】この問題は、特に排ガスの流量や温度が激
しく変動する、発電用や輸送用のエンジン排ガスの場合
には一層問題となる。
しく変動する、発電用や輸送用のエンジン排ガスの場合
には一層問題となる。
【００１１】また、炭化水素を用いて窒素酸化物を還元
する場合、窒素酸化物の除去効率を向上せしめるため
に、炭化水素を添加するか、エンジンなどの場合にあっ
ては、エンジンの運転条件を調整して排ガス中の炭化水
素の残存量を多くすることがあるが、これに伴い未反応
の炭化水素が比較的多量に放出される問題もある。
する場合、窒素酸化物の除去効率を向上せしめるため
に、炭化水素を添加するか、エンジンなどの場合にあっ
ては、エンジンの運転条件を調整して排ガス中の炭化水
素の残存量を多くすることがあるが、これに伴い未反応
の炭化水素が比較的多量に放出される問題もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、炭
化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲気下に窒素酸化物
を還元するにあたり、幅広い温度範囲で高い窒素酸化物
の除去性能を得ると共に、未反応の炭化水素の排出をも
低減しうる排ガス浄化方法および装置を提供することを
目的とする。
化水素を還元剤として酸素過剰の雰囲気下に窒素酸化物
を還元するにあたり、幅広い温度範囲で高い窒素酸化物
の除去性能を得ると共に、未反応の炭化水素の排出をも
低減しうる排ガス浄化方法および装置を提供することを
目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記のよう
な従来技術の現状に留意しつつ鋭意検討を重ねた結果、
耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した脱硝触媒を充填
した触媒層に、正逆交互に排ガスを流通し、かつ触媒層
あるいは触媒層の出口ガスの温度に基づいて、流通方向
を切り替える時間間隔を変化させることにより、比較的
簡易な手段で触媒層の温度を高い窒素酸化物の除去性能
を得るために好ましい温度範囲に保持できることを見出
した。
な従来技術の現状に留意しつつ鋭意検討を重ねた結果、
耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した脱硝触媒を充填
した触媒層に、正逆交互に排ガスを流通し、かつ触媒層
あるいは触媒層の出口ガスの温度に基づいて、流通方向
を切り替える時間間隔を変化させることにより、比較的
簡易な手段で触媒層の温度を高い窒素酸化物の除去性能
を得るために好ましい温度範囲に保持できることを見出
した。
【００１４】本発明はこのような新たな知見に基づいて
完成されたものであり、具体的には、以下の通りであ
る。 〈請求項１〉 酸素を過剰に含む排ガス中の窒素酸化物
を炭化水素の存在下に還元する方法であって、耐火性無
機酸化物に遷移金属を担持した脱硝触媒を充填した触媒
層に、正逆交互に排ガスを流通し、かつ触媒層あるいは
触媒層の出口ガスの温度に基づいて、流通方向を切り替
える時間間隔を変化させることを特徴とする排ガス浄化
方法。 〈請求項２〉 触媒層の両側に、実質的に触媒作用を有
しない耐火物からなる蓄熱体を設けて行う請求項１記載
の排ガス浄化方法。 〈請求項３〉 流通方向を切り替える時間間隔が、0.01
×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇの範囲である請求項１〜２記
載の排ガス浄化方法。ここに、Ｃg：１分あたりに処理
するガスの熱容量（J・K-1・分-1）、Ｃt：触媒と蓄熱
体の熱容量の合計（J・K-1） 〈請求項４〉 耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した
脱硝触媒を充填した触媒層と、排ガスの流通方向を切り
替えるための排ガス流路弁と、触媒層内または触媒層と
前記排ガス流路弁との間に配設された温度計測手段と、
計時手段と、前記温度計測手段および計時手段の信号に
基づいて流路を切り替える排ガス流路弁制御手段とから
なる排ガス浄化装置。 〈請求項５〉 流通方向を切り替える時間間隔が、0.
01×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇの範囲である請求項１〜２
記載の排ガス浄化装置。ここに、Ｃg：１分あたりに処
理するガスの熱容量（J・K-1・分-1）、Ｃt：触媒と蓄
熱体の熱容量の合計（J・K-1）
完成されたものであり、具体的には、以下の通りであ
る。 〈請求項１〉 酸素を過剰に含む排ガス中の窒素酸化物
を炭化水素の存在下に還元する方法であって、耐火性無
機酸化物に遷移金属を担持した脱硝触媒を充填した触媒
層に、正逆交互に排ガスを流通し、かつ触媒層あるいは
触媒層の出口ガスの温度に基づいて、流通方向を切り替
える時間間隔を変化させることを特徴とする排ガス浄化
方法。 〈請求項２〉 触媒層の両側に、実質的に触媒作用を有
しない耐火物からなる蓄熱体を設けて行う請求項１記載
の排ガス浄化方法。 〈請求項３〉 流通方向を切り替える時間間隔が、0.01
×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇの範囲である請求項１〜２記
載の排ガス浄化方法。ここに、Ｃg：１分あたりに処理
するガスの熱容量（J・K-1・分-1）、Ｃt：触媒と蓄熱
体の熱容量の合計（J・K-1） 〈請求項４〉 耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した
脱硝触媒を充填した触媒層と、排ガスの流通方向を切り
替えるための排ガス流路弁と、触媒層内または触媒層と
前記排ガス流路弁との間に配設された温度計測手段と、
計時手段と、前記温度計測手段および計時手段の信号に
基づいて流路を切り替える排ガス流路弁制御手段とから
なる排ガス浄化装置。 〈請求項５〉 流通方向を切り替える時間間隔が、0.
01×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇの範囲である請求項１〜２
記載の排ガス浄化装置。ここに、Ｃg：１分あたりに処
理するガスの熱容量（J・K-1・分-1）、Ｃt：触媒と蓄
熱体の熱容量の合計（J・K-1）
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の方法及び装置に用いる脱
硝触媒は、耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した触媒
である。還元剤とする炭化水素の種類によって好適な触
媒は異なるが、プロパン、ブタンなどを還元剤とする場
合には、ゼオライトにコバルト、鉄などを担持した触媒
が、メタンを還元剤とする場合は、アルミナに銀を担持
した触媒や、特開2000-61308号公報などに開示される硫
酸根ジルコニアに白金およびパラジウムを担持した触媒
が使用できる。
硝触媒は、耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した触媒
である。還元剤とする炭化水素の種類によって好適な触
媒は異なるが、プロパン、ブタンなどを還元剤とする場
合には、ゼオライトにコバルト、鉄などを担持した触媒
が、メタンを還元剤とする場合は、アルミナに銀を担持
した触媒や、特開2000-61308号公報などに開示される硫
酸根ジルコニアに白金およびパラジウムを担持した触媒
が使用できる。
【００１６】触媒の形状は、ハニカム状、ペレット状な
ど形状を問わないが、圧力損失を低減する上からは、ハ
ニカム形状とするのがよい。ハニカム形状とする場合、
触媒粉体に必要に応じてバインダーを加えて混練したも
のをハニカム形状に押し出し成型しても良く、または、
コージェライトのような耐火物ハニカム上に、ウオッシ
ュコートしてもよい。
ど形状を問わないが、圧力損失を低減する上からは、ハ
ニカム形状とするのがよい。ハニカム形状とする場合、
触媒粉体に必要に応じてバインダーを加えて混練したも
のをハニカム形状に押し出し成型しても良く、または、
コージェライトのような耐火物ハニカム上に、ウオッシ
ュコートしてもよい。
【００１７】触媒の量は、触媒の種類や要求される窒素
酸化物除去率により異なるが、体積基準で通常１時間あ
たりに処理するガス量（標準状態における体積）の1/2,
000〜1/300,000の範囲であり、1/5,000〜1/30,000とす
るのが特に好ましい。過度に多くの触媒を用いても、コ
ストに見合った性能が得られず経済的に不利となるおそ
れがあり、少なすぎると所望の性能が得られないおそれ
がある。
酸化物除去率により異なるが、体積基準で通常１時間あ
たりに処理するガス量（標準状態における体積）の1/2,
000〜1/300,000の範囲であり、1/5,000〜1/30,000とす
るのが特に好ましい。過度に多くの触媒を用いても、コ
ストに見合った性能が得られず経済的に不利となるおそ
れがあり、少なすぎると所望の性能が得られないおそれ
がある。
【００１８】排ガス流路弁は、通常の四方弁や、三方弁
を２基組み合わせたものなどが適用できる。切り替えに
長時間を要しないことと、切り替え途中において、排ガ
スの流路が閉塞しないという条件を満たせば、特にその
構造は問わない。
を２基組み合わせたものなどが適用できる。切り替えに
長時間を要しないことと、切り替え途中において、排ガ
スの流路が閉塞しないという条件を満たせば、特にその
構造は問わない。
【００１９】本発明の排ガス浄化方法では、触媒層の両
側にさらに、実質的に触媒作用を有しない蓄熱体を設置
しても良い。一般的に蓄熱体の方が触媒よりも安価であ
るため、比較的反応への寄与が小さい両端部を蓄熱体で
置き換えた方が経済的となる場合がある。
側にさらに、実質的に触媒作用を有しない蓄熱体を設置
しても良い。一般的に蓄熱体の方が触媒よりも安価であ
るため、比較的反応への寄与が小さい両端部を蓄熱体で
置き換えた方が経済的となる場合がある。
【００２０】蓄熱体の材料は、体積あたりの熱容量が高
いものほど装置が小型になる利点がある。また、使用条
件により異なるが、少なくとも600℃程度までの耐熱性
を必要とする。また、温度変化を繰り返すので、熱膨張
率が極端に大きいものは不適当である。このような条件
を満たす蓄熱体材料としてアルミナ、シリカ−アルミナ
やコージェライトなどの耐火性無機酸化物があげられ
る。
いものほど装置が小型になる利点がある。また、使用条
件により異なるが、少なくとも600℃程度までの耐熱性
を必要とする。また、温度変化を繰り返すので、熱膨張
率が極端に大きいものは不適当である。このような条件
を満たす蓄熱体材料としてアルミナ、シリカ−アルミナ
やコージェライトなどの耐火性無機酸化物があげられ
る。
【００２１】蓄熱体の形状には、特に制約はなく、球
状、ペレット状に成型したものや、ハニカム状に成型し
たものでもよい。ただし、圧力損失低減の見地からはハ
ニカム形状が好ましい。
状、ペレット状に成型したものや、ハニカム状に成型し
たものでもよい。ただし、圧力損失低減の見地からはハ
ニカム形状が好ましい。
【００２２】蓄熱体は、特に必要がない限り触媒の両側
とも同じ材質で同じ量を用いるのがよい。蓄熱体の量
（片側の量。以下も特記ない限り同様）は、多すぎると
起動時に暖まるまでに時間がかかるため所望の性能が出
るまでに時間がかかる上に大容積となる一方、少なすぎ
ると効果がない。蓄熱体の量として好適な範囲は、体積
基準で１時間あたりに処理するガス量（標準状態におけ
る体積）の1/4000〜1/50,000の範囲であり、1/8000〜1/
30,000とするのが特に好ましい。
とも同じ材質で同じ量を用いるのがよい。蓄熱体の量
（片側の量。以下も特記ない限り同様）は、多すぎると
起動時に暖まるまでに時間がかかるため所望の性能が出
るまでに時間がかかる上に大容積となる一方、少なすぎ
ると効果がない。蓄熱体の量として好適な範囲は、体積
基準で１時間あたりに処理するガス量（標準状態におけ
る体積）の1/4000〜1/50,000の範囲であり、1/8000〜1/
30,000とするのが特に好ましい。
【００２３】温度計測手段としては、熱電対など公知の
ものが使用できる。熱電対の設置位置は、触媒層の中心
部や、触媒層の両端など、流路切替弁と触媒層で構成さ
れるループのどの位置に設置しても良いが、簡易に設置
でき、正確で応答性のよい計測を行う上では、触媒層の
両端部とするのがよい。
ものが使用できる。熱電対の設置位置は、触媒層の中心
部や、触媒層の両端など、流路切替弁と触媒層で構成さ
れるループのどの位置に設置しても良いが、簡易に設置
でき、正確で応答性のよい計測を行う上では、触媒層の
両端部とするのがよい。
【００２４】本発明の排ガス浄化方法においては、前記
の温度計測手段の測定値に基づいて流路切り替えの時間
間隔を変化させる。流路切替時間は、長すぎると交互流
通の効果がなく、短すぎると交互流通の効果が高すぎ
て、触媒層が著しい高温となる。本発明の排気ガス浄化
方法においては、触媒層を窒素酸化物の除去に好適な温
度に保つため、触媒層または触媒層を出たガスの温度を
検出し、この温度の関数として流路切り替え時間を調整
する。
の温度計測手段の測定値に基づいて流路切り替えの時間
間隔を変化させる。流路切替時間は、長すぎると交互流
通の効果がなく、短すぎると交互流通の効果が高すぎ
て、触媒層が著しい高温となる。本発明の排気ガス浄化
方法においては、触媒層を窒素酸化物の除去に好適な温
度に保つため、触媒層または触媒層を出たガスの温度を
検出し、この温度の関数として流路切り替え時間を調整
する。
【００２５】流通方向を切り替える時間間隔としては、
触媒層温度が窒素酸化物の除去に好適な温度よりも十分
低い場合には、0.01×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇ［ただ
し、Ｃg：１分あたりに処理するガスの熱容量（J・K-1
・分-1）、Ｃt：触媒と蓄熱体の熱容量の合計（J・
K-1）である］の範囲となるようにするのが良く、0.05
×Ｃｔ／Ｃｇ〜0.5×Ｃｔ／Ｃｇの範囲とすると特に好
ましい。一方、触媒層温度が窒素酸化物の除去に好適な
温度である場合には、流通方向を切り替えない、即ち切
り替え時間を無限大とするのが良い。その中間の温度域
では、ｔ×Ｃg／Ｃtが、温度に応じて大きくなるように
設定する。本方法は、交互流通による効果で触媒層の温
度を高く維持するため、従来の方法では浄化性能が十分
得られなかった低い温度の排ガスに対しても高い浄化性
能を得ることができるが、触媒が暖まるまでに長時間を
要し、十分な性能を発揮するのに長時間かかることがあ
る。この場合は、触媒が暖まるまでは、交互流通しない
方が立ち上がり性が良好となる。
触媒層温度が窒素酸化物の除去に好適な温度よりも十分
低い場合には、0.01×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇ［ただ
し、Ｃg：１分あたりに処理するガスの熱容量（J・K-1
・分-1）、Ｃt：触媒と蓄熱体の熱容量の合計（J・
K-1）である］の範囲となるようにするのが良く、0.05
×Ｃｔ／Ｃｇ〜0.5×Ｃｔ／Ｃｇの範囲とすると特に好
ましい。一方、触媒層温度が窒素酸化物の除去に好適な
温度である場合には、流通方向を切り替えない、即ち切
り替え時間を無限大とするのが良い。その中間の温度域
では、ｔ×Ｃg／Ｃtが、温度に応じて大きくなるように
設定する。本方法は、交互流通による効果で触媒層の温
度を高く維持するため、従来の方法では浄化性能が十分
得られなかった低い温度の排ガスに対しても高い浄化性
能を得ることができるが、触媒が暖まるまでに長時間を
要し、十分な性能を発揮するのに長時間かかることがあ
る。この場合は、触媒が暖まるまでは、交互流通しない
方が立ち上がり性が良好となる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の方法に従えば、酸素を過剰に含
む排ガス中の窒素酸化物を炭化水素の存在下に還元浄化
するにあたり、幅広い排ガス温度範囲において高い浄化
性能が得られる。
む排ガス中の窒素酸化物を炭化水素の存在下に還元浄化
するにあたり、幅広い排ガス温度範囲において高い浄化
性能が得られる。
【００２７】
【実施例】以下、実施例および比較例を示し、本発明を
より詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 実施例１ 出力4 kWの希薄燃焼ガスエンジンの排気は、毎時24立方
メートル（0℃換算）の流量で、体積基準で7%の酸素
と、150 ppmのNOx、THC換算で2000ppmの炭化水素を含有
していた。試験に供するため、このガスエンジンの排気
口に接続して、熱交換器とヒーターを設け、排気の温度
が制御できるようにした。
より詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 実施例１ 出力4 kWの希薄燃焼ガスエンジンの排気は、毎時24立方
メートル（0℃換算）の流量で、体積基準で7%の酸素
と、150 ppmのNOx、THC換算で2000ppmの炭化水素を含有
していた。試験に供するため、このガスエンジンの排気
口に接続して、熱交換器とヒーターを設け、排気の温度
が制御できるようにした。
【００２８】特開2001-162171号公報に開示される方法
に従って、硫酸根ジルコニアに0.25%のパラジウムと、
0.1%の白金、1%の亜鉛を担持する触媒を調製した。これ
を、１平方インチ当たり100の貫通口を有するハニカム
状に成型した。
に従って、硫酸根ジルコニアに0.25%のパラジウムと、
0.1%の白金、1%の亜鉛を担持する触媒を調製した。これ
を、１平方インチ当たり100の貫通口を有するハニカム
状に成型した。
【００２９】この触媒２リットル（10 cm角 x 20 cm長
さ）と、流路に沿ってその両側にコージェライト製ハニ
カム（10 cm角 x 15 cm長さ）をSUS製触媒容器に充填
し、触媒の流路方向両端に熱電対を設置した。この触媒
容器に、図１に示す構造の四方バルブを介してガスエン
ジンの排気を導入した。
さ）と、流路に沿ってその両側にコージェライト製ハニ
カム（10 cm角 x 15 cm長さ）をSUS製触媒容器に充填
し、触媒の流路方向両端に熱電対を設置した。この触媒
容器に、図１に示す構造の四方バルブを介してガスエン
ジンの排気を導入した。
【００３０】排ガスを通じ始めてから３分間は流路を固
定し、その後は、前回の切り替え（起動直後は起動時か
ら）から下記の式で示される時間（単位：秒）経過する
ごとに、流路を交互に切り替えた。
定し、その後は、前回の切り替え（起動直後は起動時か
ら）から下記の式で示される時間（単位：秒）経過する
ごとに、流路を交互に切り替えた。
【００３１】
【式１】
40 ( t<460)
40 + 0.5 x( t 460) 1.5 (460<t<520)
∞ (520<t)
ただし、ｔは２本の熱電対の示す値のうち高い方の温度
（℃）である。
（℃）である。
【００３２】四方バルブ入口における温度を375, 400,
425, 450, 475, 500, 525℃としたとき、試験開始３０
分後からの１０分間の平均の、出口の排ガス中のNOxお
よびTHC濃度は表１に示すとおりであった。400℃付近か
ら高いNOx浄化率が得られると共に、約425℃でTHC浄化
率も50%を超えた。 比較例１ 実施例１と同様の装置を用いたが、流路を１方向に固定
して試験した。四方バルブ入口における温度を375, 40
0, 425, 450, 475℃としたとき、試験開始３０分後から
の１０分間の平均の、出口の排ガス中のNOxおよびTHC濃
度は表１に示すとおりで、NOxおよびTHCの浄化率共に低
温側では、実施例１よりも明らかに低かった。 比較例２ 実施例１と同様の装置を用いたが、排ガスを通じ始めて
から３分間は流路を固定し、その後は、60秒ごとに流路
を切り替えて試験した。試験開始３０分後からの１０分
間の平均の、出口の排ガス中のNOxおよびTHC濃度は表１
に示すとおりで、400℃以下では、比較例１よりも優
れ、実施例１に近い浄化率を示したが、高温側では著し
く低いNOx浄化率にとどまった。炭化水素の浄化率は極
めて高かったことから、触媒層が著しく高温に達して、
炭化水素による窒素酸化物の還元に好適な温度範囲を超
えてしまったためと考えられる。 実施例２ 蓄熱体を設けない他は、実施例１と同様にして、THC濃
度の推移を測定した。試験開始３０分後からの１０分間
の平均の出口の排ガス中のNOxおよびTHC濃度は表１に示
すとおりで、比較例１の結果に比べるとNOx、THC浄化率
は向上した。
425, 450, 475, 500, 525℃としたとき、試験開始３０
分後からの１０分間の平均の、出口の排ガス中のNOxお
よびTHC濃度は表１に示すとおりであった。400℃付近か
ら高いNOx浄化率が得られると共に、約425℃でTHC浄化
率も50%を超えた。 比較例１ 実施例１と同様の装置を用いたが、流路を１方向に固定
して試験した。四方バルブ入口における温度を375, 40
0, 425, 450, 475℃としたとき、試験開始３０分後から
の１０分間の平均の、出口の排ガス中のNOxおよびTHC濃
度は表１に示すとおりで、NOxおよびTHCの浄化率共に低
温側では、実施例１よりも明らかに低かった。 比較例２ 実施例１と同様の装置を用いたが、排ガスを通じ始めて
から３分間は流路を固定し、その後は、60秒ごとに流路
を切り替えて試験した。試験開始３０分後からの１０分
間の平均の、出口の排ガス中のNOxおよびTHC濃度は表１
に示すとおりで、400℃以下では、比較例１よりも優
れ、実施例１に近い浄化率を示したが、高温側では著し
く低いNOx浄化率にとどまった。炭化水素の浄化率は極
めて高かったことから、触媒層が著しく高温に達して、
炭化水素による窒素酸化物の還元に好適な温度範囲を超
えてしまったためと考えられる。 実施例２ 蓄熱体を設けない他は、実施例１と同様にして、THC濃
度の推移を測定した。試験開始３０分後からの１０分間
の平均の出口の排ガス中のNOxおよびTHC濃度は表１に示
すとおりで、比較例１の結果に比べるとNOx、THC浄化率
は向上した。
【００３３】
【表１】
【図１】 本発明で用いる切り替えバルブの一例であ
る。
る。
【図２】 本発明の排ガス浄化装置の構成の一例であ
る。
る。
１：排ガス流路弁
２：排ガス入口
３：触媒
４：蓄熱体
５：熱電対
６：排ガス流路弁制御手段
７：計時手段
８：排ガス出口
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 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０Ｒ
7/08 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ａ
Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０ ＺＡＢ
１０１Ｂ
１０３Ｂ
Ｆターム(参考） 3G004 AA01 AA06 BA06 CA03 DA24
EA01
3G084 BA24 DA10 EC04 FA27
3G091 AA02 AA06 AB06 BA04 CA10
CA13 DB13 EA17 GA06 HB03
4D048 AA06 AA18 AB02 AB07 AC02
CC25 DA01 DA02 DA06 DA13
DA20
Claims (5)
- 【請求項１】 酸素を過剰に含む排ガス中の窒素酸化物
を炭化水素の存在下に還元する方法であって、耐火性無
機酸化物に遷移金属を担持した脱硝触媒を充填した触媒
層に、正逆交互に排ガスを流通し、かつ触媒層あるいは
触媒層の出口ガスの温度に基づいて、流通方向を切り替
える時間間隔を変化させることを特徴とする排ガス浄化
方法。 - 【請求項２】 触媒層の両側に、実質的に触媒作用を有
しない耐火物からなる蓄熱体を設けて行う請求項１記載
の排ガス浄化方法。 - 【請求項３】 流通方向を切り替える時間間隔が、0.01
×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇの範囲である請求項１〜２記
載の排ガス浄化方法。ここに、Ｃg：１分あたりに処理
するガスの熱容量（J・K-1・分-1）、Ｃt：触媒と蓄熱
体の熱容量の合計（J・K-1） - 【請求項４】 耐火性無機酸化物に遷移金属を担持した
脱硝触媒を充填した触媒層と、排ガスの流通方向を切り
替えるための排ガス流路弁と、触媒層内または触媒層と
前記排ガス流路弁との間に配設された温度計測手段と、
計時手段と、前記温度計測手段および計時手段の信号に
基づいて流路を切り替える排ガス流路弁制御手段とから
なる排ガス浄化装置。 - 【請求項５】 流通方向を切り替える時間間隔が、0.
01×Ｃｔ／Ｃｇ〜Ｃｔ／Ｃｇの範囲である請求項１〜２
記載の排ガス浄化装置。ここに、Ｃg：１分あたりに処
理するガスの熱容量（J・K-1・分-1）、Ｃt：触媒と蓄
熱体の熱容量の合計（J・K-1）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002006858A JP2003206730A (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 排ガス浄化方法および排ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002006858A JP2003206730A (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 排ガス浄化方法および排ガス浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003206730A true JP2003206730A (ja) | 2003-07-25 |
Family
ID=27645501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002006858A Pending JP2003206730A (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 排ガス浄化方法および排ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003206730A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180129340A (ko) * | 2017-05-26 | 2018-12-05 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
| KR20180129341A (ko) * | 2017-05-26 | 2018-12-05 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
-
2002
- 2002-01-16 JP JP2002006858A patent/JP2003206730A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180129340A (ko) * | 2017-05-26 | 2018-12-05 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
| KR20180129341A (ko) * | 2017-05-26 | 2018-12-05 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
| KR102333324B1 (ko) * | 2017-05-26 | 2021-12-02 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
| KR102333304B1 (ko) * | 2017-05-26 | 2021-12-02 | 에이치에스디엔진 주식회사 | 선택적 촉매 환원 시스템 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20041210 |
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| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20041222 |