JP2003254117A - Exhaust emission controlling method - Google Patents

Exhaust emission controlling method

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JP2003254117A
JP2003254117A JP2002058777A JP2002058777A JP2003254117A JP 2003254117 A JP2003254117 A JP 2003254117A JP 2002058777 A JP2002058777 A JP 2002058777A JP 2002058777 A JP2002058777 A JP 2002058777A JP 2003254117 A JP2003254117 A JP 2003254117A
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catalyst
exhaust gas
methane
atmosphere
lean
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Japanese (ja)
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Toshiyuki Tanaka
寿幸 田中
Hideo Sofugawa
英夫 曽布川
Masahiro Taki
昌弘 瀧
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Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To express high methane purifying activity over a long time by easily recovering the oxidizing activity of a SOX-poisoned methane oxidation catalyst under a lean atmosphere of excessive oxygen. <P>SOLUTION: In this exhaust emission controlling method for supplying the exhaust gas from a combustion engine including lean-burn combusted in the lean atmosphere of excessive air, to the catalyst capable of oxidizing at least methane, the exhaust gas enervated by combustion in the atmosphere where an air-fuel ratio is alternately changed between a lean atmosphere of excessive air and a rich atmosphere of excessive fuel, is supplied to the catalyst. The SOX-poisoned active species is easily reduced and decomposed on the catalyst exposed to the reducing atmosphere, and the active species is regenerated. Whereby the methane oxidizing activity can be recovered. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、空燃比が空気過剰
のリーン雰囲気で燃焼される希薄燃焼を含む燃焼機関か
ら排出され少なくともメタンを含む排ガス中の、主とし
てメタンを効率よく酸化浄化する方法に関する。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 a method for efficiently oxidizing and purifying mainly methane in exhaust gas containing at least methane discharged from a combustion engine including lean combustion in which an air-fuel ratio is burned in a lean atmosphere with excess air. . INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for purifying exhaust gas from an automobile, and particularly suitable 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】炭化水素(以下HCという)の中でもオレ
フィン系HCは比較的酸化されやすいが、飽和HC類はオレ
フィン系HCに比べて酸化されにくく、中でもメタンは特
に酸化浄化されにくいことが知られている。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。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。
BACKGROUND OF THE INVENTION Among hydrocarbons (hereinafter referred to as HC), olefinic HCs are relatively easily oxidized, but saturated HCs are less likely to be oxidized than olefinic HCs, and methane is particularly difficult to be oxidized and purified. Has been. Therefore, the development of a catalyst that can purify methane has been advanced, and it has been found that palladium (Pd) is effective as a catalyst metal. For example, JP-A No. 11-137998 discloses that Pd is added to an alumina carrier.
And a catalyst exhibiting methane purification ability, which carries at least one selected from Ru, Ir, and Cu. Further, JP-A-7-053976 discloses a methane oxidation catalyst using a coprecipitate of Pd and Co as a catalytic metal.

【0003】このようにPdはメタンに対する酸化活性が
高く、アルミナなど耐熱性に優れた担体に担持すること
で、高い活性を長期間維持できると考えられた。ところ
がPdをアルミナなどに担持してなるメタン酸化触媒にお
いては、酸素過剰のリーン雰囲気の排ガス中での使用中
に徐々にメタン酸化活性が低下することが明らかとなっ
た。
As described above, Pd has a high oxidative activity for methane, and it was considered that high activity can be maintained for a long period of time by supporting it on a carrier having excellent heat resistance such as alumina. However, it has been revealed that the methane oxidation activity of the methane oxidation catalyst in which Pd is supported on alumina or the like gradually decreases during use in exhaust gas in a lean atmosphere with excess oxygen.

【0004】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。そして使用中に
徐々にメタン酸化触媒の活性が低下する原因の一つとし
て、排ガス中の硫黄酸化物(SOx )が大きく影響してい
ることが明らかとなった。すなわちメタン酸化触媒の活
性成分である貴金属をMとすると、酸素過剰のリーン雰
囲気下でSOx が共存する場合には、MO-SO3が生成するた
めメタンの酸化反応が大きく阻害されるのである。この
現象は触媒のSOx 被毒と称されている。
In the methane oxidation catalyst, the active site that causes the oxidation reaction of methane in a lean atmosphere is that the precious metal is M
When it is said that it is a MO species. Then, it was clarified that the sulfur oxide (SO x ) in the exhaust gas had a great influence as one of the causes of the activity of the methane oxidation catalyst gradually decreasing during use. That is, when the noble metal that is the active component of the methane oxidation catalyst is M, when SO x coexists in a lean atmosphere with excess oxygen, MO-SO 3 is produced, which greatly inhibits the methane oxidation reaction. . This phenomenon is called SO x poisoning of the catalyst.

【0005】この不具合を回避するために、特開2000−
254500号公報にはTiO2やZrO2などの担体にPdを担持した
メタン酸化触媒が開示されている。このような酸性担体
を用いることによってSOx の近接が抑制されるため、触
媒のSOx 被毒を抑制することができる。またアルカリ金
属やアルカリ土類金属を共存させ、これらにSOx を優先
的に反応させることも有効な方法である。
In order to avoid this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-
Japanese Patent No. 254500 discloses a methane oxidation catalyst in which Pd is supported on a carrier such as TiO 2 or ZrO 2 . By using such an acidic carrier, the proximity of SO x is suppressed, so SO x poisoning of the catalyst can be suppressed. The coexistence of an alkali metal or an alkaline earth metal, it is also an effective method these reacting SO x preferentially.

【0006】しかしながら上記した手段では、メタン酸
化触媒へのSOx の付着(反応)量を低減することには効
果があるものの、一旦MO-SO3となってSOx 被毒した触媒
の活性を回復させることは困難であり、実際には耐久後
のメタン浄化率は耐久前から30%以上低下してしまう。
またMO-SO3は、酸素過剰のリーン雰囲気下では約 600℃
以上に加熱しない限り分解しないので、ガスエンジンか
らの排ガスなど比較的低温で酸素過剰のリーン雰囲気の
排ガス中では、MO-SO3の分解は困難である。そのためガ
スエンジンからの排ガス雰囲気で用いる場合において
は、経時のメタン浄化率の低下が避けられなかった。
[0006] However, although the above-mentioned means is effective in reducing the amount of SO x attached (reacted) to the methane oxidation catalyst, the activity of the catalyst once poisoned with SO x once changed to MO-SO 3. It is difficult to recover, and the methane purification rate after endurance will actually drop by 30% or more from before endurance.
MO-SO 3 is about 600 ℃ in a lean atmosphere with excess oxygen.
Since it will not decompose unless it is heated above, it is difficult to decompose MO-SO 3 in exhaust gas in a lean atmosphere with a relatively high temperature and excess oxygen, such as exhaust gas from a gas engine. Therefore, when used in an exhaust gas atmosphere from a gas engine, a decrease in the methane purification rate with time cannot be avoided.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情に鑑みてなされたものであり、SOx 被毒が生じたメタ
ン酸化触媒の酸化活性を酸素過剰のリーン雰囲気下で容
易に回復させ、高いメタン浄化活性が長期間発現される
ようにすることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily recover the oxidation activity of a SO x poisoned methane oxidation catalyst in a lean atmosphere with excess oxygen. The purpose is to allow high methane purification activity to be exhibited for a long period of time.

【0008】[0008]

【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、空燃比が空気過剰のリー
ン雰囲気で燃焼される希薄燃焼を含む燃焼機関からの排
ガスを少なくともメタンを酸化可能な触媒に供給する排
ガス浄化方法であって、空燃比が空気過剰のリーン雰囲
気と燃料過剰のリッチ雰囲気とに交互に変動された雰囲
気で燃焼して生成した排ガスを触媒に供給することにあ
る。
The feature of the exhaust gas purification method of the present invention for solving the above-mentioned problems is that at least methane is oxidized from exhaust gas from a combustion engine including lean combustion in which the air-fuel ratio is burned in a lean atmosphere with excess air. A possible exhaust gas purification method for supplying to a catalyst, in which exhaust gas produced by combustion in an atmosphere in which an air-fuel ratio is alternately changed between a lean atmosphere with excess air and a rich atmosphere with excess fuel is supplied to the catalyst. .

【0009】上記排ガス浄化方法において、リッチ雰囲
気で燃焼された排ガスは、 400℃以上の温度で触媒に供
給されることが望ましい。またリッチ雰囲気で燃焼され
触媒に供給される排ガス中の還元性成分の総量は、リー
ン雰囲気で燃焼され触媒に供給される排ガス中の硫黄成
分の総量に対する当量以上であることが望ましい。
In the above exhaust gas purification method, the exhaust gas burned in a rich atmosphere is preferably supplied to the catalyst at a temperature of 400 ° C. or higher. The total amount of reducing components in the exhaust gas burned in the rich atmosphere and supplied to the catalyst is preferably equal to or more than the total amount of the sulfur components in the exhaust gas burned in the lean atmosphere and supplied to the catalyst.

【0010】また上記課題を解決するもう一つの発明の
排ガス浄化方法の特徴は、空燃比が空気過剰のリーン雰
囲気で燃焼される希薄燃焼を含む燃焼機関からの排ガス
を少なくともメタンを酸化可能な触媒に供給する排ガス
浄化方法であって、還元性ガスを触媒に供給する過程を
含むことにある。
Another feature of the exhaust gas purifying method of the present invention that solves the above-mentioned problems is that a catalyst capable of oxidizing at least methane from exhaust gas from a combustion engine including lean combustion in which the air-fuel ratio is burned in a lean atmosphere with excess air. A method of purifying exhaust gas, which comprises supplying a reducing gas to a catalyst.

【0011】上記排ガス浄化方法において、還元性ガス
は 400℃以上の温度で触媒に供給されることが望まし
い。また触媒に供給される前記還元性ガス中の還元性成
分の総量は、リーン雰囲気で燃焼され触媒に供給される
排ガス中の硫黄成分の総量に対する当量以上であること
が望ましい。
In the above exhaust gas purification method, it is desirable that the reducing gas be supplied to the catalyst at a temperature of 400 ° C. or higher. The total amount of reducing components in the reducing gas supplied to the catalyst is preferably equal to or more than the total amount of sulfur components in the exhaust gas burned in the lean atmosphere and supplied to the catalyst.

【0012】そして本発明の排ガス浄化方法において
は、触媒はPdを含むことが望ましい。
In the exhaust gas purification method of the present invention, the catalyst preferably contains Pd.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明者らは、MO-SO3となった触
媒の分解方法を鋭意研究した結果、雰囲気を還元性雰囲
気とすることによってMO-SO3が低温域でも容易に還元分
解することを見出し、本発明を完成した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The inventors of the present invention have earnestly studied a method for decomposing a catalyst that has become MO-SO 3, and as a result, by making the atmosphere a reducing atmosphere, MO-SO 3 can be easily reduced even in a low temperature range. The inventors have found that they decompose, and have completed the present invention.

【0014】すなわち本発明の排ガス浄化方法では、空
燃比が空気過剰のリーン雰囲気と燃料過剰のリッチ雰囲
気とに交互に変動された雰囲気で燃焼して生成した排ガ
スを少なくともメタンを酸化可能な触媒に供給してい
る。またもう一つの発明の排ガス浄化方法では、希薄燃
焼を含む燃焼機関からの排ガスを少なくともメタンを酸
化可能な触媒に供給する排ガス浄化方法において、還元
性ガスを触媒に供給する過程を含んでいる。
That is, in the exhaust gas purification method of the present invention, the exhaust gas produced by burning in an atmosphere in which the air-fuel ratio is alternately changed between a lean atmosphere with excess air and a rich atmosphere with excess fuel is converted into a catalyst capable of oxidizing at least methane. We are supplying. Further, the exhaust gas purifying method of another invention includes a step of supplying a reducing gas to the catalyst in the exhaust gas purifying method of supplying exhaust gas from a combustion engine including lean combustion to at least a catalyst capable of oxidizing methane.

【0015】空燃比が空気過剰のリーン雰囲気で希薄燃
焼された場合には、排ガスも酸素過剰のリーン雰囲気と
なっているため、触媒上で少なくともメタンが酸化浄化
される。しかしその排ガス中にSOx が含まれている場合
には、触媒の貴金属MはMO-SO3となり、活性点が消失し
て劣化してしまう。
When lean combustion is performed in a lean atmosphere with an air-fuel ratio of excess air, the exhaust gas is also in a lean atmosphere of excess oxygen, so at least methane is oxidized and purified on the catalyst. However, when the exhaust gas contains SO x , the precious metal M of the catalyst becomes MO-SO 3 , and the active sites disappear and deteriorate.

【0016】そこで燃料過剰のリッチ雰囲気で燃焼され
た排ガスを触媒に供給する、あるいは還元性ガスを触媒
に供給する。これにより触媒は還元性雰囲気に曝される
こととなり、MO-SO3は 400〜 500℃の低温域であっても
容易に還元分解し、活性種である M-O種が再生する。こ
れによりメタン酸化活性が回復し、長期間の使用後にも
高いメタン浄化率が発現される。
Therefore, the exhaust gas burned in the rich atmosphere of excess fuel is supplied to the catalyst or the reducing gas is supplied to the catalyst. As a result, the catalyst is exposed to a reducing atmosphere, and MO-SO 3 is easily reductively decomposed even in the low temperature range of 400 to 500 ° C, and the active species, MO species, is regenerated. As a result, the methane oxidation activity is restored, and a high methane purification rate is exhibited even after long-term use.

【0017】燃料過剰のリッチ雰囲気で燃焼された排ガ
スを触媒に供給する、あるいは還元性ガスを触媒に供給
する場合には、排ガスと混合された後に供給されるガス
の温度を 400℃以上とすることが望ましい。 400℃未満
ではMO-SO3の還元分解が困難となるからである。温度の
上限は特に制限されないが、 800℃以下とすることが望
ましい。 800℃より高くなると、触媒に担持されている
貴金属が粒成長して活性が低下する場合がある。
When the exhaust gas burned in a rich atmosphere with excess fuel is supplied to the catalyst or the reducing gas is supplied to the catalyst, the temperature of the gas supplied after being mixed with the exhaust gas is 400 ° C. or higher. Is desirable. This is because the reductive decomposition of MO-SO 3 becomes difficult at less than 400 ° C. The upper limit of temperature is not particularly limited, but 800 ° C or lower is desirable. If the temperature is higher than 800 ° C, the activity of the precious metal supported on the catalyst may decrease due to grain growth.

【0018】また燃料過剰のリッチ雰囲気で燃焼された
排ガスを触媒に供給する、あるいは還元性ガスを触媒に
供給する場合には、供給されるガス中の還元性成分の総
量は、リーン雰囲気で希薄燃焼され触媒に供給される排
ガス中の硫黄成分の総量に対する当量以上とすることが
望ましい。還元性成分の総量が硫黄成分の総量に対する
当量より少ないと、還元分解されなかったMO-SO3が残留
するため、触媒の劣化が次第に進行してしまう。導入さ
れる還元性成分の総量の最適値は、触媒の種類や硫黄成
分以外の酸化物成分である酸素や窒素酸化物の、リッチ
ガス及び還元性ガス導入時の共存量及び吸蔵量によって
異なり、これら酸化性成分により消費される量より過剰
に存在することが好ましい。なお還元性成分の総量が酸
化性成分の総量に対する当量より多すぎると、この回復
処理時に排出されるHC量やCO量が多くなるので、還元性
成分の総量は酸化性成分の総量に対する当量の1〜10倍
とするのが好ましい。
When the exhaust gas burned in a rich atmosphere with excess fuel is supplied to the catalyst or the reducing gas is supplied to the catalyst, the total amount of reducing components in the supplied gas is lean in the lean atmosphere. It is desirable that the amount is equal to or more than the total amount of the sulfur component in the exhaust gas that is burned and supplied to the catalyst. If the total amount of reducing components is less than the equivalent amount to the total amount of sulfur components, MO-SO 3 that has not been reductively decomposed remains, and the deterioration of the catalyst gradually progresses. The optimum value of the total amount of reducing components to be introduced depends on the type of catalyst and oxygen and nitrogen oxides that are oxide components other than sulfur components, depending on the coexisting amount and storage amount of rich gas and reducing gas, It is preferably present in excess of the amount consumed by the oxidizing component. If the total amount of reducing components is more than the equivalent amount with respect to the total oxidizing components, the amount of HC and CO discharged during this recovery process will increase, so the total amount of reducing components should be equivalent to the total amount of oxidizing components. It is preferably 1 to 10 times.

【0019】還元性成分の総量を硫黄成分の総量に対す
る当量以上とするには、燃料過剰のリッチ雰囲気で燃焼
された排ガスあるいは還元性ガス中の還元性成分濃度を
調整する方法、このガスの供給時間を調整する方法、さ
らにはこの両者を調整する方法がある。
In order to make the total amount of the reducing component equal to or more than the total amount of the sulfur component, a method of adjusting the concentration of the reducing component in the exhaust gas or the reducing gas burned in an atmosphere rich in fuel, and the supply of this gas There is a method of adjusting the time and a method of adjusting both of them.

【0020】少なくともメタンを酸化可能な触媒として
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。中でもメタンの酸化活性が特
に高い、Pdを担持した触媒が特に好ましい。
As a catalyst capable of oxidizing at least methane, an oxide carrier composed of at least one of Al 2 O 3 , ZrO 2 , TiO 2 , SiO 2 , CeO 2 , MgO, etc. or a composite oxide composed of a plurality of these. A catalyst in which at least one kind of noble metal selected from Pt, Pd, Rh, Ir and the like is supported on the carrier can be used. The optimum loading amount of the noble metal is 0.1 to 10% by weight in the catalyst. Above all, a catalyst supporting Pd, which has a particularly high methane oxidation activity, is particularly preferable.

【0021】燃料過剰のリッチ雰囲気で燃焼された排ガ
スを触媒に供給するには、エンジンへ供給される燃料と
空気の比率(空燃比)を制御することで行うことができ
る。また還元性ガスを触媒に供給するには、CO,HC,H2
などの還元性成分を主とする還元性ガスを排ガス中に添
加して排ガス雰囲気をリッチ雰囲気とすればよい。この
還元性ガスとしては、燃料を用いることもできる。
The exhaust gas burned in a rich atmosphere with excess fuel can be supplied to the catalyst by controlling the ratio of fuel to air (air-fuel ratio) supplied to the engine. To supply the reducing gas to the catalyst, CO, HC, H 2
A reducing gas mainly containing a reducing component such as the above may be added to the exhaust gas to make the exhaust gas atmosphere a rich atmosphere. Fuel can also be used as the reducing gas.

【0022】この回復処理を行うタイミングは、触媒上
で生成しているMO-SO3の量を推定し、その量が所定値と
なったときに回復処理を行うことが望ましい。生成して
いるMO-SO3の量を推定するには、排ガス中の硫黄成分の
量、空燃比、排ガス温度、排ガスの流通時間などを因子
として演算することで行うことができる。
As for the timing of carrying out this recovery process, it is desirable to estimate the amount of MO-SO 3 produced on the catalyst and perform the recovery process when the amount reaches a predetermined value. The amount of MO-SO 3 produced can be estimated by calculating the amount of sulfur component in the exhaust gas, the air-fuel ratio, the exhaust gas temperature, the exhaust gas circulation time, etc. as factors.

【0023】[0023]

【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。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples and Comparative Examples.

【0024】(実施例1)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。
Example 1 Alumina powder was mixed with an alumina binder and water to prepare a slurry, which was wash-coated on a 35 cc test piece honeycomb substrate, and the slurry was mixed at 500 ° C. for 1 hour.
The coating layer was formed by firing for a period of time. The coat layer was formed in an amount of 120 g per 1 L of the honeycomb substrate.

【0025】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、引き上げて大気中にて 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 was absorbed into this coating layer, and the layer was pulled up and baked in the atmosphere at 300 ° C. for 3 hours to carry 5 g / L of Pd.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】得られたメタン酸化触媒を評価装置に配置
し、表1に示すモデルガスを用いて、表2に示すよう
に、リーンガスを 300秒とリッチガスを 300秒交互に流
しながら、触媒通過後のメタン,CO及びSの濃度変化を
連続的に測定した。ガス流量は30ml/分であり、反応空
間速度は51,400h-1であり、触媒床温度は 450℃であ
る。リーンガス中のSO2 総量に対するリッチガス中の還
元性成分の総量の当量比は175である。また、リッチガ
ス中の過剰な還元性成分の、リーン時のSOx 及びNO x
和に対する当量比は 8.5である。触媒通過後のメタンの
濃度変化を図1に示す。またリッチガス流通時のメタ
ン,CO及びSOx の濃度変化を図2に示す。
Arrangement of the obtained methane oxidation catalyst in an evaluation device
Then, using the model gas shown in Table 1, as shown in Table 2.
Alternately flow lean gas for 300 seconds and rich gas for 300 seconds.
While changing the concentration of methane, CO and S after passing through the catalyst
It was measured continuously. Gas flow rate is 30ml / min, reaction empty
Inter-speed is 51,400h-1And the catalyst bed temperature is 450 ° C.
It SO in lean gas2 Return in rich gas to total amount
The equivalent ratio of the total amount of the original components is 175. Also, Richga
SO during lean of excess reducing components inx And NO x of
The equivalent ratio to the sum is 8.5. Of methane after passing through the catalyst
The change in concentration is shown in FIG. In addition, the meta
CO, SO andx FIG. 2 shows the change in the concentration of.

【0029】そして触媒入りガス中の濃度との比較によ
り、メタン浄化率とリッチモデルガス流通時のCO排出量
を算出し、結果を表3に示す。
Then, the methane purification rate and the CO emission amount during the flow of the rich model gas were calculated by comparison with the concentration in the gas containing the catalyst, and the results are shown in Table 3.

【0030】(比較例1)実施例1と同一のメタン酸化
触媒を評価装置に配置し、表1に示すモデルガスを用い
て、表2に示すようにリーンガスのみを流しながら、触
媒通過後のメタンの濃度変化を連続的に測定した。ガス
総流量は30L/分であり、反応空間速度は51,400h-1
あり、触媒床温度は 450℃である。触媒通過後のメタン
の濃度変化を図1に示す。そして触媒入りガス中の濃度
との比較によりメタン浄化率を算出し、結果を表3に示
す。
(Comparative Example 1) The same methane oxidation catalyst as in Example 1 was placed in the evaluation apparatus, and the model gas shown in Table 1 was used. The change in methane concentration was measured continuously. The total gas flow rate is 30 L / min, the reaction space velocity is 51,400 h -1 , and the catalyst bed temperature is 450 ° C. The change in methane concentration after passing through the catalyst is shown in FIG. Then, the methane purification rate was calculated by comparison with the concentration in the gas containing the catalyst, and the results are shown in Table 3.

【0031】(比較例2)実施例1と同一のメタン酸化
触媒を評価装置に配置し、表1に示すモデルガスを用い
て、表2に示すようにSO2 を除いたリーンガスのみを流
しながら、触媒通過後のメタンの濃度変化を連続的に測
定した。ガス総流量は30L/分であり、反応空間速度は
51,400h-1であり、触媒床温度は 450℃である。触媒通
過後のメタンの濃度変化を図1に示す。そして触媒入り
ガス中の濃度との比較によりメタン浄化率を算出し、結
果を表3に示す。
(Comparative Example 2) The same methane oxidation catalyst as in Example 1 was placed in the evaluation apparatus, and the model gas shown in Table 1 was used while flowing only the lean gas excluding SO 2 as shown in Table 2. The change in methane concentration after passing through the catalyst was continuously measured. The total gas flow rate is 30 L / min, and the reaction space velocity is
It is 51,400 h -1 , and the catalyst bed temperature is 450 ° C. The change in methane concentration after passing through the catalyst is shown in FIG. Then, the methane purification rate was calculated by comparison with the concentration in the gas containing the catalyst, and the results are shown in Table 3.

【0032】<評価><Evaluation>

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】比較例2の方法に対するメタン浄化率の差
から、実施例1及び比較例1の方法の場合における触媒
の劣化率を算出し、結果を表3に示している。
The deterioration rate of the catalyst in the case of the method of Example 1 and the method of Comparative Example 1 was calculated from the difference in the methane purification rate with respect to the method of Comparative Example 2, and the results are shown in Table 3.

【0035】比較例2では、モデルガス中に硫黄成分が
存在しないことから、メタン酸化触媒のSOx 被毒は生じ
ない。そのためメタン浄化率は62%と高い活性を示し、
触媒通過後のメタン濃度は低い値を維持している。
In Comparative Example 2, since no sulfur component was present in the model gas, SO x poisoning of the methane oxidation catalyst did not occur. Therefore, the methane purification rate shows a high activity of 62%,
The methane concentration after passing through the catalyst remains low.

【0036】また比較例1では、SO2 を含むリーンガス
のみを用いていることから、 PdO-SO3の還元分解は生じ
得ない。そのためメタン浄化率は8%と低く、図1より
使用時間の経過に伴って触媒通過後のメタン濃度が急増
していることがわかる。これは PdO-SO3が生成し、それ
が分解しなかったために触媒の活性点が減少したことに
よるものと考えられる。
Further, in Comparative Example 1, since only lean gas containing SO 2 is used, reductive decomposition of PdO-SO 3 cannot occur. Therefore, the methane purification rate is as low as 8%, and it can be seen from FIG. 1 that the methane concentration after passing through the catalyst sharply increases with the lapse of usage time. It is thought that this is because PdO-SO 3 was generated and the active sites of the catalyst were decreased because it was not decomposed.

【0037】しかし実施例1の排ガス浄化方法によれ
ば、メタン浄化率は52%と比較例1に比べて6倍以上と
格段に向上し、触媒の劣化率も低い。また図1よりリッ
チガス流通時には触媒通過後のメタン濃度が高いもの
の、リーンガス流通時における触媒通過後のメタン濃度
は比較例1とほぼ同等となり、比較例1に比べてメタン
浄化能が大きく向上していることがわかる。
However, according to the exhaust gas purification method of Example 1, the methane purification rate was 52%, which was 6 times or more that of Comparative Example 1, and the deterioration rate of the catalyst was low. Further, as shown in FIG. 1, the methane concentration after passing through the catalyst was high during the flow of rich gas, but the methane concentration after passing through the catalyst during the flow of lean gas was almost the same as in Comparative Example 1, and the methane purification capacity was greatly improved compared to Comparative Example 1. You can see that

【0038】さらに図2及び表3から、リッチガス流通
時においてもCOの排出率は0.07%と少なく、 PdO-SO3
の反応によってCOが消費されたことが伺われる。また図
2から、リッチガス流通時にメタン濃度は一旦上昇した
後に急激に低下し、その後再び上昇している。これか
ら、メタンと PdO-SO3との反応が生じていることも伺わ
れる。
Further, it can be seen from FIG. 2 and Table 3 that the CO emission rate was as low as 0.07% even when the rich gas was flowing, and that CO was consumed by the reaction with PdO-SO 3 . Further, from FIG. 2, when the rich gas flows, the methane concentration once rises, then sharply falls, and then rises again. From this, it can be seen that the reaction between methane and PdO-SO 3 is occurring.

【0039】なお実際のガスエンジンからの排ガス中の
SO2 濃度は表1のリーンモデルガスに比べて低く、流通
するSO2 量で換算すると、表1のリーンモデルガスを 3
00秒流通させることは実際のガスエンジンからの排ガス
を7時間流通させたことに相当する。つまり実際のガス
エンジンからの排ガスを7時間流通させる毎に表1のリ
ッチモデルガスを 300秒流通させることにより、SOx
毒された触媒のメタン酸化活性を回復できることにな
る。
In the exhaust gas from the actual gas engine,
The SO 2 concentration is lower than that of the lean model gas in Table 1, and when converted to the amount of SO 2 flowing, the lean model gas in Table 1
Circulating for 00 seconds corresponds to circulating the exhaust gas from the actual gas engine for 7 hours. In other words, by flowing the rich model gas of Table 1 for 300 seconds every time the exhaust gas from the actual gas engine is circulated for 7 hours, it is possible to recover the methane oxidation activity of the SO x poisoned catalyst.

【0040】このことから、実際のガスエンジンからの
排ガス浄化を実施例1と同様に行うことを想定し、図1
のグラフに基づいて実施例1及び比較例1の排ガス浄化
方法について実機相当時間とメタン浄化率との関係を算
出し、グラフ化して図3に示す。
From the above, it is assumed that the actual purification of exhaust gas from the gas engine is performed in the same manner as in the first embodiment.
Based on the graph, the relationship between the actual equipment equivalent time and the methane purification rate was calculated for the exhaust gas purification methods of Example 1 and Comparative Example 1, and a graph is shown in FIG.

【0041】図3より、実施例1の方法によればメタン
浄化率は50〜60%で安定し、 100時間の使用後でも比較
例1の約6倍という高い浄化率でメタンを浄化できるこ
とが明らかである。
According to FIG. 3, the methane purification rate is stable at 50 to 60% according to the method of Example 1, and methane can be purified at a purification rate as high as about 6 times that of Comparative Example 1 even after 100 hours of use. it is obvious.

【0042】[0042]

【発明の効果】すなわち本発明の排ガス浄化方法によれ
ば、低温域の酸素過剰のリーン雰囲気下でも劣化した触
媒の活性を容易に回復することができる。したがって高
いメタン浄化活性が長期間発現される。
[Effects of the Invention] That is, according to the exhaust gas purification method of the present invention, it is possible to easily recover the activity of a deteriorated catalyst even in a lean atmosphere with excess oxygen in a low temperature range. Therefore, high methane purification activity is exhibited for a long period of time.

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

【図1】触媒通過後のメタン濃度の経時変化を示すグラ
フである。
FIG. 1 is a graph showing a change with time of methane concentration after passing through a catalyst.

【図2】実施例の排ガス浄化方法におけるリッチガス流
通時のメタン,CO及びSOx の触媒通過後の濃度変化を示
すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change in concentration of methane, CO, and SO x after passing through a catalyst during a rich gas flow in an exhaust gas purification method of an example.

【図3】実機相当時間とメタン浄化率との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the actual machine equivalent time and the methane purification rate.

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 B01D 53/36 ZABG F02D 41/04 305 K (72)発明者 瀧 昌弘 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 AA19 AB02 BA11 BA39 CB01 GA06 GB05W GB06W GB07W GB17W 3G301 HA18 JA21 MA01 4D048 AA13 AA18 AB01 AB07 BA03X BA31X BA41X BB02 BC01 BD03 DA01 DA03 DA06 DA20Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme code (reference) F01N 3/24 B01D 53/36 ZABG F02D 41/04 305 K (72) Inventor Masahiro Taki Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture F-Term 1 at 41 Yokomichi, F Central in Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (reference) 3G091 AA19 AB02 BA11 BA39 CB01 GA06 GB05W GB06W GB07W GB17W 3G301 HA18 JA21 MA01 4D048 AA13 AA18 AB01 AB07 BA03X BA31X BA41X BB02 BC01 BD03 DA01 DA03 DA06 DA03 DA03 DA06 DA03 DA06 DA06

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空燃比が空気過剰のリーン雰囲気で燃焼
される希薄燃焼を含む燃焼機関からの排ガスを少なくと
もメタンを酸化可能な触媒に供給する排ガス浄化方法で
あって、空燃比が空気過剰のリーン雰囲気と燃料過剰の
リッチ雰囲気とに交互に変動された雰囲気で燃焼して生
成した排ガスを該触媒に供給することを特徴とする排ガ
ス浄化方法。
1. A method for purifying exhaust gas, comprising: supplying exhaust gas from a combustion engine including lean combustion, which is burned in a lean atmosphere having an air-fuel ratio of excess air, to a catalyst capable of oxidizing at least methane; An exhaust gas purification method, characterized in that exhaust gas produced by combustion in an atmosphere that is alternately changed to a lean atmosphere and a rich atmosphere with excess fuel is supplied to the catalyst.
【請求項2】 前記リッチ雰囲気で燃焼された排ガス
は、 400℃以上の温度で前記触媒に供給される請求項1
に記載の排ガス浄化方法。
2. The exhaust gas burned in the rich atmosphere is supplied to the catalyst at a temperature of 400 ° C. or higher.
The exhaust gas purification method described in.
【請求項3】 前記リッチ雰囲気で燃焼され前記触媒に
供給される排ガス中の還元性成分の総量は、前記リーン
雰囲気で燃焼され前記触媒に供給される排ガス中の硫黄
成分の総量に対する当量以上である請求項1又は請求項
2に記載の排ガス浄化方法。
3. The total amount of reducing components in the exhaust gas burned in the rich atmosphere and supplied to the catalyst is equal to or more than the total amount of sulfur components in the exhaust gas burned in the lean atmosphere and supplied to the catalyst. The exhaust gas purification method according to claim 1 or claim 2.
【請求項4】 空燃比が空気過剰のリーン雰囲気で燃焼
される希薄燃焼を含む燃焼機関からの排ガスを少なくと
もメタンを酸化可能な触媒に供給する排ガス浄化方法で
あって、還元性ガスを該触媒に供給する過程を含むこと
を特徴とする排ガス浄化方法。
4. A method for purifying exhaust gas, which comprises supplying exhaust gas from a combustion engine including lean combustion, which is burned in a lean atmosphere with an air-fuel ratio of excess air, to a catalyst capable of oxidizing at least methane, wherein the reducing gas is used as the catalyst. An exhaust gas purification method comprising the step of supplying the exhaust gas to the exhaust gas.
【請求項5】 前記還元性ガスは、 400℃以上の温度で
前記触媒に供給される請求項4に記載の排ガス浄化方
法。
5. The exhaust gas purification method according to claim 4, wherein the reducing gas is supplied to the catalyst at a temperature of 400 ° C. or higher.
【請求項6】 前記触媒に供給される前記還元性ガス中
の還元性成分の総量は、前記リーン雰囲気で燃焼され前
記触媒に供給される排ガス中の硫黄成分の総量に対する
当量以上である請求項4又は請求項5に記載の排ガス浄
化方法。
6. The total amount of reducing components in the reducing gas supplied to the catalyst is equal to or more than the total amount of sulfur components in the exhaust gas burned in the lean atmosphere and supplied to the catalyst. 4. The exhaust gas purification method according to claim 4 or claim 5.
【請求項7】 前記触媒はPdを含む請求項1〜6のいず
れかに記載の排ガス浄化方法。
7. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the catalyst contains Pd.
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