JP2004283823A - Exhaust gas purification system - Google Patents
Exhaust gas purification system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004283823A JP2004283823A JP2004059923A JP2004059923A JP2004283823A JP 2004283823 A JP2004283823 A JP 2004283823A JP 2004059923 A JP2004059923 A JP 2004059923A JP 2004059923 A JP2004059923 A JP 2004059923A JP 2004283823 A JP2004283823 A JP 2004283823A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- purification system
- catalyst layer
- gas purification
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y02T10/24—
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化システムに係り、更に詳しくは、酸素過剰雰囲気下における排ガス中のNOXを浄化する排ガス浄化システムに関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas purification system, and more particularly, to an exhaust gas purification system that purifies NO X in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere.
従来、ディーゼルエンジンの排気ガスなど酸素濃度が高い排ガス中の窒素酸化物(以下、NOXと総称する)を浄化するシステムとして、NOX吸着触媒を使用した排ガス浄化システムや尿素還元型NOX触媒(UREA−SCR:UREA−Slective Catalytic Reducation)を使用した排ガス浄化システムが知られている。 Conventionally, nitrogen oxides in the exhaust gases, such as oxygen concentration is high in exhaust gas of a diesel engine (hereinafter, collectively referred to as NO X) as a system for purifying, NO X adsorbing catalyst exhaust gas purification system and urea reduction NO X catalyst using BACKGROUND ART An exhaust gas purification system using (UREA-SCR: UREA-Selective Catalytic Reduction) is known.
しかしながら、NOX吸着触媒を使用した排ガス浄化システムでは、空燃比を、リーンからリッチへ、そしてさらにストイキへと変化させる必要があるため、多大な燃費のロスを生じるという問題がある。また、尿素還元型NOX触媒を使用した排ガス浄化システムは、尿素のインフラストラクチャの整備が必須となる点で問題が残る。 However, the exhaust gas purification system using the NO X adsorbing catalyst, the air-fuel ratio from lean to rich, and it is necessary to further change to stoichiometric, there is a problem that results in a loss of significant fuel economy. Further, the exhaust gas purification system using the urea reduction NO X catalyst, a problem remains in that the development of the infrastructure of the urea is essential.
そこで、NOX吸着触媒や尿素還元型NOX触媒に代えて、NOX選択還元触媒、具体的には、白金系触媒(例えば、特許文献1参照)、イリジウム系触媒(例えば、特許文献2参照)または銀系触媒(例えば、特許文献3参照)を使用した排ガス浄化システムが提案されている。 Therefore, instead of the NO X adsorbing catalyst and urea reduction NO X catalyst, NO X selective reducing catalyst, specifically, platinum catalyst (e.g., see Patent Document 1), an iridium-based catalyst (e.g., see Patent Document 2 ) Or a silver-based catalyst (for example, see Patent Document 3).
しかしながら、白金系触媒を使用した排ガス浄化システムでは、例えば炭化水素(以下、HCという)等の還元剤を排ガスに添加しないとNOX浄化率が低くなってしまい、一方HCの添加量が多量であると、HCの酸化熱によって適正なNOXの浄化温度域を外れてしまうため、NOX浄化率が高いシステムを構築することができない。 However, the exhaust gas purification system using the platinum catalyst, such as hydrocarbons (hereinafter referred to as HC) becomes a reducing agent such as low Without the addition of the exhaust NO X purification rate, whereas a large amount of the added amount of HC If so, the heat of oxidation of HC deviates from the appropriate NO x purification temperature range, so that a system with a high NO x purification rate cannot be constructed.
また、イリジウム系触媒を使用した排ガス浄化システムでは、適正なNOXの浄化温度域が高く、しかもこの触媒のパラフィンの選択性が悪い。したがって、排ガス温度が低く、排ガス中のパラフィン濃度が高いディーゼルエンジンに、この排ガス浄化システムを適用したとしても、排ガス中のNOXを十分に浄化することができない。 Also, in the exhaust gas purification system using the iridium-based catalyst has high purification temperature range of proper NO X, yet poor paraffin selectivity of the catalyst. Therefore, even if this exhaust gas purification system is applied to a diesel engine having a low exhaust gas temperature and a high paraffin concentration in the exhaust gas, it is not possible to sufficiently purify NO X in the exhaust gas.
さらに、銀系触媒を使用した排ガス浄化システムでは、適正なNOXの浄化温度域が高いため、排ガス温度が低いディーゼルエンジンにこの排ガス浄化システムを適用したとしても、排ガス中のNOXを十分に浄化することができない。 Further, in the exhaust gas purification system using the silver-based catalyst, for purifying temperature range of proper NO X is high, even when applying this exhaust gas purification system exhaust gas temperature is low diesel engine, thoroughly NO X in the exhaust gas It cannot be purified.
このような技術に関連して、プラズマリアクタと銀/アルミナ触媒と組み合わせた「NOX浄化用プラズマアシスト触媒」が提案されている(例えば、特許文献4参照)。 In connection with such technology, in combination with plasma reactor and silver / alumina catalyst "NO X purifying plasma-assisted catalyst" has been proposed (e.g., see Patent Document 4).
しかしながら、特許文献4で開示された「NOX浄化用プラズマアシスト触媒」では、NOX率を維持するため還元剤としてHC等を添加すると、コーキングが発生し、NOX浄化率が低下してしまうという問題があった。
However, the disclosed in
コーキングが発生する要因としては、例えば以下のことが考えられる。
図8に示すように、細孔111aを有する支持体111に積層したNOX選択還元触媒層120にHC等を含む排ガスが供給されると、連続細孔124の奥深い位置にもHC等が侵入し、多孔質担体121の表面に、HCやエンジンでの未燃焼燃料等が分解して生成した炭素を含む付着物126が形成したり、多孔質担体121に表面に担持した銀等のNOX選択還元触媒122を覆うように付着物126が形成すると予想される。なお、図8は、従来のNOX選択還元触媒層の断面を部分的に拡大して模式的に示す部分拡大図面である。
このように付着物126が形成すると、NOX選択還元触媒122の触媒機能が損なわれると共に、最終的には連続細孔124が閉塞し、排ガスとの接触面積が減少し、NOX浄化率が低下すると考えられる。
The factors that cause caulking are, for example, as follows.
As shown in FIG. 8, when the NO X selective
With
そこで、本発明は、NOX浄化率の高い排ガス浄化システムを提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a high exhaust gas purification system of NO X purification rate.
前記課題を解決するための手段として、請求項1に係る発明は、排ガスが流通する上流側から下流側に向かって、プラズマリアクタと、前記排ガスに作用するNOX選択還元触媒層を有するNOX選択還元触媒ユニットとを備え、前記プラズマリアクタの上流側で前記排ガスに還元剤を添加する還元剤添加手段を設けた排ガス浄化システムであって、前記NOX選択還元触媒層は、ニッケルとNOX選択還元触媒とを含有したことを特徴とする排ガス浄化システムである。
As a means for solving the above problem, the invention according to
このような排ガス浄化システムによれば、還元剤とNOX選択還元触媒によりNOX及びNO2は分解されて、排ガス中のNOXは浄化される。
そして、酸化能の高いニッケルにより過剰な還元剤が適度に酸化・除去されることにより、コーキングが発生しにくくなるので、排ガス浄化システムの継続的な使用によってもNOX浄化率が低下しにくくなる。
According to such an exhaust gas purification system, NO X and NO 2 with a reducing agent and the NO X selective reducing catalyst is decomposed, NO X in the exhaust gas is purified.
By excess reducing agent is appropriately oxidized and removed by high oxidation capacity nickel, since coking does not easily occur, continuous also NO X purification rate by the use of an exhaust gas purification system is less likely to decrease .
請求項2に係る発明は、前記ニッケルの含有量は、NOX選択還元触媒層に対して0.9質量%以上3.6質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の排ガス浄化システムである。
Invention, the content of the nickel, the exhaust gas according to
このような排ガス浄化システムによれば、ニッケルがNOX選択還元触媒層に0.9質量%以上3.6質量%以下含まれることにより、NOX浄化率が低下することなく、好適にNOXを浄化することができる。 According to such an exhaust gas purification system, by nickel contained 3.6 wt% to 0.9 wt% in the NO X selective reducing catalyst layer, without NO X purification rate decreases, suitably NO X Can be purified.
請求項3に係る発明は、前記NOX選択還元触媒は、銀を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の排ガス浄化システムである。
The invention according to
このような排ガス浄化システムによれば、NOX選択還元触媒に銀が含まれることにより、排ガス中のNOXは好適に分解され、NOX浄化率が低下することなく、好適にNOXを浄化することができる。 According to such an exhaust gas purification system, by containing the silver in the NO X selective reduction catalyst, NO X in the exhaust gas is suitably decomposed, without NO X purification rate decreases, suitably purify NO X can do.
請求項4に係る発明は、前記銀の含有量は、前記NOX選択還元触媒層に対して1.5質量%以上5質量%以下であることを特徴とする請求項3に記載の排ガス浄化システムである。
The invention according to
このような排ガス浄化システムによれば、銀がNOX選択還元触媒層に1.5質量%以上5質量%以下含まれることにより、NOX浄化率が低下することなく、好適にNOXを浄化することができる。 According to such an exhaust gas purification system, by silver contained 1.5 wt% to 5 wt% or less in the NO X selective reducing catalyst layer, without NO X purification rate decreases, suitably purify NO X can do.
本発明によれば、NOX浄化率の高い排ガス浄化システムを提供することができる。 According to the present invention, an exhaust gas purification system having a high NO X purification rate can be provided.
以下、本発明の一実施形態について、図1から図4を適宜参照して、詳細に説明する。
参照する図面において、図1は、本実施形態に係る排ガス浄化システムの構成を模式的に示すブロック図である。図2は、図1に示す排ガス浄化システムのNOX選択還元触媒ユニットの触媒部材を部分的に示す部分断面図である。図3は、図2に示す触媒部材のNOX選択還元触媒層を部分的に拡大して示す部分拡大図である。図4は、NOX選択還元触媒層中の銀の含有量とNOX浄化率との関係を示すグラフである。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an exhaust gas purification system according to the present embodiment. FIG. 2 is a partial cross-sectional view partially showing a catalyst member of the NO X selective reduction catalyst unit of the exhaust gas purification system shown in FIG. Figure 3 is a partially enlarged view showing the NO X selective reducing catalyst layer of the catalyst member shown in FIG. 2 partially. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the silver content in the NO X selective reduction catalyst layer and the NO X purification rate.
[排ガス浄化システム]
図1に示すように、排ガス浄化システム1は、配管(P1〜P3)を介して、排ガス発生側(上流側)から排気側(下流側)に向かって、プラズマリアクタ3と、NOX選択還元触媒ユニット4を備え、プラズマリアクタ3の前段に還元剤添加手段2を設けて構成されており、酸素過剰雰囲気下における排ガス中のNOXを浄化するシステムである。
[Exhaust gas purification system]
As shown in FIG. 1, an exhaust
(還元剤添加手段)
還元剤添加手段2は、プラズマリアクタ3の上流側で配管P1内の排ガスに還元剤を供給するためのものである。還元剤供給手段2は、例えば、エンジンの配管内へ燃料を噴射する公知の燃料噴射機構やポストインジェクション機構等で構成することができる。
(Reducing agent addition means)
Reducing
還元剤添加手段2で用いられる還元剤としては、排ガス中のNOXを還元するものであれば、本発明では特に限定されず、例えば炭化水素(HC)等を使用することができる。
また、例えば、排ガス浄化システム1を、ディーゼルエンジンを搭載するディーゼル車両に適用した場合には、還元剤としてHCを含むディーゼルエンジンの燃料(軽油)を使用し、この燃料が燃料タンクから配管P1内に供給されるように、エゼクタ、送りポンプ、配管等を適宜設けることにより容易に構成可能である。
The reducing agent used in the reducing
Further, for example, when the exhaust
(プラズマリアクタ)
プラズマリアクタ3は、プラズマにより、リーンバーンエンジン、ガソリン直噴エンジンまたはディーゼルエンジン等の酸素過剰雰囲気下での燃焼による排ガス中のNOXを、NO2に変換するものである。
また、プラズマリアクタ3は、プラズマにより、還元剤添加手段2において添加されたHC等の還元剤から、例えばラジカル等の活性種を生成するものである。
さらに、プラズマリアクタ3は、燃え残った燃料の粒や燃料中の硫黄分から生成されるサルフェート等のPM(Particulate Matter)を酸化することもできる。
(Plasma reactor)
The
The
Further, the
プラズマリアクタ3としては、本発明の目的を達成するものであれば特に限定されず、例えば、コロナ放電形式、パルス放電形式、バリア放電形式等の公知のプラズマリアクタから適宜選択して使用することができる。このなかでも、PMとNOXの酸化能を考慮すると、バリア放電形式のプラズマリアクタ3を選択することが好ましい。
また、本実施形態では、図1に示すように、1台のプラズマリアクタ3を配置しているが、排ガスの種類、適用する形態等に応じて、複数のプラズマリアクタを直列、または並列に適宜配置してもよい。
The
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, one
(NOX選択還元触媒ユニット)
NOX選択還元触媒ユニット4は、プラズマリアクタ3の後段に配置されており、その内部には排ガスが流通する複数の細孔11aを有する支持体11を含む触媒部材10を備えている(図2参照)。触媒部材10は、支持体11と、支持体11の複数の細孔11aを取り囲む内壁面11bを覆うように形成されたNOX選択還元触媒層20を有している。
ここで、NOX選択還元触媒層20は、一般に後記するように支持体11をスラリ状のNOX選択還元触媒スラリに含浸して製造されるため「ウォッシュコート(層)」と呼ばれることもある。
(NO X selective reduction catalyst unit)
The NO X selective
Here, the NO X selective
支持体11の形状は、排ガスが流通する空間を有していれば本発明では特に制限されず、本実施形態では図2に示すように、排ガスとの接触面積及び機械的強度を考慮し、複数の細孔11aが形成されたハニカム状のものを使用している。
また、支持体11は、耐熱性を有する材料から形成されることが好ましい。このような材料としては、例えば、コージエライト、ムライト、シリコンカーバイト(SiC)、等の多孔質体(セラミックス)や、メタル(例えば、ステンレス)等が挙げられる。
The shape of the
Further, the
NOX選択還元触媒層20は、図3に示すように、骨格となる多孔質担体21と、多孔質担体21の表面に担持した銀22及びニッケル23を主要部として形成されている。NOX選択還元触媒層20の内部には、支持体11の細孔11aに連続する複数の連続細孔24が形成されている。このようにNOX選択還元触媒層20が複数の連続細孔24を有することにより、排ガスとの接触面積が飛躍的に増加するので、効率的にNOXを浄化することができる。
As shown in FIG. 3, the NO x selective
多孔質担体21は、例えば、アルミナ、ゼオライト、シリカ、チタニア、ジルコニア、シリカアルミナ等から適宜選択して使用し、形成することができる。
The
銀22は、HC等の還元剤によるNOX、NO2の分解反応を促進する触媒である。
ここで、銀22の含有量は、NOX選択還元触媒層20の質量に対して1.5質量%以上5質量%以下の範囲内であることが好ましく(好適範囲)、さらに2.0質量%以上4.0質量%以下の範囲内であることが好ましい(最適範囲)。
これは、図4に示すように、銀22の含有量が1.5質量%を下回ると、NOXとの接触面積が小さく、つまりNOXの分解反応場所が少なくなるので、NOX浄化率が70%より下回ってしまい、NOXの効果的な浄化が望めない傾向があるからである。一方、銀22の含有量が5質量%を上回ると、NOXを還元するために添加した還元剤が優先的に酸化されてしまい、その結果、NOX浄化率が70%より下回ってしまいNOXの効果的な浄化が望めない傾向があるからである。さらに、銀22の含有量が2.0質量%以上4.0質量%以内では、NOX浄化率は80%以上となるので、より好適に浄化することができる。
なお、図4は、ニッケル23を1.8g/L含有するNOX選択還元触媒層について、銀の含有量とNOX浄化率との関係を示すグラフである。
The content of
This is because, as shown in FIG. 4, when the content of
Incidentally, FIG. 4, for the NO X selective reducing catalyst layer of
ニッケル23は、酸化能の高い物質である。したがって、ニッケル23が、NOX選択還元触媒層20に含まれることにより、HC等の還元剤を分解(酸化)する。したがって、コーキングが発生しにくくなる。
また、酸化能を有する物質としてニッケル23のほかに、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)等が挙げられるが、これらは酸化能が強すぎるため、還元剤及びHC−NOXの中間体等を燃焼させてしまい、NOX浄化率が低下してしまう傾向がある。しかし、ニッケル23は、白金(Pt)等と比較して適度な酸化能を有するので良好に使用することができる。
Further, in addition to
ここで、ニッケル23の含有量は、NOX選択還元触媒層20の質量に対して、0.9質量%以上3.6質量%以下の範囲内であることが好ましい。ニッケル23の含有量が0.9質量%を下回ると、ニッケル23全体としての酸化能が低すぎて、HC等の還元剤を分解できずコーキングが発生してしまい、NOX浄化率が低下する傾向にあるからである。一方、ニッケル23の担持量が3.6質量%を上回ると、ニッケル23によるHC等の還元剤の酸化が優先してしまい、すなわちNOXを還元する還元剤が優先的に酸化(燃焼)して消費されてしまい、その結果、NOX浄化率が低下する傾向にあるからである。
The content of
続いて、本実施形態に係る排ガス浄化システム1の動作について、図1から図3を適宜参照して説明する。
Next, the operation of the exhaust
はじめに、例えば、図示しないエンジンが作動すると、排ガス浄化システム1の上流側から排ガスが供給される。
そして、還元剤添加手段2から、排ガス中に還元剤が添加される。
First, for example, when an engine (not shown) operates, exhaust gas is supplied from the upstream side of the exhaust
Then, a reducing agent is added to the exhaust gas from the reducing
還元剤の添加量は、排ガスの量に応じて適宜調整することが好ましい。すなわち、例えば、排ガス浄化システム1を車両や船舶等のエンジン等に接続する排気系に適用した場合には、エンジン回転数と排出される排ガス中のNOXの量との関係を予め測定しておき、これに基づきCPU等からなる還元剤添加量制御装置を設けて、自動的に適量の還元剤を添加するようにしてもよい。
It is preferable that the addition amount of the reducing agent is appropriately adjusted according to the amount of the exhaust gas. That is, for example, when the exhaust
そして、プラズマリアクタ3の電源をオンにしてプラズマを発生し、排ガス中のNOXをNO2に変換すると共に、HC等の還元剤からラジカル等の活性種を生成する。
Then, the power of the
HC、ラジカル等の活性種(以下「活性HC」と称する)、NO2、及びNOXを含む排ガスは、NOX選択還元触媒ユニット4の細孔11aに供給される(図2参照)。
Exhaust gas containing active species such as HC and radicals (hereinafter referred to as “active HC”), NO 2 , and NO X is supplied to the
細孔11aに排ガスが供給されると、図3に示すように、HC、活性HC、NO2、NOX等は、NOX選択還元触媒層20の表面に接近すると共に、その一部は連続細孔24に侵入する。そして、NO2及びNOXは、HC及び活性HCにより、銀22を触媒として速やかにCO2、H2O、N2に分解される。
When the exhaust gas is supplied to the
また、例えば、エンジン回転数の急激な変動により、細孔11aに供給されるHCとNOX等の供給量が変動し、例えば、過剰のHCがNOX選択還元触媒層20の連続細孔24に供給されても、HCは酸化能の高いニッケル23により分解される。
したがって、銀22及びニッケル23を覆うように多孔質担体21の表面に付着物が形成されることはない。また、連続細孔24が閉塞することもない。よって、NOX選択還元触媒ユニット4は、継続的に使用しても、NOX浄化率が低下することはない。
Further, for example, the supply amounts of HC and NO X supplied to the fine holes 11 a fluctuate due to a rapid fluctuation of the engine speed, and, for example, excess HC is removed from the continuous fine holes 24 of the NO X selective
Therefore, no deposit is formed on the surface of the
このように排ガス浄化システム1によれば、高いNOX浄化率でコーキングを発生することなく、排ガス中のNOXを好適に浄化することができる。
According to the exhaust
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されることはない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
(1)NOX選択還元触媒ユニットに使用する触媒部材の製造
硝酸銀(AgNO3)4.72g、ベーマイト(γ−Al2O3・H2O)127g、硝酸ニッケル[Ni(NO3)2]9.9g、純水1000gをナス型フラスコに入れ撹拌した後、ロータリーエバポレータで余分な水分を取り除いた。それから、適宜な乾燥炉にて200℃で2時間、乾燥した。その後、マッフル炉にて200℃で2時間焼成して、Ag/Ni/Al2O3触媒粉末を得た。
(Example 1)
(1) NO X production of silver nitrate selective reduction catalyst unit used to catalyze member (AgNO 3) 4.72g, boehmite (γ-Al 2 O 3 · H 2 O) 127g, nickel nitrate [Ni (NO 3) 2] After 9.9 g and 1000 g of pure water were placed in an eggplant-shaped flask and stirred, excess water was removed with a rotary evaporator. Then, it was dried at 200 ° C. for 2 hours in an appropriate drying furnace. Then, it was calcined at 200 ° C. for 2 hours in a muffle furnace to obtain an Ag / Ni / Al 2 O 3 catalyst powder.
このようにして得たAg/Ni/Al2O3触媒粉末90g、アルミナバインダ(Al2O3濃度20%)50g及び純水150gを、アルミナボールとともにポットに入れ、12時間湿式粉砕して、スラリ状の触媒スラリを調製した。 90 g of the Ag / Ni / Al 2 O 3 catalyst powder thus obtained, 50 g of alumina binder (Al 2 O 3 concentration: 20%) and 150 g of pure water were put into a pot together with alumina balls, and wet-pulverized for 12 hours. A slurry-like catalyst slurry was prepared.
このように調整した触媒スラリに、ハニカム体積が30mLであり、単位体積あたりの細孔の密度が62.0セル/cm2(400セル/平方インチ)であり、細孔の開口径が152μm(6ミル)のコージエライト製ハニカム支持体を適宜な時間、浸漬した。その後、ハニカム支持体を触媒スラリから取り出して、過剰に付着した触媒スラリをエア噴霧により除去した後、150℃で1時間乾燥した。
このような操作を所定の触媒担持量が得られるまで繰り返した。
所定量の触媒が担持された後、ハニカム支持体をマッフル炉中500℃で2時間焼成した。
このようにして、銀及びニッケルを含み、γ−アルミナを主成分とするNOX選択還元触媒層をハニカム支持体の細孔壁面に形成し、実施例1で使用する触媒部材を製造した。
ハニカム支持体の細孔の単位容積に対して、NOX選択還元触媒層の量(ウオッシュコート量)は150g/L、銀の含有量は4.1g/L、ニッケル含有量は2.7g/Lであった。
したがって、NOX選択還元触媒層に対する銀の含有量は2.7質量%、ニッケル含有量は1.8質量%となる。
The thus prepared catalyst slurry had a honeycomb volume of 30 mL, a density of pores per unit volume of 62.0 cells / cm 2 (400 cells / square inch), and an opening diameter of pores of 152 μm ( (6 mil) cordierite honeycomb support was immersed for an appropriate time. Thereafter, the honeycomb support was taken out of the catalyst slurry, and the excessively attached catalyst slurry was removed by air spray, and then dried at 150 ° C. for 1 hour.
Such an operation was repeated until a predetermined amount of supported catalyst was obtained.
After a predetermined amount of catalyst was loaded, the honeycomb support was fired in a muffle furnace at 500 ° C. for 2 hours.
In this manner, comprises silver and nickel, the NO X selective reducing catalyst layer mainly composed of γ- alumina formed on the pore walls of the honeycomb support was produced a catalyst member used in Example 1.
To the unit volume of the pores of the honeycomb substrate, the amount of the NO X selective reducing catalyst layer (wash coat amount) is 150 g / L, the content of silver 4.1 g / L, nickel content 2.7 g / L.
Accordingly, the content of silver to the NO X selective reducing catalyst layer 2.7% by weight, the nickel content becomes 1.8 mass%.
(2)排ガス浄化システムの構成
次に、実施例1に係る排ガス浄化システムの構成について図5及び図6を参照して説明する。図5は、本発明の実施例1に係る排ガス浄化システムの構成を模式的に示す図面である。図6は、図5に示す排ガス浄化システムのプラズマリアクタの構成を模式的に示す側断面図である。
(2) Configuration of Exhaust Gas Purification System Next, the configuration of the exhaust gas purification system according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a drawing schematically showing a configuration of the exhaust gas purification system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a side sectional view schematically showing a configuration of a plasma reactor of the exhaust gas purification system shown in FIG.
図5に示すように、実施例1に係る排ガス浄化システム50は、上流側から下流側に向かって、モデルガスを加熱する加熱炉60と、プラズマリアクタ70と、NOX選択還元触媒ユニット80とを備えている。加熱炉60とプラズマリアクタ70の間には、適宜な装置により還元剤として所望量のHCをモデルガス中に添加可能となっている。また、排ガス浄化システム50の後段には、浄化されたガスの組成を分析する分析計90が設けられている。
As shown in FIG. 5, the exhaust
排ガス浄化システム50で使用したプラズマリアクタ70は、図6に示すように、所定間隔で順に並設された金属電極71、72、73、74、75、76のうち、金属電極72、73、74、75、76の金属電極71側を誘電体72a、73a、74a、75a、76aでそれぞれ被覆し、金属電極71、73、75を高電圧入力側に接続し、金属電極72、74、76をアース側(GND)に接続して、誘電体72a、73a、74a、75a、76aと前記間隔を隔てて対向した金属電極71、72、73、74、75との間をプラズマが発生(プラズマ発生部)する構成とした。
すなわち、プラズマリアクタ70には、5つのプラズマ発生部が層状となって形成されており、これにHCが添加されたモデルガスが供給される。
As shown in FIG. 6, the
That is, the
金属電極71、72、73、74、75、76は、SUS316で形成し、厚さは1.0mm、大きさは20×50mmとした。誘電体72a、73a、74a、75a、76aは、アルミナ(Al2O3)セラミックスで形成し、被覆する厚さは0.5mmとした。
また、金属電極71と誘電体72a、金属電極72と誘電体73a、金属電極73と誘電体74a、金属電極74と誘電体75a、金属電極75と誘電体76a、との間隔は、それぞれ0.5mmとした。
The
Further, the distances between the
プラズマリアクタ70によるプラズマ発生条件は以下の通りとした。
交流の正弦波200Hz、印加電圧7.6kVとして、プラズマリアクタ70に入力した。この時の電力を3.1Wとし、電界強度を7.6kV/mm、電力密度を1.2W/cm3とした。
The plasma generation conditions by the
A 200 Hz AC sine wave and an applied voltage of 7.6 kV were input to the
NOX選択還元触媒ユニット80は、実施例1で製造した前記触媒部材を所定のケーシング内に装填することによって構成した。
The NO X selective
モデルガスとしては、一酸化窒素(NO)300ppm、一酸化炭素(CO)1100ppm、二酸化炭素(CO2)4体積%、酸素(O2)11体積%、水(H2O)6体積%及び窒素(N2)残部から組成されたものを使用した。なお、モデルガス中の各成分の濃度は、25℃(室温)、1atm(大気圧)のときの値である。 As model gas, nitrogen monoxide (NO) 300 ppm, carbon monoxide (CO) 1100 ppm, carbon dioxide (CO 2 ) 4% by volume, oxygen (O 2 ) 11% by volume, water (H 2 O) 6% by volume and A composition composed of the balance of nitrogen (N 2 ) was used. The concentrations of the components in the model gas are values at 25 ° C. (room temperature) and 1 atm (atmospheric pressure).
HCとしては、ノルマルヘキサデカン(n−C16H34)を炭素換算にして2000ppmのものを使用した。 As HC, normal hexadecane (nC 16 H 34 ) having a carbon equivalent of 2000 ppm was used.
(3)排ガス浄化システムの評価試験
実施例1に係る排ガス浄化システムについて、次の評価試験を行った。
(3) Evaluation Test of Exhaust Gas Purification System The following evaluation test was performed on the exhaust gas purification system according to Example 1.
(3−1)NOX浄化率の経時変化試験およびその評価
この試験では、実施例1の触媒部材を備えた排ガス浄化システム50に、300℃に加熱したモデルガスを導入するとともに、排ガス浄化システム50から排出されるガス中のNOX量を分析計90(図5参照)で時間を追って測定した。そして、その測定結果に基づいて時間を追ってのNOX浄化率を算出した。その排ガス浄化システム50におけるNOX浄化率の経時変化を図7(a)に示す。
(3-1) Time-dependent change test of NO X purification rate and its evaluation In this test, a model gas heated to 300 ° C. was introduced into an exhaust
(3−2)排ガス浄化システムを使用した最大NOX浄化率の測定試験およびその評価
この評価試験では、実施例1、後記する実施例2および実施例3の触媒部材を備えた排ガス浄化システム50ならびに比較例の触媒部材を備えた排ガス浄化システムについて、300℃に加熱したモデルガスを導入するとともに、この排ガス浄化システム50から排出されるガス中のNOX量を分析計90(図5参照)で測定した。そして、次の式(1)を用いて、排ガス浄化システム50のNOX浄化率を算出した。なお、測定開始直後のNOX浄化率を、最大NOX浄化率とした。測定結果を図7(b)に示す。
(3-2) Measurement Test of Maximum NO X Purification Rate Using Exhaust Gas Purification System and Its Evaluation In this evaluation test, an exhaust
(実施例2)
実施例2に係るNOX選択還元触媒層の作製方法は、Ag/Ni/Al2O3触媒粉末を作製する際の硝酸ニッケル(AgNO3)を4.95g、ハニカム支持体の細孔の単位容積に対するニッケルの含有量を1.35g/L(NOX選択還元触媒層に対するニッケルの含有量は0.9質量%)とした以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化システムを構成するとともに、実施例1と同様にしてNOX浄化率を測定した。その結果を、図7(b)に示す。
(Example 2)
A manufacturing method of the NO X selective reduction catalyst layer according to the second embodiment, Ag / Ni / Al 2 O 3 of nickel nitrate in making the catalyst powder (AgNO 3) and 4.95 g, the unit of the pores of the honeycomb substrate with the exception that the content of nickel to volume 1.35 g / L (amount of nickel to the NO X selective reducing catalyst layer was 0.9 wt%) and, in the same manner as in example 1 forming the exhaust gas purifying system The NO x purification rate was measured in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
(実施例3)
実施例3に係るNOX選択還元触媒層の作製方法は、Ag/Ni/Al2O3触媒粉末を作製する際の硝酸ニッケル(AgNO3)を19.8g、ハニカム支持体の細孔の単位容積に対するニッケルの含有量を5.4g/L(NOX選択還元触媒層に対するニッケル含有量は、3.6質量%)とした以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化システムを構成するとともに、実施例1と同様にしてNOX浄化率を測定した。その結果を、図7(b)に示す。
(Example 3)
The method for producing the NO x selective reduction catalyst layer according to Example 3 is as follows: 19.8 g of nickel nitrate (AgNO 3 ) when producing the Ag / Ni / Al 2 O 3 catalyst powder, and the unit of pores of the honeycomb support. 5.4 g / L of nickel content to volume (nickel content for the NO X selective reducing catalyst layer is 3.6 mass%) except for using, as well as forming the exhaust gas purifying system in the same manner as in example 1 The NO x purification rate was measured in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG.
(比較例)
比較例に係るNOX選択還元触媒層の作製方法は、硝酸ニッケル(AgNO3)を使用せず、Ag/Al2O3触媒粉末を調整した以外は、実施例1と同様にして排ガス浄化システムを構成した。なお、ハニカム支持体の細孔の単位容積に対して、NOX選択還元触媒層は150g/L、銀の含有量は4.1g/L(NOX選択還元触媒層に対する銀の含有量は2.7質量%)であった。そして、実施例1と同様にしてNOX浄化率の測定試験を行った。
(Comparative example)
The method for producing the NO X selective reduction catalyst layer according to the comparative example is the same as that of Example 1 except that nickel / nitrate (AgNO 3 ) was not used and the Ag / Al 2 O 3 catalyst powder was adjusted. Was configured. Incidentally, with respect to a unit volume of the pores of the honeycomb support, NO X selective reduction catalyst layer 150 g / L, the content of the silver content of silver to 4.1g / L (NO X selective
以上説明した実施例1から実施例3、及び比較例に係るNOX選択還元触媒層を製造する際に使用した材料、及び作製したNOX選択還元触媒層中の銀及びニッケルの含有量を表1にまとめて示す。 The materials used in manufacturing the NO X selective reduction catalyst layers according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples described above, and the contents of silver and nickel in the manufactured NO X selective reduction catalyst layers are shown in Table. 1 together.
(4)排ガス浄化システムの測定結果
続いて、測定結果について、図7(a)、(b)を参照して説明する。図7(a)は、実施例1と比較例について、300℃に加熱したモデルガスにおけるNOX浄化率の経時変化を示すグラフである。図7(b)は、実施例1〜3及び比較例について、ニッケルの含有量と実験直後における最大NOX浄化率との関係を示すグラフである。
(4) Measurement Results of Exhaust Gas Purification System Next, measurement results will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b). FIG. 7A is a graph showing the change over time in the NO X purification rate of the model gas heated to 300 ° C. in Example 1 and Comparative Example. FIG. 7B is a graph showing the relationship between the nickel content and the maximum NO X purification rate immediately after the experiment for Examples 1 to 3 and Comparative Example.
(4−1)実施例1及び比較例に係る排ガス浄化システムにおけるNOX浄化率の経時変化
図7(a)から明らかなように、NOX選択還元触媒層にニッケルが含まれる実施例1によれば、ニッケルの含まれない比較例に対して、時間の経過に伴うNOX浄化率の低下率が小さいことがわかる。したがって、ニッケルがNOX選択還元触媒層に含まれることにより、コーキングが発生しにくく耐久性が向上したことがわかる。
(4-1) Example 1 and is apparent from graph showing the change in 7 of the NO X purification rate of the exhaust gas purifying system (a) according to the comparative example, in Example 1 that contains nickel in the NO X selective reducing catalyst layer According to the figure, it is understood that the rate of decrease in the NO X purification rate with time is smaller than that in the comparative example containing no nickel. Therefore, nickel by being included in the NO X selective reducing catalyst layer, coking it is seen that improved hardly durability occurs.
(4−2)実施例1〜実施例3及び比較例に係る排ガス浄化システムにおける最大NOX浄化率
図7(b)から明らかなように、NOX選択還元触媒層内のニッケル含有量が0.9質量%以上3.6質量%の範囲以内であれば、NOXを良好に浄化できることがわかる。
また、図7(b)から明らかなように、NOX選択還元触媒層に対して3.6質量%以下でニッケルを含有するNOX選択還元触媒層を備えた本発明に係る排ガス浄化システムは、ニッケルを含まないNOX選択還元触媒層(比較例)を備えた排ガス浄化システムと比較しても遜色ない良好な最大NOX浄化率を維持している。すなわち、NOX選択還元触媒層の量に対してニッケルの含有量が3.6質量%以下であれば、排ガス中のNOXを良好に浄化することができることがわかる。
(4-2) Maximum NO X Purification Rate in Exhaust Gas Purification Systems According to Examples 1 to 3 and Comparative Example As is clear from FIG. 7B, the nickel content in the NO X selective reduction catalyst layer is 0%. if it is within the range of .9 mass% and not more than 3.6 mass%, it can be seen that satisfactorily purify NO X.
As apparent from FIG. 7 (b), an exhaust gas purification system according to the present invention with the NO X selective reducing catalyst layer containing nickel in 3.6 wt% or less with respect to the NO X selective reducing catalyst layer Also, a good maximum NO X purification rate comparable to that of an exhaust gas purification system having a NO X selective reduction catalyst layer containing no nickel (Comparative Example) is maintained. That is, if is less than 3.6 mass% content of nickel relative to the amount of the NO X selective reducing catalyst layer, it is understood that it is possible to satisfactorily purify NO X in the exhaust gas.
以上、本発明の好適な実施形態について一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような適宜な変更が可能である。 As described above, an example of the preferred embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, the following appropriate changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
前記した実施形態では、排ガス浄化システム1は、別体の還元剤添加手段2、プラズマリアクタ3及びNOX選択還元触媒ユニット4が配管P1〜P3で接続して構成されるとしたが、その他に例えば、配管を設けず還元剤添加手段2、プラズマリアクタ3及びNOX選択還元触媒ユニット4を一体型で構成してもよい。このように一体型の排ガス浄化システムとすると小型化できるので、例えば容易に小型車に搭載することができる。
In the embodiment described above, the exhaust
1 排ガス浄化システム
2 還元剤添加手段
3 プラズマリアクタ
4 NOX選択還元触媒ユニット
10 触媒部材
11 支持体
11a 細孔
11b 内壁面
20 NOX選択還元触媒層
21 多孔質担体
22 銀
23 ニッケル
24 連続細孔
P1、P2、P3 配管
1 exhaust
Claims (4)
前記NOX選択還元触媒層は、ニッケルとNOX選択還元触媒とを含有したことを特徴とする排ガス浄化システム。 From the upstream side of the exhaust gas to flow toward the downstream side, and the plasma reactor, and a the NO X selective reducing catalyst unit having the NO X selective reducing catalyst layer which acts on the exhaust gas, the exhaust gas upstream of the plasma reactor An exhaust gas purification system provided with a reducing agent adding means for adding a reducing agent,
Wherein the NO X selective reducing catalyst layer, the exhaust gas purification system characterized by containing nickel and the NO X selective reducing catalyst.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004059923A JP2004283823A (en) | 2003-03-06 | 2004-03-04 | Exhaust gas purification system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003060435 | 2003-03-06 | ||
JP2004059923A JP2004283823A (en) | 2003-03-06 | 2004-03-04 | Exhaust gas purification system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004283823A true JP2004283823A (en) | 2004-10-14 |
Family
ID=33302158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004059923A Pending JP2004283823A (en) | 2003-03-06 | 2004-03-04 | Exhaust gas purification system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004283823A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011064161A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Acr Co Ltd | Exhaust emission control device using plasma discharge |
JP2014507254A (en) * | 2011-07-07 | 2014-03-27 | トヨタ自動車株式会社 | NOx purification catalyst and method for producing the same |
-
2004
- 2004-03-04 JP JP2004059923A patent/JP2004283823A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011064161A (en) * | 2009-09-18 | 2011-03-31 | Acr Co Ltd | Exhaust emission control device using plasma discharge |
JP2014507254A (en) * | 2011-07-07 | 2014-03-27 | トヨタ自動車株式会社 | NOx purification catalyst and method for producing the same |
US9132419B2 (en) | 2011-07-07 | 2015-09-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | NOx purification catalyst and method of producing the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100482325C (en) | Catalyst arrangement and method of purifying the exhaust gas of internal combustion engines operated under lean conditions | |
RU2392456C2 (en) | Method and device for cleaning of exhaust gas | |
KR101830995B1 (en) | Improved catalyzed soot filter | |
US7207169B2 (en) | System and method for purifying an exhaust gas | |
JP4935219B2 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
JP6487982B1 (en) | Exhaust gas purification catalyst | |
KR20150111924A (en) | Catalytic articles, systems and methods for the oxidation of nitric oxide | |
JP2016531736A (en) | Tungsten / titania oxidation catalyst | |
KR20080056001A (en) | Exhaust purifying system for internal combustion engine | |
US4710487A (en) | Diesel exhaust gas catalyst | |
JPH10202105A (en) | Oxidation catalyst for diesel exhaust gas | |
JP4189337B2 (en) | Exhaust gas purification system | |
US7374728B2 (en) | Exhaust gas purification system | |
CN109310991B (en) | Diesel oxidation catalytic converter | |
JP2017185467A (en) | Exhaust gas cleaning catalyst | |
JP7381372B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP3270295B2 (en) | Oxidation catalyst for unburned hydrocarbons in exhaust gas and method for removing the same | |
JP4582806B2 (en) | Exhaust gas purification device | |
JP2004283823A (en) | Exhaust gas purification system | |
JP2007332885A (en) | Nox purification system and nox purification method | |
JP2008036629A (en) | Method for cleaning internal combustion engine exhaust gas | |
JP2001252565A (en) | Exhaust gas cleaning catalyst | |
JP2004306019A (en) | Exhaust gas cleaning system | |
JP2009273989A (en) | Exhaust gas cleaning device | |
JP2004346902A (en) | Oxidation catalyst carrying diesel particulate filter and exhaust gas processing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080604 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080610 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080711 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080826 |