JP2005125275A - Device for treating diesel exhaust gas and method therefor - Google Patents

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JP2005125275A JP2003365784A JP2003365784A JP2005125275A JP 2005125275 A JP2005125275 A JP 2005125275A JP 2003365784 A JP2003365784 A JP 2003365784A JP 2003365784 A JP2003365784 A JP 2003365784A JP 2005125275 A JP2005125275 A JP 2005125275A
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Naomi Imada
尚美 今田
Yasuyoshi Kato
泰良 加藤
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Mitsubishi Power Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for treating a diesel exhaust gas capable of reducing the discharge amount of PM, NOx and SO<SB>3</SB>in the exhaust gas as much as possible, by effectively removing these materials without poisoning a denitration catalyst and to provide a method therefor. <P>SOLUTION: In the device for treating the diesel exhaust gas provided with dust and soot removing means (2 and 3) which catch particle matters (PM) in the exhaust gas, incinerate and eliminate them in an exhaust gas flow passage 10 of a diesel engine 1, a nitrogen oxide removing device 4 and a sulfur oxide removing device 6 are provided in this order in the exhaust gas flue 10 of the next stream to the dust and soot removing means (2 and 3), and the sulfur oxide removing device 6 is a sulfur oxide absorbing agent layer of which the absorbing component is an alkaline salt. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ディーゼル排ガス処理装置および処理方法に係り、特に、自動車などの移動式のディーゼルエンジンや、発電機などの定置型の小型ディーゼルエンジンなどから排出されるディーゼル排ガス中の硫黄酸化物を除去することができる、ディーゼル排ガス処理装置および処理方法に関する。   The present invention relates to a diesel exhaust gas treatment device and a treatment method, and in particular, removes sulfur oxides in diesel exhaust gas emitted from a mobile diesel engine such as an automobile or a stationary small diesel engine such as a generator. The present invention relates to a diesel exhaust gas treatment apparatus and a treatment method.

ディーゼル車から排出される粒子状物質(Particulate Matter、以下、PMという)は、発ガン性を有するおそれがあり、国民の健康への悪影響が懸念されている。すなわち、近年自動車から排出される粒子状物質および窒素酸化物を低減し、大気汚染の改善を図ることが緊急課題となっている。そこで、自動車から排出される環境汚染物質の規制が強化されることとなり、窒素酸化物(NOx)とPMを規制する「自動車NOx・PM法」が制定され、今まで以上に厳しい規制が実施される予定である。このような状況下、エンジンの燃焼改善が精力的に行われているが、NOx発生量を減らそうとすると燃費が低下し、かつPM発生量が増加するというトレードオフの関係があり、ディーゼルエンジン排ガス中の汚染物質を浄化するための後処理技術の開発が積極的に進められている。   Particulate matter (hereinafter referred to as PM) discharged from diesel vehicles may have a carcinogenic effect, and there are concerns about adverse effects on public health. That is, in recent years, it has become an urgent task to reduce particulate matter and nitrogen oxides emitted from automobiles and to improve air pollution. Therefore, regulations on environmental pollutants emitted from automobiles will be strengthened, and the "Automobile NOx / PM Law" that regulates nitrogen oxides (NOx) and PM has been enacted, and stricter regulations than ever have been implemented. That is scheduled. Under these circumstances, engine combustion has been energetically improved, but there is a trade-off relationship between reducing fuel consumption and increasing PM generation when attempting to reduce NOx generation. Development of post-treatment technology for purifying pollutants in exhaust gas is being actively promoted.

一方、自動車等の移動式ディーゼルエンジン設備だけでなく、定置型ディーゼルエンジン設備、すなわち発電設備やビル、病院等に設置される分散型電源設備等は増加傾向にあり、これらの排ガス規制も強化されている。   On the other hand, not only mobile diesel engine equipment such as automobiles, but also stationary diesel engine equipment, that is, power generation equipment, distributed power equipment installed in buildings, hospitals, etc. are increasing, and these exhaust gas regulations have been strengthened. ing.

このようなディーゼルエンジンを有する各種設備から排出されるディーゼル排ガスの処理技術は、種々提案され、実施されている。図6に、現在主流となっているディーゼル排ガス処理装置のフローを示す。図6において、この装置は、ディーゼルエンジン1の排ガス流路としての排気管または排ガスダクト10に、ガス流れ方向に沿って順次設けられた酸化触媒層2、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)3、還元剤注入装置5および脱硝触媒層4を有している。   Various techniques for treating diesel exhaust gas discharged from various facilities having such a diesel engine have been proposed and implemented. FIG. 6 shows a flow of a diesel exhaust gas treatment apparatus that is currently mainstream. In FIG. 6, this apparatus includes an oxidation catalyst layer 2, a diesel particulate filter (DPF) 3, a reduction catalyst, which are sequentially provided in the exhaust pipe or exhaust gas duct 10 as the exhaust gas flow path of the diesel engine 1 along the gas flow direction. An agent injection device 5 and a denitration catalyst layer 4 are provided.

排ガス中のPMは、例えば交互に目を埋めたハニカム担体からなるDPF3で捕集され、前段の酸化触媒層2により下記(1)式に従いNOが酸化されて発生したNO2 によって下記(2)式に従って燃焼除去される。
NO+1/2O2 →NO2 ……(1)
NO2 +C→CO2 +1/2N2 ……(2)
PMが除去された排ガスは、後流の脱硝触媒層4に流入し、排ガス中の窒素酸化物は還元剤注入装置5から注入された、例えば尿素や炭化水素によって選択的に接触還元、分解される。
特開昭60−235620号公報
PM in the exhaust gas is collected by, for example, DPF 3 made of a honeycomb carrier with alternately filled eyes, and NO 2 generated by oxidation of NO in accordance with the following equation (1) by the preceding oxidation catalyst layer 2 (2) It is burned off according to the formula.
NO + 1 / 2O 2 → NO 2 (1)
NO 2 + C → CO 2 + 1 / 2N 2 (2)
The exhaust gas from which PM has been removed flows into the downstream denitration catalyst layer 4, and nitrogen oxides in the exhaust gas are selectively catalytically reduced and decomposed by, for example, urea or hydrocarbons injected from the reducing agent injection device 5. The
JP-A-60-235620

上記PMを捕集、燃焼させる排ガス処理技術は、高いPM除去率が得られる優れた方法であるが、以下に示す問題があった。
すなわち、ディーゼルエンジンでは、燃料として、例えば軽油、重油などが用いられるが、これら燃料中には硫黄(S)分が含まれており、このS分は硫黄酸化物、主にSO2 としてエンジンから排出され、大気汚染の原因となる。
The exhaust gas treatment technology for collecting and burning the PM is an excellent method for obtaining a high PM removal rate, but has the following problems.
That is, in diesel engines, for example, light oil, heavy oil, etc. are used as fuel, and these fuels contain sulfur (S) content, and this S content is sulfur oxide, mainly SO 2 from the engine. It is discharged and causes air pollution.

ここで、本発明者による詳細な検討によれば、ディーゼル排ガス中のPMをDPFによって捕集し、酸化、燃焼させる処理方法を採用した場合、排ガス中に含まれるSO2 の60%程度が酸化触媒層上で下記(3)式に従って酸化され、三酸化硫黄(SO3 )が生成することが判明した。 Here, according to a detailed examination by the present inventor, when a treatment method in which PM in diesel exhaust gas is collected by DPF, oxidized and burned is adopted, about 60% of SO 2 contained in the exhaust gas is oxidized. It was found that the catalyst layer was oxidized according to the following formula (3) to produce sulfur trioxide (SO 3 ).

SO2 +1/2O2 →SO3 ……(3)
硫黄酸化物は人体、特に呼吸器に悪影響を及ぼすので、これをそのまま大気に排出することは好ましくない。また、SO3 はSO2 よりも有害であり、数ppmでも人体に対する影響が大きいことが分かっている。そこで、近年、硫黄酸化物の排出量を低減するため、ディーゼルエンジンの燃料として低S分の軽油を使用する傾向にあるが、燃料中のS分を、例えば50ppmに低減したとしても排ガス中に数ppmの硫黄酸化物が混入することは避けられず、都市部を走行するディーゼル車等から排出されるSO3 は大きな問題となっている。
SO 2 + 1 / 2O 2 → SO 3 (3)
Since sulfur oxides adversely affect the human body, especially the respiratory tract, it is not preferable to exhaust it to the atmosphere as it is. In addition, it has been found that SO 3 is more harmful than SO 2 and has a great influence on the human body even at several ppm. Therefore, in recent years, in order to reduce the amount of sulfur oxides emitted, there is a tendency to use low S content diesel oil as the fuel for diesel engines. However, even if the S content in the fuel is reduced to, for example, 50 ppm, It is inevitable that several ppm of sulfur oxide is mixed, and SO 3 emitted from diesel vehicles traveling in urban areas is a major problem.

一方、コジェネなどに用いられる定置式ディーゼルエンジンでは主にS分500ppm程度のA重油が燃料としてが使用され、排ガス中の硫黄酸化物濃度は数10ppmにもなると言われている。このようなコジェネ施設は、その大部分が都市近郊に設置されているため、ディーゼル排ガスに含まれる硫黄酸化物の人体への悪影響が懸念されている。   On the other hand, in stationary diesel engines used for cogeneration etc., it is said that A heavy oil having an S content of about 500 ppm is mainly used as fuel, and the concentration of sulfur oxides in exhaust gas is several tens of ppm. Since most of such cogeneration facilities are installed in the suburbs of the city, there is a concern that the sulfur oxide contained in the diesel exhaust gas may adversely affect the human body.

ところで、ディーゼル排ガスを処理する際、通常、PMの除去と同時に脱硝触媒を用いてNOx処理が行われる場合が多いが、SO3 はSO2 よりも脱硝触媒への吸着力が大きいために、排ガス中のSO3 が脱硝触媒性能を著しく低下させる原因となる。従って、酸化触媒を含む装置によってディーゼル排ガスを処理する場合、SO3 によって被毒された脱硝触媒の性能低下により、NOxが十分処理されずに系外に排出されるという二次的な問題が生じるおそれがある。 By the way, when treating diesel exhaust gas, NOx treatment is usually performed using a denitration catalyst simultaneously with removal of PM. However, since SO 3 has a higher adsorption power to the denitration catalyst than SO 2 , SO 3 in the inside causes a significant decrease in the performance of the denitration catalyst. Therefore, when diesel exhaust gas is treated by an apparatus containing an oxidation catalyst, a secondary problem arises in that NOx is exhausted out of the system without being sufficiently treated due to the reduced performance of the denitration catalyst poisoned by SO 3 . There is a fear.

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、排ガス中のSOx、特にSO3 の排出量を極力低減することができるディーゼル排ガス処理装置および処理方法ならびにSO3 による脱硝触媒の被毒を防止しつつ、排ガス中のSO3 を吸収除去することができるディーゼル排ガス処理装置および処理方法を提供することにある。 An object of the present invention shows the above-mentioned solution to the problems of the prior art, SOx in exhaust gas, particularly poisoning of a denitration catalyst by diesel exhaust gas treatment apparatus and processing method, and SO 3 can be reduced as much as possible the emission of SO 3 An object of the present invention is to provide a diesel exhaust gas treatment device and a treatment method capable of absorbing and removing SO 3 in exhaust gas while preventing the above.

上記課題は、ディーゼルエンジンの排ガス煙道に、硫黄酸化物(SOx)除去手段を設けることにより解決できる。すなわち、上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
(1)ディーゼルエンジンの排ガス流路に、排ガス中の粒子状物質を捕集して燃焼除去する煤塵除去手段を設けたディーゼル排ガス処理装置において、前記排ガス煙道に硫黄酸化物除去手段を設けたことを特徴とするディーゼル排ガス処理装置。
(2)前記硫黄酸化物除去手段を、前記煤塵除去手段の後流に設けたことを特徴とする上記(1)に記載のディーゼル排ガス処理装置。
(3)前記硫黄酸化物除去手段が、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物、ならびに酸化鉄のうち少なくとも一種を吸収成分とする硫黄酸化物吸収剤層であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のディーゼル排ガス処理装置。
(4)前記煤塵除去手段の後流に順次、窒素酸化物除去手段および硫黄酸化物除去手段を設け、該硫黄酸化物除去手段を、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物のうち少なくとも一種を吸収成分とする硫黄酸化物吸収剤層としたことを特徴とする上記(1)〜(3)の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。
(5)前記煤塵除去手段の後流に順次、硫黄酸化物除去手段および窒素酸化物除去手段を設け、前記硫黄酸化物除去手段を、酸化鉄を吸収成分とする硫黄酸化物吸収剤層としたことを特徴とする上記(1)〜(3)の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。
(6)前記硫黄酸化物の吸収剤は、前記吸収成分を触媒担体へ担持させたものであり、担持量が50〜200g/lであることを特徴とする上記(3)〜(5)の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。
(7)前記煤塵除去手段は、酸化触媒層とフィルタとの組み合わせまたは酸化触媒付きフィルタであることを特徴とする上記(1)〜(6)の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。
(8)前記窒素酸化物除去手段は、還元剤の存在下、窒素酸化物を選択的に接触還元除去する脱硝触媒層であることを特徴とする上記(4)または(5)に記載のディーゼル排ガス処理装置。
(9)ディーゼルエンジンの排ガスを酸化触媒層を有する煤塵除去手段に導入して排ガス中の粒子状物質を捕集し、NOの酸化によって生成したNO2 またはO2 によって燃焼、除去した後、窒素酸化物除去手段に導入して窒素酸化物を分解、除去し、次いで、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物のうち少なくとも一種を吸収成分として用いた硫黄酸化物吸収剤層に導入して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去することを特徴とするディーゼル排ガス処理方法。
(10)ディーゼルエンジンの排ガスを酸化触媒層を有する煤塵除去手段に導入して排ガス中の粒子状物質を捕集し、NOの酸化によって生成したNO2 またはO2 によって燃焼、除去した後、酸化鉄を吸収成分として用いた硫黄酸化物吸収剤層に導入して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去し、次いで窒素酸化物除去手段に導入して窒素酸化物を分解、除去することを特徴とするディーゼル排ガス処理方法。
The above problem can be solved by providing a sulfur oxide (SOx) removing means in the exhaust gas flue of the diesel engine. That is, in order to solve the above problems, the invention claimed in the present application is as follows.
(1) In a diesel exhaust gas treatment apparatus provided with dust removal means for collecting and removing particulate matter in exhaust gas in the exhaust gas flow path of a diesel engine, sulfur oxide removal means is provided in the exhaust gas flue. A diesel exhaust gas treatment apparatus characterized by that.
(2) The diesel exhaust gas treatment apparatus as described in (1) above, wherein the sulfur oxide removing means is provided downstream of the dust removing means.
(3) The sulfur oxide removing means is a sulfur oxide absorbent layer containing at least one of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element salts or oxides, and iron oxide as an absorbing component. The diesel exhaust gas treatment device according to (1) or (2) above.
(4) A nitrogen oxide removing means and a sulfur oxide removing means are sequentially provided downstream of the dust removing means, and the sulfur oxide removing means is a salt or oxide of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element. The diesel exhaust gas treatment device according to any one of (1) to (3), wherein the sulfur oxide absorbent layer has at least one of them as an absorption component.
(5) Sulfur oxide removal means and nitrogen oxide removal means are sequentially provided downstream of the dust removal means, and the sulfur oxide removal means is a sulfur oxide absorbent layer containing iron oxide as an absorption component. The diesel exhaust gas treatment apparatus according to any one of (1) to (3) above, wherein
(6) The sulfur oxide absorbent is obtained by carrying the absorbent component on a catalyst carrier, and the carrying amount is 50 to 200 g / l. The diesel exhaust gas treatment apparatus according to any one of the above.
(7) The diesel exhaust gas treatment apparatus according to any one of (1) to (6), wherein the dust removal means is a combination of an oxidation catalyst layer and a filter or a filter with an oxidation catalyst.
(8) The diesel as described in (4) or (5) above, wherein the nitrogen oxide removing means is a denitration catalyst layer that selectively reduces and removes nitrogen oxides in the presence of a reducing agent. Exhaust gas treatment equipment.
(9) Diesel engine exhaust gas is introduced into a dust removal means having an oxidation catalyst layer, particulate matter in the exhaust gas is collected, burned and removed by NO 2 or O 2 generated by oxidation of NO, and then nitrogen Sulfur oxide absorbent layer which is introduced into oxide removing means to decompose and remove nitrogen oxide, and then uses at least one of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element salts or oxides as an absorbing component A diesel exhaust gas treatment method characterized in that it is introduced into and absorbs and removes sulfur oxides in the exhaust gas.
(10) Diesel engine exhaust gas is introduced into a dust removal means having an oxidation catalyst layer, particulate matter in the exhaust gas is collected, burned and removed by NO 2 or O 2 generated by oxidation of NO, and then oxidized It is introduced into the sulfur oxide absorbent layer using iron as an absorption component to absorb and remove sulfur oxide in the exhaust gas, and then introduced into the nitrogen oxide removing means to decompose and remove nitrogen oxide. Diesel exhaust gas treatment method.

本願の請求項1に記載の発明によれば、排ガス中のPMのみならず、環境汚染の原因物質であり、かつ人体に悪影響が大きいSO3 の系外への排出を防止することができる。
本願の請求項2に記載の発明によれば、排ガス中のPMのみならず、煤塵除去手段の一部である酸化触媒層においてSO2 の酸化によって生成したSO3 を効果的に吸収、分離してその系外ヘの排出を回避することができる。
According to the invention described in claim 1 of the present application, it is possible to prevent not only PM in exhaust gas but also emission of SO 3 that is a causative substance of environmental pollution and has a great adverse effect on the human body.
According to the invention described in claim 2 of the present application, not only the PM in the exhaust gas but also SO 3 produced by the oxidation of SO 2 in the oxidation catalyst layer which is a part of the dust removal means is effectively absorbed and separated. The discharge to the outside of the system can be avoided.

本願の請求項3に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、SO3 を化学的に吸収または吸着してその系外への排出を防止することができる。
本願の請求項4に記載の発明によれば、硫黄酸化物除去手段を窒素酸化物除去手段の後流に設置したことにより、吸収成分としてアルカリ性塩を使用しても脱硝触媒のアルカリ塩による被毒、劣化を防止することができ、これによって、PM、SO3 を効率よく燃焼除去、または捕集できるうえ、脱硝触媒の劣化に伴うNOxの系外への排出を防止することができる。
According to the invention described in claim 3 of the present application, in addition to the effects of the above invention, SO 3 can be chemically absorbed or adsorbed to prevent its discharge out of the system.
According to the invention described in claim 4 of the present application, since the sulfur oxide removing means is installed downstream of the nitrogen oxide removing means, even if an alkaline salt is used as an absorbing component, the denitration catalyst is covered with the alkali salt. Poison and deterioration can be prevented, whereby PM and SO 3 can be efficiently removed by combustion or collected, and NOx can be prevented from being discharged outside the system due to deterioration of the denitration catalyst.

本願の請求項5に記載の発明によれば、SO3 が吸収、除去された後の排ガスが脱硝触媒層に流入するので、SO3 による脱硝触媒の被毒、劣化を防止し、これによって、PM、SO3 のみならず、NOxの系外への流出を有効に防止することができる。
本願の請求項6に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、吸収剤の交換間隔を延ばし、しかも担体への目詰まりを防止して硫黄酸化物吸収効果を十分に発現させることができる。
According to the invention described in claim 5 of the present application, since the exhaust gas after SO 3 is absorbed and removed flows into the denitration catalyst layer, poisoning and deterioration of the denitration catalyst due to SO 3 are prevented. It is possible to effectively prevent not only PM and SO 3 but also NOx from flowing out of the system.
According to the invention described in claim 6 of the present application, in addition to the effect of the above-described invention, it is possible to extend the replacement interval of the absorbent and to prevent the clogging of the carrier and to sufficiently exhibit the sulfur oxide absorption effect. it can.

本願の請求項7に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、排ガス中の粒子状物質を効果的に捕集し、燃焼、除去することができる。
本願の請求項8に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、排ガス中の窒素酸化物を効果的に分解、除去することができる。
According to invention of Claim 7 of this application, in addition to the effect of the said invention, the particulate matter in waste gas can be effectively collected, burned, and removed.
According to invention of Claim 8 of this application, in addition to the effect of the said invention, the nitrogen oxide in waste gas can be decomposed | disassembled and removed effectively.

本願の請求項9に記載の発明によれば、アルカリ性塩による脱硝触媒の被毒を防止しつつ、ディーゼル排ガスに含まれるPM、NOxに加え、SO2 が酸化されたSO3 を効果的に分離、除去することができる。
本願の請求項10に記載の発明によれば、SO3 による脱硝触媒の被毒を防止しつつ、ディーゼル排ガスに含まれるPM、NOxに加え、SO2 が酸化されたSO3 を効果的に分離、除去することができる。
According to the invention described in claim 9 of the present application, in addition to PM and NOx contained in diesel exhaust gas, SO 3 oxidized by SO 2 is effectively separated while preventing denitration catalyst poisoning by alkaline salt. Can be removed.
According to the invention of claim 10 of the present application, SO 3 in which SO 2 is oxidized in addition to PM and NOx contained in diesel exhaust gas is effectively separated while preventing the denitration catalyst from being poisoned by SO 3. Can be removed.

図1は、本発明の一実施例であるディーゼル排ガス処理装置のフローを示す説明図である。図1において、この装置は、酸化触媒層2とDPF3からなる煤塵除去手段を設けたディーゼルエンジン1の排ガス流路である排気管10に、硫黄酸化物(SOx)除去手段としてのSOx吸収剤層6を設けたものであり、SOx吸収剤層6は、煤塵除去手段としての酸化触媒層2およびDPF3よりも後流に配置されている。すなわち、図1の装置は、ディーゼルエンジン1の排気管10に、ガス流れ方向に沿って順次酸化触媒層2およびDPF3、窒素酸化物(NOx)除去手段としての脱硝触媒層4およびSOx吸収剤層6を設けたものである。なお、5は、排気管10の脱硝触媒層4の前流側に還元剤を注入する装置である。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a flow of a diesel exhaust gas treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, this apparatus includes an SOx absorbent layer as a sulfur oxide (SOx) removal means on an exhaust pipe 10 which is an exhaust gas flow path of a diesel engine 1 provided with a dust removal means comprising an oxidation catalyst layer 2 and a DPF 3. 6 and the SOx absorbent layer 6 is disposed downstream of the oxidation catalyst layer 2 and the DPF 3 as dust removal means. That is, the apparatus shown in FIG. 1 is arranged in the exhaust pipe 10 of the diesel engine 1 in order along the gas flow direction with the oxidation catalyst layer 2 and the DPF 3 and the denitration catalyst layer 4 and the SOx absorbent layer as nitrogen oxide (NOx) removal means. 6 is provided. Reference numeral 5 denotes an apparatus for injecting a reducing agent into the upstream side of the denitration catalyst layer 4 of the exhaust pipe 10.

このような構成において、ディーゼルエンジン1から排出された排ガスは排気管10を流通して酸化触媒層2に流入し、ここで排ガス中の一酸化窒素(NO)が上述した(1)式に従って二酸化窒素(NO2 )に酸化されるとともに、炭化水素(HC)が燃焼してCO2 とH2 Oが生成する。またこれと同時に、上述した(3)式に従って排ガス中のSO2 の一部がSO3 に酸化される。酸化触媒層2出口の排ガスは、次いでDPF3に流入し、ここで排ガスに含まれるPMが捕集され、酸化触媒層2で生成した前記NO2 によって上述した(2)式に従って酸化され、燃焼してCO2 となる。DPF3出口排ガスは、後流の脱硝触媒層4に流入し、ここで、排ガス中のNOxが、還元剤注入装置5から注入される還元剤、例えば尿素を用いた脱硝反応によって窒素に還元される。脱硝触媒層4出口排ガスは、その後流の、例えば炭酸カルシウムを吸収成分とするSOx吸収剤層6に流入し、ここで排ガス中のSO3 が炭酸カルシウムと反応して硫酸カルシウムとして固定される。このようにしてPM、NOxおよびSOxが除去された排ガスは、処理排ガスとして系外に排出される。 In such a configuration, the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 flows through the exhaust pipe 10 and flows into the oxidation catalyst layer 2, where nitrogen monoxide (NO) in the exhaust gas is oxidized according to the above-described equation (1). While being oxidized to nitrogen (NO 2 ), hydrocarbons (HC) are combusted to produce CO 2 and H 2 O. At the same time, a part of SO 2 in the exhaust gas is oxidized to SO 3 according to the above-described equation (3). The exhaust gas at the outlet of the oxidation catalyst layer 2 then flows into the DPF 3 where PM contained in the exhaust gas is collected, oxidized by the NO 2 generated in the oxidation catalyst layer 2 according to the above equation (2), and burned. To CO 2 . The DPF 3 outlet exhaust gas flows into the downstream denitration catalyst layer 4, where NOx in the exhaust gas is reduced to nitrogen by a denitration reaction using a reducing agent injected from the reducing agent injection device 5, for example, urea. . The exhaust gas at the outlet of the denitration catalyst layer 4 flows into the downstream SOx absorbent layer 6 containing, for example, calcium carbonate as an absorption component, where SO 3 in the exhaust gas reacts with calcium carbonate and is fixed as calcium sulfate. The exhaust gas from which PM, NOx, and SOx have been removed in this way is discharged out of the system as treated exhaust gas.

本発明において、ディーゼルエンジンの排ガス流路とは、ビルの発電設備をはじめとする固定型および自動車等の移動式にかかわらず、ディーゼルエンジンから排出される排ガスが流通する排気管、ダクト等の排ガス流路を全て含むものである。   In the present invention, the exhaust gas flow path of the diesel engine is an exhaust gas such as an exhaust pipe or a duct through which the exhaust gas discharged from the diesel engine circulates regardless of a stationary type such as a power generation facility of a building or a mobile type such as an automobile. Includes all flow paths.

本発明において、SOx除去手段は、例えばSOx吸収剤層であり、吸収成分として、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物、ならびに酸化鉄から選ばれる少なくとも一つが適用される。吸収成分は、SO3 と反応して硫酸塩を形成するものであればどのようなものでもよく、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム等のアルカリ土類金属炭酸塩、酸化ナトリウムなどのアルカリ金属酸化物、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウムなどのアルカリ土類金属酸化物、酸化セリウム、酸化ランタンなどの希土類元素の酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化バリウムなどのアルカリ土類金属水酸化物、酸化鉄等が好適に使用される。また、酸化チタンなどの担体に鉄を担持したものも好適に使用される。吸収成分として鉄を含むものは、特にそれ自身が脱硝性能を有することから、より高い脱硝効果が得られる。このような吸収成分は、単独または複数組み合わせて使用してもよい。また、バインダなど結合剤を添加して成形し易くすることもできる。 In the present invention, the SOx removing means is, for example, an SOx absorbent layer, and at least one selected from, for example, alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element salts or oxides, and iron oxide is applied as the absorbing component. . The absorption component may be any as long as it reacts with SO 3 to form a sulfate, such as an alkali metal carbonate such as sodium carbonate or potassium carbonate, an alkali metal such as calcium carbonate, magnesium carbonate, or barium carbonate. Earth metal carbonates, alkali metal oxides such as sodium oxide, alkaline earth metal oxides such as calcium oxide, magnesium oxide and barium oxide, rare earth element oxides such as cerium oxide and lanthanum oxide, calcium hydroxide, water Alkaline earth metal hydroxides such as magnesium oxide and barium hydroxide, iron oxide and the like are preferably used. Moreover, what carried | supported iron on carriers, such as a titanium oxide, is used suitably. Those containing iron as an absorption component have a denitration performance, so that a higher denitration effect can be obtained. Such absorption components may be used alone or in combination. Further, a binder such as a binder can be added to facilitate molding.

吸収成分はコージェライト、アルミナなどの担体、特にハニカム担体にコーティングして用いることができる。担体への担時量は、特に限定されないが、50〜200g/lであることが好ましい。吸収剤はSO3 を吸収して徐々に硫酸塩化し、そのSOx吸収能が失われるため、一定期間ごとに交換することが望ましいが、吸収成分の担持量が50g/lより少ないと交換時期が早くなり、200g/lより多くなると目詰まり等により吸収成分の担持が困難となる。吸収成分または吸収成分が担持された吸収剤は、排気管に設置可能な形状、例えば粒子状、ハニカム状等に成型される。 The absorbent component can be used by coating a carrier such as cordierite and alumina, particularly a honeycomb carrier. The amount of loading on the carrier is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 g / l. Since the absorbent absorbs SO 3 and is gradually sulfated, and its SOx absorption capacity is lost, it is desirable to replace it at regular intervals. However, if the amount of the absorbent component supported is less than 50 g / l, the replacement period will be longer. If it becomes faster and exceeds 200 g / l, it becomes difficult to carry the absorbing component due to clogging or the like. The absorbent component or the absorbent on which the absorbent component is supported is molded into a shape that can be installed in the exhaust pipe, for example, a particulate shape or a honeycomb shape.

吸収成分として炭酸塩を使用した場合のSO3 吸収反応を(4)式に示す。
MCO3 +SO3 →MSO4 ↓+CO2 M:金属 …(4)
本発明において煤塵除去手段とは、例えば煤を捕集し、燃焼除去する装置をいい、例えば入口開孔部および出口開孔部を交互に目詰まりさせたハニカムからなるDPF担体やフォーム状フィルタなどで煤を捕集し、白金などの貴金属をアルミナ、シリカ、チタニア、セリアなどの触媒担体に担持した酸化触媒の存在下に(1)式および(2)式に従い、NOの酸化によって生成したNO2 によって燃焼、除去する装置が挙げられる。ここで本発明においては、煤の燃焼と同時に発生する、SO2 が酸化されたSO3 を除去するため、SOx吸収手段は煤塵除去手段の後段に設置される。
The SO 3 absorption reaction when carbonate is used as the absorption component is shown in equation (4).
MCO 3 + SO 3 → MSO 4 ↓ + CO 2 M: Metal (4)
In the present invention, the dust removing means refers to, for example, a device that collects soot and burns and removes it. In the presence of an oxidation catalyst in which a noble metal such as platinum is supported on a catalyst carrier such as alumina, silica, titania or ceria, NO is produced by oxidation of NO according to the formulas (1) and (2). A device for burning and removing according to 2 is mentioned. Here, in the present invention, in order to remove SO 3 oxidized from SO 2 that is generated simultaneously with combustion of soot, the SOx absorbing means is installed at the subsequent stage of the soot removing means.

本発明において、NOx除去手段としは、発電所等のボイラ排ガス処理装置として一般的に使用されている、アンモニアまたは尿素等のアンモニア前駆体による接触還元法、炭化水素を還元剤とする接触還元法、Nox吸蔵触媒法等を利用したものが挙げられる。なお、NOx除去手段はどのような方式のものであってもよく、またNOx除去手段を省略しても排ガス中のSOx、特にSO3 濃度を低減することは可能である。 In the present invention, as the NOx removal means, a catalytic reduction method using an ammonia precursor such as ammonia or urea, a catalytic reduction method using hydrocarbon as a reducing agent, which is generally used as a boiler exhaust gas treatment apparatus for power plants, etc. And those utilizing the Nox occlusion catalyst method and the like. The NOx removing means may be of any type, and even if the NOx removing means is omitted, it is possible to reduce the SOx concentration, particularly the SO 3 concentration in the exhaust gas.

本発明において、NOx除去手段とSOx除去手段の配置位置は、基本的にはどちらが前流でもかまわないが、SOx除去手段としてアルカリ性塩類を吸収成分とする吸収装置を用い、NOx除去手段として脱硝触媒層を使用する場合は、SOx吸収装置を脱硝触媒層の後流に配置することが好ましい。アルカリ性塩類は脱硝触媒の被毒成分であり、少量でも脱硝活性を著しく低下させるおそれがあり、SOx吸収装置を脱硝触媒装置の後流に配置することにより、脱硝触媒の被毒を防止できるからである。   In the present invention, either of the NOx removal means and the SOx removal means may basically be disposed upstream, but an SOx removal means that uses an absorber having an alkaline salt as an absorbing component is used, and the NOx removal means is a NOx removal catalyst. When using a layer, it is preferable to arrange the SOx absorber in the downstream of the denitration catalyst layer. Alkaline salts are poisoning components of denitration catalysts, and even if they are small amounts, there is a possibility that the denitration activity may be significantly reduced. By placing the SOx absorber downstream of the denitration catalyst device, poisoning of the denitration catalyst can be prevented. is there.

一方、脱硝触媒の種類によってはSOxが触媒毒となり、脱硝性能が低下するものがある。従って、NOx除去手段の前段にSOx吸収手段を設けて脱硝触媒と接触する前にSOxを除去することが好ましい場合がある。本発明において、硫黄酸化物の吸収成分として酸化鉄を用いる場合は、SOx吸収装置を脱硝触媒層の前流に配置することが好ましい。酸を成分に含む吸収剤は、脱硝触媒に対する被毒とはならず、しかもそれ自体が脱硝活性を発揮することから、脱硝性能をより高めることができるからである。
本発明においてDPFとは、上述したように、交互に目詰まりしたフロースルー型のフィルタであり、入口部分から流入した排ガス中の煤はフィルタ壁に捕捉され、ガスだけが流出する構造になっている。
On the other hand, depending on the type of denitration catalyst, SOx becomes a catalyst poison, and the denitration performance is reduced. Therefore, it may be preferable to provide SOx absorption means before the NOx removal means to remove SOx before contacting the NOx removal catalyst. In the present invention, when iron oxide is used as the sulfur oxide absorption component, it is preferable to arrange the SOx absorption device upstream of the denitration catalyst layer. This is because the absorbent containing an acid as a component does not poison the denitration catalyst, and since it itself exhibits denitration activity, the denitration performance can be further enhanced.
In the present invention, the DPF is a flow-through filter that is alternately clogged as described above, and the soot in the exhaust gas flowing in from the inlet portion is captured by the filter wall, and only the gas flows out. Yes.

ディーゼルエンジン1として出力が25kwのものを用い、酸化触媒層2として、セル数 300cpsi、気孔率30%、体積1.2Lのコージェライト担体に貴金属を担持したものを用い、DPF3として、セル数 300cpsi、気孔率70%、体積2.5Lのコージェライト担体を用い、脱硝触媒層4として、セル数 400cpsi、気孔率30%、体積2.5Lのコージェライト担体にTi-W-V系触媒成分を担持させたものを用い、SOx吸収剤層6として、セル数400cpsi、気孔率30%、体積0.5Lのコージェライト担体に、炭酸カルシウムを100g/lでコーティングしたものを用いた図1の装置において、S分50ppmの軽油を燃料として前記ディーゼルエンジン1を負荷100%で稼動した際、排出された約380℃の排ガスは下記ように処理された。   A diesel engine 1 with an output of 25 kw is used, an oxidation catalyst layer 2 with a cell number of 300 cpsi, a porosity of 30%, a volume of 1.2 L cordierite carrier loaded with a noble metal, and a DPF3 with a cell number of 300 cpsi. Using a cordierite support with a porosity of 70% and a volume of 2.5 L, a Ti-WV catalyst component is supported on a cordierite support with a cell number of 400 cpsi, a porosity of 30% and a volume of 2.5 L as a denitration catalyst layer 4. In the apparatus of FIG. 1, the SOx absorbent layer 6 is a cordierite carrier having a cell number of 400 cpsi, a porosity of 30%, and a volume of 0.5 L, coated with calcium carbonate at 100 g / l. When the diesel engine 1 was operated at a load of 100% using light oil of 50 ppm S as fuel, the exhaust gas at about 380 ° C. discharged was treated as follows.

すなわち、ディーゼルエンジン1の排ガスは、排ガス煙道10を流通して酸化触媒層2に流入し、ここで貴金属成分の酸化作用により、排ガス中のNOの一部がNO2 に酸化され、またハイドロカーボン(HC)が燃焼されると共に、例えば濃度2〜3ppmのSO2 の一部がSO3 に酸化され、酸化触媒層2の入口では0.1ppm以下であったSO3 濃度が、例えば1〜2ppmに増加する。酸化触媒層2を通過してSO3 濃度が増大した排ガスは、後流のDPF3に流入し、ここでPMがフィルタ壁に捕集される。このときPMは、前記酸化触媒層2でNOの酸化によって生成したNO2 によって上述した(2)式に従って酸化、燃焼してCO2 となる。PMが除去され、DPF3を通過した排ガスはその後、脱硝触媒層4に流入し、排ガス中のNOxは、還元剤注入装置5から注入される、例えば濃度35wt%の尿素水溶液によって接触還元される。NOxが分解、除去された排ガスは、次いでSOx吸収剤層6に流入し、ここで排ガス中のSO3 は、吸収成分でる炭酸カルシウムと反応し、硫酸カルシウムとして固定され、排ガス中のSO3 濃度は0.1ppm以下まで低減される。 That is, the exhaust gas of the diesel engine 1 flows through the exhaust gas flue 10 and flows into the oxidation catalyst layer 2, where a part of NO in the exhaust gas is oxidized to NO 2 by the oxidation action of the noble metal component, While carbon (HC) is burned, for example, a part of SO 2 having a concentration of 2 to 3 ppm is oxidized to SO 3, and the SO 3 concentration at the entrance of the oxidation catalyst layer 2 is 0.1 ppm or less is, for example, 1 to 2 ppm. To increase. The exhaust gas whose SO 3 concentration has increased through the oxidation catalyst layer 2 flows into the downstream DPF 3 , where PM is collected on the filter wall. At this time, the PM is oxidized and burned by the NO 2 generated by the oxidation of NO in the oxidation catalyst layer 2 according to the above-described equation (2) to become CO 2 . After the PM is removed and the exhaust gas that has passed through the DPF 3 flows into the denitration catalyst layer 4, NOx in the exhaust gas is catalytically reduced by, for example, a 35 wt% urea aqueous solution injected from the reducing agent injection device 5. The exhaust gas from which NOx is decomposed and removed then flows into the SOx absorbent layer 6, where SO 3 in the exhaust gas reacts with calcium carbonate as an absorption component and is fixed as calcium sulfate, and the concentration of SO 3 in the exhaust gas Is reduced to 0.1 ppm or less.

本実施例によれば、酸化触媒層2およびDPF3とからなる煤塵除去手段の後流にSOx吸収剤層6を設けたことにより、PM、NOxを処理できるだけでなく、SO2 の酸化によって生成したSO3 を効果的に吸収、分離してその系外への排出を防止することができる。また、吸収剤としてアルカリ性塩を用いたSOx吸収剤層6を脱硝触媒層4の後流に設けたことにより、アルカリ性塩による脱硝触媒の被毒を回避することができる。 According to the present embodiment, by providing the SOx absorbent layer 6 on the downstream side of the dust removal means comprising the oxidation catalyst layer 2 and the DPF 3, not only PM and NOx can be treated, but also generated by oxidation of SO 2 . SO 3 can be effectively absorbed and separated to prevent its emission outside the system. Further, by providing the SOx absorbent layer 6 using an alkaline salt as an absorbent in the downstream of the denitration catalyst layer 4, it is possible to avoid poisoning of the denitration catalyst due to the alkaline salt.

図2は、本発明の他の実施例を示す装置系統図である。この排ガス処理装置が図1の装置と異なるところは、脱硝触媒層4および還元剤注入装置5をなくした点である。この装置においても、ディーゼルエンジン1から排出された排ガスは、酸化触媒層2に流入し、ここでNOの一部がNO2 に酸化され、ハイドロカーボン(HC)が燃焼されると共にSO2 が酸化されてSO3 が生成する。酸化触媒層2を流出した排ガスは、後流のDPFに流入し、ここでPMが捕集され、前記NOの酸化によって生成したNO2 によって燃焼除去される。PMが燃焼除去された排ガスは、後流のSOx吸収剤層6に流入し、ここで前記SO3 が吸収除去される。
本実施例においても、SO2 の酸化によって生成したSO3 を効果的に吸収除去して大気への放散を極力回避することができる。
FIG. 2 is an apparatus system diagram showing another embodiment of the present invention. This exhaust gas treatment apparatus is different from the apparatus of FIG. 1 in that the denitration catalyst layer 4 and the reducing agent injection device 5 are eliminated. In this apparatus, exhaust gas discharged from a diesel engine 1 flows into the oxidation catalyst layer 2, wherein a portion of NO is oxidized to NO 2, SO 2 is oxidized with hydrocarbon (HC) is burned As a result, SO 3 is generated. The exhaust gas flowing out of the oxidation catalyst layer 2 flows into the downstream DPF, where PM is collected and burned and removed by NO 2 generated by the oxidation of NO. The exhaust gas from which PM has been removed by combustion flows into the downstream SOx absorbent layer 6 where the SO 3 is absorbed and removed.
Also in the present embodiment, SO 3 generated by the oxidation of SO 2 can be effectively absorbed and removed, and emission to the atmosphere can be avoided as much as possible.

図3は、本発明の別の実施例を示す装置系統図である。図3において、この装置は、図2の酸化触媒層2およびDPF3に代えて酸化触媒付きDPF7を設けたものである。
本実施例においても、排ガス中のPMを捕集し、燃焼除去できる上、SO2 の酸化によって生成したSO3 をSOx吸収剤層6で吸収除去して系外への放出を回避することができる。
本実施例において、酸化触媒付きDPFとしては、例えばセル数 300cpsi、気孔率70%、体積17Lのコージェライト担体に貴金属等の酸化触媒成分を担持したものが用いられる。
FIG. 3 is an apparatus system diagram showing another embodiment of the present invention. 3, this apparatus is provided with a DPF 7 with an oxidation catalyst in place of the oxidation catalyst layer 2 and the DPF 3 in FIG.
Also in this embodiment, PM in exhaust gas can be collected and removed by combustion, and SO 3 produced by SO 2 oxidation can be absorbed and removed by the SOx absorbent layer 6 to avoid release to the outside of the system. it can.
In this embodiment, as the DPF with an oxidation catalyst, for example, a cordierite carrier having a cell number of 300 cpsi, a porosity of 70%, and a volume of 17 L and carrying an oxidation catalyst component such as a noble metal is used.

図4は、本発明のさらに他の実施例を示す装置系統図である。図4において、この装置は、図2のDPF3の代わりに酸化触媒付きDPF7を設置したものである。
本実施例によれば、酸化触媒層2と酸化触媒付きDPF7の両方に酸化触媒成分が担持されているので触媒量が相対的に多くなり、例えば、負荷100%、触媒温度380℃の同一条件では他の実施例よりも煤燃焼能力が高くなる。また同時にSO2 のSO3 への酸化率も高く、例えば80%程度になるが、SO3 は後流のSOx吸収剤層6で吸収、除去されるので、その系外への排出を防止することができる。
本実施例において、SO2 のSO3 への転換率が高くなるので、SOx吸収剤層6における吸収剤の量を、他の実施例、例えば実施例1よりも多くすることが好ましい。なお、本実施例において、吸収剤の担持量は、例えば100g/l、体積は、例えば4Lとされる。
FIG. 4 is an apparatus system diagram showing still another embodiment of the present invention. In FIG. 4, this apparatus is provided with a DPF 7 with an oxidation catalyst instead of the DPF 3 in FIG.
According to the present embodiment, since the oxidation catalyst component is supported on both the oxidation catalyst layer 2 and the DPF 7 with the oxidation catalyst, the amount of the catalyst is relatively increased. For example, the same conditions with a load of 100% and a catalyst temperature of 380 ° C. Then, the soot burning ability becomes higher than the other embodiments. At the same time, the oxidation rate of SO 2 to SO 3 is high, for example, about 80%, but SO 3 is absorbed and removed by the downstream SOx absorbent layer 6, thus preventing its discharge out of the system. be able to.
In this embodiment, since the conversion rate of SO 2 to SO 3 becomes high, it is preferable that the amount of the absorbent in the SOx absorbent layer 6 is larger than that in other embodiments, for example, the first embodiment. In this embodiment, the amount of absorbent loaded is, for example, 100 g / l, and the volume is, for example, 4 L.

図5は、本発明のさらに別の実施例を示す装置系統図である。図5において、この装置は、SO3 吸収剤層6の吸収剤として、例えば鉄を担持した酸化チタンをコージェライト担体(セル数400cpsi、気孔率30%)にコーティングしたものを用い、このSO3 吸収剤層6を脱硝触媒層4の前流に配置したものである。
本実施例においても、他の実施例と同様、SO2 の酸化によって発生したSO3 を効果的に吸収除去し、系外への排出を回避することができる。また、硫黄酸化物の吸収剤として鉄成分を用いたことにより、SO3 吸収剤層6を脱硝触媒層4の前流に設けても脱硝触媒を被毒することはなく、しかも脱硝性能の向上を図ることができる。さらに、脱硝触媒層に流入する前に排ガス中のSO3 が吸収除去されるので、SO3 による脱硝触媒の被毒を防止することができる。
FIG. 5 is an apparatus system diagram showing still another embodiment of the present invention. 5, this apparatus, as an absorbent for SO 3 absorber layer 6, for example, using iron-bearing titanium oxide cordierite carrier (cell number 400 cpsi, a porosity of 30%) was obtained by coating, this SO 3 The absorbent layer 6 is disposed upstream of the denitration catalyst layer 4.
Also in this embodiment, SO 3 generated by oxidation of SO 2 can be effectively absorbed and removed from the system, as in the other embodiments. Further, by using an iron component as the sulfur oxide absorbent, even if the SO 3 absorbent layer 6 is provided upstream of the denitration catalyst layer 4, the denitration catalyst is not poisoned, and the denitration performance is improved. Can be achieved. Furthermore, since SO 3 in the exhaust gas is absorbed and removed before flowing into the denitration catalyst layer, poisoning of the denitration catalyst by SO 3 can be prevented.

次に、本発明におけるSO3 吸収剤の脱SO3 効果を、具体的実験例を用いて説明する。
実験例1
水酸化鉄(FeO(OH)、キシダ化学社製)300gを水700gに懸濁させ、得らたスラリをフロースルー型のコージェライトハニカム(400cpsi、100mm角-50mm長さ)にウオッシュコート法で担持、乾燥を繰り返し、500℃で2時間焼成し、酸化鉄としての担時量が150g/lであるSO3 吸収剤を得た。
実験例2
硝酸鉄(Fe(NO3 2 ・9H2 O)362gを水に溶かし、酸化チタン(MCH、石原産業社製)1kgを入れて砂浴上で加熱混合し、乾燥後、空気流中500℃で2時間焼成し、その後ハンマーミルで粉砕して触媒粉末とした。得られた粉末300gと水700gとを混合してスラリとし、フロースルー型のアルミナハニカム(400cpsi、100mm角-100mm長さ)に含浸させ、乾燥後、500℃で2時間焼成し、酸化鉄としての担時量が9 g/lであるSO3 吸収剤を得た。
実験例3
水酸化ナトリウム(NaOH、キシダ化学社製)1kgを水に溶かし、濃度40wt%の水酸化ナトリウム水溶液を調製し、これをフロースルー型のアルミナハニカム(400cpsi、100mm角-100mm長さ)に含浸させ、乾燥後、500℃で2時間焼成し、炭酸ナトリウムとしての担時量が100g/lであるSO3 吸収剤を得た。
実験例4
炭酸カルシウム(CaCO3 、キシダ化学社製)1kgとコロイダルシリカ(OSゾル、日産化学社製)100gと水とを混合し、炭酸カルシウム濃度30wt%のスラリを得た。このスラリをフロースルー型のコージェライトハニカム(400cpsi、100mm角-50mm長さ)にウオッシュコート法で担持、乾燥を繰り返し、500℃で2時間焼成し、炭酸カルシウムとしての担時量が150g/lであるSO3 吸収剤を得た。
実験例5
酸化セリウム(Ce2 3 、キシダ化学社製)1kgとアルミナゾル(アルミナゾル520、日産化学社製)100gと水とを混合し、酸化セリウム濃度30wt%のスラリを調製し、これをフロースルー型のコージェライトハニカム(400cpsi、100mm角-50mm長さ)にウオッシュコート法で担持、乾燥を繰り返し、500℃で2時間焼成し、酸化セウムとしての担時量が200g/lであるSO3 吸収剤を得た。
Next, the de-SO 3 effect of the SO 3 absorbent in the present invention will be described using specific experimental examples.
Experimental example 1
300 g of iron hydroxide (FeO (OH), manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) is suspended in 700 g of water, and the resulting slurry is applied to a flow-through cordierite honeycomb (400 cpsi, 100 mm sq.-50 mm length) by the wash coat method. Loading and drying were repeated, and firing was performed at 500 ° C. for 2 hours to obtain an SO 3 absorbent having a loading amount of 150 g / l as iron oxide.
Experimental example 2
Dissolved iron nitrate (Fe (NO 3) 2 · 9H 2 O) 362g of water, titanium oxide (MCH, manufactured by Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.) were mixed heated on putting 1kg sand bath, dried, air stream 500 ° C. And then pulverized with a hammer mill to obtain a catalyst powder. The resulting powder 300g and water 700g are mixed to make a slurry, impregnated into a flow-through type alumina honeycomb (400cpsi, 100mm square -100mm length), dried and then fired at 500 ° C for 2 hours to form iron oxide An SO 3 absorbent having a loading time of 9 g / l was obtained.
Experimental example 3
Dissolve 1 kg of sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) in water to prepare a 40 wt% sodium hydroxide aqueous solution, and impregnate it into a flow-through type alumina honeycomb (400 cpsi, 100 mm square -100 mm length). After drying, it was calcined at 500 ° C. for 2 hours to obtain an SO 3 absorbent having a loading amount as sodium carbonate of 100 g / l.
Experimental Example 4
1 kg of calcium carbonate (CaCO 3 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), 100 g of colloidal silica (OS sol, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and water were mixed to obtain a slurry having a calcium carbonate concentration of 30 wt%. This slurry was supported on a flow-through cordierite honeycomb (400 cpsi, 100 mm sq.-50 mm long) by the wash coat method, dried repeatedly, fired at 500 ° C for 2 hours, and the amount of calcium carbonate supported was 150 g / l. An SO 3 absorbent was obtained.
Experimental Example 5
1 kg of cerium oxide (Ce 2 O 3 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), 100 g of alumina sol (alumina sol 520, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and water are mixed to prepare a slurry with a cerium oxide concentration of 30 wt%. A cordierite honeycomb (400 cpsi, 100 mm sq.-50 mm long) supported by the wash coat method, repeatedly dried, fired at 500 ° C. for 2 hours, and an SO 3 absorbent with a loading time of 200 g / l as cesium oxide Obtained.

これとは別に、アルミナゾル(アルミナゾル520、日産化学社製)と水とを混合し、アルミナを15%含有する水溶液を1リットル調製し、この液にフロースルー型のコーシ゛ェライト担体(300cpsi)100×100mm(50mm長さ)を浸漬、含浸させ、エアブローで液切りする操作を2回繰り返した後、大気中150℃で5時間乾燥し、500℃で2時間焼成して得られた担体にジニトロジアンミン白金(田中貴金属社製)の水溶液を含浸し、エアブローで液切りした後、大気中150℃で5時間乾燥し、その後、550℃で2時間焼成し、体積当たりの白金の担持量が2g/リットルである酸化触媒を得た。   Separately, alumina sol (alumina sol 520, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.) and water are mixed, and 1 liter of an aqueous solution containing 15% alumina is prepared. Dinitrodiammine was applied to the carrier obtained by dipping, impregnating 100 mm (50 mm length), draining with air blow twice, drying in air at 150 ° C for 5 hours, and baking at 500 ° C for 2 hours. Impregnated with an aqueous solution of platinum (Tanaka Kikinzoku), drained by air blow, dried in air at 150 ° C for 5 hours, and then calcined at 550 ° C for 2 hours. The amount of platinum supported per volume was 2g / An liter of oxidation catalyst was obtained.

流通式の試験装置を用い、反応管の上流に上記調製した酸化触媒を切断して設置し、その後流に実験例1〜5で得たSO3 吸収剤を切断して設置し、表1の条件で反応管入口および出口のSO2 およびSO3 濃度を測定し、SO3 吸収剤を設置しない以外はこれと同様に操作した比較例1と比較してSO3 吸収剤のSO3 吸収能を測定した。なお、SO3 濃度はJIS規格に従って測定した。 Using a flow-type test device, the above prepared oxidation catalyst was cut and installed upstream of the reaction tube, and the SO 3 absorbent obtained in Experimental Examples 1 to 5 was cut and installed in the subsequent flow. the sO 2 and sO 3 concentration in the reaction tube inlet and outlet were measured under the conditions, the sO 3 absorption capacity than not including the sO 3 absorber as compared with Comparative example 1 was operated in the same manner as this sO 3 absorber It was measured. The SO 3 concentration was measured according to JIS standards.

Figure 2005125275
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試験例1〜5および比較例1の結果を表2にまとめて示す。   The results of Test Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are summarized in Table 2.

Figure 2005125275
Figure 2005125275

比較例1の結果から、酸化触媒層出口ではSO2 のおよそ6割がSO3 に酸化されていることが分かる。酸化触媒層の後流に実験例1〜5の吸収剤を設置した場合は、生成したSO3 がほぼ完全に取り除かれ、出口ガス中のSO3 濃度が著しく低減されていることが分かる。このように、本発明を適用することにより、人体に悪影響を与えるSO3 を効果的に取り除いて環境汚染を防止することができる。 From the results of Comparative Example 1, it can be seen that approximately 60% of SO 2 is oxidized to SO 3 in the oxidation catalyst layer outlet. It can be seen that when the absorbents of Experimental Examples 1 to 5 are installed downstream of the oxidation catalyst layer, the generated SO 3 is almost completely removed, and the SO 3 concentration in the outlet gas is remarkably reduced. Thus, by applying the present invention, it is possible to effectively remove SO 3 that adversely affects the human body and prevent environmental pollution.

ディーゼルエンジン設備から排出される、ディーゼル排ガス中の煤塵除去手段に酸化触媒層とDPFまたは酸化触媒付きDPFを用いた場合、前記酸化触媒により排ガス中のSO2 がSO3 に酸化され、大気汚染の原因となるが、本発明を適用することにより、PMだけでなく、SO3 の排出量を著しく低減することができるので、ディーゼル排ガスによる環境汚染および人体への悪影響を未然に防止することができる。 When an oxidation catalyst layer and DPF or DPF with an oxidation catalyst are used as a means for removing dust in diesel exhaust gas discharged from diesel engine equipment, SO 2 in the exhaust gas is oxidized to SO 3 by the oxidation catalyst, causing air pollution. Although it is a cause, by applying the present invention, not only PM but also SO 3 emissions can be significantly reduced, so it is possible to prevent environmental pollution caused by diesel exhaust gas and adverse effects on the human body. .

本発明の一実施例であるディーゼル排ガス処理装置の系統を示す図。The figure which shows the system | strain of the diesel exhaust gas processing apparatus which is one Example of this invention. 本発明の他の実施例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the other Example of this invention. 本発明の別の実施例を示す説明図。Explanatory drawing which shows another Example of this invention. 本発明のさらに他の実施例を示す説明図。Explanatory drawing which shows the further another Example of this invention. 本発明のさらに別の実施例を示す説明図。Explanatory drawing which shows another Example of this invention. 従来技術を示す説明図。Explanatory drawing which shows a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1…ディーゼルエンジン、2…酸化触媒層、3…DPF、4…脱硝触媒層、5…還元剤注入装置、6…硫黄酸化物(SO3 )吸収剤層、7…酸化触媒付きDPF、10…排気管。 1 ... diesel engine, 2 ... oxidizing catalyst layer, 3 ... DPF, 4 ... denitration catalyst layer, 5 ... reductant injector, 6 ... sulfur oxides (SO 3) absorbent layer, 7 ... oxidation catalyzed DPF, 10 ... Exhaust pipe.

Claims (10)

ディーゼルエンジンの排ガス流路に、排ガス中の粒子状物質を捕集して燃焼除去する煤塵除去手段を設けたディーゼル排ガス処理装置において、前記排ガス煙道に硫黄酸化物除去手段を設けたことを特徴とするディーゼル排ガス処理装置。 A diesel exhaust gas treatment apparatus provided with dust removal means for collecting and removing particulate matter in exhaust gas in an exhaust gas flow path of a diesel engine, wherein sulfur oxide removal means is provided in the exhaust gas flue Diesel exhaust gas treatment equipment. 前記硫黄酸化物除去手段を、前記煤塵除去手段の後流に設けたことを特徴とする請求項1に記載のディーゼル排ガス処理装置。 The diesel exhaust gas treatment device according to claim 1, wherein the sulfur oxide removing means is provided in the downstream of the dust removing means. 前記硫黄酸化物除去手段が、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物、ならびに酸化鉄のうち少なくとも一種を吸収成分とする硫黄酸化物吸収剤層であることを特徴とする請求項1または2に記載のディーゼル排ガス処理装置。 The sulfur oxide removing means is a sulfur oxide absorbent layer containing at least one of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element salts or oxides, and iron oxide as an absorbing component. Item 3. The diesel exhaust gas treatment apparatus according to Item 1 or 2. 前記煤塵除去手段の後流に順次、窒素酸化物除去手段および硫黄酸化物除去手段を設け、該硫黄酸化物除去手段を、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物のうち少なくとも一種を吸収成分とする硫黄酸化物吸収剤層としたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。 A nitrogen oxide removing means and a sulfur oxide removing means are sequentially provided downstream of the dust removing means, and the sulfur oxide removing means is at least a salt or oxide of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element. The diesel exhaust gas treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the sulfur oxide absorbent layer includes one type of absorbent component. 前記煤塵除去手段の後流に順次、硫黄酸化物除去手段および窒素酸化物除去手段を設け、前記硫黄酸化物除去手段を、酸化鉄を吸収成分とする硫黄酸化物吸収剤層としたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。 A sulfur oxide removing unit and a nitrogen oxide removing unit are sequentially provided downstream of the dust removing unit, and the sulfur oxide removing unit is a sulfur oxide absorbent layer containing iron oxide as an absorption component. The diesel exhaust gas treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記硫黄酸化物の吸収剤は、前記吸収成分を触媒担体へ担持させたものであり、担持量が50〜200g/lであることを特徴とする請求項3〜5の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。 6. The diesel according to claim 3, wherein the sulfur oxide absorbent is obtained by carrying the absorbent component on a catalyst carrier, and the carrying amount is 50 to 200 g / l. Exhaust gas treatment equipment. 前記煤塵除去手段は、酸化触媒層とフィルタとの組み合わせまたは酸化触媒付きフィルタであることを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載のディーゼル排ガス処理装置。 The diesel exhaust gas treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the dust removal means is a combination of an oxidation catalyst layer and a filter or a filter with an oxidation catalyst. 前記窒素酸化物除去手段は、還元剤の存在下、窒素酸化物を選択的に接触還元除去する脱硝触媒層であることを特徴とする請求項4または5に記載のディーゼル排ガス処理装置。 The diesel exhaust gas treatment apparatus according to claim 4 or 5, wherein the nitrogen oxide removing means is a denitration catalyst layer that selectively reduces and removes nitrogen oxides in the presence of a reducing agent. ディーゼルエンジンの排ガスを酸化触媒層を有する煤塵除去手段に導入して排ガス中の粒子状物質を捕集し、NOの酸化によって生成したNO2 またはO2 によって燃焼、除去した後、窒素酸化物除去手段に導入して窒素酸化物を分解、除去し、次いで、アルカリ金属、アルカリ土類金属および希土類元素の塩類または酸化物のうち少なくとも一種を吸収成分として用いた硫黄酸化物吸収剤層に導入して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去することを特徴とするディーゼル排ガス処理方法。 Diesel engine exhaust gas is introduced into dust removal means with an oxidation catalyst layer to collect particulate matter in the exhaust gas, burned and removed with NO 2 or O 2 generated by NO oxidation, and then removed with nitrogen oxides It is introduced into the means to decompose and remove nitrogen oxides, and then introduced into a sulfur oxide absorbent layer using at least one of alkali metal, alkaline earth metal and rare earth element salts or oxides as an absorbing component. A method for treating diesel exhaust gas, comprising absorbing and removing sulfur oxides in the exhaust gas. ディーゼルエンジンの排ガスを酸化触媒層を有する煤塵除去手段に導入して排ガス中の粒子状物質を捕集し、NOの酸化によって生成したNO2 またはO2 によって燃焼、除去した後、酸化鉄を吸収成分として用いた硫黄酸化物吸収剤層に導入して排ガス中の硫黄酸化物を吸収、除去し、次いで窒素酸化物除去手段に導入して窒素酸化物を分解、除去することを特徴とするディーゼル排ガス処理方法。
Diesel engine exhaust gas is introduced into dust removal means with an oxidation catalyst layer to collect particulate matter in the exhaust gas, burned and removed by NO 2 or O 2 generated by NO oxidation, and then absorbed iron oxide Diesel that is introduced into a sulfur oxide absorbent layer used as a component to absorb and remove sulfur oxides in exhaust gas, and then introduced into nitrogen oxide removing means to decompose and remove nitrogen oxides Exhaust gas treatment method.
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