JP2005279371A - Denitrification catalyst and denitrification method using the same - Google Patents

Denitrification catalyst and denitrification method using the same Download PDF

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良晃 八木
Taketoku Hirano
竹徳 平野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reduction catalyst with excellent practical use capable of efficiently reducing (or reducing/removing) nitrogen oxide in a gas to be treated (diesel engine exhaust gas, and the like) with high reduction performance and maintaining high catalytic activity even if it is used over a long period of time. <P>SOLUTION: The catalyst is constituted of a carrier constituted of at least one kind of metal selected from group VI metals in the periodic table (molybdenum, and the like), group XIV metals in the periodic table (tin, and the like) and group XV metals in the periodic table (bismuth, and the like); and a catalytic active substance carried on the carrier and constituted by a metal of group XI metals in the periodic table. The carrier may be constituted by at least bismuth and the catalytic active substance may be constituted by at least silver. A ratio of the catalytic active substance is approximately 0.1-50 pts.wt. based on 100 pts.wt. of the carrier. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガス(例えば、ディーゼルエンジンから排出される排ガスなど)中に含まれる窒素酸化物を還元又は低減する触媒(脱硝触媒)およびその還元除去方法(脱硝方法)に関する。   The present invention relates to a catalyst (denitration catalyst) for reducing or reducing nitrogen oxides contained in gas (for example, exhaust gas discharged from a diesel engine) and a reduction removal method (denitration method) thereof.

排ガス(エンジン排ガスなど)中には、通常、燃料の燃焼により生じた窒素酸化物(一酸化窒素、二酸化窒素など、いわゆるNOx)が含まれている。このような窒素酸化物は、呼吸器系に障害を与えるため、人体に有害であり、また、光化学スモッグや酸性雨の原因となるため環境にも有害であることが知られており、効果的な除去方法が望まれている。   The exhaust gas (engine exhaust gas etc.) usually contains nitrogen oxides (so-called NOx such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide) generated by the combustion of fuel. Such nitrogen oxides are harmful to the human body because they damage the respiratory system, and are also known to be harmful to the environment because they cause photochemical smog and acid rain. Removal methods are desired.

従来、エンジン排ガスに含まれる乾式窒素酸化物除去に利用されている方法としては、排ガス中の炭化水素や一酸化炭素を還元剤として使用する三元触媒法、排ガスにアンモニア又は加水分解によりアンモニアを生成する尿素を添加して選択還元反応を行うアンモニア脱硝法などが知られている。   Conventional methods used to remove dry nitrogen oxides contained in engine exhaust gas include a three-way catalyst method using hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas as a reducing agent, and ammonia or ammonia by hydrolysis in exhaust gas. An ammonia denitration method, in which a selective reduction reaction is performed by adding urea to be produced, is known.

三元触媒法は、排ガス中の炭化水素や一酸化炭素を還元剤として利用し、窒素酸化物を還元除去する方法であるが、排ガス中に含まれる酸素量が、炭化水素及び一酸化炭素を反応させるために必要な酸素量に化学量論的に等しい必要があり、排ガス中に酸素が過剰に存在している排ガスには適用できないという欠点がある。   The three-way catalyst method is a method of reducing and removing nitrogen oxides using hydrocarbons and carbon monoxide in exhaust gas as a reducing agent. The amount of oxygen contained in the exhaust gas contains hydrocarbons and carbon monoxide. The amount of oxygen necessary for the reaction needs to be stoichiometrically equal, and there is a drawback that it cannot be applied to exhaust gas in which oxygen is excessively present in the exhaust gas.

一方、アンモニア脱硝法は、排ガス中に酸素が過剰に存在している排ガスにおいても窒素酸化物の除去が可能であるが、還元剤としてアンモニア又は尿素を排ガス中に添加する必要があり、触媒の下流側へのアンモニアのリークを防ぐため、排ガス中の窒素酸化物の濃度を経時的に測定し、窒素酸化物量に適したアンモニア又は尿素を供給する必要がある。また、アンモニア脱硝法はコストが高いうえに、さらに排ガス量が少量である場合には、適切な量のアンモニア又は尿素を添加することが難しく、アンモニアのリークの可能性が高くなるため、適用範囲が制限されるという欠点がある。特に、ディーゼルエンジン(例えば、定置式又は移動式エンジン)は経済性に優れた内燃機関であるが、排ガスが高濃度の窒素酸化物を含むため、効率的な窒素酸化物の除去が要求される。現在のディーゼル排ガスは、通常、アンモニア脱硝法により浄化される場合が多いが、このアンモニア脱硝法は、コスト面などからその適用が大型ディーゼルに限定される。   On the other hand, the ammonia denitration method can remove nitrogen oxides even in exhaust gas in which oxygen is excessively present in the exhaust gas, but it is necessary to add ammonia or urea to the exhaust gas as a reducing agent. In order to prevent the leakage of ammonia to the downstream side, it is necessary to measure the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas over time and supply ammonia or urea suitable for the amount of nitrogen oxide. In addition, the ammonia denitration method is costly, and if the amount of exhaust gas is small, it is difficult to add an appropriate amount of ammonia or urea, and the possibility of ammonia leakage increases. Has the disadvantage of being limited. In particular, a diesel engine (for example, a stationary engine or a mobile engine) is an economical internal combustion engine, but since exhaust gas contains a high concentration of nitrogen oxides, efficient removal of nitrogen oxides is required. . Current diesel exhaust gas is usually purified by ammonia denitration, but this ammonia denitration is limited to large diesel because of its cost.

そのため、近年、炭化水素、アルコールなどを還元剤として用いて選択的に窒素酸化物を還元する選択還元触媒が多数開発されている。例えば、特許第2801423号公報(特許文献1)には、アルミナ、リン酸アルミニウム、アルミナ−シリカなどの担体と、酸化銀とで構成され、窒素酸化物を除去するための触媒であって、銀の担持量が0.1〜30重量%である触媒が開示されている。また、特開平7−275708号公報(特許文献2)には、特定の細孔半径および細孔容積を有する活性アルミナに銅を担持した脱硝触媒や、前記活性アルミナにセシウム及び銀を担持した脱硝触媒が開示されている。さらに、特開昭63−100919号公報(特許文献3)には、銅を多孔質担体(アルミナ、シリカ、ゼオライトなど)に担持した排ガス浄化用触媒が開示されている。   Therefore, in recent years, many selective reduction catalysts that selectively reduce nitrogen oxides using hydrocarbons, alcohols, and the like as reducing agents have been developed. For example, Japanese Patent No. 2801423 (Patent Document 1) discloses a catalyst composed of a carrier such as alumina, aluminum phosphate, and alumina-silica, and silver oxide, for removing nitrogen oxides. A catalyst having a supported amount of 0.1 to 30% by weight is disclosed. JP-A-7-275708 (Patent Document 2) discloses a denitration catalyst in which copper is supported on activated alumina having a specific pore radius and pore volume, and denitration in which cesium and silver are supported on the activated alumina. A catalyst is disclosed. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 63-1000091 (Patent Document 3) discloses an exhaust gas purifying catalyst in which copper is supported on a porous carrier (alumina, silica, zeolite, etc.).

また、特開2003−190788号公報(特許文献4)には、セラミックハニカムなどの基質と、基質上に堆積した酸化物担体と、インジウム、ガリウム、錫、銀、ゲルマニウム、金、ニッケル、コバルト、銅、鉄、マンガン、モリブデン、クロム、セリウム、バナジウム、これらの酸化物およびこれらの組合せから選択されたドーパントを含む希薄NOx触媒が開示されている。この文献には、前記酸化物担体としては、アルミナ、アルミノフォスフェート、ヘキサアルミネート、アルミノシリケート、ジルコネート、チタノシリケート、チタネートなどが使用でき、好ましい酸化物担体がアルミナであることが記載されている。また、この文献では、二酸化硫黄を含むガスの還元特性を評価しており、特定のドーパント(ガリウム)を含む触媒を除いて、二酸化窒素に対する触媒活性が著しく低下したことが記載されている。   JP 2003-190788 A (Patent Document 4) discloses a substrate such as a ceramic honeycomb, an oxide carrier deposited on the substrate, indium, gallium, tin, silver, germanium, gold, nickel, cobalt, A lean NOx catalyst is disclosed that includes a dopant selected from copper, iron, manganese, molybdenum, chromium, cerium, vanadium, oxides thereof, and combinations thereof. In this document, alumina, aluminophosphate, hexaaluminate, aluminosilicate, zirconate, titanosilicate, titanate, etc. can be used as the oxide support, and it is described that the preferred oxide support is alumina. Yes. Further, this document evaluates the reduction characteristics of a gas containing sulfur dioxide, and describes that the catalytic activity for nitrogen dioxide is remarkably reduced except for a catalyst containing a specific dopant (gallium).

しかし、これらの触媒でも窒素酸化物の充分な還元活性を得ることは困難である。特に、触媒の種類(例えば、ゼオライトを担体とする触媒)によっては、水分を含む排ガス中において、触媒の劣化が著しい。また、これらの触媒では、触媒活性が経時的に低下し、長期に亘り高い触媒活性を維持できない。さらに、これらの触媒では、硫黄酸化物を含むガス中での触媒活性が低下する虞がある。   However, even with these catalysts, it is difficult to obtain a sufficient reduction activity of nitrogen oxides. In particular, depending on the type of catalyst (for example, a catalyst using zeolite as a carrier), the catalyst is significantly deteriorated in exhaust gas containing moisture. Moreover, in these catalysts, catalyst activity falls with time and cannot maintain high catalyst activity over a long period of time. Further, with these catalysts, the catalytic activity in a gas containing sulfur oxides may be reduced.

そのため、排ガス(特に、酸素が過剰に存在する排ガス)中の窒素酸化物を効果的に除去可能であり、かつ実用化に耐えうる触媒は未だ開発されていない。
特許第2801423号公報(特許請求の範囲) 特開平7−275708号公報(特許請求の範囲) 特開昭63−100919号公報(特許請求の範囲) 特開2003−190788号公報(特許請求の範囲、段落番号[0011]、[0012]、[0054]〜[0074])
Therefore, a catalyst that can effectively remove nitrogen oxides in exhaust gas (particularly, exhaust gas in which oxygen is excessively present) and can withstand practical use has not yet been developed.
Japanese Patent No. 2801423 (Claims) JP-A-7-275708 (Claims) Japanese Patent Laid-Open No. 63-1000091 (Claims) JP 2003-190788 A (claims, paragraph numbers [0011], [0012], [0054] to [0074])

従って、本発明の目的は、被処理ガス(特に、ディーゼルエンジン排ガスなどの排ガス)中の窒素酸化物(一酸化窒素、二酸化窒素など)を、高い還元能で効率よく還元(又は還元除去)できる触媒、およびこの触媒を用いた還元方法(又は還元除去方法)を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to efficiently reduce (or reduce and remove) nitrogen oxides (nitrogen monoxide, nitrogen dioxide, etc.) in a gas to be treated (especially exhaust gas such as diesel engine exhaust gas) with high reducing ability. It is to provide a catalyst and a reduction method (or reduction removal method) using the catalyst.

本発明の他の目的は、経時安定性に優れ、長期に亘って使用しても高い触媒活性を維持して窒素酸化物を還元(又は還元除去)できる触媒、およびこの触媒を用いた還元方法を提供することにある。   Another object of the present invention is a catalyst capable of reducing (or reducing and removing) nitrogen oxide while maintaining high catalytic activity even when used over a long period of time, and a reduction method using this catalyst Is to provide.

本発明のさらに他の目的は、硫黄酸化物を含むガスであっても、触媒活性を低下させることなく、高い触媒活性で効率よく窒素酸化物を還元(又は還元除去)できる実用性に優れた還元(又は還元除去)触媒、およびこの触媒を用いた還元方法を提供することにある。   Still another object of the present invention is excellent in practicality that can efficiently reduce (or reduce and remove) nitrogen oxides with high catalytic activity without reducing the catalytic activity even if the gas contains sulfur oxides. It is an object to provide a reduction (or reduction removal) catalyst and a reduction method using the catalyst.

本発明者らは前記課題を達成するため鋭意検討した結果、特定の金属(特に少なくともビスマス)で構成された担体に、周期表第11族金属(特に少なくとも銀)を担持した触媒が、窒素酸化物の還元能に優れ、かつ長期に亘って使用しても高い触媒活性を維持できるとともに、硫黄酸化物(SOx)を含む被処理ガスであっても窒素酸化物の還元性能を維持できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a catalyst in which a group 11 metal (especially at least silver) is supported on a carrier composed of a specific metal (especially at least bismuth) is oxidized by nitrogen. It has been found that it has excellent ability to reduce substances and can maintain high catalytic activity even when used over a long period of time, and it can maintain the reduction performance of nitrogen oxides even for gases to be treated containing sulfur oxides (SOx). The present invention has been completed.

すなわち、本発明の触媒は、担体と、この担体に担持された触媒活性物質とで構成され、炭化水素および酸素の存在下、窒素酸化物を還元するための触媒であって、前記担体が、周期表第6族金属、周期表第14族金属、および周期表第15族金属から選択された少なくとも1種の金属で構成され、前記触媒活性物質が、周期表第11族金属で構成されている。前記担体は、モリブデン、タングステン、スズ、およびビスマスから選択された少なくとも1種の金属で構成されていてもよい。特に、前記担体は、少なくともビスマスで構成されていてもよい。前記触媒活性物質は、少なくとも銀で構成されていてもよい。代表的な前記触媒は、例えば、酸化ビスマスに銀が担持されている触媒であってもよい。前記触媒活性物質の割合は、前記担体100重量部に対して、0.1〜50重量部程度であってもよい。   That is, the catalyst of the present invention is composed of a support and a catalytically active substance supported on the support, and is a catalyst for reducing nitrogen oxides in the presence of hydrocarbons and oxygen. It is composed of at least one metal selected from Group 6 metal of the periodic table, Group 14 metal of the periodic table, and Group 15 metal of the periodic table, and the catalytically active substance is composed of Group 11 metal of the periodic table. Yes. The carrier may be made of at least one metal selected from molybdenum, tungsten, tin, and bismuth. In particular, the carrier may be composed of at least bismuth. The catalytically active material may be composed of at least silver. The representative catalyst may be, for example, a catalyst in which silver is supported on bismuth oxide. The ratio of the catalytically active substance may be about 0.1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier.

本発明には、前記触媒に、少なくとも炭化水素、酸素および窒素酸化物を含む被処理ガスを接触させて、前記窒素酸化物を還元する方法も含まれる。この方法において、前記被処理ガスは、さらに硫黄酸化物を含んでいてもよい。前記触媒は、硫黄酸化物に対する耐性又は耐久性を有しているため、硫黄酸化物を含む被処理ガスであっても、触媒活性を低下させることなく窒素酸化物を効率よく還元除去できる。   The present invention also includes a method of reducing the nitrogen oxides by contacting the catalyst with a gas to be treated containing at least hydrocarbons, oxygen, and nitrogen oxides. In this method, the gas to be treated may further contain a sulfur oxide. Since the catalyst has resistance or durability against sulfur oxides, nitrogen oxides can be efficiently reduced and removed without deteriorating the catalytic activity even if the gas to be treated contains sulfur oxides.

本発明の触媒では、特定の金属(例えば、少なくともビスマス)で構成された担体に、周期表第11族金属(例えば、少なくとも銀)を担持することにより、ガス(特に、ディーゼルエンジン排ガスなどの排ガス)中の窒素酸化物(一酸化窒素、二酸化窒素など)を、高い還元能で効率よく還元(又は還元除去)できる。また、本発明の触媒は、経時安定性に優れており、長期に亘って使用しても高い触媒活性を維持して窒素酸化物を還元できる。さらに、本発明の触媒は、硫黄酸化物の対する耐性又は耐久性を有しており、硫黄酸化物を含むガスであっても、触媒活性を低下させることなく、高い触媒活性で効率よく窒素酸化物を還元除去できるため、実用性に優れている。   In the catalyst of the present invention, a gas (particularly, exhaust gas such as diesel engine exhaust gas) is obtained by supporting a Group 11 metal (for example, at least silver) on a carrier composed of a specific metal (for example, at least bismuth). ) Can be efficiently reduced (or reduced and removed) with high reducing ability. In addition, the catalyst of the present invention is excellent in stability over time, and can maintain high catalytic activity and reduce nitrogen oxides even when used over a long period of time. Furthermore, the catalyst of the present invention has resistance or durability against sulfur oxides, and even a gas containing sulfur oxides efficiently oxidizes nitrogen with high catalytic activity without reducing the catalytic activity. Since it can reduce and remove substances, it is highly practical.

[触媒]
本発明の触媒は、炭化水素および酸素の存在下、窒素酸化物を還元するための触媒であって、特定の金属(又は金属成分)で構成された担体と、この担体に担持され、特定の金属(又は金属成分)で構成された触媒活性物質(又は触媒活性成分)とで構成されている。本発明では、特定の担体と特定の触媒活性物質とを組み合わせることにより、高い還元性能で窒素酸化物を還元できるとともに、高い触媒活性を長期間に亘り維持できる。
[catalyst]
The catalyst of the present invention is a catalyst for reducing nitrogen oxides in the presence of hydrocarbons and oxygen, and comprises a support composed of a specific metal (or metal component), supported on this support, It is comprised with the catalytically active substance (or catalytically active component) comprised with the metal (or metal component). In the present invention, by combining a specific carrier and a specific catalytically active substance, nitrogen oxides can be reduced with high reduction performance, and high catalytic activity can be maintained over a long period of time.

前記触媒において、前記担体は、周期表第6族金属(クロム、モリブデン、タングステンなど)、周期表第14族金属(スズ、鉛など、特に周期表第6又は7周期の第14族金属)、周期表第15族金属(アンチモン、ビスマスなど)から選択された少なくとも1種の金属で構成されている。   In the catalyst, the carrier includes a periodic table group 6 metal (chromium, molybdenum, tungsten, etc.), a periodic table group 14 metal (tin, lead, etc., especially a periodic table group 6 or 7 group 14 metal), It is composed of at least one metal selected from Group 15 metals (antimony, bismuth, etc.) of the periodic table.

前記担体は、少なくとも前記例示の金属原子を含んでいればよく、金属単体の形態であってもよく、金属化合物(酸化物、ハロゲン化物など)の形態であってもよく、これらの形態が混合していてもよい。前記担体は、通常、金属化合物(通常、金属酸化物)の形態で存在する場合が多い。金属化合物において、金属の価数は、金属の種類や金属化合物の形態などに応じて、特に限定されない。例えば、ビスマス化合物では、3価、5価、6価(特に3価)などであってもよい。   The carrier only needs to contain at least the above-exemplified metal atoms, may be in the form of a simple metal, may be in the form of a metal compound (oxide, halide, etc.), and these forms are mixed. You may do it. The carrier is usually present in the form of a metal compound (usually a metal oxide). In the metal compound, the valence of the metal is not particularly limited depending on the type of metal and the form of the metal compound. For example, a bismuth compound may be trivalent, pentavalent, hexavalent (particularly trivalent), or the like.

前記担体は、これらの金属のうち、モリブデン、タングステン、スズ、およびビスマスから選択された少なくとも1種の金属(特に、少なくともビスマス)で構成されている場合が多い。好ましい担体には、これらの金属の金属化合物[特に、酸化モリブデン(MoO2、MoO3など)、酸化タングステン(WO3など)、酸化スズ(SnO,SnO2など)、酸化ビスマスなどの金属酸化物]などが含まれる。特に、前記担体は、少なくともビスマス化合物[酸化ビスマス(酸化ビスマス(III)(三酸化二ビスマス)、酸化ビスマス(IV)(四酸化二ビスマス)、酸化ビスマス(V)(五酸化二ビスマス)など、特に酸化ビスマス(III))など]で構成されていてもよい。 Of these metals, the carrier is often composed of at least one metal selected from molybdenum, tungsten, tin, and bismuth (particularly, at least bismuth). Preferred supports include metal compounds of these metals [in particular, metal oxides such as molybdenum oxide (MoO 2 , MoO 3 etc.), tungsten oxide (WO 3 etc.), tin oxide (SnO, SnO 2 etc.), bismuth oxide, etc. ] Etc. are included. In particular, the carrier is at least a bismuth compound [bismuth oxide (bismuth oxide (III) (dibismuth trioxide), bismuth oxide (IV) (dibismuth tetroxide), bismuth oxide (V) (dibismuth pentoxide), etc.] In particular, bismuth oxide (III) etc.) may be used.

なお、前記担体及び/又は前記金属化合物を構成する金属(又は金属成分)は、前記のように、単独で又は組み合わせて担体を構成していてもよい。例えば、前記担体を構成する金属化合物は、1種の金属(又は金属成分)で構成されていてもよく、2種以上の金属(又は金属成分)で構成された複合金属化合物[例えば、モリブデン酸ビスマス(モリブデンビスマス酸化物)などの複酸化物(複合酸化物)など]であってもよい。   In addition, the metal (or metal component) which comprises the said support | carrier and / or the said metal compound may comprise the support | carrier individually or in combination as mentioned above. For example, the metal compound constituting the carrier may be composed of one kind of metal (or metal component), or a composite metal compound composed of two or more kinds of metals (or metal components) [for example, molybdic acid Double oxide (composite oxide) such as bismuth (molybdenum bismuth oxide)].

また、前記担体は、単独で又は2種以上の金属(特に金属化合物)で構成されていてもよい。例えば、前記担体を少なくともビスマス化合物で構成する場合には、(i)ビスマス化合物(酸化ビスマス、モリブデン酸ビスマスなど、特に酸化ビスマス)単独で構成してもよく、(ii)ビスマス化合物(特に酸化ビスマス)と、モリブデン化合物(特に酸化モリブデン)、タングステン化合物(特に酸化タングステン)、およびスズ化合物(特に酸化スズ)から選択された少なくとも1種の金属化合物(特に金属酸化物)とで構成してもよい。   Moreover, the said support | carrier may be comprised with 2 or more types of metals (especially metal compound) individually. For example, when the carrier is composed of at least a bismuth compound, it may be composed of (i) a bismuth compound (bismuth oxide, bismuth molybdate, etc., especially bismuth oxide) alone, or (ii) a bismuth compound (particularly bismuth oxide). ) And at least one metal compound (particularly metal oxide) selected from molybdenum compounds (particularly molybdenum oxide), tungsten compounds (particularly tungsten oxide), and tin compounds (particularly tin oxide). .

なお、前記担体は、少なくとも前記例示の金属で構成されていればよく、他の汎用の担体(例えば、アルミナ、チタニア、シリカ、ジルコニア、セリア(CeO2)、ゼオライト、活性炭など)と組み合わせてもよい。本発明の触媒は、触媒活性が高いため、通常、このような他の担体[アルミナ、セリア(CeO2)など]を併用することなく、前記例示の担体のみで担体を構成しても、効率よく触媒の活性および耐久性を向上できる。 Incidentally, the carrier may be composed of at least the above-exemplified metal, other general-purpose carrier (e.g., alumina, titania, silica, zirconia, ceria (CeO 2), zeolites, activated carbon, etc.) in combination with Good. Since the catalyst of the present invention has a high catalytic activity, it is usually possible to construct a carrier with only the above-mentioned carrier without using such other carrier [alumina, ceria (CeO 2 ), etc.] in combination. The activity and durability of the catalyst can be improved well.

前記触媒活性物質(又は触媒活性成分)は、周期表第11族金属、すなわち、銅、銀、および金から選択された少なくとも1種の金属(又は金属成分)で構成されている。触媒活性物質は、単独又は2種以上の金属で構成されていてもよい。特に、触媒活性物質は、少なくとも銀(又は銀成分)で構成されているのが好ましく、例えば、触媒活性物質は、銀(銀成分)単独で構成してもよく、銀(銀成分)と、銅(銅成分)及び/又は金(金成分)とで構成してもよい。前記触媒活性物質は、周期表第11族金属で構成されていればよく、金属単体の形態であってもよく、金属化合物の形態であってもよく、これらの形態が混合していてもよい。例えば、触媒活性物質は、金属単体(銀単体など)、酸化物[酸化銀(Ag2Oなど)など]、塩(硝酸塩などの無機酸塩、有機酸塩、錯塩など)、錯体などの形態で担持されていてもよく、これらの混合形態で担持されていてもよい。触媒活性物質は、通常、少なくとも金属単体(銀など)又は金属酸化物(酸化銀など)の形態であってもよい。さらに、周期表第11族金属化合物において、金属の価数は特に制限されず、例えば、銀では、一価や二価(特に一価)などであってもよい。 The catalytically active substance (or catalytically active component) is composed of at least one metal (or metal component) selected from Group 11 metals of the periodic table, that is, copper, silver, and gold. The catalytically active substance may be composed of a single metal or two or more metals. In particular, the catalytically active material is preferably composed of at least silver (or a silver component). For example, the catalytically active material may be composed of silver (silver component) alone, You may comprise with copper (copper component) and / or gold (gold component). The catalytically active substance only needs to be composed of a Group 11 metal of the periodic table, may be in the form of a simple metal, may be in the form of a metal compound, or these forms may be mixed. . For example, the catalytically active substance is in the form of a simple metal (eg, silver), an oxide (eg, silver oxide (eg, Ag 2 O)), a salt (such as an inorganic acid salt such as nitrate, an organic acid salt, a complex salt), or a complex. Or may be supported in a mixed form thereof. The catalytically active substance may be usually in the form of at least a simple metal (eg, silver) or a metal oxide (eg, silver oxide). Further, in the periodic table Group 11 metal compound, the valence of the metal is not particularly limited. For example, silver may be monovalent or divalent (particularly monovalent).

好ましい態様では、本発明の触媒は、少なくともビスマス化合物で構成された担体に、少なくとも銀(又は銀成分)が担持されている。このような触媒には、例えば、酸化ビスマスに銀が担持されている触媒などが含まれる。   In a preferred embodiment, the catalyst of the present invention has at least silver (or a silver component) supported on a support composed of at least a bismuth compound. Examples of such a catalyst include a catalyst in which silver is supported on bismuth oxide.

本発明の触媒において、触媒活性物質の割合は、前記担体100重量部に対して、周期表第11族金属(例えば、銀)換算で、0.1〜50重量部の範囲から選択でき、例えば、0.1〜30重量部、好ましくは0.3〜20重量部、さらに好ましくは1〜10重量部、特に1〜5重量部程度であってもよい。なお、触媒活性物質が多すぎる(例えば、担体100重量部に対して50重量部よりも多い)場合には、触媒活性を強く発現して副反応である酸化反応を促進しすぎるため、結果として脱硝性能を損ねる虞がある。また触媒活性物質が少なすぎると(例えば、担体100重量部に対して0.1重量部未満)である場合には、充分な触媒活性が得られない虞がある。   In the catalyst of the present invention, the ratio of the catalytically active substance can be selected from a range of 0.1 to 50 parts by weight in terms of a Group 11 metal (for example, silver) in the periodic table with respect to 100 parts by weight of the carrier. 0.1 to 30 parts by weight, preferably 0.3 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 10 parts by weight, particularly about 1 to 5 parts by weight. In addition, when there are too many catalytically active substances (for example, more than 50 weight part with respect to 100 weight part of support | carriers), since catalytic activity is expressed strongly and the oxidation reaction which is a side reaction is promoted too much, as a result There is a risk of denitration performance being impaired. Moreover, when there is too little catalytically active substance (for example, less than 0.1 weight part with respect to 100 weight part of support | carriers), there exists a possibility that sufficient catalyst activity may not be obtained.

本発明の触媒は、前記担体に少なくとも周期表第11族金属が担持されていればよく、周期表第11族金属に加えて、必要に応じて触媒活性物質としてさらに他の金属(又は金属成分)を含んで(又は担持して)いてもよい。このような金属としては、周期表第11族金属の範疇に属さない貴金属(ルテニウム、ロジウム、パラジウム、イリジウム、白金など)が挙げられる。これらの金属(又は金属成分)は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。なお、これらの金属(又は金属成分)の形態は、前記周期表第11族金属と同様であり、金属単体、金属酸化物、これらの形態の混合物などであってもよい。他の金属(又は金属成分)の含有割合は、前記担体100重量部に対して、金属換算で、0.01〜1重量部、好ましくは0.01〜0.5重量部、さらに好ましくは0.01〜0.2重量部程度であってもよい。また、他の金属(又は金属成分)の割合は、周期表第11族金属(金属単体換算)1重量部に対して、前記他の金属単体換算で、0.1〜15重量部の範囲から選択でき、例えば、0.2〜10重量部、好ましくは0.5〜10重量部、さらに好ましくは1〜8重量部程度であってもよい。このような金属(貴金属)をさらに担持することにより、触媒活性が向上したり、後述する被処理ガス中の有害ガス(炭化水素、一酸化炭素など)を効率よく除去できる場合がある。   In the catalyst of the present invention, it is sufficient that at least the Group 11 metal of the periodic table is supported on the carrier. In addition to the Group 11 metal of the periodic table, another metal (or metal component) may be added as a catalytically active substance as necessary. ) May be included (or carried). Examples of such metals include noble metals (ruthenium, rhodium, palladium, iridium, platinum, etc.) that do not belong to the category of Group 11 metals in the periodic table. These metals (or metal components) may be used alone or in combination of two or more. In addition, the form of these metals (or metal components) is the same as that of the Group 11 metal of the periodic table, and may be a simple metal, a metal oxide, a mixture of these forms, or the like. The content of other metal (or metal component) is 0.01 to 1 part by weight, preferably 0.01 to 0.5 part by weight, more preferably 0, in terms of metal with respect to 100 parts by weight of the carrier. It may be about 0.01 to 0.2 parts by weight. Further, the ratio of the other metal (or metal component) is from 0.1 to 15 parts by weight in terms of the other metal simple substance with respect to 1 part by weight of the periodic table group 11 metal (metal simple substance equivalent). For example, it may be 0.2 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 10 parts by weight, and more preferably about 1 to 8 parts by weight. By further supporting such a metal (noble metal), the catalytic activity may be improved, or harmful gases (hydrocarbon, carbon monoxide, etc.) in the gas to be treated which will be described later may be efficiently removed.

担体又は触媒のBET比表面積は、1m2/g以上(例えば、1〜500m2/g程度)であってもよく、通常、10〜300m2/g、(例えば、50〜300m2/g)、好ましくは60〜250m2/g(例えば、60〜200m2/g)、さらに好ましくは80〜250m2/g(例えば、90〜150m2/g)程度であってもよい。 BET specific surface area of the support or catalyst, 1 m 2 / g or more (e.g., 1 to 500 approximately 2 / g) may be, usually, 10 to 300 m 2 / g, (e.g., 50 to 300 m 2 / g) Preferably, it may be about 60 to 250 m 2 / g (for example, 60 to 200 m 2 / g), and more preferably about 80 to 250 m 2 / g (for example, 90 to 150 m 2 / g).

触媒の形状は、特に限定されず、例えば、ここで、本発明の触媒の形態は、ハニカム型(又はハニカム状)、フォーム型(フォーム状又は発泡状)、板状、ペレット状、リング状、顆粒状(又は粉粒状)、粒状などであってもよい。なお、粉粒状又は粒状の触媒において、粒子径(平均粒子径)は、例えば、0.1〜10mm、好ましくは0.5〜8mm、さらに好ましくは1〜5mm程度であってもよい。   The shape of the catalyst is not particularly limited. For example, the catalyst form of the present invention may be a honeycomb type (or honeycomb shape), a foam type (foam shape or foam shape), a plate shape, a pellet shape, a ring shape, It may be granular (or granular) or granular. In the granular or granular catalyst, the particle diameter (average particle diameter) may be, for example, 0.1 to 10 mm, preferably 0.5 to 8 mm, and more preferably about 1 to 5 mm.

[触媒の製造方法]
本発明の触媒は、前記担体(ビスマス化合物など)に周期表第11族金属(金属成分)を担持させることにより製造又は調製できる。触媒の調製方法としては、特に限定されず、慣用の方法、例えば、混合(物理混合)、含浸法(蒸発乾固法など)、共沈法、コロイド法、吸着法(平衡吸着法など)などが挙げられる。含浸法では、例えば、前記担体に、周期表第11族金属化合物(例えば、金属塩など)の溶液(水溶液など)を含浸し、乾燥、焼成してもよい。
[Method for producing catalyst]
The catalyst of the present invention can be produced or prepared by supporting a Group 11 metal (metal component) of the periodic table on the support (such as a bismuth compound). The method for preparing the catalyst is not particularly limited, and conventional methods such as mixing (physical mixing), impregnation method (evaporation to dryness method, etc.), coprecipitation method, colloid method, adsorption method (equilibrium adsorption method, etc.), etc. Is mentioned. In the impregnation method, for example, the support may be impregnated with a solution (eg, an aqueous solution) of a Group 11 metal compound (eg, a metal salt) of the periodic table, and dried and fired.

触媒の調製において、前記担体の原料(又は担体の前駆体)は、調製方法に応じて適宜選択でき、前記例示の担体[ビスマス化合物(酸化ビスマスなど)など]を原料としてそのまま使用してもよく、必要に応じて予め調製してもよい。例えば、含浸法では、前記担体を生成可能な金属化合物[例えば、水酸化物、無機酸塩(硫酸塩、硝酸塩など)、ハロゲン化物(塩化物など)、有機酸塩(酢酸塩など)など]を焼成した焼成物を触媒の調製に用いてもよい。   In the preparation of the catalyst, the raw material of the carrier (or the precursor of the carrier) can be appropriately selected according to the preparation method, and the above-mentioned exemplified carrier [bismuth compound (such as bismuth oxide)] may be used as it is as a raw material. If necessary, it may be prepared in advance. For example, in the impregnation method, a metal compound capable of generating the carrier [eg, hydroxide, inorganic acid salt (sulfate, nitrate, etc.), halide (chloride, etc.), organic acid salt (acetate, etc.)] You may use the baked product which baked for the preparation of a catalyst.

また、触媒活性物質(周期表第11族金属)又はその前駆体は、同様に触媒調製方法に応じて適宜選択できる。例えば、含浸法では、種々の周期表第11族金属化合物の溶液(特に水溶液)を使用できる。このような金属化合物としては、例えば、無機酸塩[硫酸塩、硝酸塩(硝酸銀など)など]、ハロゲン化物[塩化物(塩化銀など)など)]、有機酸塩[酢酸塩(酢酸銀など)など]、錯体又は錯塩[アンミン錯体(銀アンミン錯体など)など]が例示できる。これらの金属化合物は、単独で又は二種以上組み合わせて使用してもよい。なお、含浸に用いる溶液は、水溶液であってもよく、非水溶液(例えば、アセトンなどの有機溶媒溶液)であってもよく、水と有機溶媒(水性媒体)との混合溶媒などであってもよい。好ましい溶液は、水溶液である。   Similarly, the catalytically active substance (group 11 metal of the periodic table) or its precursor can be appropriately selected according to the catalyst preparation method. For example, in the impregnation method, solutions (particularly aqueous solutions) of various Group 11 metal compounds of the periodic table can be used. Examples of such metal compounds include inorganic acid salts [sulfates, nitrates (such as silver nitrate)], halides [chlorides (such as silver chloride)]], and organic acid salts [acetates (such as silver acetate)]. Etc.], complexes and complex salts [ammine complexes (silver ammine complexes etc.) and the like]. These metal compounds may be used alone or in combination of two or more. The solution used for impregnation may be an aqueous solution, a non-aqueous solution (for example, an organic solvent solution such as acetone), or a mixed solvent of water and an organic solvent (aqueous medium). Good. A preferred solution is an aqueous solution.

なお、前記他の金属(例えば、パラジウムなどの貴金属)は、前記周期表第11族金属を担持させる方法と同様の方法を利用できる。例えば、含浸法では、周期表第11族金属化合物および他の貴金属の金属化合物(パラジウム塩などの貴金属塩など)の両方を溶解する溶液(水溶液など)を用いて一度に前記担体に担持させてもよい。他の金属化合物(貴金属塩など)の種類によっては、金属又は金属成分(周期表第11族金属および他の金属など)を1種類ずつ順番に担持させてもよく、例えば、第1の金属(銀など)を担持させた後、適宜乾燥や仮焼などの工程を経て、第2の金属(パラジウムなど)を担持させてもよい。   For the other metal (for example, a noble metal such as palladium), a method similar to the method for supporting the Group 11 metal of the periodic table can be used. For example, in the impregnation method, a solution (such as an aqueous solution) in which both the Group 11 metal compound of the periodic table and other noble metal metal compounds (such as noble metal salts such as palladium salts) are dissolved is supported on the carrier at a time. Also good. Depending on the type of other metal compound (such as a noble metal salt), a metal or a metal component (such as Group 11 metal of the periodic table and other metals) may be supported one by one in order, for example, the first metal ( After supporting silver or the like, a second metal (such as palladium) may be supported through a process such as drying or calcining as appropriate.

乾燥を要する調製方法(含浸法など)において、乾燥温度は、例えば、70〜200℃、好ましくは80〜150℃、さらに好ましくは100〜130℃程度であってもよい。また、焼成を要する調製方法(含浸法など)において、焼成時に流通するガスは、通常の空気を使用してもよく、空気又は酸素と、窒素などの不活性ガスとを適宜混合したガスを用いてもよい。焼成温度は、安定して高い触媒活性を付与できる範囲であればよく、例えば、300〜650℃、好ましくは300〜600℃、さらに好ましくは450〜550℃程度であってもよい。   In a preparation method that requires drying (impregnation method or the like), the drying temperature may be, for example, 70 to 200 ° C, preferably 80 to 150 ° C, and more preferably about 100 to 130 ° C. In preparation methods that require calcination (impregnation method, etc.), normal air may be used as the gas flowing during calcination, or a gas in which air or oxygen and an inert gas such as nitrogen are appropriately mixed is used. May be. The calcination temperature may be in a range where high catalytic activity can be stably imparted, and may be, for example, 300 to 650 ° C, preferably 300 to 600 ° C, and more preferably about 450 to 550 ° C.

本発明の触媒は、前記のように任意の形状(例えば、粉粒状など)に成形できる。触媒の成形は、触媒の形状に応じて、例えば、練合機、成形機(押出成形機や圧縮成形機など)、打錠機、造粒機、粉砕機などを使用して行ってもよい。   As described above, the catalyst of the present invention can be formed into an arbitrary shape (for example, a granular shape). Depending on the shape of the catalyst, the catalyst may be molded using, for example, a kneader, a molding machine (such as an extrusion molding machine or a compression molding machine), a tableting machine, a granulator, or a pulverizer. .

[還元除去方法]
本発明の触媒は、窒素酸化物(例えば、一酸化二窒素、一酸化窒素、三酸化二窒素、二酸化窒素、四酸化二窒素、五酸化二窒素など、特に、一酸化窒素、二酸化窒素などのNOx)を還元除去するのに有用である。すなわち、本発明では、前記触媒に、少なくとも還元剤(通常、炭化水素)、酸素および窒素酸化物を含む被処理ガスを接触させて、前記窒素酸化物を還元(又は還元除去)できる。
[Reduction removal method]
The catalyst of the present invention is a nitrogen oxide (for example, dinitrogen monoxide, nitric oxide, dinitrogen trioxide, nitrogen dioxide, dinitrogen tetroxide, dinitrogen pentoxide, etc., particularly nitrogen monoxide, nitrogen dioxide etc. It is useful for reducing removal of NOx). That is, in the present invention, the nitrogen oxide can be reduced (or reduced and removed) by bringing the gas to be treated containing at least a reducing agent (usually hydrocarbon), oxygen and nitrogen oxides into contact with the catalyst.

被処理ガスにおいて、炭化水素としては、窒素酸化物を還元可能であれば特に限定されず、非芳香族炭化水素[飽和脂肪族炭化水素(メタン、エタン、プロパン、ブタンなどのパラフィンなど)、不飽和脂肪族炭化水素(エチレン、プロピレンなど)などの脂肪族炭化水素など]、芳香族炭化水素(トルエン、キシレンなど)などが例示できる。炭化水素は、単独で又は2種以上組み合わせて被処理ガス中に含まれていてもよい。また、炭化水素は、これらのガスの混合物の形態で被処理ガスに含まれていてもよく、例えば、汎用の燃料[軽油、重油(A重油、C重油など)、灯油、ガソリン、ナフサなど]の形態で被処理ガスに含有されていてもよい。   In the gas to be treated, hydrocarbons are not particularly limited as long as nitrogen oxides can be reduced. Non-aromatic hydrocarbons [saturated aliphatic hydrocarbons (paraffins such as methane, ethane, propane, butane, etc.), non-aromatic hydrocarbons, etc. Examples thereof include aliphatic hydrocarbons such as saturated aliphatic hydrocarbons (ethylene, propylene, etc.), aromatic hydrocarbons (toluene, xylene, etc.), and the like. The hydrocarbons may be contained in the gas to be treated alone or in combination of two or more. Hydrocarbons may be contained in the gas to be treated in the form of a mixture of these gases. For example, general-purpose fuels [light oil, heavy oil (A heavy oil, C heavy oil, etc.), kerosene, gasoline, naphtha, etc.] It may be contained in the gas to be treated in the form of.

被処理ガスにおいて、炭化水素の含有量は、少なくとも窒素酸化物を確実に還元可能な量であればよい。すなわち、炭化水素の含有量は、前記被処理ガス中の窒素酸化物と酸素と前記炭化水素とを反応させ、窒素、二酸化炭素及び水に化学変化させる(すなわち、窒素酸化物を還元させる)ために必要な量(化学量論)以上であればよい。   In the gas to be treated, the hydrocarbon content may be an amount that can reliably reduce at least nitrogen oxides. That is, the hydrocarbon content is obtained by reacting nitrogen oxides, oxygen, and the hydrocarbons in the gas to be treated, and chemically changing them to nitrogen, carbon dioxide, and water (that is, reducing the nitrogen oxides). It is sufficient if the amount is more than the amount necessary for (stoichiometry).

なお、前記被処理ガス(又は反応ガス)中の炭化水素の含有量が、前記化学変化(還元反応)において、充分でない場合には、必要に応じて炭化水素を外部から添加(又は供給)してもよい。このような添加するガスとしては、前記燃料(軽油、灯油、ガソリンなど)などであってもよい。添加方法としては、特に限定されず、例えば、気化を利用した添加又は導入方法(例えば、蒸気圧を利用した気化導入など)、水に前記燃料を分散した混合物をスプレーなどを用いて直接的に添加又は導入する方法などが挙げられる。還元剤(炭化水素)の添加量は、窒素酸化物1重量部に対して、例えば、0.5〜4重量部、好ましくは1〜3重量部程度であってもよい。添加量が少なすぎる(例えば、窒素酸化物1重量部に対して0.5重量部未満)と、充分に還元できない虞があり、多すぎる(例えば、窒素酸化物1重量部に対して4重量部よりも多量である)と、燃費悪化につながる虞がある。なお、炭化水素の添加は、被処理ガスの流路に対して、前記触媒の配置位置よりも上流側の位置で行うことができる。   If the hydrocarbon content in the gas to be treated (or reaction gas) is not sufficient in the chemical change (reduction reaction), the hydrocarbon is added (or supplied) from the outside as necessary. May be. Such a gas to be added may be the fuel (light oil, kerosene, gasoline, etc.) and the like. The addition method is not particularly limited. For example, the addition or introduction method using vaporization (for example, vaporization introduction using vapor pressure), the mixture in which the fuel is dispersed in water directly using a spray or the like. Examples of the method include addition or introduction. The amount of the reducing agent (hydrocarbon) added may be, for example, about 0.5 to 4 parts by weight, preferably about 1 to 3 parts by weight with respect to 1 part by weight of nitrogen oxides. If the amount added is too small (for example, less than 0.5 parts by weight with respect to 1 part by weight of nitrogen oxides), there is a possibility that it cannot be sufficiently reduced. If the amount is larger than that of the part, there is a possibility that the fuel consumption is deteriorated. The addition of the hydrocarbon can be performed at a position upstream of the catalyst arrangement position with respect to the flow path of the gas to be treated.

本発明の触媒では多量又は過剰の酸素を含む被処理ガスであっても効率よく選択的に窒素酸化物を還元除去できる。そのため、被処理ガスにおいて、酸素の含有量は、窒素酸化物を確実に還元できる範囲であれば特に限定されないが、例えば、被処理ガス中、例えば、1〜30体積%、好ましくは1〜20体積%、さらに好ましくは2〜15体積%程度であってもよい。なお、被処理ガスが、排ガス(ディーゼルエンジン排ガスなど)などである場合、酸素の含有量は、比較的多量、例えば、3〜20体積%、好ましくは5〜15体積%、さらに好ましくは9〜13体積%程度であってもよい。酸素は、窒素酸化物の還元のみならず、他のガス(一酸化炭素、水素、過剰の炭化水素など)の酸化反応などにも使用するため、このような他のガスおよび窒素酸化物を反応させるために必要な含有量よりも多量の酸素含有量であってもよい。なお、被処理ガス(排ガス)中の酸素濃度が低い場合には、被処理ガスにあらかじめ所要の量の空気を混ぜてもよい。   With the catalyst of the present invention, nitrogen oxides can be efficiently and selectively reduced and removed even with a gas to be treated containing a large amount or excess oxygen. Therefore, the content of oxygen in the gas to be treated is not particularly limited as long as nitrogen oxides can be reliably reduced. For example, in the gas to be treated, for example, 1 to 30% by volume, preferably 1 to 20%. It may be about volume%, more preferably about 2 to 15 volume%. When the gas to be treated is exhaust gas (diesel engine exhaust gas or the like), the oxygen content is relatively large, for example, 3 to 20% by volume, preferably 5 to 15% by volume, more preferably 9 to 9%. It may be about 13% by volume. Since oxygen is used not only for reduction of nitrogen oxides but also for oxidation reactions of other gases (carbon monoxide, hydrogen, excess hydrocarbons, etc.), such other gases and nitrogen oxides react. The oxygen content may be larger than the content necessary for the purpose. When the oxygen concentration in the gas to be processed (exhaust gas) is low, a predetermined amount of air may be mixed with the gas to be processed in advance.

前記ガス(被処理ガス)は、酸素および前記炭化水素のみを含んでいてもよく、炭化水素と酸素と他のガス(水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素、硫黄酸化物(二酸化硫黄などのいわゆるSOxなど)、窒素、水素、アンモニアなど)を含んでいてもよい。これらの他のガスは、単独で又は2種以上組み合わせて前記被処理ガスに含まれていてもよい。被処理ガスは、通常、炭化水素と酸素と窒素酸化物と他のガス(特に、硫黄酸化物)を含む混合ガスである場合が多い。このような混合ガスとしては、具体的には、排ガス、例えば、内燃機関から排出される排ガス(エンジン排ガス)などが挙げられる。エンジン排ガスにおいて、エンジンは、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなど(特にディーゼルエンジン)であってもよく、固定式又は移動式のいずれであってもよい。本発明の触媒は、耐久性が高いため、このような他のガス(水蒸気、硫黄酸化物など)を含む被処理ガスであっても、触媒活性を低下させることなく維持でき、長期に亘って使用しても、高い還元能で窒素酸化物を還元除去できる。   The gas (the gas to be treated) may contain only oxygen and the hydrocarbon, and the hydrocarbon, oxygen and other gas (water vapor, carbon monoxide, carbon dioxide, sulfur oxide (so-called SOx such as sulfur dioxide). Etc.), nitrogen, hydrogen, ammonia, etc.). These other gases may be contained in the gas to be treated singly or in combination of two or more. The gas to be treated is usually a mixed gas containing hydrocarbons, oxygen, nitrogen oxides, and other gases (especially sulfur oxides) in many cases. Specific examples of such a mixed gas include exhaust gas, for example, exhaust gas discharged from an internal combustion engine (engine exhaust gas). In the engine exhaust gas, the engine may be a diesel engine or a gasoline engine (particularly a diesel engine), and may be either a fixed type or a mobile type. Since the catalyst of the present invention has high durability, even a gas to be treated containing such other gases (water vapor, sulfur oxide, etc.) can be maintained without lowering the catalytic activity, and can be maintained over a long period of time. Even if it is used, nitrogen oxides can be reduced and removed with high reducing ability.

なお、水蒸気の割合は、被処理ガス中、例えば、0.1〜40体積%、好ましくは1〜30体積%、さらに好ましくは2〜20体積%(例えば、5〜10体積%)程度であってもよい。また、二酸化炭素の割合は、被処理ガス中、例えば、0.1〜20体積%、好ましくは0.5〜15体積%、さらに好ましくは1〜10体積%(特に5〜10体積%程度)程度であってもよい。   The ratio of water vapor is, for example, about 0.1 to 40% by volume, preferably 1 to 30% by volume, more preferably about 2 to 20% by volume (for example, 5 to 10% by volume) in the gas to be treated. May be. Further, the proportion of carbon dioxide is, for example, 0.1 to 20% by volume, preferably 0.5 to 15% by volume, more preferably 1 to 10% by volume (particularly about 5 to 10% by volume) in the gas to be treated. It may be a degree.

被処理ガスは、さらに、硫黄酸化物を含んでいてもよい。硫黄酸化物の含有量は、被処理ガス(排ガス)中、体積換算で、例えば、0.1〜100ppm、好ましくは0.2〜70ppm、さらに好ましくは0.3〜30ppm程度であってもよい。排ガス(ディーゼルエンジン排ガスなど)などの被処理ガス中には、通常、硫黄酸化物が含まれる場合が多い。本発明の触媒は、硫黄酸化物に対する耐性又は耐久性を有しているため、硫黄酸化物を含む被処理ガスであっても、触媒活性を維持できる。   The gas to be treated may further contain a sulfur oxide. The sulfur oxide content may be, for example, 0.1 to 100 ppm, preferably 0.2 to 70 ppm, more preferably about 0.3 to 30 ppm in terms of volume in the gas to be treated (exhaust gas). . In general, sulfur oxides are often contained in the gas to be treated such as exhaust gas (diesel engine exhaust gas, etc.). Since the catalyst of this invention has the tolerance or durability with respect to sulfur oxide, even if it is a to-be-processed gas containing sulfur oxide, catalyst activity can be maintained.

なお、前記のように被処理ガス(排ガス)中には、炭化水素が含まれており、窒素酸化物の還元剤として作用可能な他のガス(一酸化炭素など)も含まれている場合がある。このようなガス(例えば、窒素酸化物の還元に必要な量以外の過剰の炭化水素、一酸化炭素など)は、有害物質(又は有害ガス)となる場合があるので、さらに除去(還元除去)してもよい。このような有害ガス(過剰の炭化水素、一酸化炭素など)は、前記のように、前記担体(ビスマス化合物)に、周期表第11属金属に加えて、他の貴金属(白金、パラジウムなど)を担持した触媒を使用して還元除去してもよい。また、このような有害ガスは、必要に応じて、前記触媒に対して、被処理ガスの流路の下流側に、前記有害ガスを還元除去可能な他の触媒を配置することにより除去(還元除去)してもよい。すなわち、被処理ガスの流路の上流側から、順次、本発明の前記触媒、前記他の触媒を配置することにより、窒素酸化物および前記有害ガス(過剰の炭化水素、一酸化炭素)を連続的又は段階的に還元除去してもよい。このような他の触媒としては、担体[例えば、前記例示の担体(ビスマス化合物など)、前記例示の汎用の担体(例えば、アルミナなどの多孔質無機酸化物など)]に前記他の貴金属(又は貴金属成分)が担持された触媒などを使用することができる。   As described above, the gas to be treated (exhaust gas) contains hydrocarbons, and may contain other gases (such as carbon monoxide) that can act as a reducing agent for nitrogen oxides. is there. Such gases (for example, excessive hydrocarbons, carbon monoxide, etc. other than the amount necessary for reduction of nitrogen oxides) may become harmful substances (or harmful gases), and are therefore further removed (reduction removal). May be. Such harmful gases (excess hydrocarbons, carbon monoxide, etc.) are added to the carrier (bismuth compound) as described above, in addition to metals of Group 11 of the periodic table, and other noble metals (platinum, palladium, etc.). The catalyst may be reduced and removed using a catalyst supporting the. Further, such a harmful gas is removed (reduced) by arranging another catalyst capable of reducing and removing the harmful gas on the downstream side of the flow path of the gas to be treated, if necessary. May be removed). That is, by sequentially arranging the catalyst of the present invention and the other catalyst from the upstream side of the flow path of the gas to be treated, nitrogen oxide and the harmful gas (excess hydrocarbon, carbon monoxide) are continuously provided. Reduction or removal may be performed manually or stepwise. Examples of such other catalysts include a carrier [for example, the above exemplified carrier (such as a bismuth compound), the above exemplified general-purpose carrier (such as a porous inorganic oxide such as alumina)] and the other noble metal (or A catalyst on which a noble metal component) is supported can be used.

被処理ガスと前記触媒との温度(接触温度)は、効率よく還元除去できる範囲であればよく、通常、150℃以上(例えば、150〜650℃程度)の範囲から選択でき、例えば、200℃以上(例えば、250〜600℃程度)、好ましくは250〜550℃(例えば、250〜500℃程度)、さらに好ましくは300℃以上(例えば、300〜500℃程度)であってもよい。接触温度は、被処理ガスの温度であってもよく、触媒の温度(例えば、触媒活性物質の温度)であってもよく、これらの双方の温度であってもよい。なお、被処理ガスが排ガス(エンジン排ガス)である場合、接触温度は、エンジンの運転条件により大きく変化するが、一般的に、150〜650℃程度である場合が多い。   The temperature (contact temperature) between the gas to be treated and the catalyst may be in a range where it can be efficiently reduced and removed, and can usually be selected from a range of 150 ° C. or higher (for example, about 150 to 650 ° C.), for example, 200 ° C. It may be above (for example, about 250 to 600 ° C.), preferably 250 to 550 ° C. (for example, about 250 to 500 ° C.), more preferably 300 ° C. or more (for example, about 300 to 500 ° C.). The contact temperature may be the temperature of the gas to be treated, the temperature of the catalyst (for example, the temperature of the catalytically active substance), or both of these temperatures. When the gas to be treated is exhaust gas (engine exhaust gas), the contact temperature varies greatly depending on the operating conditions of the engine, but is generally about 150 to 650 ° C. in many cases.

還元除去において、使用する前記触媒の量は、ガス時間当たり空間速度(GHSV)で、例えば、200000h-1以下(例えば、1000〜200000h-1)、好ましくは100000h-1以下(1000〜100000h-1)、さらに好ましくは2000〜100000h-1程度であってもよく、通常、50000〜100000h-1程度であってもよい。 In reducing and removing, the amount of the catalyst used, at a space velocity of gas per time (GHSV), for example, 200000h -1 or less (e.g., 1000~200000h -1), preferably 100000h -1 or less (1000~100000H -1 ), More preferably about 2000 to 100,000 h −1 , and usually about 50,000 to 100,000 h −1 .

本発明の触媒は、窒素酸化物の還元除去に高い還元能を有するので、被処理ガス中の窒素酸化物の還元除去に有用である。特に、本発明の触媒は、硫黄酸化物や水蒸気などを含むガスであっても、触媒活性を維持できるので、長期に亘って安定して使用可能であり、内燃機関から排出される排ガス(特に、ディーゼルエンジンなどのエンジン排ガス)中の窒素酸化物の還元除去に好適に使用できる。   Since the catalyst of the present invention has a high reducing ability for reducing and removing nitrogen oxides, it is useful for reducing and removing nitrogen oxides in the gas to be treated. In particular, the catalyst of the present invention can maintain the catalytic activity even in the case of a gas containing sulfur oxide, water vapor, etc., and thus can be used stably over a long period of time. It can be suitably used for reducing and removing nitrogen oxides in engine exhaust gas such as diesel engines.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1
硝酸銀0.47gを100mLの水に溶かして硝酸銀水溶液を調製した。この硝酸銀水溶液に15gの酸化ビスマス(Bi23)を加えて攪拌しながら蒸発乾固し、さらに120℃で2時間、空気中で乾燥した後、500℃、空気中で2時間焼成することにより、ビスマス担体に銀が担持されている触媒(Ag/Bi23)を得た。得られた触媒において、銀の担持量は、触媒全体の2重量%であった。
Example 1
A silver nitrate aqueous solution was prepared by dissolving 0.47 g of silver nitrate in 100 mL of water. Add 15 g of bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) to this silver nitrate aqueous solution, evaporate to dryness with stirring, further dry in air at 120 ° C. for 2 hours, and then calcinate in air at 500 ° C. for 2 hours. Thus, a catalyst (Ag / Bi 2 O 3 ) in which silver was supported on a bismuth support was obtained. In the obtained catalyst, the supported amount of silver was 2% by weight of the whole catalyst.

比較例1
担体をアルミナ(γ−アルミナ、住友化学(株)製、「KHA24」)に代える以外は、実施例1と同様にしてアルミナ担体に銀が担持されている触媒(Ag/γ−Al23)を得た。得られた触媒において、銀の担持量は、触媒全体の2重量%であった。
Comparative Example 1
A catalyst (Ag / γ-Al 2 O 3 ) in which silver is supported on an alumina support in the same manner as in Example 1 except that the support is replaced with alumina (γ-alumina, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., “KHA24”). ) In the obtained catalyst, the supported amount of silver was 2% by weight of the whole catalyst.

(窒素酸化物除去試験)
上記実施例1及び比較例1で得られた触媒を用いて、それぞれ、窒素酸化物の除去試験を以下のようにして行った。調製した触媒5.35gを粒子径2mm〜3mmに整粒し、内径10mmの石英反応管に充填および設置したのち、窒素流通雰囲気下(100mL/min(分))において反応温度400℃に保持し、前記石英反応管内にエンジン排ガスを模擬したガス(以下、反応ガスという)を1.5L/h(時間)で流通させた。ここで、反応ガスは、一酸化窒素NOが濃度500ppm、n−デカンが濃度300ppm、酸素O2が濃度10%、水H2Oが濃度7%、二酸化硫黄SO2が濃度30ppmとなるようにヘリウムガスによって希釈したものである。なお、濃度は、体積換算である。触媒の評価は、以下の式に従い、NO転化率(%)を基準にして行った。
(Nitrogen oxide removal test)
Using the catalysts obtained in Example 1 and Comparative Example 1, a nitrogen oxide removal test was performed as follows. After preparing 5.35 g of the prepared catalyst to a particle diameter of 2 mm to 3 mm, filling and installing in a quartz reaction tube having an inner diameter of 10 mm, the reaction temperature is maintained at 400 ° C. in a nitrogen flow atmosphere (100 mL / min (min)). In the quartz reaction tube, a gas simulating engine exhaust gas (hereinafter referred to as reaction gas) was circulated at 1.5 L / h (hours). Here, the reaction gas is such that nitric oxide NO has a concentration of 500 ppm, n-decane has a concentration of 300 ppm, oxygen O 2 has a concentration of 10%, water H 2 O has a concentration of 7%, and sulfur dioxide SO 2 has a concentration of 30 ppm. Diluted with helium gas. In addition, a density | concentration is volume conversion. The evaluation of the catalyst was performed based on the NO conversion rate (%) according to the following formula.

NO転化率(%)=[(前記反応管入口のNO濃度−前記反応管出口のNO濃度)/前記反応管入口のNO濃度]×100   NO conversion rate (%) = [(NO concentration at the reaction tube inlet−NO concentration at the reaction tube outlet) / NO concentration at the reaction tube inlet] × 100

図1は、上記反応温度(400℃)において、実施例1および比較例1で得られた触媒のNO転化率(脱硝率)と時間(経過時間)との関係を示すグラフである。図1からも明らかなように、実施例1の触媒は、硫黄酸化物を含む被処理ガスであっても、触媒活性を低下させることなく、高い還元性能で、かつ高い経時安定性で効率よく一酸化窒素を還元除去できた。   FIG. 1 is a graph showing the relationship between the NO conversion rate (denitration rate) and time (elapsed time) of the catalysts obtained in Example 1 and Comparative Example 1 at the reaction temperature (400 ° C.). As is clear from FIG. 1, the catalyst of Example 1 can be efficiently treated with high reduction performance and high stability over time, even if it is a gas to be treated containing sulfur oxide, without reducing the catalytic activity. Nitric oxide could be reduced and removed.

図1は、実施例1および比較例1で得られた触媒の脱硝率と時間との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the denitration rate of the catalysts obtained in Example 1 and Comparative Example 1 and time.

Claims (8)

担体と、この担体に担持された触媒活性物質とで構成され、炭化水素および酸素の存在下、窒素酸化物を還元するための触媒であって、前記担体が、周期表第6族金属、周期表第14族金属、および周期表第15族金属から選択された少なくとも1種の金属で構成され、前記触媒活性物質が、周期表第11族金属で構成されている触媒。   A catalyst for reducing nitrogen oxides in the presence of hydrocarbons and oxygen, comprising a carrier and a catalytically active substance supported on the carrier, wherein the carrier is a Group 6 metal, a periodic table A catalyst comprising at least one metal selected from a Group 14 metal of the Table and a Group 15 metal of the Periodic Table, wherein the catalytically active substance is composed of a Group 11 metal of the Periodic Table. 担体が、モリブデン、タングステン、スズ、およびビスマスから選択された少なくとも1種の金属で構成されている請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein the support is composed of at least one metal selected from molybdenum, tungsten, tin, and bismuth. 担体が、少なくともビスマスで構成されている請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein the support is composed of at least bismuth. 触媒活性物質が、少なくとも銀で構成されている請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein the catalytically active substance is composed of at least silver. 酸化ビスマスに銀が担持されている請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein silver is supported on bismuth oxide. 触媒活性物質の割合が、担体100重量部に対して、0.1〜50重量部である請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein the ratio of the catalytically active substance is 0.1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the carrier. 請求項1記載の触媒に、少なくとも炭化水素、酸素および窒素酸化物を含む被処理ガスを接触させて、前記窒素酸化物を還元する方法。   A method for reducing the nitrogen oxide by bringing the gas to be treated containing at least hydrocarbon, oxygen, and nitrogen oxide into contact with the catalyst according to claim 1. 被処理ガスが、さらに硫黄酸化物を含む請求項7記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the gas to be treated further contains sulfur oxide.
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