JP2006105086A

JP2006105086A - ディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法

Info

Publication number: JP2006105086A
Application number: JP2004295981A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Fujisawa; 雅敏藤澤; Keiichiro Kai; 啓一郎甲斐; Yasuyoshi Kato; 泰良加藤
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-04-20

Abstract

【課題】ＤＰＦ内部に堆積した燃焼残留物を現地でも比較的容易に行える方法により効率よく除去し、ＤＰＦの再生を行うことができるＤＰＦの再生方法を提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジンからの排ガスの浄化に用いるディーゼルパティキュレートフィルタ(ＤＰＦ)の再生方法であって、ＤＰＦの細孔内部に蓄積したカルシウム(Ｃａ)化合物を硝酸水溶液により溶出除去することを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなどの内燃機関からの排ガスに含まれる粒子状物質(ＰＭ)の除去に用いられるディーゼルパティキュレートフィルタ(ＤＰＦ)の再生方法に係り、特に燃焼残渣である灰分が蓄積し、高温燃焼での再生処理によっても再生が困難になったＤＰＦの再生方法に関するものである。

一般的にディーゼル排ガス中のＰＭの除去技術として、多孔質なコージェライトハニカムのガス流入部又は排出部の一方が、隣り合うセルで交互に封じられたハニカム構造のＤＰＦが広く用いられている。ＤＰＦの再生は、フィルタ機能により捕集したダストを高温で燃焼して再生する方法が主流となっており、より低温で燃焼再生させるために触媒を担持したＤＰＦなどが知られている。しかし、燃焼により除去可能であるのは主としてＰＭのみであり、主に潤滑油に起因するカルシウムや亜鉛などを含むダストはＤＰＦ内部または細孔内部にそのまま残ってしまう。このため、これら燃焼残留物を除去するための技術が必要とされ、高温の水又は水蒸気を高圧で吹き付けて再生する技術や、硫酸などの酸洗により使用済触媒を再生する技術が知られている。

最も簡単な方法としてエアブローによる逆洗などが考えられるが、ＤＰＦのようなハニカム構造のフィルタにおいては、逆洗ガスはダストの詰まっていないところを流れ易く、十分な効果が得られないのが実状である。そこで水洗などによる洗浄が考えられるが、油分も堆積したＤＰＦでは水が弾かれる部分が存在し、細孔内部までの十分な洗浄は難しい。このため、アルコールなどで油分を洗浄した上で水洗することが好ましいが、コストの増加となる。
特開２００３-２６２１１５号公報特開平７−２２２９２４号公報特開平７−３１３８１５号公報特開平１０−２３５２０９号公報特開２０００−１１７１０９号公報

しかしながら、上記の技術において、ＤＰＦ内部に蓄積したダストを水洗により除去するには多量の水を必要とし、廃水の処理も必要であることから非常にコスト高となる。更に、高圧で水又は水蒸気を噴射させる装置が必要となれば、現地での再生は容易でない。また、酸洗等による効率的なダストの洗浄除去については、ＤＰＦの劣化成分の除去に対して有効な洗浄方法は明確になっていない。

本発明の課題は、ＤＰＦ内部に堆積した燃焼残留物を現地でも比較的容易に行える方法により効率よく除去し、ＤＰＦの再生を行うことができるＤＰＦの再生方法を提供することにある。

（１）ディーゼルエンジンからの排ガスの浄化に用いるディーゼルパティキュレートフィルタ(ＤＰＦ)の再生方法であって、ＤＰＦの細孔内部に蓄積したカルシウム(Ｃａ)化合物を硝酸水溶液により溶出除去することを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法。
（２）前記溶出除去後、さらに遠心分離によりＤＰＦの液切りを行い、乾燥することを特徴とする（１）記載のディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法。

硝酸水溶液によるＤＰＦの洗浄は、溶出速度の関係から硝酸水溶液に長時間接触させることが好ましい。硝酸水溶液にＤＰＦを浸漬することが有効であるが、硝酸水溶液をＤＰＦに直接吹き付けても構わない。浸漬時にはＤＰＦ内部の気泡を十分に抜き、硝酸水溶液を循環させることも有効である。

上記のようにＤＰＦを洗浄してもダスト成分が完全に除去されるとは限らず、残存するわずかの成分が溶出した液が乾燥時のＤＰＦ下部側に蓄積することがある。そこで、硝酸水溶液洗浄後に、遠心分離などにより十分に液切りをすることが好ましい。また硝酸水溶液洗浄後に水洗を行い、内部の硝酸水溶液を置換しておくことが望ましい。

[作用]
使用済ＤＰＦ内部に堆積しているダストのＰＭ(主に未燃カーボン)を除く大部分は、潤滑油を起因とするカルシウムの硫酸塩である。この硫酸カルシウムがＤＰＦの細孔内部で固化し、ガス流路を狭めることで本来通り抜けることが可能な粒子も通り抜けられなくなり、圧損及びバランスポイントが上昇する。そこで発明者らはＤＰＦ内部に堆積したカルシウムの除去方法について鋭意検討を行った結果、硝酸水溶液により洗浄することが非常に効果的であることを見出した。

従来、触媒内部に蓄積した被毒成分を硫酸などの酸により洗浄する方法などが知られていたが、カルシウム化合物の洗浄に対して有効な手段の詳しい検討は行われていなかった。本発明者らは、各種の洗浄方法によりＤＰＦ内部に蓄積したカルシウムを除去する試験を行った結果、硝酸水溶液への溶解が非常に大きいことが明らかになった。酸洗としては硫酸や塩酸、シュウ酸などが良く知られているが、いずれも硫酸カルシウムに対する溶解度は低く、硝酸水溶液のみが高い溶解度を示した。加えて、水よりも親油性が高く、水洗では除去できなかったダストの除去も可能となった。このため、非常に効率良くＤＰＦの再生を行うことができ、またカルシウム化合物に対する溶解度が高いことから洗浄液を変える頻度も極力抑えることができ、洗浄による排水を極力削減することが可能となる。

従来の塩酸や硫酸による再生では、塩素や硫黄が劣化成分となるため、洗浄後の水洗や高温での焼成が必要であったが、本発明による再生では、遠心分離などにより十分液切りすることで水洗を省略することが可能であり、焼成も特に必要としない。これは、硝酸成分は使用時にＮＯ₂に分解され、ＮＯ₂はＰＭの燃焼に利用されるためである。

以上のことから、燃焼残留物が堆積したＤＰＦを硝酸水溶液に浸漬し、主成分であるＣａ化合物を溶解させて除去する本発明がＤＰＦ再生には優れた手段であり、また現地での再生も比較的容易に行うことができるから、実用的にも優れている。

本発明によれば、燃焼残留物の堆積により性能低下したＤＰＦの再生を低コストで効果的に行うことができ、また現地での再生も比較的容易に実施することができる。

以下、具体例を用いて本発明を詳細に説明する。
[実施例１]
ディーゼル発電設備からの排ガス浄化に約１０００時間使用したＴｉＯ₂系酸化触媒担持ＤＰＦ(日立金属製多孔質コージェライト)をエアブロー後、５０×５０ｍｍのテストピースを切り出し、５ｗｔ％硝酸水溶液３７５ｍｌに１時間浸漬して洗浄を行った。洗浄後の硝酸水溶液をＩＣＰ分析し、Ｃａ溶出量を求めた。また、再生後のＤＰＦは水銀圧入法により細孔容積を測定した。

[比較例1〜３]
実施例１における５ｗｔ％硝酸水溶液を、５ｗｔ％硫酸水溶液、５ｗｔ％塩酸水溶液または水道水に変更した以外は実施例１と同様の操作を行い、それぞれのＣａ溶出量及び再生後のＤＰＦの細孔容積について測定した。

実施例１及び比較例１〜３の結果を纏めて表１に示す。
表より、実施例のＣａ溶出量は明らかに多く、再生後の細孔容積も比較例よりは大きい結果となっている。この結果、ＤＰＦの細孔内部に堆積したＣａを十分に除去することができることが明らかである。

Claims

ディーゼルエンジンからの排ガスの浄化に用いるディーゼルパティキュレートフィルタ(ＤＰＦ)の再生方法であって、ＤＰＦの細孔内部に蓄積したカルシウム(Ｃａ)化合物を硝酸水溶液により溶出除去することを特徴とするディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法。
前記溶出除去後、さらに遠心分離によりＤＰＦの液切りを行い、乾燥することを特徴とする請求項１記載のディーゼルパティキュレートフィルタの再生方法。