JP2007085353A - 排気ガス浄化システム - Google Patents
排気ガス浄化システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007085353A JP2007085353A JP2006306665A JP2006306665A JP2007085353A JP 2007085353 A JP2007085353 A JP 2007085353A JP 2006306665 A JP2006306665 A JP 2006306665A JP 2006306665 A JP2006306665 A JP 2006306665A JP 2007085353 A JP2007085353 A JP 2007085353A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust gas
- nox
- catalyst
- nox adsorption
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
【解決手段】内燃機関の排気ガス通路の上流側にNOx吸着触媒を配置し、下流側に酸化触媒を配置して成り、NOx吸着触媒は、排気ガスの温度がエンジン始動時から140℃のときに窒素酸化物を吸着し、200℃以上のときに窒素酸化物を脱離し、且つ上記NOx吸着触媒出口での排気ガスの窒素酸化物/一酸化炭素濃度比が、排気ガス温度がエンジン始動時から140℃のときに0.3以下である排気ガス浄化システムである。 上記排気ガス浄化システムに用いられ、排気ガスの温度によって排気ガス中の窒素酸化物を吸着・脱離するNOx吸着触媒である。
【選択図】図1
Description
ところが、このような触媒を用いてもなおNOx浄化性能が不十分となる場合があるという課題がある。
このような三元触媒としては、例えばコージェライトなどの耐熱性担体にγ−アルミナから成る担持層を形成し、その担持層に白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)などの触媒貴金属を担持させたものが広く知られている。
その解決策としてリーン域において希薄燃焼させるリーンバーンエンジン及びディーゼルエンジンが有望視されている。これらのエンジンでは、燃費が向上するために燃料の使用が低減され、その燃焼排気ガスであるCO2の発生を抑制することができる。
このようなリーン域でのHC、CO及びNOxを浄化する触媒がに開示されている(例えば特許文献2参照)。この触媒では、HC、CO及びNOx分の浄化率を高めるために、Pt及びRhとPdを分離担持させており、NOxをNOx吸蔵材に吸蔵させPtで還元し、Pdでストイキ又はリッチ側でのHCやCOを酸化する。
また、触媒貴金属の種類によって触媒活性が異なることが知られ、PdはPtに比べて排気ガス中に存在する硫黄酸化物の被毒を受け易い等の特徴を持っているという課題がある。
また、ごく低温域でのCO酸化活性を妨げているものは、NOやHC等の排気ガス共存成分であることが分かっている。
例えば、モルデナイトに担持するコバルトの量を変えて、最高活性が得られる反応温度の異なる複数の触媒を用いた触媒装置が開示されている(特許文献3参照)。なお、複数の触媒は、通常、高温活性触媒は排気流路の上流側に、低温活性触媒は排気流路の下流側に配置される。
また、複数のNOx浄化触媒を、排気ガスの流れ方向に直列に、かつ炭化水素に対する酸化活性能力が下流側に向かって順次大きくなるように配置した触媒装置が開示されている(特許文献4参照)。
このような背景から、本発明者らは、高温域ではNOxの浄化に非常な有用な還元剤(COやHC)が、低温域ではNOxの浄化を妨げるため、触媒を多段化してもNOx浄化率は大きく向上しないことを知見した。
また、本発明は、広い浄化温度域、特に低温域において一定以上の高いNOx浄化率を示す排気ガス浄化システムを提供することにある。
上記NOx吸着触媒は、排気ガスの温度がエンジン始動時から140℃のときに、排気ガス中の窒素酸化物を吸着し、200℃以上のときに、吸着した上記窒素酸化物を脱離し、かつ上記NOx吸着触媒出口での排気ガスの窒素酸化物/一酸化炭素濃度比が、排気ガス温度がエンジン始動時から140℃のときに、0.3以下であることを特徴とする。
上記NOx吸着触媒は、排気ガス温度が低温域のときに、下流側に配置した酸化触媒に低NOx/CO濃度比の排気ガスを流入させ、リッチ排気ガス中のHC、CO及びNOxを効率よく浄化する。
また同時に、排気ガス温度がエンジン始動時から140℃のときに、上記NOx吸着触媒出口での排気ガスのNOx/CO濃度比が、0.3以下になるよう、排気ガス成分濃度を調整する。
なお、かかる排気ガス浄化システムは、例えば図1に示すような構成で設置できる。
また、上記多孔質担体は、コージェライトやメタル製のハニカム担体基材やペレット担体基材に上記アルミナやシリカ等の担体成分をコートして担体としてもよく、また、アルミナやシリカ等の担体成分をハニカム担体やペレット担体に形成してもよい。
更に、上記NOx吸着触媒と酸化触媒の多孔質担体は、材質・担体成分が同じであってもよいし、異なっていてもよい。
Pt量を0.1g/L未満にすると、実用上、十分な活性を得ることができず、10g/Lを超えると、活性が向上せず、Ptを増加させた分だけの効果がなく有効ではないことがある。
上記アルカリ金属としては、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)やフランシウム(Fr)が挙げられる。
また、上記アルカリ土類金属とは、周期率表2A属元素ををいい、ベリリウム(Be)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)やバリウム(Ba)が挙げられる。
上記希土類元素としては、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)やネオジム(Nd)等が挙げられる。
1g未満だと、NOx吸着量が少なく、NOx吸着能力も小さくなってしまい、十分なNOx浄化性能が得られない。
50gを超えると、NOxの脱離温度が上昇してしまい、十分に脱離されないことがあり、また、酸化性能が低下するので、NOから二酸化窒素(NO2)への酸化を阻害してしまう等の弊害が生じることがある。
上記NOx吸着触媒は、NOx吸着材として上記Ptや上記アルカリ金属等を含有するので、排気ガスが100〜140℃にあるときにはNOxを吸着し、下流側の上記酸化触媒に低NOx/CO濃度排気ガスを送り込むことができ、上記酸化触媒のCO活性の低下を防ぐことができる。
また、排気ガス温度が上昇すれば、吸着されたNOxが脱離するので、上記NOx吸着触媒が再生される。
Pt量が0.5g/L未満となると、実用上、十分な活性を得ることができず、20g/Lを超えると、活性が向上せず、増加させた分だけの効果はなく、Ptを有効に利用できないことがある。
なお、上記多孔質担体に上記Ptを担持する方法については、上述のように、従来法である含浸法や噴霧法等を用いることができる。
上記ゼオライトとしては、モルデナイト、MFI型ゼオライト又はβ−ゼオライト等が挙げられ、これらを単独又は任意に組み合せて用いることができる。
上記ゼオライトの含有量は、上記多孔質担体に対して10〜100g/Lであることが好ましく、10g/L未満であると、HC、SOFやパティキュレート(PM)の吸着量が少なくなってしまい、また100g/Lを超えると、PMによるつまりが生じるおそれがある。
また、上記ゼオライトを含有することにより、排気ガスが140℃以下であっても上記ゼオライトにHCが吸着されるので、HCによる被毒を抑え、Ptの酸化活性を低下させず、従来よりもCO低温活性を向上させることができる。
更に、上記Pt担持多孔質担体に上記ゼオライトを層状に被覆するよりも、上記Pt担持多孔質担体成分にゼオライトを混合するほうが、PtのHC被毒を抑える効果を高くすることができる。
上記酸化触媒は、NOx吸着材である上記アルカリ金属等を含有せず、NOxを吸着しないので、排気ガスがリーン域にあるときに、高酸化活性を発現し、NOxによってHC、COを酸化浄化する。しかし、従来の三元触媒は、上記アルカリ金属等を含有し、リーン域では高酸化力を発現しない。
即ち、従来の三元触媒は、貴金属にアルカリ金属や希土類元素等を添加することによって浄化能を高めているが、ストイキのときにCO、HC及びNOxをまとめて触媒反応により浄化するものである。
このように、上記酸化触媒は、リーン域において高い酸化力が期待できるので、上記三元触媒とは異なるものである。
また、アルカリ金属等を含有する場合は、これらの上にもNOxが吸着される。
これらのNOx吸着により、上記NOx吸着触媒と下流側の上記酸化触媒間でのNOx/CO濃度比は、0.3以下になる。
この低NOx/CO濃度比排気ガスが、上記酸化触媒に流入し、COは、Ptの酸化活性によって酸化浄化され、HCとSOFは、ゼオライトに吸着される。
上記酸化触媒では、Ptの酸化活性によりCOが酸化浄化され、HCとSOFは、ゼオライトに吸着されるか、吸着平衡状態になる。また、排気ガスの流速によっては、Ptの酸化活性により、HCとSOFが脱離浄化される。
また、上記酸化触媒では、Ptの酸化活性によりCOが酸化浄化され、HCとSOFは、ゼオライトに吸着し、平衡状態となっているか、またはPtの酸化活性により脱離浄化される。
排気ガス通路の上流側から、上記排気ガス成分濃度調整手段のいずれか1つと、上記NOx吸着還元触媒と、酸化触媒とを順次配置して構成してもよいし、上記NOx吸着還元触媒の代わりに、上記NOx吸着触媒を配置して構成してもよい。
このように組み合わせることによって、リーン域の排気ガス中のNOx浄化効率と低温域でのCO酸化活性の向上を同時に図ることができ、排気ガスを効率良く浄化することができる。
なお、かかる排気ガス浄化システムは、例えば図2に示すような構成で設置できる。
ジニトロジアンミンPt水溶液を活性アルミナ粉末に含浸し、乾燥後空気中400℃で1時間焼成して、Pt担持アルミナ粉末(粉末F)を得た。この粉末FのPt濃度は2.0%であった。
このスラリーをコージェライト質モノリス担体(0.3L、400セル/6ミル)に付着させ、空気流でセル内の余剰のスラリーを取り除いて130℃で乾燥した後、500℃で1時間焼成し、コート層200g/L−担体の本例の触媒Gを得た。
このスラリーをコージェライト質モノリス担体(0.5L、400セル/6ミル)に付着させ、空気流でセル内の余剰のスラリーを取り除いて130℃で乾燥した後、500℃で1時間焼成し、コート層200g/L−担体の本例の触媒Hを得た。
排気ガス通路の上流側に上記触媒Gを、下流側に触媒Hを配置した。
実施例1の触媒Gを、酢酸バリウム水溶液に浸漬し、引き上げて余分な水分を吹き払った後、250℃で乾燥し、300℃で1時間焼成して、Baを担持した以外は、実施例1と同様の操作を行い、本例の触媒Iを得た。
排気ガス通路の上流側に上記触媒Iを、下流側に触媒Hを配置した。
排気ガス通路の上流側には触媒を置かず、下流側にのみ触媒Hを配置した。
塩化パラジウム水溶液を活性アルミナ粉末に含浸し、乾燥後空気中400℃で1時間焼成して、Pd担持アルミナ粉末(粉末G)を得た。この粉末GのPd濃度は2.0%であった。
このスラリーをコージェライト質モノリス担体(0.5L、400セル/6ミル)に付着させ、空気流でセル内の余剰のスラリーを取り除いて130℃で乾燥した後、500℃で1時間焼成し、コート層200g/L−担体の本例の触媒Jを得た。
排気ガス通路の上流側に上記触媒Gを、下流側に触媒Jを配置した。
活性アルミナ750部と硝酸性アルミナゾル(固形分として20%)1250部と純水500部とを磁性ボールミルに投入し、混合粉砕してスラリーを得た。粉砕時間を1時間とした。
このスラリーをコージェライト質モノリス担体(0.3L、400セル/6ミル)に付着させ、空気流でセル内の余剰のスラリーを取り除いて130℃で乾燥した後、500℃で1時間焼成し、コート層250g/L−担体の触媒を得た。
次いで所定濃度の硝酸ロジウム水溶液に浸漬し、引き上げて余分な水分を吹き払った後、250℃で乾燥してRhを担持した。Pt及びRhの担持濃度は、それぞれ2.73%、0.27%であった。
更に、この担体を所定濃度の酢酸バリウム容積に浸漬し、引き上げて余分な水分を吹き払った後、250℃で乾燥し、300℃で1時間焼成してBaを担持し、本例の触媒Kを得た。Baの担持量はBaOとして10g/Lであった。
排気ガス通路の上流側に上記触媒Gを、下流側に触媒Kを配置した。
実施例1及び2、比較例1〜3について、触媒活性評価を行った。
各実施例、比較例の評価条件を表2に示す。
この触媒活性評価には、自動車の排気ガスを模擬したモデルガスを用いた。自動評価を使用した。
上記モデルガスとしては、耐久用モデルガスと評価用モデルガスを用いた。詳細を表2に示す。
また、評価条件として、触媒容量は、上記NOx吸着触媒については0.02L、上記酸化触媒については0.04Lとした。
実施例1及び2、比較例1〜3の各排気ガス浄化用触媒については、各例に示した配置順で、両触媒がお互いに接触した状態で設置した。
そして、入りガス温度500℃で耐久用モデルガスで10時間処理する耐久試験を行った。ガス流量は60L/min.であった。
上記耐久試験2後の各排気ガス浄化用触媒について、各例に示した配置順で、両触媒がお互いに接触した状態で配置した。
そして、入りガス温度130℃で評価用モデルガスを流し、このときのHC及びCOを分析し、浄化率を次式
浄化率(転化率)={(入りガス成分濃度)−(出ガス成分濃度)}/入りガス成分濃度×100
で算出した。
実施例1の触媒の組み合わせで、上記耐久試験2後の排気ガス浄化用触媒を、上記評価Aと同様にモデルガス流路に配置し、触媒容量を表3に示す条件に変えて、触媒活性評価を行った。
Claims (8)
- 内燃機関の排気ガス通路の上流側に、排気ガス温度を調整することにより窒素酸化物を吸着脱離するNOx吸着触媒を配置し、上記排気ガス通路の下流側に酸化触媒を配置して成る排気ガス浄化システムであって、
上記NOx吸着触媒は、排気ガスの温度がエンジン始動時から140℃のときに、排気ガス中の窒素酸化物を吸着し、200℃以上のときに、吸着した上記窒素酸化物を脱離し、かつ上記NOx吸着触媒出口での排気ガスの窒素酸化物/一酸化炭素濃度比が、排気ガス温度がエンジン始動時から140℃のときに、0.3以下であることを特徴とする排気ガス浄化システム。 - 上記NOx吸着触媒が、白金を0.1〜10g/L含有することを特徴とする請求項1に記載の排気ガス浄化システム。
- 上記NOx吸着触媒が、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素から成る群より選ばれた少なくとも1種の元素を、1〜50g/L含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の排気ガス浄化システム。
- 上記NOx吸着触媒が、排気ガス温度が100〜140℃のときに、排気ガス中のNOxを吸着することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化システム。
- 上記酸化触媒が、白金を0.5〜20g/L含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化システム。
- 上記酸化触媒が、ゼオライトを10〜100g/L含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化システム。
- 上記酸化触媒が、上記NOx吸着触媒に含有される上記アルカリ金属、アルカリ土類金属及び希土類元素を含まないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化システム。
- 請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の排気ガス浄化システムに用いられるNOx吸着触媒であって、排気ガスの温度によって排気ガス中の窒素酸化物を吸着・脱離することを特徴とするNOx吸着触媒。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006306665A JP2007085353A (ja) | 2000-09-19 | 2006-11-13 | 排気ガス浄化システム |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000283961 | 2000-09-19 | ||
JP2006306665A JP2007085353A (ja) | 2000-09-19 | 2006-11-13 | 排気ガス浄化システム |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001282771A Division JP2002168117A (ja) | 2000-09-19 | 2001-09-18 | 排気ガス浄化システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007085353A true JP2007085353A (ja) | 2007-04-05 |
Family
ID=37972544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006306665A Pending JP2007085353A (ja) | 2000-09-19 | 2006-11-13 | 排気ガス浄化システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007085353A (ja) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000230414A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Ford Global Technol Inc | 窒素酸化物吸収材を用いたディーゼル・エンジンからの排気の変換方法 |
-
2006
- 2006-11-13 JP JP2006306665A patent/JP2007085353A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000230414A (ja) * | 1999-02-09 | 2000-08-22 | Ford Global Technol Inc | 窒素酸化物吸収材を用いたディーゼル・エンジンからの排気の変換方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5590640B2 (ja) | 排気ガス浄化システム | |
CN100482325C (zh) | 净化在稀薄燃烧工况下操作的内燃机产生的废气的催化剂布置和方法 | |
US6557342B2 (en) | Exhaust gas purifying system | |
JP2014501613A (ja) | NOx吸収触媒 | |
JP2009165904A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
WO2012147411A1 (ja) | リーンNOxトラップ型排気ガス浄化触媒及び排気ガス浄化システム | |
US20030039597A1 (en) | Close coupled catalyst with a SOx trap and methods of making and using the same | |
JP3965676B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム | |
JP4390000B2 (ja) | NOx吸着装置 | |
JP2009273986A (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP4573993B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
JP2001079402A (ja) | 排ガス浄化触媒及びその製造方法 | |
JP3685463B2 (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP3704701B2 (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
JP2001289035A (ja) | 排ガス浄化方法及び排ガス浄化装置 | |
JP2006329018A (ja) | 硫黄分吸収材及び排気浄化システム | |
JP2004275814A (ja) | 排ガス浄化触媒、その製造方法及び排ガス浄化装置 | |
JP2006289301A (ja) | 排ガス浄化用触媒 | |
JP5094199B2 (ja) | 排ガス浄化装置 | |
JP2003245523A (ja) | 排気ガス浄化システム | |
JP2002168117A (ja) | 排気ガス浄化システム | |
JP2006233774A (ja) | 排ガス浄化装置及び排ガス浄化方法 | |
JP2003135970A (ja) | 排気ガス浄化用触媒 | |
JP4019351B2 (ja) | NOx浄化触媒及びNOx浄化システム | |
JP2004322022A (ja) | 排ガス浄化用触媒 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090730 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090925 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091202 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100302 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20100412 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20100611 |