JP2009167973A - 排気ガス浄化触媒装置及び排気ガス浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】排気ガス中の炭素数が異なる各種ＨＣを効率的に吸着して浄化できるようにする。
【解決手段】排気ガス中のＨＣをクラッキング触媒２で分解し、このクラッキング触媒２を経た排気ガス中のＨＣを、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ａと炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ｂとに分けて吸着させ、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ａから脱離するＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒７ａによって浄化し、炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ｂから脱離するＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒７ｂによって浄化する。
【選択図】図２
【解決手段】排気ガス中のＨＣをクラッキング触媒２で分解し、このクラッキング触媒２を経た排気ガス中のＨＣを、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ａと炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ｂとに分けて吸着させ、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ａから脱離するＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒７ａによって浄化し、炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材６ｂから脱離するＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒７ｂによって浄化する。
【選択図】図２
Description
本発明は排気ガス浄化触媒装置及び排気ガス浄化方法に関する。
近年、エンジンのエミッションに関しては、エンジン冷間時におけるＨＣ（炭化水素）の排出低減が強く望まれている。これに対して、アルミナ等に触媒金属を担持させてなる三元触媒は活性を呈するようになる温度が比較的高いことから、エンジン冷間時にエンジンから排出されるＨＣを十分に浄化することができない。
そこで、ＨＣ吸着材と三元触媒とを組み合わせたＨＣ吸着型触媒が開発されている。すなわち、三元触媒が活性化していないエンジン冷間時にＨＣ吸着材によってＨＣを吸着し、その後の排気ガス温度の上昇に伴ってこのＨＣ吸着材から脱離してくるＨＣを三元触媒によって浄化するというものである。
ところで、排気ガス中には炭素数が異なる種々のＨＣが含まれ、それらのサイズも炭素数に応じて様々である。これに対して、ＨＣ吸着材の代表であるゼオライトは、その細孔径に見合ったサイズのＨＣについては比較的良く吸着（捕捉）する。しかし、細孔径に比してサイズが大きいＨＣは細孔に取り込むことができず（吸着できず）、また、サイズが小さいＨＣについては、細孔内に強い酸点がない限りは、その細孔を通り抜け、或いは細孔内に吸着されても直ぐに脱離する。この問題に関して、特許文献１には、細孔径の異なる複数種のゼオライトを混合することにより、サイズの異なる各種のＨＣを吸着できるようにすることが記載されている。
また、特許文献２には、リーン燃焼可能なエンジンの排気ガス浄化用触媒に関し、ハニカム担体上に、イオン交換担持法によりＰｔがゼオライトに担持されてなる触媒Ａと、噴霧乾固担持法によりＰｔがゼオライトに担持されてなる触媒Ｂとが混在している触媒層を形成することが記載されている。これによれば、排気ガス高温時においては、触媒Ａによって排気ガス中のオレフィン系ＨＣが芳香族系ＨＣに改質され、触媒Ｂによって上記芳香族系ＨＣが利用されて排気ガス中のＮＯｘが効果的に浄化され、排気ガス低温時には、触媒Ａによって排気ガス中のＨＣがクラッキングされるから、排気ガス浄化用触媒の低温活性が高まる。
特開平７−１４４１２８号公報
特開平１０−３２８５７０号公報
しかし、細孔径の異なる複数種のゼオライトを混合してＨＣ吸着材を構成しても、細孔径の小さなゼオライトは、その細孔がサイズの大きなＨＣによって塞がれ、サイズが小さいＨＣを吸着することができなくなる。また、通常のガソリンエンジンの冷間始動直後には、芳香族ＨＣや、炭素数１２程度のオレフィン及びパラフィンがエンジンから比較的多量に排出されるが、Ｐｔをゼオライトにイオン交換担持してなるクラッキング触媒であっても、それら高炭素数ＨＣ全てを例えば炭素数４以下の低炭素数ＨＣにクラッキングできるわけではない。
また、ＨＣを酸化浄化するための触媒も、その触媒金属量が少ない場合には高炭素数ＨＣを効率良く酸化浄化することができない。一方、触媒金属量を多くすると高炭素数ＨＣの酸化浄化には有利になるものの、低炭素数ＨＣの浄化時にコーキング（炭素析出）を生じ易くなり、ＨＣの浄化効率が低下する問題がある。
そこで、本発明は、排気ガス中の炭素数が異なる各種ＨＣを効率的に吸着して浄化できるようにすることを課題とする。
本発明は、このような課題を解決するために、クラッキング触媒で分解したＨＣを炭素数が多いＨＣと炭素数が少ないＨＣとに分け、炭素数が多いＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒によって浄化し、炭素数が少ないＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒によって浄化するようにした。
すなわち、請求項１に係る発明は、エンジンの排気ガス通路に、排気ガス中の高炭素数のＨＣを低炭素数のＨＣに分解するクラッキング触媒が設けられているとともに、このクラッキング触媒よりも排気ガス流れ下流側に、担体上にＨＣ吸着材と三元触媒を前者が内側になり後者が外側になるように積層してなるＨＣ吸着型触媒が設けられている排気ガス浄化触媒装置であって、
上記ＨＣ吸着型触媒の排気ガス流れ上流部とその下流部とでは、相対的に炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するか炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するかで上記ＨＣ吸着材の構成が相異なるとともに、担体１Ｌ当たりの触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで上記三元触媒の構成が相異なり、
上記ＨＣ吸着型触媒の上流部には、上記炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い三元触媒とが組み合わされて配置され、
上記ＨＣ吸着型触媒の下流部には、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない三元触媒とが組み合わされて配置されていることを特徴とする。
上記ＨＣ吸着型触媒の排気ガス流れ上流部とその下流部とでは、相対的に炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するか炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するかで上記ＨＣ吸着材の構成が相異なるとともに、担体１Ｌ当たりの触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで上記三元触媒の構成が相異なり、
上記ＨＣ吸着型触媒の上流部には、上記炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い三元触媒とが組み合わされて配置され、
上記ＨＣ吸着型触媒の下流部には、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない三元触媒とが組み合わされて配置されていることを特徴とする。
従って、排気ガス中の芳香族炭化水素や炭素数１２程度のオレフィン、パラフィンなど高炭素数のＨＣはクラッキング触媒によって、酸化され易い小型のオレフィンなど低炭素数のＨＣに分解され、酸化され難い高炭素数ＨＣが減少する。さらに、このクラッキング触媒を経た排気ガス中のＨＣのうち、相対的に炭素数が多いＨＣは主としてＨＣ吸着型触媒の上流部のＨＣ吸着材に吸着され、炭素数が少ないＨＣは主としてＨＣ吸着型触媒の下流部のＨＣ吸着材に吸着される。
上記炭素数が少ないＨＣは上流部のＨＣ吸着材とも接触するが、この上流部のＨＣ吸着材は炭素数が多いＨＣを優先的に吸着する吸着材であってその細孔径が大きいから、炭素数が少ないＨＣは上流部のＨＣ吸着材を素通りし易く、下流部のＨＣ吸着材に効率良く吸着されることになる。これに対して、上流部に炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着する吸着材を配置すると、この上流部のＨＣ吸着材の細孔が炭素数の多い大型のＨＣによって塞がれ、炭素数が少ないＨＣの吸着が阻害されてしまう。この場合は、炭素数が多いＨＣが炭素数が少ないＨＣの細孔への吸着を妨げるから、そのことはＨＣ吸着材の吸着サイトに吸着負荷が大きくなっているとも言い換えることができるが、本発明によれば、ＨＣ吸着材の吸着サイトに大きな負荷がかかることを避けることができる。
そうして、ＨＣ吸着型触媒の温度が高くなると、その上流部及び下流部各々のＨＣ吸着材からＨＣが脱離してくるが、主として炭素数の多いＨＣが脱離する上流部には触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い三元触媒が配置されているから、その炭素数が多いＨＣを効率良く浄化することができる。一方、主として炭素数が少ないＨＣが脱離する下流部の三元触媒は触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少なく、その触媒反応が比較的穏やかであるから、コーキングを招くことなく、当該ＨＣの浄化を図ることができる。この場合、コーキングの発生は触媒のＨＣ浄化作用を妨げるから、そのことは浄化負荷が増大しているとも言い換えることができるが、本発明によれば、その浄化負荷の増大を避けることができる。
さらに、上流部の三元触媒でのＨＣの酸化浄化反応熱により下流部の三元触媒の昇温が図れるから、ＨＣの浄化効率を高める上で有利になる。また、下流部の三元触媒では主として炭素数が少ないＨＣを浄化すべく、その触媒金属量又は酸素吸蔵材量を少なくしたから、ＨＣ吸着型触媒全体としてみたときの触媒金属量又は酸素吸蔵材量の増大を避けることができる。
請求項２に係る発明は、エンジンから排出される排気ガスをクラッキング触媒に接触させて該排気ガス中の高炭素数のＨＣを低炭素数のＨＣに分解し、
上記クラッキング触媒を経た排気ガス中のＨＣを、相対的に炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するか炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するかで相異なる２種類のＨＣ吸着材に分けて吸着させ、
担体１Ｌ当たりの触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで相異なる２種類の三元触媒のうち、上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い方の三元触媒に、上記炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣを接触させて浄化し、上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない方の三元触媒に、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣを接触させて浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法である。
上記クラッキング触媒を経た排気ガス中のＨＣを、相対的に炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するか炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するかで相異なる２種類のＨＣ吸着材に分けて吸着させ、
担体１Ｌ当たりの触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで相異なる２種類の三元触媒のうち、上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い方の三元触媒に、上記炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣを接触させて浄化し、上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない方の三元触媒に、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣを接触させて浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法である。
この方法によれば、排気ガス中のＨＣは、クラッキングによって酸化され易い状態になり、さらに、優先吸着するＨＣの炭素数が相異なる２種類のＨＣ吸着材に分離吸着される。そして、炭素数が多いＨＣは主として、触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒によって浄化され、炭素数が少ないＨＣは主として、触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒によって浄化される。従って、ＨＣ吸着材の吸着サイトに大きな負荷をかけずにサイズの異なる各種ＨＣを効率良く吸着することができるとともに、触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで相異なる２種類の三元触媒を有効に利用して、浄化負荷の増大を避けながら、サイズの異なる各種ＨＣを効率良く浄化することができる。
上記クラッキング触媒は、ゼオライトに触媒貴金属をイオン交換によって担持させたものによって構成することができる。触媒貴金属としてはＰｔを採用することが好ましく、ゼオライトとしてはＦＡＵ（フォージャサイト）のＹ型を採用することが好ましい。
ＨＣ吸着材としてはゼオライトを採用することができる。炭素数が多いＨＣ、例えばＣ４以上のＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材としては、ＢＥＡ（βゼオライト；細孔サイズの長径約７．０Å，短径約５．０Å）、ＦＡＵ（フォージャサイト；細孔サイズの長径約７．４Å，短径約７．４Å）、１２員環ＭＡＺ（細孔サイズの長径約７．４Å，短径約７．４Å）、１２員環ＭＯＲ（モルデナイト；細孔サイズの長径約７．０Å，短径約６．５Å）、ＡＦＩ（ＡｌＰＯ４−５；細孔サイズの長径約７．３Å，短径約７．３Å）等を採用することができる。炭素数が少ないＨＣ、例えばＣ３以下のＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材としては、ＭＥＬ（ＺＳＭ−１１；細孔サイズの長径約５．４Å，短径約５．３Å）、ＭＦＩ（ＺＳＭ−５；細孔サイズの長径約５．６Å，短径約５．３Å）、ＦＥＲ（フェリエライト；細孔サイズの長径約５．４Å，短径約４．２Å）、ＣＨＡ（チャバサイト）等を採用することができる。
以上のように、本発明によれば、クラッキング触媒で分解したＨＣを、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材とに分けて吸着させ、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒によって浄化し、炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣは触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒によって浄化するようにしたから、ＨＣ吸着材の吸着サイトに多大な負荷をかけずに、また、三元触媒での浄化負荷の増大を避けながら、サイズの異なる各種ＨＣを効率良く吸着して浄化することができ、エンジン冷間時にエンジンから排出されるＨＣの浄化に有利になり、しかも、触媒金属量又は酸素吸蔵材量の増大を避けることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図１において、１はガソリンエンジンの排気ガス通路である。この排気ガス通路１には、クラッキング触媒２とＨＣ吸着型触媒３とが、前者が排気ガス流れの上流側に、後者が下流側になるように、直列的に配置されている。
図２に示すように、クラッキング触媒２は、ハニカム担体４のセル壁面に排気ガス中の高炭素数ＨＣを低炭素数ＨＣに分解するためのクラッキング触媒層５を形成してなる。ＨＣ吸着型触媒３は、ゼオライト系のＨＣ吸着材層６ａ，６ｂと三元触媒層７ａ，７ｂとを備え、その三元触媒が活性化していないエンジン冷間時にＨＣ吸着材によって排気ガス中のＨＣを吸着し、その後の温度上昇に伴ってこのＨＣ吸着材から脱離してくるＨＣを当該三元触媒によって浄化する。ＨＣ吸着材層６ａ，６ｂと三元触媒層７ａ，７ｂとは、前者が内側になり、後者が外側になるように、ハニカム担体４のセル壁面に層状に形成されている。
ＨＣ吸着型触媒３の排気ガス流れ上流部と下流部とではＨＣ吸着材及び三元触媒の構成が相異なり、上流部には、下流部に比べて炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層６ａと、下流部に比べて触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い三元触媒層７ａとが組み合わされて配置され、下流部には、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層６ｂと、触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない三元触媒層７ｂとが組み合わされて配置されている。
従って、この触媒装置によれば、排気ガスがクラッキング触媒２に接触して該排気ガス中の高炭素数のＨＣが低炭素数のＨＣに分解される。そして、このクラッキング触媒２を経た排気ガス中のＨＣは、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着する上流部のＨＣ吸着材層６ａと、炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着する下流部のＨＣ吸着材層６ｂに分かれて吸着される。この場合、上流部のＨＣ吸着材層６ａは炭素数が多いＨＣを優先的に吸着する吸着材であってその細孔径が大きいから、炭素数が少ないＨＣは上流部のＨＣ吸着材層６ａを素通りし易く、下流部のＨＣ吸着材層６ｂに効率良く吸着されることになる。
ＨＣ吸着型触媒３の温度が高くなると、上流部のＨＣ吸着材層６ａからは主として炭素数が多いＨＣが脱離し、下流部のＨＣ吸着材層６ｂからは主として炭素数が少ないＨＣが脱離してくる。上流部のＨＣ吸着材層６ａから脱離するＨＣは上流部の三元触媒層７ａを通過する際にその触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒によって酸化浄化され、下流部のＨＣ吸着材層６ｂから脱離するＨＣは下流部の三元触媒層７ｂを通過する際にその触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒によって酸化浄化される。
＜冷間ＨＣ浄化性能＞
−実施例−
図２に示す触媒装置において、次の材料構成とした。上流部のＨＣ吸着材層６ａには、Ｃ４以上のＨＣを優先的に吸着するβ−ゼオライトを採用し、下流部のＨＣ吸着材層６ｂには、Ｃ３以下のＨＣを優先的に吸着するＭＦＩ（ＺＳＭ−５）を採用している。なお、単位（ｇ／Ｌ）はハニカム担体１Ｌ当たりの質量である。
−実施例−
図２に示す触媒装置において、次の材料構成とした。上流部のＨＣ吸着材層６ａには、Ｃ４以上のＨＣを優先的に吸着するβ−ゼオライトを採用し、下流部のＨＣ吸着材層６ｂには、Ｃ３以下のＨＣを優先的に吸着するＭＦＩ（ＺＳＭ−５）を採用している。なお、単位（ｇ／Ｌ）はハニカム担体１Ｌ当たりの質量である。
クラッキング触媒層５；Ｐｔイオン交換担持ゼオライト ８０ｇ／Ｌ
（Ｐｔ ０．５ｇ／Ｌ，ゼオライト種；ＦＡＵのＹ型）
上流部ＨＣ吸着材層６ａ；β−ゼオライト １６０ｇ／Ｌ
上流部三元触媒層７ａ；Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物 １００ｇ ／Ｌ
Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 ２０ｇ／Ｌ
Ｐｄ担持γ−アルミナ ４５ｇ／Ｌ
（上記３種の成分の触媒貴金属Ｐｄの合計量 ５ｇ／Ｌ）
Ｒｈ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 ７０ｇ／Ｌ
（触媒貴金属Ｒｈ ０．４ｇ／Ｌ）
下流部ＨＣ吸着材層６ｂ；ＭＦＩ １６０ｇ／Ｌ
下流部三元触媒層７ｂ；Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物 ８０ｇ
／Ｌ
Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 １５ｇ／Ｌ
Ｐｄ担持γ−アルミナ ４５ｇ／Ｌ
（上記３種の成分の触媒貴金属Ｐｄの合計量 ３ｇ／Ｌ）
Ｒｈ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 ５０ｇ／Ｌ
（触媒貴金属Ｒｈ ０．３ｇ／Ｌ）
（Ｐｔ ０．５ｇ／Ｌ，ゼオライト種；ＦＡＵのＹ型）
上流部ＨＣ吸着材層６ａ；β−ゼオライト １６０ｇ／Ｌ
上流部三元触媒層７ａ；Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物 １００ｇ ／Ｌ
Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 ２０ｇ／Ｌ
Ｐｄ担持γ−アルミナ ４５ｇ／Ｌ
（上記３種の成分の触媒貴金属Ｐｄの合計量 ５ｇ／Ｌ）
Ｒｈ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 ７０ｇ／Ｌ
（触媒貴金属Ｒｈ ０．４ｇ／Ｌ）
下流部ＨＣ吸着材層６ｂ；ＭＦＩ １６０ｇ／Ｌ
下流部三元触媒層７ｂ；Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物 ８０ｇ
／Ｌ
Ｐｄ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 １５ｇ／Ｌ
Ｐｄ担持γ−アルミナ ４５ｇ／Ｌ
（上記３種の成分の触媒貴金属Ｐｄの合計量 ３ｇ／Ｌ）
Ｒｈ担持酸素吸蔵材ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物 ５０ｇ／Ｌ
（触媒貴金属Ｒｈ ０．３ｇ／Ｌ）
ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物の組成はＺｒＯ２：ＣｅＯ２：Ｌａ２Ｏ３：Ｐｒ６Ｏ１１＝５０：４０：５：５(質量比）である。ＺｒＣｅＮｄ複合酸化物の組成はＺｒＯ２：ＣｅＯ２：Ｎｄ２Ｏ３＝５５：３５：１０(質量比）である。また、上記クラッキング触媒層５など各層の形成にはバインダとして硝酸ジルコニルを用いた。
−比較例１−
図２に示す触媒装置に代えて、本例は図３に示す触媒装置構成とした。実施例とはＨＣ吸着型触媒の構成が相違し、他は同じである。すなわち、そのＨＣ吸着材層６は、β−ゼオライトとＭＦＩとを等量で混合してなる吸着材によって、上流部から下流部にわたって均一に形成されている。この混合ＨＣ吸着材の担持量は１６０ｇ／Ｌである。また、三元触媒層７は、ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物担持量が９０ｇ／Ｌ、Ｐｄ担持量が４ｇ／Ｌになるように上流部から下流部にわたって均一に形成されている。各層の形成にはバインダとして硝酸ジルコニルを用いた。
図２に示す触媒装置に代えて、本例は図３に示す触媒装置構成とした。実施例とはＨＣ吸着型触媒の構成が相違し、他は同じである。すなわち、そのＨＣ吸着材層６は、β−ゼオライトとＭＦＩとを等量で混合してなる吸着材によって、上流部から下流部にわたって均一に形成されている。この混合ＨＣ吸着材の担持量は１６０ｇ／Ｌである。また、三元触媒層７は、ＺｒＣｅＬａＰｒ複合酸化物担持量が９０ｇ／Ｌ、Ｐｄ担持量が４ｇ／Ｌになるように上流部から下流部にわたって均一に形成されている。各層の形成にはバインダとして硝酸ジルコニルを用いた。
−比較例２−
図２に示す触媒装置に代えて、本例は図４に示す触媒装置構成とした。実施例及び比較例１とは違ってクラッキング触媒は設けず、また、ＨＣ吸着型触媒を実施例及び比較例１とは異なる構成にした。すなわち、ＨＣ吸着型触媒については、実施例１と同じ上流部ＨＣ吸着材層６ａ及び下流部ＨＣ吸着材層６ｂと、比較例１と同じ均一な三元触媒層７とを組み合わせて構成した。
図２に示す触媒装置に代えて、本例は図４に示す触媒装置構成とした。実施例及び比較例１とは違ってクラッキング触媒は設けず、また、ＨＣ吸着型触媒を実施例及び比較例１とは異なる構成にした。すなわち、ＨＣ吸着型触媒については、実施例１と同じ上流部ＨＣ吸着材層６ａ及び下流部ＨＣ吸着材層６ｂと、比較例１と同じ均一な三元触媒層７とを組み合わせて構成した。
−浄化テスト−
上記実施例及び比較例１，２の各触媒装置に対して、図５に示すようにトルエン含有ガス（トルエン濃度２５００ｐｐｍＣ，残Ｎ２）を５０℃の温度で９００秒間流してトルエンを吸着させた（ＨＣ吸着）。そのときの９００秒間で流したトルエン量をＡ、触媒装置（ＨＣ吸着材）に吸着されたトルエン量をＢとする。トルエン吸着量Ｂは、触媒装置を素通りしたトルエン量より求めた。次にＡ／Ｆ＝１４．７の模擬排気ガス（ＣＯ２：１３．９％，Ｏ２：０．６％，ＣＯ：０．６％，Ｈ２：０．２％，ＮＯ：１０００ｐｐｍ，Ｈ２Ｏ：１０％，残：Ｎ２（ＨＣ不含））を触媒装置に流しながら、そのガス温度を３０℃／分の速度で上昇させていき、触媒装置から流出するトルエン量Ｃを測定した（ＨＣ脱離、浄化）。そうして、［（Ｂ−Ｃ）×１００／Ａ］を各供試触媒装置の冷間ＨＣ浄化率として求めた。結果は表１のとおりである。
上記実施例及び比較例１，２の各触媒装置に対して、図５に示すようにトルエン含有ガス（トルエン濃度２５００ｐｐｍＣ，残Ｎ２）を５０℃の温度で９００秒間流してトルエンを吸着させた（ＨＣ吸着）。そのときの９００秒間で流したトルエン量をＡ、触媒装置（ＨＣ吸着材）に吸着されたトルエン量をＢとする。トルエン吸着量Ｂは、触媒装置を素通りしたトルエン量より求めた。次にＡ／Ｆ＝１４．７の模擬排気ガス（ＣＯ２：１３．９％，Ｏ２：０．６％，ＣＯ：０．６％，Ｈ２：０．２％，ＮＯ：１０００ｐｐｍ，Ｈ２Ｏ：１０％，残：Ｎ２（ＨＣ不含））を触媒装置に流しながら、そのガス温度を３０℃／分の速度で上昇させていき、触媒装置から流出するトルエン量Ｃを測定した（ＨＣ脱離、浄化）。そうして、［（Ｂ−Ｃ）×１００／Ａ］を各供試触媒装置の冷間ＨＣ浄化率として求めた。結果は表１のとおりである。
実施例と比較例１との間で生じている冷間ＨＣ浄化率の差は、それらのＨＣ吸着型触媒の構成の違いによる。この冷間ＨＣ浄化率差から、実施例のように、炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層６ａと、炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層６ｂとにＨＣを分けて吸着し、ＨＣ吸着材層６ａから脱離するＨＣを触媒金属量及び酸素吸蔵材量が多い三元触媒層７ａによって浄化し、ＨＣ吸着材層６ａから脱離するＨＣを触媒金属量及び酸素吸蔵材量が多い三元触媒層７ａによって浄化するようにすると、ＨＣを効率的に浄化できることがわかる。
比較例２の冷間ＨＣ浄化率は比較例１よりも低くなっているが、これは、クラッキング触媒を備えていないこと、そのため、Ｃ３以下のＨＣを優先的に吸着する下流部のＨＣ吸着材層６ａが有効に働かないためと認められる。
なお、上記実施例では、上流部の三元触媒層７ａの触媒金属量及び酸素吸蔵材量を共に下流部の三元触媒層７ｂよりも多くしたが、触媒金属量及び酸素吸蔵材量のいずれを多くしても三元触媒の活性は高くなるから、いずれか一方のみを多くするようにしてもよい。
１ 排気ガス通路
２ クラッキング触媒
３ ＨＣ吸着型触媒
５ クラッキング触媒層
６ａ 炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層
６ｂ 炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層
７ａ 触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒層
７ａ 触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒層
２ クラッキング触媒
３ ＨＣ吸着型触媒
５ クラッキング触媒層
６ａ 炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層
６ｂ 炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材層
７ａ 触媒金属量又は酸素吸蔵材量が多い三元触媒層
７ａ 触媒金属量又は酸素吸蔵材量が少ない三元触媒層
Claims (2)
- エンジンの排気ガス通路に、排気ガス中の高炭素数のＨＣを低炭素数のＨＣに分解するクラッキング触媒が設けられているとともに、このクラッキング触媒よりも排気ガス流れ下流側に、担体上にＨＣ吸着材と三元触媒を前者が内側になり後者が外側になるように積層してなるＨＣ吸着型触媒が設けられている排気ガス浄化触媒装置であって、
上記ＨＣ吸着型触媒の排気ガス流れ上流部とその下流部とでは、相対的に炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するか炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するかで上記ＨＣ吸着材の構成が相異なるとともに、担体１Ｌ当たりの触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで上記三元触媒の構成が相異なり、
上記ＨＣ吸着型触媒の上流部には、上記炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い三元触媒とが組み合わされて配置され、
上記ＨＣ吸着型触媒の下流部には、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材と上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない三元触媒とが組み合わされて配置されていることを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 - エンジンから排出される排気ガスをクラッキング触媒に接触させて該排気ガス中の高炭素数のＨＣを低炭素数のＨＣに分解し、
上記クラッキング触媒を経た排気ガス中のＨＣを、相対的に炭素数が多いＨＣを優先的に吸着するか炭素数が少ないＨＣを優先的に吸着するかで相異なる２種類のＨＣ吸着材に分けて吸着させ、
担体１Ｌ当たりの触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多いか少ないかで相異なる２種類の三元触媒のうち、上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に多い方の三元触媒に、上記炭素数が相対的に多いＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣを接触させて浄化し、上記触媒金属量又は酸素吸蔵材量が相対的に少ない方の三元触媒に、上記炭素数が相対的に少ないＨＣを優先的に吸着するＨＣ吸着材から脱離するＨＣを接触させて浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008009192A JP2009167973A (ja) | 2008-01-18 | 2008-01-18 | 排気ガス浄化触媒装置及び排気ガス浄化方法 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013069085A1 (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| US9010090B2 (en) | 2010-10-18 | 2015-04-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system of internal combustion engine |
| US9623375B2 (en) | 2010-03-15 | 2017-04-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust purification system of internal combustion engine |
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| JP7446541B1 (ja) | 2022-12-23 | 2024-03-08 | 株式会社キャタラー | 排ガス浄化用触媒 |
-
2008
- 2008-01-18 JP JP2008009192A patent/JP2009167973A/ja active Pending
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| EP4215485A4 (en) * | 2020-10-23 | 2024-04-10 | Cataler Corporation | DEVICE FOR ADSORPTION OF HYDROCARBONS |
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