JP2010031820A - Exhaust emission control method and exhaust emission control catalyst device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化触媒装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification catalyst device.
環境負荷の低減、特にCO2の排出抑制を課題として、穀物類を原料として製造されたバイオエタノールを燃料として使用する自動車の実用化が進められている。そのような自動車はFFV(フレキシブル・フューエル・ビークル)として知られ、数十年前から研究開発が行われていたが、燃料中のエタノールの割合が多くなってくると、排気ガス中のHC化合物(有機化合物)の浄化が問題になる。すなわち、エタノールの燃焼によって発生する熱量はガソリンよりも少ないことから、エンジンの排気ガス温度がガソリンのみを燃料とする場合よりも低くなる。そのため、特にエンジン始動直後では未燃状態で排出されるアルコール量が多くなり、或いはアルコールが部分酸化されてなるアルデヒドの排出量が多くなるという問題がある。 With the challenge of reducing environmental burdens, in particular, reducing CO 2 emissions, commercialization of automobiles using bioethanol produced from cereals as a raw material has been promoted. Such automobiles are known as FFVs (flexible fuel vehicles) and have been researched and developed for decades, but as the proportion of ethanol in the fuel increases, HC compounds in the exhaust gas Purification of (organic compounds) becomes a problem. That is, since the amount of heat generated by ethanol combustion is less than that of gasoline, the exhaust gas temperature of the engine is lower than when only gasoline is used as fuel. Therefore, there is a problem that the amount of alcohol discharged in an unburned state increases immediately after the engine is started, or the amount of aldehyde discharged by partially oxidizing alcohol increases.
これに対して、特許文献1は、排気ガス中に含有されるアルコールの接触酸化方法に関し、エンジンの冷間始動において、触媒が200℃まで昇温する間は排気ガス中に含まれる多量の未燃焼メタノールを無害化することが難しいこと、そこで、その排気ガスを、Pdと、Rh又はCeO2とを含有する第1触媒によって処理することにより、アルコールをCO2及び水蒸気に転化させ、この処理で発生するアルデヒド及び残留アルコールを、銀を含有する第2触媒によって処理することにより、CO2及び水蒸気に転化させること、その場合、排気ガスの空気過剰率λを0.8〜8.0に調整することが好ましいことを開示する。
本発明の課題は、エンジン始動直後は、エンジンから未燃状態で排出されるアルコール量、或いはアルコールが部分酸化されてなるアルデヒドの排出量が多くなるという問題に対して、そのアルコール及びアルデヒドの大気中への排出を効率良く抑制することができる新しい排気ガス浄化システムを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the problem that immediately after the engine is started, the amount of alcohol discharged in an unburned state from the engine or the amount of aldehyde generated by partial oxidation of alcohol increases. It is an object of the present invention to provide a new exhaust gas purification system that can efficiently suppress emission into the interior.
本発明は、エンジンから排出されるアルコールを一旦吸着材に吸着させてアルデヒドに転化し、そのアルデヒドをさらに吸着材に吸着させてから酸化浄化するようにした。 In the present invention, the alcohol discharged from the engine is once adsorbed on the adsorbent and converted into aldehyde, and the aldehyde is further adsorbed on the adsorbent and then oxidized and purified.
すなわち、請求項1に係る発明は、アルコールを含む燃料によって稼働されるエンジンの排気ガス浄化方法であって、
上記エンジンから未燃状態で排出されるアルコールを第1吸着材に吸着させる工程と、
上記第1吸着材からアルコールを脱離させる工程と、
上記第1吸着材から脱離するアルコールを第1触媒材によってアルデヒドに転化する工程と、
上記アルデヒドを第2吸着材に吸着させる工程と、
上記第2吸着材からアルデヒドを脱離させる工程と、
上記第2吸着材から脱離するアルデヒドを第2触媒材によって酸化浄化する工程とを備えていることを特徴とする。
That is, the invention according to
Adsorbing alcohol discharged in an unburned state from the engine to the first adsorbent;
Desorbing alcohol from the first adsorbent;
Converting the alcohol desorbed from the first adsorbent to an aldehyde by the first catalyst material;
Adsorbing the aldehyde to a second adsorbent;
Desorbing aldehyde from the second adsorbent,
And a step of oxidizing and purifying the aldehyde desorbed from the second adsorbent by a second catalyst material.
このように、エンジンから未燃状態で排出されるアルコールを、第1触媒によってCO2及びH2Oまで直接酸化分解するのではなく、該第1触媒材によって部分酸化させて活性の高いアルデヒドに転化させてから、第2触媒材によって酸化分解するようにしたから、その酸化分解が効率良く進む。 In this way, alcohol discharged in an unburned state from the engine is not directly oxidized and decomposed to CO 2 and H 2 O by the first catalyst, but is partially oxidized by the first catalyst material to form a highly active aldehyde. After the conversion, the second catalytic material is used for the oxidative decomposition, so that the oxidative decomposition proceeds efficiently.
そうして、本発明においては、アルコールを第1吸着材に一旦吸着させてから、第1触媒材によってアルデヒドに転化させるようにし、そのアルデヒドを第2吸着材に一旦吸着させてから、第2触媒材によって酸化浄化するようにしたから、第1触媒材や第2触媒材が活性化する前に、そのアルコールやアルデヒドが未浄化のまま大気中に排出されてしまうことが抑制される。つまり、第1及び第2の触媒材が活性化するまではアルコールやアルデヒドを第1及び第2の吸着材によって吸着保持することができ、エンジンの冷間始動時にアルコールやアルデヒドの浄化率が低下することを避けることができる。 Thus, in the present invention, alcohol is once adsorbed on the first adsorbent, then converted to aldehyde by the first catalyst material, the aldehyde is once adsorbed on the second adsorbent, and then the second adsorbent is used. Since oxidation purification is performed by the catalyst material, before the first catalyst material and the second catalyst material are activated, the alcohol and aldehyde are prevented from being discharged into the atmosphere without being purified. That is, alcohol and aldehyde can be adsorbed and held by the first and second adsorbents until the first and second catalyst materials are activated, and the purification rate of alcohol and aldehyde is reduced when the engine is cold started. You can avoid doing that.
請求項2に係る発明は、アルコールを含む燃料によって稼働されるエンジンの排気ガス浄化触媒装置であって、
アルコールを吸着する第1吸着材と、該アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材と、該アルデヒドを吸着する第2吸着材と、該アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材とを備え、
上記エンジンから未燃状態で排出されるアルコールが上記第1吸着材に吸着され、該第1吸着材から温度の上昇に伴って脱離するアルコールが上記第1触媒材によってアルデヒドに転化されて上記第2吸着材に吸着され、該第2吸着材から温度の上昇に伴って脱離するアルデヒドが上記第2触媒材によって酸化浄化されるように、上記エンジンの排気通路において、上記第1吸着材及び第1触媒材は、上記第2吸着材及び第2触媒材よりも排気ガス流れの上流側に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
A first adsorbent that adsorbs alcohol; a first catalyst material that converts the alcohol into an aldehyde; a second adsorbent that adsorbs the aldehyde; and a second catalyst material that oxidizes and purifies the aldehyde;
Alcohol discharged in an unburned state from the engine is adsorbed by the first adsorbent, and alcohol desorbed from the first adsorbent as the temperature rises is converted to aldehyde by the first catalyst material, and In the exhaust passage of the engine, the first adsorbent is adsorbed on the second adsorbent and desorbed from the second adsorbent as the temperature rises by the second catalyst material. And the first catalyst material is arranged upstream of the second adsorbent material and the second catalyst material in the exhaust gas flow.
従って、この請求項2に係る触媒装置により、エンジンから排出されるアルコールを第1吸着材に一旦吸着させてから、第1触媒材によってアルデヒドに転化させ、そのアルデヒドを第2吸着材に一旦吸着させてから、第2触媒材によって酸化浄化するという請求項1に係る発明を実施することができる。また、エンジンから排出されるアルデヒドは第2触媒材によって酸化浄化される。
Therefore, with the catalyst device according to
請求項3に係る発明は、請求項2において、
上記アルコールを吸着する第1吸着材と、上記アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材とは、同じ担体上で前者が下層になり後者が上層になるように層状に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
The first adsorbent that adsorbs the alcohol and the first catalyst material that converts the alcohol into an aldehyde are arranged in layers such that the former is a lower layer and the latter is an upper layer on the same carrier. And
従って、エンジンから排出されるアルコールは下層の第1吸着材によって吸着され、該第1吸着材から温度上昇に伴って脱離するアルコールが、上層を通過するときに、該上層の第1触媒材によってアルデヒドに転化されることになる。 Accordingly, the alcohol discharged from the engine is adsorbed by the lower first adsorbent, and when the alcohol desorbed from the first adsorbent as the temperature rises passes through the upper layer, the upper first catalyst material. Will be converted to aldehydes.
請求項4に係る発明は、請求項2において、
上記アルコールを吸着する第1吸着材は、上記アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材より排気ガス流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
The first adsorbent that adsorbs the alcohol is disposed upstream of the first catalyst material that converts the alcohol into an aldehyde in the exhaust gas flow direction.
従って、エンジンから排出されるアルコールは上流側に配置された第1吸着材によって吸着され、該第1吸着材から温度上昇に伴って脱離するアルコールが、下流側に流れて第1触媒材を通過するときに、該第1触媒材によってアルデヒドに転化されることになる。 Therefore, the alcohol discharged from the engine is adsorbed by the first adsorbent disposed on the upstream side, and the alcohol desorbed from the first adsorbent as the temperature rises flows downstream to pass the first catalyst material. When passing, it is converted to aldehyde by the first catalyst material.
請求項5に係る発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一において、
上記アルデヒドを吸着する第2吸着材と、上記アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材とは、同じ担体上で前者が下層になり後者が上層になるように層状に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
The second adsorbent that adsorbs the aldehyde and the second catalyst material that oxidizes and purifies the aldehyde are arranged in layers such that the former is a lower layer and the latter is an upper layer on the same carrier. To do.
従って、第1触媒材によってアルコールから生成するアルデヒドは、下層の第2吸着材によって吸着され、該第2吸着材から温度上昇に伴って脱離するアルデヒドが、上層を通過するときに、該上層の第2触媒材によって酸化浄化されることになる。 Accordingly, the aldehyde generated from the alcohol by the first catalyst material is adsorbed by the lower second adsorbent, and the aldehyde that is desorbed from the second adsorbent as the temperature rises passes through the upper layer. The second catalyst material is oxidized and purified.
請求項6に係る発明は、請求項2乃至請求項4のいずれか一において、
上記アルデヒドを吸着する第2吸着材は、上記アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材より排気ガス流れ方向の上流側に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
The second adsorbent that adsorbs the aldehyde is disposed upstream of the second catalyst material that oxidizes and purifies the aldehyde in the exhaust gas flow direction.
従って、第1触媒材によってアルコールから生成するアルデヒドは、上流側に配置された第2吸着材によって吸着され、該第2吸着材から温度上昇に伴って脱離するアルデヒドが、下流側に流れて第2触媒材を通過するときに、該第2触媒材によって酸化浄化されることになる。 Therefore, the aldehyde generated from the alcohol by the first catalyst material is adsorbed by the second adsorbent disposed upstream, and the aldehyde that is desorbed from the second adsorbent as the temperature rises flows downstream. When passing through the second catalyst material, the second catalyst material is oxidized and purified.
請求項7に係る発明は、請求項2乃至請求項6のいずれか一において、
上記アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材は、Cu、Co及びNiから選ばれる少なくとも1種の金属を含有するアルミネートを含むことを特徴とする。
The invention according to
The 1st catalyst material which converts the said alcohol into an aldehyde contains the aluminate containing the at least 1 sort (s) of metal chosen from Cu, Co, and Ni, It is characterized by the above-mentioned.
かかるアルミネートであれば、比較的低い温度であっても、アルコールをアルデヒドに効率良く転化することができる。 With such an aluminate, alcohol can be efficiently converted to an aldehyde even at a relatively low temperature.
請求項8に係る発明は、請求項2乃至請求項7のいずれか一において、
上記アルコールを吸着する第1吸着材と、上記アルデヒドを吸着する第2吸着材とは、共にゼオライトによって構成され、上記第1吸着材を構成するゼオライトの方が上記第2吸着材を構成するゼオライトよりもケイバン比(SiO2/Al2O3モル比)が大きいことを特徴とする。
The invention according to
The first adsorbent that adsorbs the alcohol and the second adsorbent that adsorbs the aldehyde are both composed of zeolite, and the zeolite composing the first adsorbent constitutes the second adsorbent. It is characterized in that the Keiban ratio (SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio) is larger than that.
すなわち、第1吸着材及び第2吸着材としては、排気ガスのHC(炭化水素)吸着材として広く採用されているゼオライトを採用することができるが、第1吸着材は第2吸着材よりも排気ガス流れの上流側に配置されていることから、排気ガスの熱の影響を受け易い。そこで、本発明においては、上流側の第1吸着材については耐熱性の高いケイバン比が大きいゼオライトを採用したものである。一方、排気ガスの熱の影響が少ない下流側の第2吸着材には、ケイバン比が小さいゼオライトを採用しているが、ケイバン比が小さいということは酸点が多いことを意味し、アルデヒドの吸着、並びに第1吸着材に吸着されずに、或いは第1触媒材によってアルデヒドに転化されずに下流側に流れるアルコールの吸着に有利になる。 That is, as the first adsorbent and the second adsorbent, zeolite that is widely used as an HC (hydrocarbon) adsorbent for exhaust gas can be adopted, but the first adsorbent is more than the second adsorbent. Since it is arranged on the upstream side of the exhaust gas flow, it is easily affected by the heat of the exhaust gas. Therefore, in the present invention, zeolite having a high heat resistance and a large Keiban ratio is employed for the upstream first adsorbent. On the other hand, the second adsorbent on the downstream side, which is less affected by the heat of the exhaust gas, employs zeolite with a low cayban ratio, but a low cayban ratio means that there are many acid sites, It is advantageous for adsorption and adsorption of alcohol flowing downstream without being adsorbed by the first adsorbent or without being converted to aldehyde by the first catalyst material.
以上のように、本発明によれば、エンジンから排出されるアルコールを第1吸着材に一旦吸着させてから、第1触媒材によってアルデヒドに転化させ、そのアルデヒドを第2吸着材に一旦吸着させてから、第2触媒材によって酸化浄化するようにしたから、アルコールを効率良く酸化分解することができるとともに、第1及び第2の触媒材が活性化するまではアルコールやアルデヒドを第1及び第2の吸着材によって吸着保持することができ、エンジンの冷間始動時にアルコールやアルデヒドの浄化率が低下することを避けることができる。 As described above, according to the present invention, the alcohol discharged from the engine is once adsorbed on the first adsorbent, then converted into aldehyde by the first catalyst material, and the aldehyde is once adsorbed on the second adsorbent. Since the second catalyst material is oxidized and purified, the alcohol can be efficiently oxidatively decomposed, and the alcohol and aldehyde are first and second activated until the first and second catalyst materials are activated. The adsorbent of 2 can be adsorbed and held, and it can be avoided that the purification rate of alcohol or aldehyde is reduced when the engine is cold started.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1において、1はアルコールを含む燃料によって稼働されるエンジンであり、その排気ガス通路2に第1触媒コンバータ3が設けられ、該第1触媒3よりも排気ガス流れの下流側の排気ガス通路2に第2触媒コンバータ4が設けられている。同図に示す排気ガス浄化触媒装置は、アルコールを吸着する第1吸着材と、該アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材と、該アルデヒドを吸着する第2吸着材と、該アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材とを備えている。
In FIG. 1,
すなわち、図2に示すように、第1触媒コンバータ3は、ハニカム担体5に、アルコールを吸着する第1吸着材を含有するアルコール吸着層6と、アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材を含有するアルデヒド生成触媒層7とが、前者が下層になり後者が上層になるように層状に配置されてなる。一方、第2触媒コンバータ4は、ハニカム担体8に、アルデヒドを吸着する第2吸着材を含有するアルデヒド吸着層9と、アルデヒドをCO2と水蒸気とに酸化浄化する第2触媒材(三元触媒)を含有する三元触媒層10とが、前者が下層になり後者が上層になるように層状に配置されてなる。
That is, as shown in FIG. 2, the first
第1触媒コンバータ3のアルコール吸着層6とアルデヒド生成触媒層7とは、図2に示す層状配置にせずに、図3に示すように、アルコール吸着層6が排気ガス流れの上流側になり、アルデヒド生成触媒層7が下流側になるタンデム配置にすることができる。また、第2触媒コンバータ4のアルデヒド吸着層9と三元触媒層10とについても、図2に示す層状配置にせずに、図3に示すように、アルデヒド吸着層9が排気ガス流れの上流側になり、三元触媒層10が下流側になるタンデム配置にすることができる。さらに、第1触媒コンバータ3のアルコール吸着層6とアルデヒド生成触媒層7とを図2に示す層状配置として、第2触媒コンバータ4のアルデヒド吸着層9と三元触媒層10とを図3に示すタンデム配置としてもよく、或いは第1触媒コンバータ3のアルコール吸着層6とアルデヒド生成触媒層7とを図3に示すタンデム配置として、第2触媒コンバータ4のアルデヒド吸着層9と三元触媒層10とを図2に示す層状配置としてもよい。
The
<第1及び第2の吸着材について>
アルコールを吸着する第1吸着材としては、ケイバン比が150以上であるβ型ゼオライトを採用することが好ましいが、ZSM5やUSYなど他のゼオライトを採用することもできる。アルデヒドを吸着する第2吸着材としては、ケイバン比が40以上150未満であるβ型ゼオライトを採用することが好ましいが、ZSM5やUSYなど他のゼオライトを採用することもできる。
<About the first and second adsorbents>
As the first adsorbent for adsorbing alcohol, β-type zeolite having a Keiban ratio of 150 or more is preferably employed, but other zeolites such as ZSM5 and USY can also be employed. As the second adsorbent for adsorbing aldehyde, β-type zeolite having a Keiban ratio of 40 or more and less than 150 is preferably used, but other zeolites such as ZSM5 and USY can also be used.
第1触媒コンバータ3のハニカム担体5に対する第1吸着材の担持量(担体1L当たりの担持量のこと。以下、同じ。)、並びに第2触媒コンバータ4のハニカム担体8に対する第2吸着材の担持量は、例えば100g/L以上200g/L以下とすればよい。
The amount of the first adsorbent carried on the
<第1触媒材について>
アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材としては、種々の酸化触媒を採用することができるが、Cu、Co及びNiから選ばれる少なくとも1種の金属を含有するアルミネートを採用することが、比較的低い温度から高いアルデヒド転化率が得られ、好ましい。それら金属の含有割合は2質量%以上8質量%以下とすることが好ましい。ハニカム担体5に対する第1触媒の担持量は、例えば50g/L以上150g/L以下とすればよい。上記アルミネートは、Cu、Co及びNiから選ばれる少なくとも1種の金属の溶液(例えば硝酸溶液)をアルミナ粉末に含浸させ、800℃程度の高温で焼成することによって得ることができる。
<About the first catalyst material>
As the first catalyst material for converting alcohol to aldehyde, various oxidation catalysts can be adopted, but it is comparatively possible to employ an aluminate containing at least one metal selected from Cu, Co and Ni. A high aldehyde conversion rate can be obtained from a low temperature. The content of these metals is preferably 2% by mass or more and 8% by mass or less. The amount of the first catalyst supported on the
Cuを5質量%含有するCuアルミネートについて、アルデヒド転化率を測定したところ、表1に示す結果が得られた。測定に使用した供試材は、担体容量が25mL、Cuアルミネート担持量が100g/Lであり、モデル排気ガスの組成は、エタノールが500ppmC,酸素が1.0%,残部が窒素であり、流量は100mL/分であり、供試材入口ガス温度を種々に変えて、アルデヒド転化率を求めた。アルデヒド転化率は、各温度において、エタノールのみを導入したときのOH伸縮振動(3200〜3500cm−1)の吸収強度に対する、エタノールと酸素を導入したときに検出されるCHO基のC−H面外変角振動(1390cm−1)の吸収強度の割合から算出した。 When the aldehyde conversion was measured for Cu aluminate containing 5% by mass of Cu, the results shown in Table 1 were obtained. The test material used for the measurement had a carrier capacity of 25 mL, a Cu aluminate loading of 100 g / L, and the composition of the model exhaust gas was 500 ppmC ethanol, 1.0% oxygen, and the balance nitrogen. The flow rate was 100 mL / min, and the aldehyde conversion rate was determined by changing the sample material inlet gas temperature in various ways. Aldehyde conversion rate is the CH out-of-plane of CHO group detected when ethanol and oxygen are introduced with respect to the absorption intensity of OH stretching vibration (3200-3500 cm −1 ) when only ethanol is introduced at each temperature. It calculated from the ratio of the absorption intensity of variable-angle vibration (1390cm < -1 >).
アルデヒド転化率は温度が高くなるに従って高くなっているが、150℃という低温であっても、23%という比較的高いアルデヒド転化率を示しており、上記アルミネートが第1触媒材として有用であることがわかる。 Although the aldehyde conversion rate increases as the temperature increases, the aldehyde conversion rate is relatively high at 23% even at a low temperature of 150 ° C., and the aluminate is useful as the first catalyst material. I understand that.
<第2触媒材について>
アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材としては、種々の酸化触媒を採用することができるが、排気ガス中に含まれるCO及びNOxを同時に浄化するべく、三元触媒を採用することが好ましい。三元触媒としては、触媒金属としてPdとRhとを組み合わせ、また、触媒金属のサポート材としてはアルミナとCe系の酸素吸蔵材とを組み合わせて採用することが好ましい。酸素吸蔵材としては、CeとZrとNdとを含有する複合酸化物を採用することが好ましい。例えば、三元触媒は、下層がPd担持アルミナ含有層であり、上層がRh担持ZrCeNd複合酸化物含有層である二層構造とし、各成分の担持量としては、Pd担持量=4.5g/L、Rh担持量=0.9g/L、アルミナ(γ−アルミナ)担持量=50g/L、ZrCeNd複合酸化物担持量=75g/Lとすればよい。ZrCeNd複合酸化物の組成は、例えばZrO2:CeO2:Nd2O3=80:10:10(質量比)とすればよい。
<About the second catalyst material>
As the second catalyst material for oxidizing and purifying the aldehyde, various oxidation catalysts can be employed, but it is preferable to employ a three-way catalyst to simultaneously purify CO and NOx contained in the exhaust gas. As the three-way catalyst, it is preferable to employ a combination of Pd and Rh as the catalyst metal and a combination of alumina and a Ce-based oxygen storage material as the support material for the catalyst metal. As the oxygen storage material, it is preferable to employ a composite oxide containing Ce, Zr, and Nd. For example, the three-way catalyst has a two-layer structure in which the lower layer is a Pd-supported alumina-containing layer and the upper layer is a Rh-supported ZrCeNd composite oxide-containing layer, and the supported amount of each component is Pd supported amount = 4.5 g / L, Rh loading amount = 0.9 g / L, alumina (γ-alumina) loading amount = 50 g / L, ZrCeNd composite oxide loading amount = 75 g / L. The composition of the ZrCeNd composite oxide may be, for example, ZrO 2 : CeO 2 : Nd 2 O 3 = 80: 10: 10 (mass ratio).
<上記触媒装置によるアルコールの浄化>
従って、上記排気ガス浄化触媒装置によれば、エンジン1から排気ガス通路2に排出される排気ガスに含まれるアルコールは、第1触媒コンバータ3及び第2触媒コンバータ4の触媒層7,10が活性化していないときは(例えば、温度が150℃以下であるとき)、第1触媒コンバータ3のアルコール吸着層6に含まれる第1吸着材に吸着される。第1触媒コンバータ3を通り抜けるアルコールは第2触媒コンバータ4のアルデヒド吸着層9に含まれる第2吸着材に吸着される。また、エンジン1から排出されるアルデヒドも上記第1吸着材及び第2吸着材によって吸着される。よって、上記触媒層7,10が活性するまでにアルコールやアルデヒドが未浄化のまま大気中に排出されることが抑制される。
<Purification of alcohol by the catalytic device>
Therefore, according to the exhaust gas purification catalyst device, the alcohol contained in the exhaust gas discharged from the
排気ガスの熱を受けて第1触媒コンバータ3のアルコール吸着層6の温度が高くなってくると、該アルコール吸着層6からのアルコールの脱離が始まり、同時にアルデヒド生成触媒層7の第1触媒材の活性も高くなってくる。アルコール吸着層6の第1吸着材から脱離するアルコールは、アルデヒド生成触媒層7を通り抜けるときに、該触媒層7の第1触媒材によって部分酸化されてアルデヒドに転化される。
When the temperature of the
第1触媒材によって生成するアルデヒドは、下流側に流れて、第2触媒コンバータ4のアルデヒド吸着層9に含まれる第2吸着材に吸着される。第2触媒コンバータ4は、第1触媒コンバータ3よりも下流側にあって、排気ガスの熱による昇温が第1触媒コンバータ3よりも遅れることから、第1吸着材がアルコールを脱離する温度になっても、第2吸着材の温度は未だ高くなっておらず、第1触媒材によって生成するアルデヒドを吸着することができる。また、第1触媒材によって転化されずに下流側に流れるアルコールも、当該第2吸着材に吸着される。よって、アルコールやアルデヒドが未浄化のまま大気中に排出されることが抑制される。
The aldehyde produced by the first catalyst material flows downstream and is adsorbed by the second adsorbent contained in the
排気ガスの熱を受けて第2触媒コンバータ4のアルデヒド吸着層9の温度が高くなってくると、該アルデヒド吸着層6からのアルコール及びアルデヒドの脱離が始まり、同時に三元触媒層10の第2触媒材の活性も高くなってくる。アルデヒド吸着層9から脱離するアルコール及びアルデヒド、並びに第1触媒コンバータ3を経て下流側に流れるアルコール及びアルデヒドは、三元触媒層10の三元触媒によってCO2及び水蒸気に酸化浄化される。従って、アルコールやアルデヒドが未浄化のまま大気中に排出されることが抑制される。この場合、アルコールが部分酸化されてなるアルデヒドは活性が高い(不安定)ことから、三元触媒によって効率良く酸化分解されることになる。
When the temperature of the
第1吸着材として、ケイバン比が大きな、従って、耐熱性が高いβ型ゼオライトを採用していることから、排気ガスの熱によって高温になり易い上流側の第1触媒コンバータ3にあっても、熱劣化が少なく、長期間にわたってアルコールの吸着性能が維持される。一方、排気ガスの熱の影響が比較的少ない第2触媒コンバータ4の第2吸着材には、ケイバン比が小さな、従って、酸点が多く、炭化水素化合物の吸着性に優れたβ型ゼオライトを採用しているから、アルコール及びアルデヒドの大気中への排出抑制に有利になる。
As the first adsorbent, β-type zeolite having a large Keiban ratio and thus high heat resistance is adopted, so even in the first
なお、第1吸着材と第2吸着材とには同じ吸着材を採用することもできる。 Note that the same adsorbent may be employed for the first adsorbent and the second adsorbent.
1 エンジン
2 排気ガス通路
3 第1触媒コンバータ
4 第2触媒コンバータ
5 ハニカム担体
6 アルコール吸着層
7 アルデヒド生成触媒層
8 ハニカム担体
9 アルデヒド吸着層
10 三元触媒層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
上記エンジンから未燃状態で排出されるアルコールを第1吸着材に吸着させる工程と、
上記第1吸着材からアルコールを脱離させる工程と、
上記第1吸着材から脱離するアルコールを第1触媒材によってアルデヒドに転化する工程と、
上記アルデヒドを第2吸着材に吸着させる工程と、
上記第2吸着材からアルデヒドを脱離させる工程と、
上記第2吸着材から脱離するアルデヒドを第2触媒材によって酸化浄化する工程とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化方法。 An exhaust gas purification method for an engine operated by a fuel containing alcohol,
Adsorbing alcohol discharged in an unburned state from the engine to the first adsorbent;
Desorbing alcohol from the first adsorbent;
Converting alcohol desorbed from the first adsorbent to an aldehyde by the first catalyst material;
Adsorbing the aldehyde to a second adsorbent;
Desorbing aldehyde from the second adsorbent,
And a step of oxidizing and purifying the aldehyde desorbed from the second adsorbent with a second catalyst material.
アルコールを吸着する第1吸着材と、該アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材と、該アルデヒドを吸着する第2吸着材と、該アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材とを備え、
上記エンジンから未燃状態で排出されるアルコールが上記第1吸着材に吸着され、該第1吸着材から温度の上昇に伴って脱離するアルコールが上記第1触媒材によってアルデヒドに転化されて上記第2吸着材に吸着され、該第2吸着材から温度の上昇に伴って脱離するアルデヒドが上記第2触媒材によって酸化浄化されるように、上記エンジンの排気通路において、上記第1吸着材及び第1触媒材は、上記第2吸着材及び第2触媒材よりも排気ガス流れの上流側に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。 An exhaust gas purification catalyst device for an engine operated by a fuel containing alcohol,
A first adsorbent that adsorbs alcohol; a first catalyst material that converts the alcohol into an aldehyde; a second adsorbent that adsorbs the aldehyde; and a second catalyst material that oxidizes and purifies the aldehyde;
Alcohol discharged in an unburned state from the engine is adsorbed by the first adsorbent, and alcohol desorbed from the first adsorbent as the temperature rises is converted to aldehyde by the first catalyst material, and In the exhaust passage of the engine, the first adsorbent is adsorbed on the second adsorbent and desorbed from the second adsorbent as the temperature rises by the second catalyst material. And the first catalyst material is disposed upstream of the second adsorbent material and the second catalyst material in the exhaust gas flow.
上記アルコールを吸着する第1吸着材と、上記アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材とは、同じ担体上で前者が下層になり後者が上層になるように層状に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。 In claim 2,
The first adsorbent that adsorbs the alcohol and the first catalyst material that converts the alcohol into an aldehyde are arranged in layers such that the former is a lower layer and the latter is an upper layer on the same carrier. Exhaust gas purification catalyst device.
上記アルコールを吸着する第1吸着材は、上記アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材より排気ガス流れ方向の上流側に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。 In claim 2,
The exhaust gas purifying catalyst device, wherein the first adsorbent that adsorbs the alcohol is disposed upstream of the first catalyst material that converts the alcohol into an aldehyde in the exhaust gas flow direction.
上記アルデヒドを吸着する第2吸着材と、上記アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材とは、同じ担体上で前者が下層になり後者が上層になるように層状に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。 In any one of Claims 2 thru | or 4,
The second adsorbent that adsorbs the aldehyde and the second catalyst material that oxidizes and purifies the aldehyde are arranged in layers such that the former is a lower layer and the latter is an upper layer on the same carrier. Exhaust gas purification catalyst device.
上記アルデヒドを吸着する第2吸着材は、上記アルデヒドを酸化浄化する第2触媒材より排気ガス流れ方向の上流側に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。 In any one of Claims 2 thru | or 4,
The exhaust gas purifying catalyst device, wherein the second adsorbent that adsorbs the aldehyde is disposed upstream of the second catalyst material that oxidizes and purifies the aldehyde in the exhaust gas flow direction.
上記アルコールをアルデヒドに転化する第1触媒材は、Cu、Co及びNiから選ばれる少なくとも1種の金属を含有するアルミネートを含むことを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 In any one of Claims 2 thru | or 6,
The exhaust gas purification catalyst apparatus, wherein the first catalyst material for converting the alcohol into an aldehyde contains an aluminate containing at least one metal selected from Cu, Co, and Ni.
上記アルコールを吸着する第1吸着材と、上記アルデヒドを吸着する第2吸着材とは、共にゼオライトによって構成され、上記第1吸着材を構成するゼオライトの方が上記第2吸着材を構成するゼオライトよりもケイバン比が大きいことを特徴とする排気ガス浄化触媒装置。 In any one of Claims 2 thru | or 7,
The first adsorbent that adsorbs the alcohol and the second adsorbent that adsorbs the aldehyde are both composed of zeolite, and the zeolite composing the first adsorbent constitutes the second adsorbent. An exhaust gas purifying catalyst device characterized in that the Keiban ratio is larger than that.
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