JP2010051862A - Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same - Google Patents

Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same Download PDF

Info

Publication number
JP2010051862A
JP2010051862A JP2008217467A JP2008217467A JP2010051862A JP 2010051862 A JP2010051862 A JP 2010051862A JP 2008217467 A JP2008217467 A JP 2008217467A JP 2008217467 A JP2008217467 A JP 2008217467A JP 2010051862 A JP2010051862 A JP 2010051862A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
exhaust gas
nox
ceo
comparative example
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
Application number
JP2008217467A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Nagayama
敏明 長山
Hidehiro Iizuka
秀宏 飯塚
Masahito Kanae
雅人 金枝
Daiki Sato
大樹 佐藤
Kazuhisa Higashiyama
和寿 東山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Babcock Hitachi KK filed Critical Babcock Hitachi KK
Priority to JP2008217467A priority Critical patent/JP2010051862A/en
Publication of JP2010051862A publication Critical patent/JP2010051862A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a catalyst which allows NOx in exhaust gas to be reduced/removed by using CO in the exhaust gas even when HC is not incorporated in the exhaust gas and allows the cost of an apparatus for cleaning the exhaust gas and the running cost thereof to be kept down and to provide the catalyst-incorporated apparatus for cleaning the exhaust gas. <P>SOLUTION: The catalyst for removing NOx contains: at least one component selected from cobalt and manganese; gold; and cerium dioxide for using CO as a reductant. In order to contact the catalyst efficiently with the exhaust gas, a corrugated steel sheet, which is used as a honeycomb base material in order to increase a contact area and used in a denitrification apparatus of a boiler, is coated with the powder of the catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、触媒およびこれを備えた排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to a catalyst and an exhaust gas purification apparatus including the catalyst.

環境改善を目的に、ボイラや内燃機関の排ガス中の有害物質である一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)および炭化水素(HC)の低減が求められている。また、地球温暖化防止のため温室ガスである二酸化炭素(CO)の削減が求められている。 For the purpose of environmental improvement, reduction of carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx) and hydrocarbons (HC), which are harmful substances in the exhaust gas of boilers and internal combustion engines, is required. In addition, reduction of carbon dioxide (CO 2 ), which is a greenhouse gas, is required to prevent global warming.

ボイラや内燃機関の排ガス中のNOxを連続的に浄化するには、アンモニア(以下、NH)による選択還元触媒を使う方法、熱分解によりNHを生成する尿素を使う方法、炭化水素(以下、HC)による選択還元触媒を使う方法などがある。また、内燃機関の場合、リーンNOx触媒を用いる方法もある。これは、燃料希薄燃焼排ガス中(リーン)で窒素酸化物をリーンNOx触媒に吸着又は吸蔵し、燃料過剰燃焼排ガス中でリーンNOx触媒に吸着又は吸蔵したNOxを、排ガス中のCOやHCによって還元浄化している。ディーゼルエンジンの場合、通常は燃料希薄燃焼で運転し、燃料の軽油を適宜噴射することで燃料過剰燃焼排ガスを作り出している。 In order to continuously purify NOx in the exhaust gas of boilers and internal combustion engines, a method using a selective reduction catalyst with ammonia (hereinafter referred to as NH 3 ), a method using urea which generates NH 3 by thermal decomposition, a hydrocarbon (hereinafter referred to as “NO 3” ). , HC) and the like using a selective reduction catalyst. In the case of an internal combustion engine, there is a method using a lean NOx catalyst. This is because NOx adsorbed or occluded on the lean NOx catalyst in lean fuel flue gas (lean) and NOx adsorbed or occluded on the lean NOx catalyst in excess fuel flue gas is reduced by CO or HC in the exhaust gas. Purifying. In the case of a diesel engine, it is usually operated by lean fuel combustion, and fuel excessive combustion exhaust gas is produced by appropriately injecting light oil of fuel.

これらの方法では、還元剤であるNH、尿素、HC、軽油(成分はHC)を供給するシステムが必要になるため、装置導入費用が高くなると同時に、還元剤の費用が運転コストに上乗せされる。 These methods require a system for supplying the reducing agents NH 3 , urea, HC, and light oil (components are HC), which increases the cost of introducing the apparatus and at the same time adds the cost of the reducing agent to the operating cost. The

安価にNOxを還元浄化するには、排ガス中に存在するCOを還元剤に用いる方法が考えられる。ところが、ボイラやディーゼルエンジンの排ガスには、酸素が数%存在するため、COが排ガス中のOと反応してCOになって消費され、NOxの還元が進行にしくいという問題が生じていた。 In order to reduce and purify NOx at a low cost, a method using CO present in the exhaust gas as a reducing agent can be considered. However, in the exhaust gas of boilers and diesel engines, since oxygen is present in a few percent, CO reacts with O 2 in the exhaust gas to be consumed as CO 2 , and NOx reduction is difficult to proceed. It was.

特許文献1には、内燃機関から排出されるNOxを、特に酸素過剰雰囲気下で触媒により除去する際、排気ガス中のSOxによる触媒性能の低下を防ぐとともに、排出されるCOも同時に除去することを目的として、内燃機関から排出されるNOxを、特に酸素過剰雰囲気下にて触媒により除去する排ガス浄化装置であって、NOxの流路の上流側にHCを還元剤としてNOxを還元除去する触媒を配置し、NOxの下流側にCOによりNOxを還元除去する触媒を配置することを特徴とする排ガス浄化装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses that when NOx discharged from an internal combustion engine is removed by a catalyst, particularly in an oxygen-excess atmosphere, deterioration of catalyst performance due to SOx in exhaust gas is prevented, and discharged CO is also removed at the same time. An exhaust gas purification device that removes NOx discharged from an internal combustion engine with a catalyst, particularly in an oxygen-excess atmosphere, for reducing NOx using HC as a reducing agent upstream of the NOx flow path And a catalyst for reducing and removing NOx by CO is disposed downstream of NOx.

特許文献2には、Auを用いたガス浄化触媒の浄化性能をさらに改善し、排気ガス中のNOx及びCOを効率よく浄化することを目的として、セリウムとジルコニウムの複合酸化物と、金とを含有する触媒、または、酸化セリウムを含む多孔質担体と、ジルコニウムと、金とを含有する触媒並びにこの触媒を利用するガス浄化方法及びガス浄化装置が開示されている。   In Patent Document 2, for the purpose of further improving the purification performance of a gas purification catalyst using Au and efficiently purifying NOx and CO in exhaust gas, a composite oxide of cerium and zirconium, and gold are used. A catalyst containing the catalyst or a porous carrier containing cerium oxide, zirconium, and gold, and a gas purification method and a gas purification device using the catalyst are disclosed.

特開平10−263368号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-263368 特開2008−73654号公報JP 2008-73654 A

本発明の目的は、排ガス中にHCが含まれなくとも、排ガス中のCOでNOxを還元浄化し、装置コストをおよび運転コストを低く抑えることにある。   An object of the present invention is to reduce and purify NOx with CO in exhaust gas even if HC is not contained in the exhaust gas, and to keep the apparatus cost and operation cost low.

本発明の触媒は、窒素酸化物を浄化するための触媒であって、コバルトおよびマンガンから選ばれる1種以上の成分と、金と、一酸化炭素を還元剤として利用するための二酸化セリウムとを含むことを特徴とする。   The catalyst of the present invention is a catalyst for purifying nitrogen oxides, comprising at least one component selected from cobalt and manganese, gold, and cerium dioxide for utilizing carbon monoxide as a reducing agent. It is characterized by including.

本発明によれば、排ガス中にHCが含まれなくとも、排ガス中のCOでNOxを還元浄化でき、装置コストをおよび運転コストを低く抑えることができる。   According to the present invention, even if HC is not contained in the exhaust gas, NOx can be reduced and purified by CO in the exhaust gas, and the apparatus cost and the operating cost can be kept low.

本発明は、触媒(NOx還元触媒とも呼ぶ)およびこれを備えた排ガス浄化装置に関し、特に、排ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する触媒およびこれを備えた排ガス浄化装置に関する。   The present invention relates to a catalyst (also referred to as a NOx reduction catalyst) and an exhaust gas purification device including the catalyst, and more particularly to a catalyst for purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas and an exhaust gas purification device including the catalyst.

本発明は、酸素過剰排ガス中の窒素酸化物(NOx)の還元に有効な触媒の成分の組み合わせである。二酸化セリウム(CeO)は酸化還元機能を有している。このCeO担体の性質を改善するためにコバルト(Co)またはマンガン(Mn)を添加し、活性成分である金(Au)を担持している。 The present invention is a combination of catalyst components effective for the reduction of nitrogen oxides (NOx) in oxygen-excess exhaust gas. Cerium dioxide (CeO 2 ) has a redox function. In order to improve the properties of the CeO 2 carrier, cobalt (Co) or manganese (Mn) is added to carry the active ingredient gold (Au).

この触媒上でのNOx浄化のメカニズムは、次のように考えている。   The mechanism of NOx purification on this catalyst is considered as follows.

(1)触媒上に排ガス中のNOが吸着されて原子状のNとOとに解離、(2)解離したOを還元状態のCeO2−xが取り込んでCeOに変化、(3)解離したN同士が結合してNを生成、(4)排ガスに含まれるCOがCeOを還元してCeO2−xに変化させる。上記(1)〜(4)が繰り返して進行する。 (1) NO in the exhaust gas is adsorbed on the catalyst and dissociates into atomic N and O. (2) The dissociated O is taken into CeO 2-x in the reduced state and changed to CeO 2. (3) Dissociation generates N mutually bonded to N 2 was, (4) CO contained in the exhaust gas is changed to CeO 2-x by reducing CeO 2. Said (1)-(4) advances repeatedly.

このため、この触媒では、上記(2)および(4)の酸化セリウムの還元および酸化の状態の変化が速やかに進行することがNOx浄化を左右する因子になる。   For this reason, in this catalyst, the rapid change in the reduction and oxidation states of cerium oxide (2) and (4) described above is a factor that affects NOx purification.

発明者は、酸化セリウムにCoまたはMnを添加すると、この還元および酸化の状態の変化が進行しやすくなることを見出した。   The inventor has found that when Co or Mn is added to cerium oxide, the reduction and the change of the oxidation state easily proceed.

また、AuはCO酸化触媒として知られているが、NOの還元にも有効であり、Au触媒上で上記(1)および(3)の反応が進行しやすいと考えている。   Although Au is known as a CO oxidation catalyst, it is also effective in reducing NO, and it is considered that the reactions (1) and (3) are likely to proceed on the Au catalyst.

本発明の触媒は、排ガス中のCOを還元剤としてNOxを還元するため、NOxの他の還元剤であるHCやNHなどを別途供給する手段を必要としない。すなわち、排ガス中に含まれる還元剤のHCの量がNOxの還元に不十分な量であってもNOxを還元できる。 Since the catalyst of the present invention reduces NOx using CO in the exhaust gas as a reducing agent, there is no need for a means for separately supplying HC, NH 3, etc., which are other reducing agents of NOx. That is, NOx can be reduced even if the amount of HC of the reducing agent contained in the exhaust gas is insufficient for reducing NOx.

以下、本発明による実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の触媒の組成は、金(Au)、コバルト(Co)またはマンガン(Mn)、および二酸化セリウム(CeO)を必須とする。 The composition of the catalyst of the present invention essentially comprises gold (Au), cobalt (Co) or manganese (Mn), and cerium dioxide (CeO 2 ).

Auは金属として含まれ、CoまたはMnは酸化物として含まれる。CeOには、CoまたはMn以外の元素が含まれないことが望ましいが、酸化・還元機能を有していれば適用可能である。このため、三元触媒でよく用いられるCeO−ZrOの化合物や、それにランタン(La)、プラセオジム(Pr)などの触媒機能改善元素を添加した化合物でもかまわない。 Au is included as a metal, and Co or Mn is included as an oxide. CeO 2 preferably contains no element other than Co or Mn, but is applicable if it has an oxidation / reduction function. Therefore, a CeO 2 —ZrO 2 compound often used in a three-way catalyst, or a compound to which a catalyst function improving element such as lanthanum (La) or praseodymium (Pr) is added may be used.

本発明において使用するCoまたはMnの原料は、触媒作製の際に容易に分解する硝酸塩が好ましいが、空気中における焼成により、Co酸化物またはMn酸化物を形成する化合物であれば、炭酸塩、塩化物なども使用できる。   The raw material of Co or Mn used in the present invention is preferably a nitrate that is easily decomposed during catalyst preparation. However, if it is a compound that forms Co oxide or Mn oxide by firing in air, carbonate, Chlorides can also be used.

本発明の触媒の使用形態に特に制限はない。排ガスと効率的に接触できることが望ましいため、接触面積が高くなるように基材に触媒粉末をコートすることが望ましい。例えば、自動車の触媒に使用されるハニカム状の基材やボイラ脱硝装置などに用いられる波型の鋼鈑に触媒粉末をコートすると、ガスと触媒の接触効率が高くなる。   There is no restriction | limiting in particular in the usage form of the catalyst of this invention. Since it is desirable to be able to contact the exhaust gas efficiently, it is desirable to coat the base material with the catalyst powder so that the contact area becomes high. For example, when the catalyst powder is coated on a corrugated steel plate used for a honeycomb base material used in automobile catalysts or boiler denitration equipment, the contact efficiency between the gas and the catalyst increases.

従来のディーゼルエンジンでは、排ガス流路内に酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPF)およびNOx選択還元触媒が設置してある。   In a conventional diesel engine, an oxidation catalyst, a diesel particulate filter (hereinafter referred to as DPF), and a NOx selective reduction catalyst are installed in the exhaust gas passage.

本発明の触媒の配置については、排ガス流路内で他の装置や触媒でCOが消費されないことが望ましく、エンジン排ガスの流路の最も上流側に触媒を設置するのが最も望ましい。ただし、上記ディーゼルエンジンのNOx選択還元触媒の代わりに、本発明の触媒を設置してもよい。ボイラでは、複数の装置や触媒が排ガス流路に設置される場合、本発明の触媒の上流でCOが消費されることは好ましくないので、ボイラ排ガスのダストを除去した後、もしくは電気集塵機の下流など、酸化反応を伴わない機器の下流に設置されることが望ましい。   Regarding the arrangement of the catalyst of the present invention, it is desirable that CO is not consumed by other devices or catalysts in the exhaust gas flow path, and it is most desirable to install the catalyst on the most upstream side of the engine exhaust gas flow path. However, the catalyst of the present invention may be installed in place of the NOx selective reduction catalyst of the diesel engine. In a boiler, when a plurality of devices and catalysts are installed in the exhaust gas flow path, it is not preferable that CO is consumed upstream of the catalyst of the present invention. Therefore, after removing dust from the boiler exhaust gas or downstream of the electric dust collector It is desirable to be installed downstream of equipment that does not involve oxidation reaction.

以下に本発明の実施例を示す。   Examples of the present invention are shown below.

実施例1は、CeOにCoを担持させた後、Auを担持させたNOx還元触媒である。 Example 1 is a NOx reduction catalyst in which Au is supported after Ce is supported on CeO 2 .

酸化セリウム粉末25.0gに硝酸コバルト水和物4.23gを水13.6gに溶かした液を含浸して全体が均一になるように練る。元素換算によるCoの担持量は、CeOに対して10mol%になる。その後、120℃で3時間乾燥し、大気中400℃で3時間焼成した。 25.0 g of cerium oxide powder is impregnated with a solution obtained by dissolving 4.23 g of cobalt nitrate hydrate in 13.6 g of water and kneaded so that the whole becomes uniform. The amount of Co supported by element conversion is 10 mol% with respect to CeO 2 . Then, it dried at 120 degreeC for 3 hours, and baked at 400 degreeC in air | atmosphere for 3 hours.

0.15gのAuを含む塩化金酸と水200gとを混ぜた水溶液を60℃に保持する。温度を保持した塩化金酸水溶液を撹拌しながら、0.1MのNaOH水溶液を滴下し、pHを10〜12に調整する。   An aqueous solution obtained by mixing chloroauric acid containing 0.15 g of Au and 200 g of water is kept at 60 ° C. While stirring the chloroauric acid aqueous solution maintaining the temperature, 0.1 M NaOH aqueous solution is added dropwise to adjust the pH to 10-12.

この塩化金酸水溶液に、Coを担持したCeO粉末を15.0g入れ、1時間撹拌する。 In this aqueous chloroauric acid solution, 15.0 g of CeO 2 powder supporting Co is added and stirred for 1 hour.

一晩静置後、吸引ろ過し、90℃で3時間乾燥し、大気中400℃で3時間焼成してAu担持Co/CeO粉末を得た。 After standing overnight, the solution was suction filtered, dried at 90 ° C. for 3 hours, and calcined in the atmosphere at 400 ° C. for 3 hours to obtain Au-supported Co / CeO 2 powder.

Auの担持量はCo/CeOに対して1wt%である。 The supported amount of Au is 1 wt% with respect to Co / CeO 2 .

Au担持Co/CeO粉末14.4g、シリカゾル(日産化学、コロイダルシリカO)7.2g、および水7.74gをらいかい機で15分混合したスラリーをコージェライトハニカム(400セル、7.2ミル、17×17×75mm)に流し込んで塗布した。そして、余分なスラリーをエアブローし、150℃で15分乾燥、400℃で1時間焼成を行った。Au担持Co/CeO粉末の塗布量は、ハニカム容積あたり190g/Lである。このようにして、Au担持Co/CeOのNOx還元触媒を得た。 A slurry obtained by mixing 14.4 g of Au-supported Co / CeO 2 powder, 7.2 g of silica sol (Nissan Chemical Co., Ltd., colloidal silica O), and 7.74 g of water for 15 minutes with a cracker is used as a cordierite honeycomb (400 cells, 7.2). It was poured into a mill, 17 × 17 × 75 mm) and applied. Then, the excess slurry was blown with air, dried at 150 ° C. for 15 minutes, and fired at 400 ° C. for 1 hour. The coating amount of the Au-supporting Co / CeO 2 powder is 190 g / L per honeycomb volume. Thus, a NOx reduction catalyst of Au-supported Co / CeO 2 was obtained.

実施例2では、実施例1のCoをMnに変更し、NOx還元触媒を作製した。実施例1の硝酸コバルト水和物に代えて、硝酸マンガン水和物を用いた。Mn担持量は、CeOの10mol%、Au担持量は、Mn/CeOに対して1wt%である。ハニカムコート量は190g/Lである。
(比較例1)
比較例1は、CeOのみである。実施例1のコート方法と同様に、CeOをハニカムにコートした。コート量は190g/Lである。
(比較例2)
比較例2は、CeOにAuを担持した例である。実施例1のAu担持の工程と同様に作製し、Au担持CeOを作製後、ハニカムにコートした。Au担持量はCeOに対して1wt%である。ハニカムコート量は190g/Lである。
(比較例3)
比較例3では、実施例1のCoを銅(Cu)に変更し、NOx還元触媒を作製した。実施例1の硝酸コバルト水和物に代えて硝酸銅水和物を用いた。Cu担持量はCeOの10mol%、Au担持量はCu/CeOに対して1wt%である。ハニカムコート量は190g/Lである。
(比較例4)
比較例4では、実施例1のCoをタングステン(W)に変更し、NOx還元触媒を作製した。実施例1の硝酸コバルト水和物に代えてメタタングステン酸アンモニウム((NH(H1240))を用いた。W担持量はCeOの10mol%、Au担持量はW/CeOに対して1wt%である。ハニカムコート量は190g/Lである。
(比較例5)
比較例5では、実施例1のCoをランタン(La)に変更し、NOx還元触媒を作製した。実施例1の硝酸コバルト水和物に代えて硝酸ランタン水和物を用いた。La担持量はCeOの10mol%、Au担持量はLa/CeOに対して1wt%である。ハニカムコート量は190g/Lである。
(酸素移動度評価)
酸化セリウムへ各種元素を添加した場合に、還元および酸化の状態の変化をH消費量で評価した。
In Example 2, Co in Example 1 was changed to Mn, and a NOx reduction catalyst was produced. Instead of the cobalt nitrate hydrate of Example 1, manganese nitrate hydrate was used. The amount of Mn supported is 10 mol% of CeO 2, and the amount of Au supported is 1 wt% with respect to Mn / CeO 2 . The amount of honeycomb coating is 190 g / L.
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is only CeO 2. In the same manner as in the coating method of Example 1, CeO 2 was coated on the honeycomb. The coating amount is 190 g / L.
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 is an example of carrying Au to CeO 2. It was produced in the same manner as the Au carrying process of Example 1, and after Au carrying CeO 2 was produced, the honeycomb was coated. The amount of Au supported is 1 wt% with respect to CeO 2 . The amount of honeycomb coating is 190 g / L.
(Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, Co in Example 1 was changed to copper (Cu) to produce a NOx reduction catalyst. Instead of the cobalt nitrate hydrate of Example 1, copper nitrate hydrate was used. The amount of Cu supported is 10 mol% of CeO 2, and the amount of Au supported is 1 wt% with respect to Cu / CeO 2 . The amount of honeycomb coating is 190 g / L.
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, Co in Example 1 was changed to tungsten (W) to produce a NOx reduction catalyst. Instead of the cobalt nitrate hydrate of Example 1, ammonium metatungstate ((NH 4 ) 6 (H 2 W 12 O 40 )) was used. The W loading is 10 mol% of CeO 2 and the Au loading is 1 wt% with respect to W / CeO 2 . The amount of honeycomb coating is 190 g / L.
(Comparative Example 5)
In Comparative Example 5, Co in Example 1 was changed to lanthanum (La) to produce a NOx reduction catalyst. Instead of the cobalt nitrate hydrate of Example 1, lanthanum nitrate hydrate was used. The La loading amount is 10 mol% of CeO 2 , and the Au loading amount is 1 wt% with respect to La / CeO 2 . The amount of honeycomb coating is 190 g / L.
(Oxygen mobility evaluation)
When various elements were added to cerium oxide, changes in reduction and oxidation states were evaluated by H 2 consumption.

消費量の評価方法を説明する。まず、He気流中で触媒を300℃まで昇温し、Oガスに切り替えCeOに酸素を吸蔵させる。その後、反応系内をHeに置換し、最後に3%H−Arを流通させた。触媒上では次式の反応が起こる。 An evaluation method for H 2 consumption will be described. First, the temperature of the catalyst is raised to 300 ° C. in a He stream, and the O 2 gas is switched to store oxygen in CeO 2 . Thereafter, the inside of the reaction system was replaced with He, and finally 3% H 2 —Ar was circulated. The reaction of the following formula occurs on the catalyst.

雰囲気 CeO2−x+O→CeO(式1)
−Ar雰囲気 H+CeO→CeO2−x+HO (式2)
(式2)に示すように、CeOの酸素とHが反応し、HOが生成する。0℃における熱伝導度は、Hが0.1684W/m・K、Arが0.0015W/m・Kであり、H消費により触媒出口ガスの熱伝導度が低下する。触媒出口ガスと参照ガス(3%H−Ar)との熱伝導度の差をガスクロマトグラフィの熱伝導型検出器で測定し、H消費量を算出した。酸素移動度は、3%H−Arを1時間流通時のH消費量で評価した。
(NOx浄化性能試験)
作製した触媒のNOx浄化性能を評価した。図1はNOx浄化性能評価装置の概略を示したものである。
O 2 atmosphere CeO 2−x + O 2 → CeO 2 (Formula 1)
H 2 —Ar atmosphere H 2 + CeO 2 → CeO 2−x + H 2 O (Formula 2)
As shown in (Equation 2), oxygen and H 2 of CeO 2 reacts, H 2 O is produced. The thermal conductivity at 0 ° C. is 0.1684 W / m · K for H 2 and 0.0015 W / m · K for Ar, and the thermal conductivity of the catalyst outlet gas decreases due to consumption of H 2 . The difference in thermal conductivity between the catalyst outlet gas and the reference gas (3% H 2 —Ar) was measured with a thermal conductivity detector of gas chromatography, and H 2 consumption was calculated. The oxygen mobility was evaluated based on the amount of H 2 consumed when flowing 3% H 2 —Ar for 1 hour.
(NOx purification performance test)
The NOx purification performance of the produced catalyst was evaluated. FIG. 1 shows an outline of a NOx purification performance evaluation apparatus.

本図において、反応管1aは、電気炉1b内に設置され、触媒1cは、反応管1a内に設置されている。反応管1aには、水ポンプ1dおよびリーンモデルガス供給源1eからそれぞれ、水およびリーンモデルガスが供給されるようになっている。   In this figure, the reaction tube 1a is installed in the electric furnace 1b, and the catalyst 1c is installed in the reaction tube 1a. Water and lean model gas are supplied to the reaction tube 1a from a water pump 1d and a lean model gas supply source 1e, respectively.

電気炉内の固定床流通式反応管(反応管1a)に触媒1cをセットし、表1に示すリーンモデルガスを流通し、水を滴下した。触媒入口温度を所定温度に調整し、触媒出口ガスをNOx分析計で測定した。ガス量は1.5L/minとし、SV15000h−1に合わせた。NOx浄化率は(式3)で定義した。使用したNOx計はNOを測定できないが、別途、NO濃度測定を実施した。その結果、NOはほとんど検出されなかったため、(式3)により求めたNOx浄化率が、NOからNへの転化率と等しいと解釈した。 A catalyst 1c was set in a fixed bed flow type reaction tube (reaction tube 1a) in an electric furnace, a lean model gas shown in Table 1 was circulated, and water was dropped. The catalyst inlet temperature was adjusted to a predetermined temperature, and the catalyst outlet gas was measured with a NOx analyzer. The gas amount was 1.5 L / min, and was adjusted to SV15000h- 1 . The NOx purification rate was defined by (Formula 3). The NOx meter used could not measure N 2 O, but N 2 O concentration was measured separately. As a result, since almost no N 2 O was detected, it was interpreted that the NOx purification rate obtained by (Equation 3) was equal to the conversion rate from NO to N 2 .

Figure 2010051862
Figure 2010051862

NOx浄化率=(触媒入口NOx濃度−触媒出口NOx濃度)/触媒入口NOx濃度×100% (式3)   NOx purification rate = (catalyst inlet NOx concentration−catalyst outlet NOx concentration) / catalyst inlet NOx concentration × 100% (formula 3)

Figure 2010051862
Figure 2010051862

表2に酸素移動度を示す指標のH消費量とNOx浄化性能を示す。NOx浄化性能の基準は、比較例2のAu−CeOである。 Table 2 shows the H 2 consumption and the NOx purification performance of the index indicating oxygen mobility. The standard for NOx purification performance is Au—CeO 2 of Comparative Example 2.

実施例1および2におけるNOx浄化率は、比較例2のAu−CeOを上回った。H消費量も同様で、実施例1および2が比較例1〜5を上回った。H消費量が高いほどNOx浄化率が高くなる傾向にある。このことから、CeOにCoまたはMnを添加すると、酸素移動度が高くなり、CeOによるNOから解離したOの取り込みが進行しやすくなり、NOx浄化率が高くなったと考える。 The NOx purification rate in Examples 1 and 2 exceeded that of Au—CeO 2 in Comparative Example 2. H 2 consumption is similar, Examples 1 and 2 exceeds the comparative examples 1-5. The NOx purification rate tends to increase as the H 2 consumption amount increases. From this, it is considered that when Co or Mn is added to CeO 2 , the oxygen mobility is increased, the incorporation of O dissociated from NO by CeO 2 is facilitated, and the NOx purification rate is increased.

また、比較例1と比較例2とを比べると、Auを担持することでH消費量が減っている。これは、Auを担持することでCeOの温度によるOの吸蔵・放出特性が変化したためと推測している。実施例1および2においてAuを担持してもH消費量が比較例2より増加していることから、CeOにCoまたはMnを担持した状態では、更にH消費量が多いと推測される。 Also, compared with Comparative Example 2 and Comparative Example 1, and H 2 consumption reduced by carrying the Au. This is presumed to be because O 2 occlusion / release characteristics changed with the temperature of CeO 2 by supporting Au. In Examples 1 and 2, even when Au is supported, the H 2 consumption is higher than that of Comparative Example 2. Therefore, it is presumed that the amount of H 2 consumed is larger when Co or Mn is supported on CeO 2. The

しかし、比較例1と比較例2との比較でわかるように、H消費量が多い比較例1のCeOのNOx浄化率が、比較例2のAu−CeOより低く、活性成分であるAuの担持がNOxの浄化に必要である。 However, as can be seen in comparison with Comparative Example 2 and Comparative Example 1, H 2 consumption is large Comparative Example 1 of CeO 2 of the NOx purification rate is lower than the Au-CeO 2 of Comparative Example 2 is the active ingredient Au loading is necessary for NOx purification.

よって、CeOにCoまたはMnを添加することにより、酸素移動度を高めることができ、かつAuを担持することによってNOx浄化が進行することがわかる。 Therefore, it can be seen that by adding Co or Mn to CeO 2 , the oxygen mobility can be increased and NOx purification proceeds by supporting Au.

表3は、実施例1のAu−Co/CeOを用いた触媒のNOx浄化性能の温度依存性を示したものである。この表から、触媒入口温度が200〜400℃の範囲では、触媒入口温度が300℃の場合に、NOx浄化率が最も高くなることがわかる。 Table 3 shows the temperature dependence of the NOx purification performance of the catalyst using Au—Co / CeO 2 of Example 1. From this table, it can be seen that when the catalyst inlet temperature is in the range of 200 to 400 ° C., the NOx purification rate becomes the highest when the catalyst inlet temperature is 300 ° C.

したがって、本発明の触媒を使用する温度条件としては、排ガスの触媒入口温度を300℃程度にすることが望ましい。   Therefore, as a temperature condition for using the catalyst of the present invention, it is desirable to set the catalyst inlet temperature of the exhaust gas to about 300 ° C.

Figure 2010051862
Figure 2010051862

また、触媒入口温度が300℃の場合に、本発明による実施例で用いるCoおよびMnの代わりに、ストロンチウム(Sr)、ランタン(La)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、バナジウム(V)、イットリウム(Y)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ビスマス(Bi)または塩素(Cl)を添加して場合、いずれもCoまたはMnを添加した場合に比べて、NOx浄化率が低くなった。また、CoおよびMnの代わりに、ナトリウム(Na)またはセシウム(Cs)を添加した場合、初期のNOx浄化率は、高くなるものの、NOxが触媒中に蓄積されて徐々に浄化性能が低下することがわかった。   When the catalyst inlet temperature is 300 ° C., strontium (Sr), lanthanum (La), copper (Cu), nickel (Ni), vanadium (V) instead of Co and Mn used in the examples according to the present invention. , Yttrium (Y), Molybdenum (Mo), Chromium (Cr), Tungsten (W), Bismuth (Bi), or Chlorine (Cl) are all added in comparison with the case where Co or Mn is added. The purification rate was low. Further, when sodium (Na) or cesium (Cs) is added instead of Co and Mn, the initial NOx purification rate is increased, but NOx is accumulated in the catalyst and the purification performance is gradually lowered. I understood.

以上のことから、CoまたはMnを添加した場合に、触媒入口温度が300℃におけるNOx浄化性能が特に高くなることがわかった。   From the above, it was found that when Co or Mn was added, the NOx purification performance at a catalyst inlet temperature of 300 ° C. was particularly high.

本発明は、ボイラやディーゼルエンジンを含む内燃機関の排ガス浄化に利用できる。   The present invention can be used for exhaust gas purification of internal combustion engines including boilers and diesel engines.

NOx浄化性能評価装置の模式図である。It is a schematic diagram of a NOx purification performance evaluation apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1a:反応管、1b:電気炉、1c:触媒、1d:水ポンプ、1e:リーンモデルガス供給源。   1a: reaction tube, 1b: electric furnace, 1c: catalyst, 1d: water pump, 1e: lean model gas supply source.

Claims (3)

窒素酸化物を浄化するための触媒であって、コバルトおよびマンガンから選ばれる1種以上の成分と、金と、一酸化炭素を還元剤として利用するための二酸化セリウムとを含むことを特徴とする触媒。   A catalyst for purifying nitrogen oxides, comprising one or more components selected from cobalt and manganese, gold, and cerium dioxide for using carbon monoxide as a reducing agent. catalyst. コバルトおよびマンガンから選ばれる1種以上の成分が酸化物として含まれていることを特徴とする請求項1記載の触媒。   The catalyst according to claim 1, wherein at least one component selected from cobalt and manganese is contained as an oxide. 排ガス流路に請求項1または2に記載の触媒を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。   An exhaust gas purification apparatus comprising the catalyst according to claim 1 or 2 in an exhaust gas flow path.
JP2008217467A 2008-08-27 2008-08-27 Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same Pending JP2010051862A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008217467A JP2010051862A (en) 2008-08-27 2008-08-27 Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008217467A JP2010051862A (en) 2008-08-27 2008-08-27 Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010051862A true JP2010051862A (en) 2010-03-11

Family

ID=42068355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008217467A Pending JP2010051862A (en) 2008-08-27 2008-08-27 Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010051862A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2504668C2 (en) Exhaust system for ice running on lean mixes
KR101841905B1 (en) Catalytic converter for removing nitrogen oxides from the exhaust gas of diesel engines
US7797931B2 (en) Catalyst composition for diesel particulate filter
WO2012002052A1 (en) Flue gas-cleaning device and flue gas-cleaning method that use selective catalytic reduction catalyst
WO2005044426A1 (en) Method for catalytically reducing nitrogen oxide and catalyst therefor
JP2008002451A (en) Exhaust emission control device for diesel engine and exhaust emission control method for diesel engine
JP2007313486A (en) NOx REDUCTION CATALYST, NOx REDUCTION CATALYST SYSTEM, AND NOx REDUCTION METHOD
JP2009279577A (en) Device for cleaning diesel exhaust gas
WO2009087852A1 (en) Exhaust gas cleaner
JP2006289211A (en) Ammonia oxidation catalyst
JP6443501B1 (en) Exhaust gas purification system
JP4985351B2 (en) Exhaust gas treatment catalyst and exhaust gas purification device
JP2006346605A (en) Exhaust gas cleaning filter and exhaust gas cleaning device for internal engine
JP2009208039A (en) Catalyst for removing particulate matter and method for removing particulate matter by using the same
JP2004138022A (en) Method of and device for treating diesel exhaust gas
JP2006150223A (en) Exhaust-gas cleaning filter, production method of the filter and exhaust-gas cleaning apparatus
JP5806157B2 (en) Exhaust gas purification catalyst composition
JP2007239616A (en) Exhaust emission control device, exhaust emission control method, and purification catalyst
JP2008019820A (en) Exhaust emission control system and exhaust emission control method
JP6126858B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2005226458A (en) Method and device for treating diesel exhaust gas
JP2010051862A (en) Catalyst, and exhaust gas cleaning device with the same
JP2015183587A (en) Emission control device, emission control method and emission control catalyst for heat engine
JP2007144285A (en) Exhaust gas-purifying catalyst and its manufacturing method, and exhaust gas purifier
US20120124976A1 (en) Apparatus for removing mixed nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons and diesel particulate matter from diesel engine exhaust streams at temperatures at or below 280 degrees c