JP2013015027A - Exhaust gas purifying apparatus and method for diesel engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust gas purifying apparatus and method for a diesel engine, capable of effectively purifying nitrogen oxide contained in exhaust gas of the diesel engine, in a wide temperature region without enlarging the device.SOLUTION: In a pre-stage of an SCR catalyst 6 in an SCR converter 4 installed on a downstream side just after an injection nozzle 5 for urea water inserted in an exhaust pipe 3 of the diesel engine 2, an iron silicate catalyst 7 is inserted in series to be in tight contact therewith, thus integrally constituting the converter 4.

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置及び浄化方法に関し、更に詳しくは、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる窒素酸化物を、装置を大型化することなく広い温度範囲で効果的に浄化できるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置及び浄化方法に関する。   More particularly, the present invention relates to a diesel engine capable of effectively purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas of a diesel engine in a wide temperature range without increasing the size of the apparatus. The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus and a purification method.

車両や船舶に搭載されたディーゼルエンジンの排ガス中には、粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）や窒素酸化物（ＮＯｘ：Nitrogen Oxide）などの環境汚染や健康被害の原因となる物質が含まれている。そのため、これらの物質の大気中への放出を低減することを目的として、各種の排ガス浄化装置が用いられている。   Diesel engine exhaust gas mounted on vehicles and ships contains substances that cause environmental pollution and health damage such as particulate matter (PM) and nitrogen oxide (NOx). Yes. Therefore, various exhaust gas purification apparatuses are used for the purpose of reducing the release of these substances into the atmosphere.

前者のＰＭについては、セラミックス製のハニカム状多孔体のフィルタによりＰＭを捕集するＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）などが実用化されている。また、後者のＮＯｘについては、尿素水と選択還元型触媒（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）とを用いた尿素ＳＣＲシステムが、近年注目されている。   As for the former PM, a DPF (Diesel Particulate Filter) that collects PM by a filter made of a honeycomb-like porous body made of ceramics has been put into practical use. As for the latter NOx, a urea SCR system using urea water and a selective catalytic reduction (SCR) has recently attracted attention.

この尿素ＳＣＲは、尿素水が加水分解して生じたアンモニアを、ＳＣＲ触媒の存在下で還元剤として作用させるＳＣＲ反応により、排ガス中のＮＯｘを浄化するものである。ＳＣＲ触媒としては、鉄イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒が広く用いられており、このゼオライト触媒を含むスラリーをセラミックハニカムなどの担体に塗布したもの、あるいはその成型体をＳＣＲコンバータとして排気管に装着して使用する。   This urea SCR purifies NOx in exhaust gas by an SCR reaction in which ammonia produced by hydrolysis of urea water acts as a reducing agent in the presence of an SCR catalyst. As the SCR catalyst, a zeolite catalyst such as iron ion exchange aluminosilicate is widely used. A slurry containing this zeolite catalyst is applied to a carrier such as a ceramic honeycomb, or a molded body thereof is mounted on an exhaust pipe as an SCR converter. And use it.

しかし、上記のＳＣＲ触媒は、低温（例えば、約１５０℃）でのＮＯｘの浄化能力が十分ではないため、ディーゼルエンジンの始動直後においては、排気ガス中のＮＯｘの大部分が浄化されずに大気中に放出されてしまう。   However, since the above SCR catalyst does not have a sufficient NOx purification capacity at a low temperature (for example, about 150 ° C.), immediately after the start of the diesel engine, most of the NOx in the exhaust gas is not purified and is in the atmosphere. It will be released inside.

このような問題を解決するため、排ガス中のＮＯｘを、低温域では吸着剤に吸着させ、高温になったときに吸着剤から脱離させてＳＣＲ触媒で還元する浄化装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。   In order to solve such a problem, a purification device has been proposed in which NOx in exhaust gas is adsorbed by an adsorbent in a low temperature range, desorbed from the adsorbent when the temperature becomes high, and reduced by an SCR catalyst ( For example, see Patent Document 1).

しかし、上記の特許文献１などの浄化装置では、従来のＳＣＲ触媒の上流側に吸着剤を追加しただけであるため、浄化装置が大型化してしまうという問題がある。このような問題を解決するためにＳＣＲ触媒等を小型化すると、高温で吸着剤から脱離したＮＯｘを十分に浄化できなくなるおそれがある。   However, in the purification apparatus such as Patent Document 1 described above, since the adsorbent is only added to the upstream side of the conventional SCR catalyst, there is a problem that the purification apparatus becomes large. If the size of the SCR catalyst or the like is reduced in order to solve such problems, NOx desorbed from the adsorbent at a high temperature may not be sufficiently purified.

特開２００３−２３６３４３号公報JP 2003-236343 A

本発明の目的は、ディーゼルエンジンの排ガス中に含まれる窒素酸化物を、装置を大型化することなく広い温度範囲で効果的に浄化できるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置及び浄化方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a diesel engine exhaust gas purification device and purification method capable of effectively purifying nitrogen oxides contained in exhaust gas of a diesel engine in a wide temperature range without increasing the size of the device. .

上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、ディーゼルエンジンの排気管に挿入された尿素水の噴射ノズルと、前記噴射ノズルの下流側の排気管に設置されたＳＣＲ触媒を有するコンバータとを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、前記コンバータ内の前記ＳＣＲ触媒の上流側に鉄シリケート触媒を直列に挿入して、該コンバータを一体的に構成したことを特徴とするものである。   An exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the present invention that achieves the above object includes an urea water injection nozzle inserted in an exhaust pipe of the diesel engine, and an SCR catalyst installed in an exhaust pipe downstream of the injection nozzle. In a diesel engine exhaust gas purification apparatus provided with a converter, an iron silicate catalyst is inserted in series upstream of the SCR catalyst in the converter, and the converter is configured integrally. .

上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における鉄シリケート触媒には、ベータ型鉄シリケート触媒を用いることが好ましい。また、実用的な観点からは、ＳＣＲ触媒に対する鉄シリケート触媒の容量比は０．５〜１．５の範囲とするのがよい。   It is preferable to use a beta-type iron silicate catalyst as the iron silicate catalyst in the exhaust gas purification apparatus for diesel engines. From a practical viewpoint, the volume ratio of the iron silicate catalyst to the SCR catalyst is preferably in the range of 0.5 to 1.5.

更に、コンバータのＳＣＲ触媒に対応する表面に加熱ヒータを取り付けることで、ＮＯｘの浄化性能をより向上することができる。   Furthermore, NOx purification performance can be further improved by attaching a heater to the surface corresponding to the SCR catalyst of the converter.

本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置は、噴射ノズルとディーゼルエンジンとの間に、ＤＯＣ及びＤＰＦの少なくとも一方を配置したディーゼルエンジンの排ガス浄化システムの一部として好適に用いられる。   The diesel engine exhaust gas purification apparatus of the present invention is suitably used as a part of an exhaust gas purification system for a diesel engine in which at least one of DOC and DPF is disposed between an injection nozzle and a diesel engine.

上記の目的を達成する本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化方法は、ディーゼルエンジンの排ガスに尿素水を噴射し、前記噴射された尿素水を高温で加水分解してアンモニアを生成し、前記排ガス中の窒素酸化物をコンバータ内のＳＣＲ触媒の存在下で前記アンモニアと反応させて還元するディーゼルエンジンの排ガス浄化方法において、前記排ガスの温度が低温領域であるときには、前記尿素水を噴射された排ガス中の窒素酸化物の少なくとも一部を、前記コンバータ内の前記ＳＣＲ触媒の上流側に直列に密着するように挿入されて該コンバータを一体的に構成する鉄シリケート触媒で吸着するとともに、残余の前記窒素酸化物を前記アンモニア及びＳＣＲ触媒を用いて還元し、前記排ガスの温度が高温領域になったときには、前記鉄シリケート触媒から脱離した窒素酸化物と、前記排ガス中の窒素酸化物とを、前記アンモニア並びにＳＣＲ触媒及び鉄シリケート触媒を用いて還元することを特徴とするものである。   In the diesel engine exhaust gas purification method of the present invention that achieves the above object, urea water is injected into the exhaust gas of a diesel engine, the injected urea water is hydrolyzed at a high temperature to generate ammonia, and the exhaust gas in the exhaust gas is In the exhaust gas purification method for a diesel engine, in which nitrogen oxide is reduced by reacting with ammonia in the presence of an SCR catalyst in a converter, when the temperature of the exhaust gas is in a low temperature region, At least a part of the nitrogen oxide is adsorbed by an iron silicate catalyst that is inserted in series in close contact with the upstream side of the SCR catalyst in the converter and integrally constitutes the converter, and the remaining nitrogen oxidation When the product is reduced using the ammonia and the SCR catalyst and the temperature of the exhaust gas reaches a high temperature range, the iron And nitrogen oxides desorbed from Riketo catalyst, the nitrogen oxides in the exhaust gas, is characterized in that reduction using the ammonia as well as SCR catalysts and iron silicate catalyst.

上記のディーゼルエンジンの排ガス浄化方法においては、低温領域を５０〜１５０℃の温度範囲とし、高温領域を１５０℃超の温度範囲とすることが実用面から望ましい。   In the above-described diesel engine exhaust gas purification method, it is desirable from a practical aspect that the low temperature region is set to a temperature range of 50 to 150 ° C and the high temperature region is set to a temperature range of more than 150 ° C.

また、ＳＣＲ触媒をあらかじめ加熱することで、ＮＯｘの浄化性能を向上することができる。   Further, NOx purification performance can be improved by preheating the SCR catalyst.

本発明のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置及び浄化方法によれば、ＳＣＲ触媒の上流側に鉄シリケート触媒を直列に挿入して、コンバータを一体的に構成するようにしたので、排ガスの温度が低温領域であるときは鉄シリケート触媒により窒素酸化物を吸着し、高温領域になったときには、ＳＣＲ触媒に加えて鉄シリケート触媒におけるＳＣＲ反応の触媒としての機能も用いてＳＣＲ反応により窒素酸化物を除去するため、装置を大型化することなく広い温度範囲で、排ガス中の窒素酸化物を効果的に浄化することができる。   According to the exhaust gas purification apparatus and purification method for a diesel engine of the present invention, since the iron silicate catalyst is inserted in series on the upstream side of the SCR catalyst and the converter is configured integrally, the temperature of the exhaust gas is in the low temperature range. When it is, nitrogen oxides are adsorbed by the iron silicate catalyst, and when it becomes a high temperature region, nitrogen oxides are removed by the SCR reaction using the function of the SCR reaction in the iron silicate catalyst in addition to the SCR catalyst Therefore, it is possible to effectively purify nitrogen oxides in the exhaust gas in a wide temperature range without increasing the size of the apparatus.

本発明の第１の実施の形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置の構成図である。It is a block diagram of the exhaust gas purification apparatus of the diesel engine which consists of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置の構成図である。It is a block diagram of the exhaust gas purification apparatus of the diesel engine which consists of a 2nd Embodiment of this invention. 図１のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における排ガスの温度と浄化率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of exhaust gas in the exhaust gas purification apparatus of the diesel engine of FIG. 1, and a purification rate.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１の実施の形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を示す。   FIG. 1 shows an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention.

このディーゼルエンジンの排ガス浄化装置１Ａは、車両や船舶のディーゼルエンジン２に接続する排気管３の途中に装着された太径の紡錘形又は円筒形のＳＣＲコンバータ４と、そのＳＣＲコンバータ４の上流側の排気管３に設置された尿素水の噴射ノズル５とを備えている。   This diesel engine exhaust gas purification device 1A includes a large spindle or cylindrical SCR converter 4 mounted in the middle of an exhaust pipe 3 connected to a diesel engine 2 of a vehicle or a ship, and an upstream side of the SCR converter 4. A urea water injection nozzle 5 installed in the exhaust pipe 3 is provided.

ＳＣＲコンバータ４は、従来と同じサイズであり、その内部における下流側となる後段にはＳＣＲ触媒６が配置されている。ＳＣＲ触媒６としては、従来から用いられている鉄イオン交換アルミノシリケートや銅イオン交換アルミノシリケートなどのゼオライト触媒が挙げられるが、特に後者の銅イオン交換アルミノシリケートは、低温活性が高いため好ましく用いられる。   The SCR converter 4 has the same size as that of the prior art, and an SCR catalyst 6 is disposed at the downstream stage inside the SCR converter 4. Examples of the SCR catalyst 6 include conventionally used zeolite catalysts such as iron ion-exchange aluminosilicate and copper ion-exchange aluminosilicate. The latter copper ion-exchange aluminosilicate is particularly preferably used because of its high low-temperature activity. .

そして、ＳＣＲコンバータ４の内部の前段には、鉄シリケート触媒７が後段のＳＣＲ触媒６と直列に密着するように挿入されて、ＳＣＲ触媒６と共にＳＣＲコンバータ４を一体的に構成している。この鉄シリケート触媒７は、通常の鉄ゼオライトとは異なり、ゼオライト骨格内に鉄原子が含まれる構造を有している。そして、特に１５０℃以下となる低温領域におけるＮＯｘの吸着能力が高く、かつＳＣＲ反応の触媒としての機能も有している。このような鉄シリケート触媒７としては、ベータ型鉄シリケート触媒が好ましく例示される。   Then, an iron silicate catalyst 7 is inserted in the front stage inside the SCR converter 4 so as to be in close contact with the SCR catalyst 6 in the subsequent stage, and the SCR converter 4 is integrally formed with the SCR catalyst 6. The iron silicate catalyst 7 has a structure in which iron atoms are contained in the zeolite skeleton, unlike ordinary iron zeolite. In particular, it has a high NOx adsorption capability in a low temperature range of 150 ° C. or lower and also has a function as a catalyst for the SCR reaction. As such an iron silicate catalyst 7, a beta-type iron silicate catalyst is preferably exemplified.

上記のＳＣＲ触媒６及び鉄シリケート触媒７は、それぞれの触媒６、７を含むスラリーをセラミックハニカムなどの担体に塗布した状態で、又はその成型体となった状態で使用される。   The SCR catalyst 6 and the iron silicate catalyst 7 are used in a state in which a slurry containing the respective catalysts 6 and 7 is applied to a carrier such as a ceramic honeycomb or in a state in which the slurry is formed.

尿素水の噴射ノズル５は、先端部が排気管３内に位置するように外部から挿入され、タンク８に貯蔵された尿素水を排気管３内を通過する排ガスＧに向けて噴射する。   The urea water injection nozzle 5 is inserted from the outside so that the tip portion is located in the exhaust pipe 3, and injects urea water stored in the tank 8 toward the exhaust gas G passing through the exhaust pipe 3.

この排ガス浄化装置１Ａは、ディーゼルエンジン２と噴射ノズル５との間に、上流側から下流側へ向けて直列に配置された酸化触媒（ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst）９及びＤＰＦ１０と組み合わせることで、ディーゼルエンジン２の排ガス浄化システムを構成する。なお、排ガス浄化システムの構成は、これに限るものではなく、ＤＯＣ９及びＤＰＦ１０のいずれか一方のみを配置するようにしてもよい。また、排ガス浄化システムにおける噴射ノズル５の位置も、図１のようにＳＣＲコンバータ４の上流側の直前に限るものではなく、例えばＤＰＦ１０の上流側に配置するようにしてもよい。   The exhaust gas purifying apparatus 1A is combined with an oxidation catalyst (DOC: Diesel Oxidation Catalyst) 9 and a DPF 10 that are arranged in series from the upstream side to the downstream side between the diesel engine 2 and the injection nozzle 5 so that the diesel engine 2 An exhaust gas purification system of the engine 2 is configured. In addition, the structure of an exhaust gas purification system is not restricted to this, You may make it arrange | position only either DOC9 or DPF10. Further, the position of the injection nozzle 5 in the exhaust gas purification system is not limited to just before the upstream side of the SCR converter 4 as shown in FIG. 1, and may be arranged, for example, upstream of the DPF 10.

このような排ガス浄化装置１Ａを用いた排ガス浄化方法は次のようになる。   An exhaust gas purification method using such an exhaust gas purification apparatus 1A is as follows.

ディーゼルエンジン２から排気された排ガスＧは、ＤＯＣ９において排ガスＧ中の酸素を用いて一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及びＰＭに含まれる未燃焼物質（ＳＯＦ）が酸化除去される。次に、ＤＰＦ１０において排ガスＧ中からＰＭが除去される。   The exhaust gas G exhausted from the diesel engine 2 is subjected to oxidation removal of carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and unburned substances (SOF) contained in PM using oxygen in the exhaust gas G in the DOC 9. Next, PM is removed from the exhaust gas G in the DPF 10.

そして、噴射ノズル５から噴射された尿素水が加水分解して生成したアンモニアとともに、ＳＣＲコンバータ４内へ流入する。   Then, the urea water injected from the injection nozzle 5 flows into the SCR converter 4 together with ammonia generated by hydrolysis.

ここでディーゼルエンジン２が始動直後で排ガスＧの温度が低温領域（例えば、約５０〜１５０℃）にある場合には、排ガスＧ中のＮＯｘの大部分はＳＣＲコンバータ４の前段の鉄シリケート触媒７に吸着され保持される。このように排ガスＧの温度が低温領域であると、後段のＳＣＲ触媒６でのアンモニアによるＮＯｘの還元反応が低下するが、鉄シリケート触媒７に吸着されたＮＯｘの残余分を処理するだけでよく、かつ鉄シリケート触媒７もＳＣＲ反応の触媒としての機能を有するため、ＳＣＲコンバータ４におけるＮＯｘの浄化性能が低下することはない。   Here, when the temperature of the exhaust gas G is in a low temperature region (for example, about 50 to 150 ° C.) immediately after the diesel engine 2 is started, most of the NOx in the exhaust gas G is the iron silicate catalyst 7 at the front stage of the SCR converter 4. It is adsorbed and held on the surface. As described above, when the temperature of the exhaust gas G is in a low temperature region, the NOx reduction reaction by ammonia in the subsequent SCR catalyst 6 decreases, but it is only necessary to treat the remaining NOx adsorbed on the iron silicate catalyst 7. Moreover, since the iron silicate catalyst 7 also has a function as a catalyst for the SCR reaction, the NOx purification performance in the SCR converter 4 does not deteriorate.

そして、ディーゼルエンジン２が運転状態になり排ガスＧの温度が高温領域（例えば、約１５０℃超）になったときには、鉄シリケート触媒７に吸蔵されていたＮＯｘが脱離して、他の排ガスＧ中のＮＯｘとともにＳＣＲ触媒６においてアンモニアにより還元されて浄化される。このとき、ＳＣＲ触媒６は、鉄シリケート触媒７と共に一体的にＳＣＲコンバータ４を構成しているため従来よりも容量が小さくなっている上に、鉄シリケート触媒７から脱離した分のＮＯｘも処理することになるが、鉄シリケート触媒７がＳＣＲ反応の触媒としての機能も有しているため、ＳＣＲコンバータ４におけるＮＯｘの浄化性能が低下することはない。   When the diesel engine 2 is in an operating state and the temperature of the exhaust gas G is in a high temperature region (for example, more than about 150 ° C.), the NOx stored in the iron silicate catalyst 7 is desorbed and other exhaust gas G The NOx is reduced and purified by ammonia in the SCR catalyst 6. At this time, since the SCR catalyst 6 integrally forms the SCR converter 4 together with the iron silicate catalyst 7, the capacity is smaller than that of the conventional SCR catalyst, and the NOx desorbed from the iron silicate catalyst 7 is also treated. However, since the iron silicate catalyst 7 also has a function as a catalyst for the SCR reaction, the NOx purification performance in the SCR converter 4 does not deteriorate.

このようにして、従来と同じサイズのＳＣＲコンバータ４を用いて、低温領域から高温領域にかけて排ガスＧ中のＮＯｘの浄化を高い効率でおこなうことができるのである。  In this way, the NOx in the exhaust gas G can be purified with high efficiency from the low temperature region to the high temperature region using the SCR converter 4 having the same size as the conventional one.

従って、ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置１Ａが大型化することなく、広い温度範囲で排ガスＧ中のＮＯｘの浄化を効果的におこなうことができる。   Therefore, the exhaust gas purification apparatus 1A for the diesel engine can be effectively purified of NOx in the exhaust gas G in a wide temperature range without increasing the size.

図２は、本発明の第２の実施の形態からなるディーゼルエンジンの排ガス浄化装置を示す。   FIG. 2 shows an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to the second embodiment of the present invention.

このディーゼルエンジンの排ガス浄化装置１Ｂは、図１のＳＣＲコンバータ４のＳＣＲ触媒６に対応する表面に加熱ヒータ１１を取り付けたものである。加熱ヒータ１１としては、図示しないバッテリー等を電源とする帯状の電気ヒータなどが好ましく例示される。   This diesel engine exhaust gas purification apparatus 1B has a heater 11 attached to the surface corresponding to the SCR catalyst 6 of the SCR converter 4 of FIG. Preferred examples of the heater 11 include a strip-shaped electric heater using a battery (not shown) as a power source.

このような加熱ヒータ１１を用いて、あらかじめＳＣＲ触媒６を一定温度（例えば、約２００〜３００℃）で加熱しておくことで、ＳＣＲ触媒６におけるＮＯｘの還元反応を促進することができる。   By using such a heater 11 to preheat the SCR catalyst 6 at a constant temperature (for example, about 200 to 300 ° C.), the NOx reduction reaction in the SCR catalyst 6 can be promoted.

上記のいずれの実施形態においても、ＳＣＲ触媒６と鉄シリケート触媒７とは同一の容量とするが、実用的な観点からはＳＣＲ触媒６に対する鉄シリケート触媒７の容量比は、０．５〜１．５の範囲とすることが望ましい。   In any of the above embodiments, the SCR catalyst 6 and the iron silicate catalyst 7 have the same capacity, but from a practical viewpoint, the volume ratio of the iron silicate catalyst 7 to the SCR catalyst 6 is 0.5 to 1. Desirably, the range is .5.

図１に示すディーゼルエンジンの浄化装置１Ａにおいて、ベータ型鉄シリケート触媒と鉄イオン交換アルミノシリケート触媒とが同一容量であるＳＣＲコンバータ４を用いて、排ガスＧの温度を変化させた場合におけるＮＯｘの浄化率を測定し、その結果を図３に示した。   In the diesel engine purification apparatus 1A shown in FIG. 1, the NOx purification when the temperature of the exhaust gas G is changed using the SCR converter 4 in which the beta-type iron silicate catalyst and the iron ion exchange aluminosilicate catalyst have the same capacity. The rate was measured and the result is shown in FIG.

なお、ベータ型鉄シリケート触媒及び鉄イオン交換アルミノシリケート触媒には、Ｈ2Ｏ：１０％、Ｏ2：２０％、Ｎ2 balanceのガス条件下で、７００℃で１０時間の水熱耐久処理を施した試料を用いた。それらの試料のＮＯｘ吸着量及びＮＯｘ全除去量を表１に示す。 The beta-type iron silicate catalyst and the iron ion exchange aluminosilicate catalyst are subjected to a hydrothermal durability treatment at 700 ° C. for 10 hours under a gas condition of H 2 O: 10%, O 2 : 20%, N 2 balance. The applied sample was used. Table 1 shows the NOx adsorption amount and the total NOx removal amount of these samples.

Figure 2013015027
Figure 2013015027

図３から、排ガスの温度が約１５０℃以下では、鉄イオン交換アルミノシリケート触媒に比べてベータ型鉄シリケート触媒によるＮＯｘの吸着量が非常に大きくなるが、約１５０〜２００℃の温度領域では、ベータ型鉄シリケート触媒によってＮＯｘを吸着できなくなることが分かる。しかし、排ガスの温度が約１５０℃超となると、鉄イオン交換アルミノシリケート触媒での還元反応が開始されるため、ベータ型鉄シリケート触媒がＮＯｘを吸着できなくなる１５０〜２００℃の温度領域でもＮＯｘの浄化がおこなわれることが分かった。   From FIG. 3, when the temperature of the exhaust gas is about 150 ° C. or less, the adsorption amount of NOx by the beta-type iron silicate catalyst is very large as compared with the iron ion exchange aluminosilicate catalyst, but in the temperature range of about 150 to 200 ° C., It can be seen that NOx cannot be adsorbed by the beta-type iron silicate catalyst. However, when the temperature of the exhaust gas exceeds about 150 ° C., the reduction reaction starts with the iron ion exchange aluminosilicate catalyst, so that the beta-type iron silicate catalyst cannot adsorb NOx even in the temperature range of 150 to 200 ° C. It was found that purification was performed.

このことから、ベータ型鉄シリケート触媒と鉄イオン交換アルミノシリケート触媒とを組み合わせることで、低温領域でのベータ型鉄シリケート触媒のＮＯｘ吸着性能と、高温領域での鉄イオン交換アルミノシリケート触媒のＮＯｘ浄化性能とが相補的に作用して、広い温度範囲で高効率にＮＯｘ浄化が可能になることが分かる。   Therefore, by combining a beta-type iron silicate catalyst and an iron ion-exchange aluminosilicate catalyst, the NOx adsorption performance of the beta-type iron silicate catalyst in the low temperature region and the NOx purification of the iron ion-exchange aluminosilicate catalyst in the high temperature region It can be seen that the performance works complementarily and NOx purification can be performed with high efficiency in a wide temperature range.

１Ａ、１Ｂ ディーゼルエンジンの排ガス浄化装置
２ ディーゼルエンジン
３ 排気管
４ ＳＣＲコンバータ
５ 噴射ノズル
６ ＳＣＲ触媒
７ 鉄シリケート触媒
８ タンク
９ 酸化触媒
１０ ＤＰＦ
１１ 加熱ヒータ 1A, 1B Diesel engine exhaust gas purification device 2 Diesel engine 3 Exhaust pipe 4 SCR converter 5 Injection nozzle 6 SCR catalyst 7 Iron silicate catalyst 8 Tank 9 Oxidation catalyst 10 DPF
11 Heating heater

Claims (8)

ディーゼルエンジンの排気管に挿入された尿素水の噴射ノズルと、前記噴射ノズルの下流側の排気管に設置されたＳＣＲ触媒を有するコンバータとを備えたディーゼルエンジンの排ガス浄化装置において、
前記コンバータ内の前記ＳＣＲ触媒の上流側に鉄シリケート触媒を直列に挿入して、該コンバータを一体的に構成したことを特徴とするディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。 In an exhaust gas purification apparatus for a diesel engine comprising a urea water injection nozzle inserted in an exhaust pipe of a diesel engine, and a converter having an SCR catalyst installed in an exhaust pipe downstream of the injection nozzle,
An exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine, wherein an iron silicate catalyst is inserted in series on the upstream side of the SCR catalyst in the converter to integrally form the converter. 前記鉄シリケート触媒が、ベータ型鉄シリケート触媒である請求項１に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the iron silicate catalyst is a beta-type iron silicate catalyst. 前記ＳＣＲ触媒に対する前記鉄シリケート触媒の容量比が０．５〜１．５である請求項１又は２に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein a volume ratio of the iron silicate catalyst to the SCR catalyst is 0.5 to 1.5. 前記コンバータの前記ＳＣＲ触媒に対応する表面に加熱ヒータを取り付けた請求項１〜３のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置。   The exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a heater is attached to a surface of the converter corresponding to the SCR catalyst. 請求項１〜４のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化装置における前記噴射ノズルとディーゼルエンジンとの間に、ＤＯＣ及びＤＰＦの少なくとも一方を配置したディーゼルエンジンの排ガス浄化システム。   An exhaust gas purification system for a diesel engine in which at least one of DOC and DPF is disposed between the injection nozzle and the diesel engine in the exhaust gas purification apparatus for a diesel engine according to any one of claims 1 to 4. ディーゼルエンジンの排ガスに尿素水を噴射し、前記噴射された尿素水を高温で加水分解してアンモニアを生成し、前記排ガス中の窒素酸化物をコンバータ内のＳＣＲ触媒の存在下で前記アンモニアと反応させて還元するディーゼルエンジンの排ガス浄化方法において、
前記排ガスの温度が低温領域であるときには、前記尿素水を噴射された排ガス中の窒素酸化物の少なくとも一部を、前記コンバータ内の前記ＳＣＲ触媒の上流側に直列に挿入されて該コンバータを一体的に構成する鉄シリケート触媒で吸着するとともに、残余の前記窒素酸化物を前記アンモニア及びＳＣＲ触媒を用いて還元し、
前記排ガスの温度が高温領域になったときには、前記鉄シリケート触媒から脱離した窒素酸化物と、前記排ガス中の窒素酸化物とを、前記アンモニア並びにＳＣＲ触媒及び鉄シリケート触媒を用いて還元することを特徴とするディーゼルエンジンの排ガス浄化方法。 Injecting urea water into the exhaust gas of a diesel engine, hydrolyzing the injected urea water at a high temperature to generate ammonia, and reacting nitrogen oxides in the exhaust gas with the ammonia in the presence of an SCR catalyst in the converter In the exhaust gas purification method for diesel engines that reduce
When the temperature of the exhaust gas is in a low temperature region, at least a part of the nitrogen oxide in the exhaust gas injected with the urea water is inserted in series upstream of the SCR catalyst in the converter to integrate the converter. Adsorbing with an iron silicate catalyst that is configured in a general manner, and reducing the remaining nitrogen oxides using the ammonia and SCR catalyst,
When the temperature of the exhaust gas reaches a high temperature region, the nitrogen oxide desorbed from the iron silicate catalyst and the nitrogen oxide in the exhaust gas are reduced using the ammonia, the SCR catalyst, and the iron silicate catalyst. An exhaust gas purification method for a diesel engine characterized by the above. 前記低温領域が５０〜１５０℃の温度範囲であって、かつ前記高温領域が１５０℃超の温度範囲である請求項６に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化方法。   The exhaust gas purification method for a diesel engine according to claim 6, wherein the low temperature region is a temperature range of 50 to 150 ° C, and the high temperature region is a temperature range of more than 150 ° C. 前記ＳＣＲ触媒をあらかじめ加熱する請求項６又は７のいずれかに記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化方法。   The exhaust gas purification method for a diesel engine according to any one of claims 6 and 7, wherein the SCR catalyst is heated in advance.
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