JP2014001737A - Exhaust gas purifying method and exhaust gas purifying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガス浄化方法および排ガス浄化装置に関し、特にディーゼルエンジンや燃焼機器などから排出される排ガス中の窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素を除去する場合に用いて有効な排ガス浄化方法および排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device, and in particular, an exhaust gas purification method effective for use in removing nitrogen oxides, hydrocarbons, and carbon monoxide in exhaust gas discharged from diesel engines, combustion equipment, and the like. The present invention relates to an exhaust gas purification device.
ディーゼルエンジン等から排出される排ガス中の窒素酸化物を除去する排ガス処理触媒として、例えば、貴金属と、NOxを吸蔵する吸蔵材とが担持される担体をハニカム状の基材に塗布してなるものが挙げられる。前記担体として、アルミナ、セリア、ジルコニア、チタニア等が挙げられる。また、前記貴金属として、白金、ロジウム、パラジウムが挙げられる。前記吸蔵材として、カリウムなどのアルカリ金属やバリウムなどのアルカリ土類金属が挙げられる。 As an exhaust gas treatment catalyst for removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a diesel engine or the like, for example, a honeycomb substrate is coated with a carrier on which a noble metal and a storage material that stores NOx are supported Is mentioned. Examples of the carrier include alumina, ceria, zirconia, and titania. Moreover, platinum, rhodium, and palladium are mentioned as said noble metal. Examples of the occlusion material include alkali metals such as potassium and alkaline earth metals such as barium.
このような排ガス処理触媒をディーゼルエンジン等の排気管に設置することで、排ガス中の窒素酸化物を除去するようにしている。すなわち、排ガスがリーン状態(酸素濃度が高い(3%以上))の場合には、貴金属上にてNOと酸素とが反応してNOxを生成し、このNOxを吸蔵材に吸蔵している。 By installing such an exhaust gas treatment catalyst in an exhaust pipe of a diesel engine or the like, nitrogen oxides in the exhaust gas are removed. That is, when the exhaust gas is in a lean state (oxygen concentration is high (3% or more)), NO and oxygen react on the noble metal to generate NOx, and this NOx is occluded in the occlusion material.
また、排ガス処理触媒に還元剤となる有機化合物や燃料を噴霧したり、エンジンにて燃料の噴射量を多くしたりして、排ガスがリッチ状態(酸素濃度が低い)である還元雰囲気を作ることで、吸蔵材に吸蔵されていたNOxが貴金属上に移動し、このNOxと炭化水素およびCOとが反応して水,窒素,二酸化炭素を生成し、これらが排出している。そのため、排ガス処理触媒では、窒素酸化物の吸蔵と、吸蔵された窒素酸化物を窒素としての排出(触媒の再生処理)が繰り返し行われている。 Also, create a reducing atmosphere in which exhaust gas is rich (oxygen concentration is low) by spraying organic compounds and fuels that serve as reducing agents on the exhaust gas treatment catalyst, or by increasing the amount of fuel injected by the engine. Thus, the NOx stored in the storage material moves onto the noble metal, and this NOx reacts with hydrocarbons and CO to produce water, nitrogen and carbon dioxide, which are discharged. Therefore, in the exhaust gas treatment catalyst, occlusion of nitrogen oxides and discharge of the occluded nitrogen oxides as nitrogen (catalyst regeneration treatment) are repeatedly performed.
ところが、上述した吸蔵材の塩基性金属(アルカリ金属、アルカリ土類金属)は燃料に含まれる硫黄分で被毒して、その窒素酸化物の吸蔵性能が低下する。このような硫黄被毒した吸蔵材を高温で還元雰囲気にさらすことで硫黄を脱離除去している。前記還元雰囲気を、例えば燃料の噴射や排ガス温度の上昇などで作ることができるが、このような運転により燃費が悪化してしまう。また、触媒が高温に曝されるため、熱劣化が生じてしまう。さらには、活性金属がシンタリングしてしまい排ガス処理触媒の性能が低下してしまう。さらに、排ガスに含まれる微粒子状物質(PM)を除去するディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)を排気管に設置している場合、DPFで捕集したPMを燃焼除去しており、排ガス処理触媒が高温にさらされてしまう機会が増加する。 However, the basic metal (alkali metal, alkaline earth metal) of the above-described occlusion material is poisoned by sulfur contained in the fuel, and the occlusion performance of the nitrogen oxide is lowered. Sulfur is desorbed and removed by exposing the sulfur-poisoned occlusion material to a reducing atmosphere at a high temperature. The reducing atmosphere can be created by, for example, fuel injection or exhaust gas temperature increase, but the fuel consumption is deteriorated by such operation. Moreover, since the catalyst is exposed to a high temperature, thermal degradation occurs. Furthermore, the active metal is sintered and the performance of the exhaust gas treatment catalyst is degraded. Furthermore, when a diesel particulate filter (DPF) that removes particulate matter (PM) contained in the exhaust gas is installed in the exhaust pipe, the PM collected by the DPF is removed by combustion, and the exhaust gas treatment catalyst is hot. The chance of being exposed to increases.
ところで、NOx吸蔵触媒などの脱硝触媒において耐硫黄性および耐熱性が高い触媒としては、ペロブスカイト型触媒、いわゆる複合酸化物を含む排ガス処理触媒が種々開発されている(例えば、特許文献1等参照)。 By the way, as a catalyst having high sulfur resistance and heat resistance in a denitration catalyst such as a NOx storage catalyst, various exhaust gas treatment catalysts containing a perovskite catalyst, so-called composite oxide, have been developed (see, for example, Patent Document 1). .
上述した複合酸化物を含む排ガス処理触媒にて、排ガス温度が200℃を超えた高温で排ガスに含まれる窒素酸化物を除去することができるものの、排ガス温度が200℃以下の低温であっても排ガス中の窒素酸化物の除去効率をさらに向上させることが望まれていた。 Although the exhaust gas treatment catalyst containing the composite oxide can remove nitrogen oxides contained in the exhaust gas at a high temperature where the exhaust gas temperature exceeds 200 ° C., even if the exhaust gas temperature is a low temperature of 200 ° C. or less. It has been desired to further improve the efficiency of removing nitrogen oxides in exhaust gas.
以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、排ガス中の窒素酸化物を効率良く除去することができる排ガス浄化方法および排ガス浄化装置を提供することを目的としている。 From the above, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can efficiently remove nitrogen oxides in exhaust gas even when the exhaust gas temperature is as low as 200 ° C. or lower. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device that can be used.
上述した課題を解決する第1の発明に係る排ガス浄化方法は、
排ガス中の窒素酸化物を還元除去する還元触媒として、一般式:La(FeyNb1-y-z)PdzO3(ただし、0.30≦y≦0.95であり、0.01≦z≦0.10である。)にて表されるペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒を用い、
排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去する
ことを特徴とする。
The exhaust gas purification method according to the first invention for solving the above-described problem is as follows.
As a reduction catalyst for reducing and removing nitrogen oxides in exhaust gas, a general formula: La (Fe y Nb 1-yz ) Pd z O 3 (where 0.30 ≦ y ≦ 0.95, 0.01 ≦ z ≦ 0.10.) Using a catalyst having a perovskite-type composite oxide represented by
The exhaust gas is adjusted so that the oxygen gas concentration in the exhaust gas is less than a predetermined value, and the reaction with the oxygen gas corresponds to the storage amount of nitrogen oxides stored in the reduction catalyst and the temperature of the exhaust gas. Hydrogen is added to the exhaust gas so that the amount of reaction with the nitrogen oxide is larger than the amount, and the nitrogen oxide in the exhaust gas is reduced and removed by bringing the exhaust gas into contact with the reduction catalyst.
上述した課題を解決する第2の発明に係る排ガス浄化方法は、
第1の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記一般式にて、1−y−zが0.05以上0.69以下である
ことを特徴とする。
The exhaust gas purification method according to the second invention for solving the above-described problem is as follows.
An exhaust gas purification method according to a first invention,
In the general formula, 1-yz is 0.05 or more and 0.69 or less.
上述した課題を解決する第3の発明に係る排ガス浄化方法は、
第1または第2の発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記水素の添加時間を9秒以上15秒以下とする
ことを特徴とする。
An exhaust gas purification method according to the third invention for solving the above-described problem is as follows.
An exhaust gas purification method according to the first or second invention,
The hydrogen addition time is set to 9 seconds to 15 seconds.
上述した課題を解決する第4の発明に係る排ガス浄化方法は、
第1乃至第3の何れか一つの発明に係る排ガス浄化方法であって、
前記水素の濃度を4%とする
ことを特徴とする。
An exhaust gas purification method according to the fourth invention for solving the above-described problem is as follows.
An exhaust gas purification method according to any one of the first to third inventions,
The hydrogen concentration is 4%.
上述した課題を解決する第5の発明に係る排ガス浄化装置は、
排ガス中の窒素酸化物を還元して浄化する排ガス浄化装置であって、
前記排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集手段と、
前記捕集手段よりも前記排ガスの流通方向下流側に配置された排ガス処理触媒と、
前記排ガス処理触媒よりも前記排ガスの流通方向上流側に水素を供給する水素供給手段とを備え、
前記排ガス処理触媒が、一般式:La(FeyNb1-y-z)PdzO3(ただし、0.30≦y≦0.95であり、0.01≦z≦0.10である。)にて表されるペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒である
ことを特徴とする。
An exhaust gas purification apparatus according to the fifth invention for solving the above-described problem is
An exhaust gas purification device that reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust gas,
A collecting means for collecting particulate matter in the exhaust gas;
An exhaust gas treatment catalyst disposed downstream of the collecting means in the flow direction of the exhaust gas;
Hydrogen supply means for supplying hydrogen to the exhaust gas treatment catalyst upstream of the exhaust gas flow direction,
The exhaust gas treatment catalyst, the general formula: La (Fe y Nb 1- yz) Pd z O 3 ( where a 0.30 ≦ y ≦ 0.95, is 0.01 ≦ z ≦ 0.10.) It is a catalyst which has the perovskite type complex oxide represented by these.
上述した課題を解決する第6の発明に係る排ガス浄化装置は、
第5の発明に係る排ガス浄化装置であって、
前記一般式にて、1−y−zが0.05以上0.69以下である
ことを特徴とする。
An exhaust gas purifying apparatus according to a sixth invention for solving the above-described problem is
An exhaust gas purifying apparatus according to a fifth invention,
In the general formula, 1-yz is 0.05 or more and 0.69 or less.
上述した課題を解決する第7の発明に係る排ガス浄化装置は、
第5または第6の発明に係る排ガス浄化装置であって、
前記捕集手段よりも前記排ガスの流通方向上流側に配置された酸化触媒をさらに備えている
ことを特徴とする。
The exhaust gas purifying apparatus according to the seventh invention for solving the above-described problem is
An exhaust gas purification apparatus according to the fifth or sixth invention,
It further comprises an oxidation catalyst disposed upstream of the collecting means in the flow direction of the exhaust gas.
第1の発明に係る排ガス浄化方法によれば、排ガス中の窒素酸化物を還元除去する還元触媒として、一般式:La(FeyNb1-y-z)PdzO3(ただし、0.30≦y≦0.95であり、0.01≦z≦0.10である。)にて表されるペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒を用い、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去するので、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とをバランスして、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができる。 According to the exhaust gas purification method of the first invention, as a reduction catalyst for reducing and removing nitrogen oxides in exhaust gas, the general formula: La (Fe y Nb 1-yz ) Pd z O 3 (provided that 0.30 ≦ y ≦ 0.95 and 0.01 ≦ z ≦ 0.10), and the oxygen gas concentration in the exhaust gas becomes less than a predetermined value using a catalyst having a perovskite type composite oxide represented by The amount of reaction with the nitrogen oxide is greater than the amount of reaction with the oxygen gas corresponding to the amount of nitrogen oxide stored in the reduction catalyst and the temperature of the exhaust gas. Hydrogen is added to the exhaust gas so as to increase, and nitrogen oxides in the exhaust gas are reduced and removed by contacting with the reduction catalyst, so even if the exhaust gas temperature is as low as 200 ° C. or less, the reduction catalyst Balances the denitration reaction and combustion reaction of It can act efficiently reducing agent under catalyst.
第3、第4の発明に係る排ガス浄化方法によれば、第1の発明に係る排ガス浄化方法と同様、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、還元触媒での脱硝反応と燃焼反応とをバランスして、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができる。 According to the exhaust gas purification methods according to the third and fourth inventions, as in the exhaust gas purification method according to the first invention, even if the exhaust gas temperature is a low temperature of 200 ° C. or less, the denitration reaction and the combustion reaction with the reduction catalyst. Thus, the reducing agent can be made to act efficiently with the reduction catalyst.
第5の発明に係る排ガス浄化装置によれば、排ガス中の窒素酸化物を還元して浄化する排ガス浄化装置であって、前記排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集手段と、前記捕集手段よりも前記排ガスの流通方向下流側に配置された排ガス処理触媒と、前記排ガス処理触媒よりも前記排ガスの流通方向上流側に水素を供給する水素供給手段とを備え、前記排ガス処理触媒が、一般式:La(FeyNb1-y-z)PdzO3(ただし、0.30≦y≦0.95であり、0.01≦z≦0.10である。)にて表されるペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒であることにより、排ガス処理触媒の排ガス流通方向上流側にて、捕集手段が排ガス中の微粒子状物質を捕集し除去することができるので、前記微粒子状物質の付着による排ガス処理触媒の経年劣化を抑制することができ、運用コストの増加を抑制することができる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the fifth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus that reduces and purifies nitrogen oxides in the exhaust gas, the collecting means for collecting the particulate matter in the exhaust gas, and the capture unit An exhaust gas treatment catalyst disposed downstream of the exhaust gas in the flow direction of the exhaust gas; and hydrogen supply means for supplying hydrogen upstream of the exhaust gas treatment catalyst in the flow direction of the exhaust gas, the exhaust gas treatment catalyst comprising: The general formula: La (Fe y Nb 1-yz ) Pd z O 3 (where 0.30 ≦ y ≦ 0.95 and 0.01 ≦ z ≦ 0.10). By being a catalyst having a perovskite-type composite oxide, the collecting means can collect and remove particulate matter in the exhaust gas upstream of the exhaust gas treatment catalyst in the exhaust gas flow direction. Exhaust gas treatment catalyst by substance adhesion It is possible to suppress the aged deterioration, it is possible to suppress an increase in operating costs.
第7の発明に係る排ガス浄化装置によれば、前記捕集手段よりも前記排ガスの流通方向上流側に配置された酸化触媒をさらに備えているので、第5の発明に係る排ガス浄化装置と同様な作用効果を奏する他、酸化触媒により排ガス処理触媒の排ガス流通方向上流側にて排ガス中の未燃炭化水素類、一酸化炭素、窒素酸化物や黒鉛炭素成分を酸化することができ、還元触媒で還元剤を効率良く作用させることができる。 According to the exhaust gas purification apparatus of the seventh aspect of the present invention, the exhaust gas purification apparatus further includes an oxidation catalyst arranged on the upstream side of the collection means in the flow direction of the exhaust gas. In addition to having an advantageous effect, the oxidation catalyst can oxidize unburned hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides and graphite carbon components in the exhaust gas upstream of the exhaust gas distribution direction of the exhaust gas treatment catalyst. Thus, the reducing agent can be made to act efficiently.
以下に、本発明に係る排ガス浄化方法および排ガス浄化装置について、各実施形態で具体的に説明する。 Hereinafter, an exhaust gas purification method and an exhaust gas purification device according to the present invention will be specifically described in each embodiment.
本発明の一参考形態に係る排ガス処理触媒は、排ガス中の窒素酸化物を吸蔵すると共に、還元剤との接触により吸蔵された窒素酸化物を窒素に還元して当該排ガスを浄化する触媒能を有するペロブスカイト型の複合酸化物、具体的には、以下の一般式(1)にて表される複合酸化物を含有する触媒である。 The exhaust gas treatment catalyst according to one reference form of the present invention has a catalytic ability to purify the exhaust gas by storing nitrogen oxide in the exhaust gas and reducing the nitrogen oxide stored by contact with the reducing agent to nitrogen. It is a catalyst containing a perovskite-type composite oxide, specifically, a composite oxide represented by the following general formula (1).
A(ByB´(1-y-z))(PM)zO3 ・・・(1)
ただし、A成分をランタン(La)とし、B成分を鉄(Fe)とし、B´成分をニオブ(Nb)とし、PM(貴金属)をパラジウムとする。
A (B y B ′ (1-yz) ) (PM) z O 3 (1)
However, the A component is lanthanum (La), the B component is iron (Fe), the B ′ component is niobium (Nb), and the PM (noble metal) is palladium.
上述した一般式(1)にて、yが0.30以上0.95以下の範囲であり、zが0.01以上0.10以下の範囲である。好適にはyが0.63以上0.88以下の範囲であり、zが0.02以上0.04以下の範囲である。さらに好適には、yが0.776であり、zが0.03である。言い換えると、ニオブの含有量が0.05mol以上0.69mol以下の範囲であり、好適には、0.09mol以上0.35mol以下の範囲である。ニオブの含有量が0.05molを下回ると、パラジウムに作用して吸蔵したNOxとH2ガス(還元剤)との反応を促進しなくなる。また、パラジウムの含有量が0.01molを下回ると、貴金属を含有することによる効果を発現できない。他方、パラジウムの含有量が0.10を上回ると、コストメリットが小さくなってしまう。 In the general formula (1) described above, y is in the range of 0.30 to 0.95, and z is in the range of 0.01 to 0.10. Preferably, y is in the range of 0.63 to 0.88, and z is in the range of 0.02 to 0.04. More preferably, y is 0.776 and z is 0.03. In other words, the niobium content is in the range from 0.05 mol to 0.69 mol, and preferably in the range from 0.09 mol to 0.35 mol. When the niobium content is less than 0.05 mol, the reaction between NOx occluded by acting on palladium and H 2 gas (reducing agent) is not promoted. On the other hand, when the palladium content is less than 0.01 mol, the effect of containing the noble metal cannot be expressed. On the other hand, if the palladium content exceeds 0.10, the cost merit is reduced.
上述した一般式(1)にて表される複合酸化物を含有する排ガス処理触媒に窒素酸化物を含有する排ガスを接触させることにより、排ガス温度が200℃以下であっても、当該触媒での脱硝反応と燃焼反応とをバランスして、触媒で還元剤をより確実に作用させることができる(具体例は後述する)。このような排ガス処理触媒の調製方法として、以下の2種(液相法および固相法)が挙げられるが、特にこれに限定するものではない。 By contacting the exhaust gas containing nitrogen oxides with the exhaust gas treatment catalyst containing the composite oxide represented by the general formula (1) described above, even if the exhaust gas temperature is 200 ° C. or lower, It is possible to balance the denitration reaction and the combustion reaction so that the reducing agent acts more reliably with the catalyst (specific examples will be described later). Examples of a method for preparing such an exhaust gas treatment catalyst include the following two types (liquid phase method and solid phase method), but are not particularly limited thereto.
<液相法>
この方法では、出発原料として、LaとFeとPdとを含む金属塩溶液と、上述したNb成分を含む有機酸水溶液(酢酸、シュウ酸、アミノ酸、二酸化ニオブの過酸化水素水溶液やシュウ酸水素ニオブ水溶液など)とが用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に任意の濃度の水溶液に調製される。
<Liquid phase method>
In this method, as a starting material, a metal salt solution containing La, Fe, and Pd, and an organic acid aqueous solution (acetic acid, oxalic acid, amino acid, niobium dioxide aqueous solution of hydrogen peroxide or niobium hydrogen oxalate) containing the Nb component described above. Aqueous solution). However, the above-mentioned starting materials are prepared in an aqueous solution having an arbitrary concentration before the following preparation process.
[シュウ酸水素ニオブ水溶液の調製]
上述したシュウ酸水素ニオブ水溶液を、例えば以下のように調製する。
シュウ酸水素ニオブn水和物(Nb2O5換算で10.7重量%)に蒸留水を加え、密栓した後、室温で48時間攪拌して溶解させた。次に、Nb換算で0.04mol/Lになるように蒸留水を加え、濃度調整後の溶液を密栓したガラス瓶で保管した。
[Preparation of niobium hydrogen oxalate aqueous solution]
The above-described niobium hydrogen oxalate aqueous solution is prepared, for example, as follows.
Distilled water was added to niobium hydrogen oxalate n hydrate (10.7 wt% in terms of Nb 2 O 5 ), sealed, and then stirred at room temperature for 48 hours to dissolve. Next, distilled water was added so that it might become 0.04 mol / L in Nb conversion, and the solution after concentration adjustment was stored in a sealed glass bottle.
<調製手順>
(1)最初に、上述した各金属塩水溶液と有機酸水溶液などの有機化合物を所定の元素比となるようにそれぞれ秤量する。
(2)続いて、秤量された各金属塩水溶液を反応器内に添加し混合する。この液を混合液と以下称する。
(3)続いて、混合液を攪拌しながら上述した有機酸水溶液を徐々に加え、全量が溶解するまで攪拌する。
(4)続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
(5)続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を250℃として乾燥し、粉末にする。
(6)続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、必要に応じてバインダーを混ぜて成形し、600〜1200℃にて5時間焼成し、排ガス処理触媒が得られる。
<Preparation procedure>
(1) First, each of the above-mentioned metal salt aqueous solutions and organic compounds such as an organic acid aqueous solution are weighed so as to have a predetermined element ratio.
(2) Subsequently, each weighed aqueous metal salt solution is added to the reactor and mixed. This liquid is hereinafter referred to as a mixed liquid.
(3) Subsequently, the organic acid aqueous solution described above is gradually added while stirring the mixed solution, and stirred until the entire amount is dissolved.
(4) Subsequently, the water is evaporated and concentrated by an evaporator.
(5) Subsequently, it is put in a dryer, and the atmosphere in the vessel is dried at 250 ° C. to make a powder.
(6) Subsequently, this powder is pulverized in a mortar, and then mixed with a binder as necessary to be molded, and calcined at 600 to 1200 ° C. for 5 hours to obtain an exhaust gas treatment catalyst.
<固相法>
この方法では、出発原料として、LaとFeとNbとPdとを含む酸化物または炭酸化物と、分散剤と、各種溶媒(H2O、エタノール、メタノール等)が用いられる。ただし、前述した出発原料は、以下の調製工程前に内部の雰囲気が120℃の乾燥器に入れられ十分に乾燥される。
<Solid phase method>
In this method, an oxide or carbonate containing La, Fe, Nb, and Pd, a dispersant, and various solvents (H 2 O, ethanol, methanol, etc.) are used as starting materials. However, the above-described starting materials are sufficiently dried by placing them in a dryer having an internal atmosphere of 120 ° C. before the following preparation steps.
<調製手順>
(1)最初に、各種出発原料(120℃で乾燥済み)と分散剤と溶媒とを秤量する(分散剤量を粉体重量の5wt%とし、溶媒を原料粉末と同量とする。)。
(2)続いて、秤量された各種出発原料と、分散剤と、溶媒と、粉砕用ボールとを容器に入れる。
(3)続いて、ボールミルにて粉砕、攪拌、および混合を行う。
(4)続いて、エバポレータにて水分を蒸発させて濃縮する。
(5)続いて、乾燥器内に入れ、この器内雰囲気を120℃として乾燥し、粉末にする。
(6)続いて、この粉末を乳鉢で粉砕した後、必要に応じてバインダーを混ぜて成形し、800〜1200℃にて5時間焼成し、排ガス処理触媒が得られる。
<Preparation procedure>
(1) First, various starting materials (dried at 120 ° C.), a dispersant, and a solvent are weighed (the amount of the dispersant is 5 wt% of the powder weight, and the solvent is the same amount as the raw material powder).
(2) Subsequently, various starting materials weighed, a dispersant, a solvent, and a ball for grinding are placed in a container.
(3) Subsequently, pulverization, stirring, and mixing are performed in a ball mill.
(4) Subsequently, the water is evaporated and concentrated by an evaporator.
(5) Subsequently, it is put in a dryer, and the atmosphere in the vessel is dried at 120 ° C. to make a powder.
(6) Subsequently, this powder is pulverized in a mortar, then mixed with a binder as necessary, and then shaped and calcined at 800 to 1200 ° C. for 5 hours to obtain an exhaust gas treatment catalyst.
上述した排ガス処理触媒の調製法にて用いられるバインダーとしては、セリウム酸化物を主成分とするものが特に有効である。 As the binder used in the above-described method for preparing an exhaust gas treatment catalyst, a binder containing cerium oxide as a main component is particularly effective.
排ガス処理触媒が上述した一般式(1)で表される複合酸化物で構成されることにより、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、排ガス処理触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、排ガス処理触媒で還元剤(水素)を効率良く作用させることができる(具体例は後述する)。 Since the exhaust gas treatment catalyst is composed of the composite oxide represented by the general formula (1) described above, the denitration reaction and the combustion reaction at the exhaust gas treatment catalyst can be performed even when the exhaust gas temperature is a low temperature of 200 ° C. or less. The reducing agent (hydrogen) can be made to act efficiently with the exhaust gas treatment catalyst (a specific example will be described later).
[参考例]
上述の参考形態に係る排ガス処理触媒の効果を確認するために行った確認試験を以下に説明するが、本参考例は以下に説明する確認試験のみに限定されるものではない。
[Reference example]
Although the confirmation test performed in order to confirm the effect of the exhaust gas treatment catalyst according to the above-described reference embodiment will be described below, this reference example is not limited only to the confirmation test described below.
[試験体1の調製]
硝酸ランタン6水和物、硝酸鉄9水和物、上記シュウ酸水素ニオブ水溶液および硝酸パラジウム溶液(Pd=50g/L)を、それぞれ、水を用いて、1mol/L、0.5mol/L、0.04mol/Lおよび0.05mol/Lの濃度の溶液を調製する。
[Preparation of Specimen 1]
Lanthanum nitrate hexahydrate, iron nitrate nonahydrate, the above-mentioned niobium hydrogen oxalate aqueous solution and palladium nitrate solution (Pd = 50 g / L) were respectively added with water at 1 mol / L, 0.5 mol / L, Prepare solutions with concentrations of 0.04 mol / L and 0.05 mol / L.
続いて、所定の濃度に調製された溶液を所定量分取する。具体的には、硝酸ランタン水溶液量を100mlとし、硝酸鉄水溶液量を155mlとし、シュウ酸水素ニオブ水溶液量を485mlとし、硝酸パラジウム水溶液量を60mlとして、各金属イオン量のモル比(La:Fe:Nb:Pd)が1:0.776:0.194:0.03となる。 Subsequently, a predetermined amount of the solution prepared to a predetermined concentration is taken. Specifically, the amount of lanthanum nitrate aqueous solution is 100 ml, the amount of iron nitrate aqueous solution is 155 ml, the amount of niobium hydrogen oxalate aqueous solution is 485 ml, the amount of palladium nitrate aqueous solution is 60 ml, and the molar ratio of each metal ion (La: Fe: : Nb: Pd) is 1: 0.776: 0.194: 0.03.
最初に、硝酸ランタン水溶液および硝酸鉄水溶液を混合し、密栓した後、この混合液を攪拌しながら50℃まで加温する。50℃に到達後、グリシン120gを添加し溶解させる。さらに硝酸パラジウム水溶液とシュウ酸水素ニオブ水溶液を順次加えた後、60℃まで加温し、60℃に到達後、密栓しながら60℃で2時間攪拌する。 First, an aqueous lanthanum nitrate solution and an aqueous iron nitrate solution are mixed and sealed, and then the mixture is heated to 50 ° C. with stirring. After reaching 50 ° C., 120 g of glycine is added and dissolved. Further, an aqueous solution of palladium nitrate and an aqueous solution of niobium hydrogen oxalate are sequentially added, and then heated to 60 ° C. After reaching 60 ° C., the mixture is stirred at 60 ° C. for 2 hours while being sealed.
さらに、上記混合溶液をロータリーエバポレータにより濃縮してゲル化させた。ゲル化した試料を乾燥器中に入れ、220℃にて熱処理し、粉砕した後、400℃にて空気中で5時間焼成する。得られた粉末をさらに粉砕した後、試料を700℃にて5時間焼成して複合酸化物(LaFe0.776Nb0.194Pd0.03O3)を有する排ガス処理触媒を20g得た。得られた排ガス処理触媒を試験体1とした。
Furthermore, the mixed solution was concentrated by a rotary evaporator to be gelled. The gelled sample is put in a dryer, heat-treated at 220 ° C., pulverized, and then baked in air at 400 ° C. for 5 hours. After further pulverizing the obtained powder, the sample was calcined at 700 ° C. for 5 hours to obtain 20 g of an exhaust gas treatment catalyst having a composite oxide (LaFe 0.776 Nb 0.194 Pd 0.03 O 3 ). The obtained exhaust gas treatment catalyst was designated as
[試験体2の調製]
セリア、ジルコニアまたはアルミナからなる基材に、炭酸バリウム及び白金、パラジウム、ロジウムのうちの少なくとも一種を含む貴金属を塗布もしくは担持などして付着させて窒素酸化物吸蔵触媒(試験体2)を得た。
[Preparation of Specimen 2]
A nitrogen oxide storage catalyst (test body 2) was obtained by applying or supporting a noble metal containing at least one of barium carbonate and platinum, palladium, and rhodium on a base material made of ceria, zirconia, or alumina. .
[確認試験]
[脱硝性能評価試験]
本試験にて、試験体1,2の脱硝性能について評価を行った。
[Confirmation test]
[Denitration performance evaluation test]
In this test, the denitration performance of the
上記試験体1に対して、下記の表1に示す評価条件1で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果1とした。上記試験体1に対して下記の表1に示す評価条件2で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果2とした。上記試験体1に対して下記の表1に示す評価条件3で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果3とした。
Exhaust gas was circulated under the
また、上記試験体2に対して下記の表1に示す評価条件1で排ガスを流通させて、脱硝性能を測定し、この測定結果を試験結果4とした。
Further, exhaust gas was circulated through the
表1において、空間速度は流体の流量/触媒の体積を示す。 In Table 1, space velocity indicates fluid flow rate / catalyst volume.
上述した試験結果1,2,3,4を図1に示す。
図1において、脱硝率は、排ガス(処理ガス)がリーン状態である場合の脱硝率と、排ガス(処理ガス)がリッチ状態である場合の脱硝率との平均である。
The test results 1, 2, 3, and 4 described above are shown in FIG.
In FIG. 1, the denitration rate is an average of the denitration rate when the exhaust gas (processing gas) is in a lean state and the denitration rate when the exhaust gas (processing gas) is in a rich state.
試験結果1(試験体1、評価条件1)における排ガス温度と脱硝率は、150℃で29.8%、200℃で28.5%、250℃で51.6%、300℃で50.7%、350℃で55.4%であった。
The exhaust gas temperature and denitration rate in test result 1 (
試験結果2(試験体1、評価条件2)における排ガス温度と脱硝率は、150℃で41.8%、200℃で31.2%、250℃で54.9%、300℃で60.4%、350℃で62.4%であった。
The exhaust gas temperature and denitration rate in test result 2 (
試験結果3(試験体1、評価条件3)における排ガス温度と脱硝率は、150℃で41.3%、200℃で37.2%、250℃で61.2%、300℃で71.5%、350℃で75.4%であった。
The exhaust gas temperature and denitration rate in test result 3 (
試験結果4(試験体2、評価条件1)における排ガス温度と脱硝率は、150℃で0%、200℃で23%、250℃で81%、300℃で85%、350℃で88%であった。
The exhaust gas temperature and denitration rate in test result 4 (
試験結果1〜3と試験結果4とを対比すると、排ガス温度が150℃および200℃においては、試験結果1〜3における脱硝率が試験結果4における脱硝率よりも高いことが分かった。言い換えると、排ガス温度が150℃以上200℃以下の範囲にあるときには、La(FeyNb(1-y-z))PdzO3で表される複合酸化物に水素を接触させたときの脱硝率が、従来の窒素酸化物吸蔵触媒に水素を接触させたときの脱硝率よりも高くなることが分かった。
When the
したがって、本参考形態に係る排ガス処理触媒によれば、La(FeyNb(1-y-z))PdzO3(ただし、0.30≦y≦0.95であり、0.01≦z≦0.10である。)で表される複合酸化物を有することにより、還元剤として水素を用いることにより、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、排ガス処理触媒での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、排ガス処理触媒で還元剤を効率良く作用させることができる。これにより、セリア、ジルコニアまたはアルミナからなる基材に、炭酸バリウム及び白金、パラジウム、ロジウムのうちの少なくとも一種を含む貴金属を塗布もしくは担持などして付着させた従来の窒素酸化物吸蔵触媒と比べて、脱硝率を向上させることができる。さらに、その結果、エンジンの運転状況が高回転、高負荷のような排ガス温度が高い場合にも、従来の触媒と比較して高い脱硝率を有することができ、さらに排気圧力が上昇し排ガス温度が上昇してしまう高比表面積の触媒基材を使用でき脱硝装置をコンパクトにできる。さらに貴金属元素としてパラジウムを使用しているため、白金を含有する触媒と比較して大幅に安価に製造することができ、また高温での耐熱性に優れる。よって触媒性能劣化時に必要となる硫黄除去処理(再生処理)を実施する場合に、触媒劣化が少ない。 Therefore, according to the exhaust gas treatment catalyst according to the present embodiment, La (Fe y Nb (1-yz) ) Pd z O 3 (where 0.30 ≦ y ≦ 0.95 and 0.01 ≦ z ≦ 0.10)), by using hydrogen as a reducing agent, even if the exhaust gas temperature is a low temperature of 200 ° C. or less, the denitration reaction and combustion in the exhaust gas treatment catalyst The reaction is balanced and the reducing agent can be made to act efficiently with the exhaust gas treatment catalyst. As a result, compared with a conventional nitrogen oxide storage catalyst in which a noble metal containing at least one of barium carbonate and platinum, palladium, and rhodium is applied or supported on a base material made of ceria, zirconia, or alumina. The denitration rate can be improved. Furthermore, as a result, even when the exhaust gas temperature is high, such as when the engine is operating at high speed and high load, it can have a higher NOx removal rate compared to conventional catalysts, and the exhaust pressure increases and the exhaust gas temperature increases. As a result, the catalyst substrate having a high specific surface area that increases the temperature can be used, and the denitration apparatus can be made compact. Furthermore, since palladium is used as a noble metal element, it can be produced at a significantly lower cost than a catalyst containing platinum and is excellent in heat resistance at high temperatures. Therefore, when performing the sulfur removal process (regeneration process) required at the time of catalyst performance deterioration, there is little catalyst deterioration.
なお、上記では、液相法により調製した排ガス処理触媒を用いて説明したが、固相法により調製した排ガス処理触媒とすることも可能である。このような手法により調製した排ガス処理触媒であっても、上述した排ガス処理触媒と同様な作用効果を奏する。 In the above description, the exhaust gas treatment catalyst prepared by the liquid phase method has been described. However, an exhaust gas treatment catalyst prepared by the solid phase method may be used. Even the exhaust gas treatment catalyst prepared by such a technique has the same effects as the above-described exhaust gas treatment catalyst.
[第一番目の実施形態]
以下に、上述した排ガス処理触媒を用いた排ガス浄化装置の第一番目の実施形態について説明する。
[First embodiment]
Below, 1st embodiment of the exhaust gas purification apparatus using the exhaust gas treatment catalyst mentioned above is described.
本実施形態に係る排ガス浄化装置10は、図2に示すように、ディーゼルエンジンから排出される排ガス30の浄化処理に利用される。この排ガスは、窒素酸化物、硫黄酸化物、パティキュレートマター(粒子状物質、以下PMと称す)を含有する。
As shown in FIG. 2, the exhaust
排ガス浄化装置10は、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、DPFと称す)11、排ガス処理触媒(還元触媒)12、水素供給装置13、および電子制御装置(以下、ECUと称す)20を具備する。
The exhaust
この排ガス浄化装置10では、排ガス30が排ガス流通管1を通じてDPF11に導入され、DPF11で排ガス30中の微粒子状物質(PM)が捕集されて当該排ガス30からPMが除去される。PMが除去された排ガス31が連絡配管2を通じて排ガス処理触媒12に導入される。連絡配管2内へ水素32を供給可能に水素供給装置13が設けられている。これにより、PMが除去された排ガス31とともに、水素32が排ガス処理触媒12へ供給され、排ガス処理触媒12で排ガス中の窒素酸化物が浄化される。窒素酸化物が浄化された排ガス33が排ガス排出管3を通じて系外に排出される。すなわち、排ガス浄化装置10では、排ガス流通方向上流側から、DPF11、排ガス処理触媒12の順序で配置される。
In the exhaust
上述したDPF11は、排ガス中のPMを吸着し、所定量吸着した場合には、DPF11の排ガス流通方向上流側に配置される電子制御燃焼噴射弁(図示せず)により主噴射の後の副噴射であるポスト噴射を行い、排ガス温度を高温にしてDPF13に吸着したPMを燃焼除去することができる。
When the
上述した排ガス処理触媒12としては、排ガス中の窒素酸化物を吸蔵すると共に、還元剤の水素との接触により吸蔵された窒素酸化物を窒素に還元して当該排ガスを浄化する触媒能を有する触媒であって、上述した一般式(1)で表される複合酸化物を含有する触媒が挙げられる。
As the exhaust
上述した水素供給装置13としては、水素を製造しそのまま供給したり、製造した水素あるいは系外から供給された水素をタンクや吸着剤などに貯蔵し当該水素を供給したりする装置が挙げられる。水素を製造する装置としては、水蒸気と排ガス中の燃料および酸素とから水素を生成するマイクロリアクターや、水を電気分解して水素を生成する水電解装置などが挙げられる。これらを単独で用いることもこれらを併用して用いることも可能である。水素の吸着剤(水素吸蔵手段)としては、カーボン系材料、またはパラジウムなどの金属系材料(水素吸蔵合金)などが挙げられる。前記水電解装置では、排ガス中の水分を凝縮して得られるあるいは系外から供給され、タンクなどに貯蔵される水が利用される。
Examples of the
上述した排ガス流通管1、連絡配管2、および排ガス排出管3には、排ガス温度およびその成分(NOx,O2,H2,NH3)を常時計測するための排ガス計測手段であるセンサ21,22,23がそれぞれ設けられる。各センサ21,22,23としては、分子のレーザ光吸収型高速応答性のガス成分濃度センサなどレーザ光を用いたセンサが挙げられる。このようなセンサを用いることで、リアルタイムに排ガス温度および排ガス中のガス成分を計測することができる。
In the exhaust
上述した各センサ21,22,23とECU20とがそれぞれ信号線で接続されており、各センサ21,22,23にて計測されたデータは、ECU20に送られる。また、図示しないエンジンの(運転)状態(エンジンの回転数、トルク、および吸入空気に対する燃料量など)を計測するセンサ(図示せず)および上述した電子制御燃料噴射弁などとECU20とが図示しない燃焼制御用信号線で接続される。該センサにより計測されたエンジンの状態がECU20に送信される一方、ECU20により当該電子制御燃料噴射弁などが制御される。ECU20は、所定の制御フローに基づき、図示しないEGR弁の開閉制御や、図示しない電子制御燃料噴射弁によるポスト噴射の制御が行われる。ECU20は、水素供給装置13の制御(還元剤の水素の濃度の特定および水素の添加時間の特定)などが行われる。
The above-described
ここで、上述したECU20における制御フローについて以下に説明する。 Here, the control flow in ECU20 mentioned above is demonstrated below.
最初に、内燃機関の状態を計測して得られたデータ(上述したエンジンの回転数、トルク、吸入空気量に対する燃料量、および冷却水の温度など)がECU20に入力される。
First, data obtained by measuring the state of the internal combustion engine (such as the engine speed, torque, fuel amount with respect to the intake air amount, and the temperature of the cooling water described above) is input to the
続いて、得られた内燃機関の状態のデータに相関して、予め作成された排ガス温度分布および排ガス中の一酸化窒素の濃度分布のマップに基づき、排ガス温度、排ガス中の酸素濃度CO2、および一酸化窒素濃度CNOを推定する。例えばECU20は、低回転および低トルクの場合には、排ガスが低温であり、排ガスが低濃度の一酸化窒素を含有し、高回転および高トルクの場合には、排ガスが高温であり、排ガスが高濃度の一酸化窒素を含有するなど、排ガス温度T、排ガス中の酸素濃度CO2、および一酸化窒素濃度CNOを推定する。また、ECU20は、高負荷域および高速回転時において、減速時および加速時で次の瞬間の排ガス中の窒素酸化物の濃度をマップにて予測できない場合、前記内燃機関の状態、および変化量に基づく以下の予測式に基づき、排ガス中の窒素酸化物濃度DNOXを予測する。
Subsequently, based on the map of the exhaust gas temperature distribution and the concentration distribution of nitric oxide in the exhaust gas, which are correlated with the obtained data on the state of the internal combustion engine, the exhaust gas temperature, the oxygen concentration C O2 in the exhaust gas, And estimate the nitric oxide concentration CNO . For example, in the case of the low rotation and low torque, the
NOxの予測式:DNOX=f(n,P1,・・・,Px,T1,・・・,Tx,・・・,Δn,・・・,ΔX)
n:内燃機関の現在の回転数
Px:エンジン特定部分の圧力(例えば筒内圧力)
Tx:エンジン特定部分の温度(例えば筒内における燃焼ガスの温度)
Δn:現在の回転数変化量
ΔX:現在のエンジン特定部分の変化量(アクセルの踏み込み量、エンジン負荷(坂道やスリップ)等も含む)
NOx prediction formula: D NOX = f (n, P1,..., Px, T1,..., Tx,..., Δn,..., ΔX)
n: Current rotational speed of the internal combustion engine Px: Pressure at a specific part of the engine (for example, in-cylinder pressure)
Tx: the temperature of a specific part of the engine (for example, the temperature of the combustion gas in the cylinder)
Δn: Current speed change amount ΔX: Current engine specific part change amount (including accelerator depression amount, engine load (slope and slip), etc.)
さらに、その運転時間と予測値、ガス量(エンジンの回転数と1回転当たりの排気量より算出可能)を積算(NOxの瞬時予測値×運転時間×ガス量)することにより、触媒へのNOx暴露量が算出される。 Further, by integrating the operation time, the predicted value, and the gas amount (which can be calculated from the engine speed and the exhaust amount per rotation) (NOx instantaneous predicted value × operation time × gas amount), NOx to the catalyst The amount of exposure is calculated.
続いて、通常の運転時の触媒への暴露量に対するNOx吸蔵率(脱硝率)の温度マップより、吸蔵されるNOxの量が推定される。このNOx量と排ガス温度に併せて望む脱硝率となるようにECU20が水素供給装置13を制御して水素32を連絡配管2内へ供給する。
Subsequently, the amount of NOx stored is estimated from the temperature map of the NOx storage rate (denitration rate) with respect to the amount of exposure to the catalyst during normal operation. The
よって、上述した排ガス浄化装置10によれば、上述した構成とすることにより、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排ガス処理触媒12に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素32を供給(添加)して、排ガス処理触媒12と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去することができる。その結果、上述した参考形態と同様、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、酸素ガスとの反応に比べて窒素酸化物との反応にて水素の消費量が多くなり、排ガス処理触媒12での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、排ガス処理触媒12で水素32を効率良く作用させることができる。
Therefore, according to the exhaust
なお、上記では、内燃機関のデータに相関して、予め作成された排ガス温度分布および排ガス中の一酸化窒素の濃度分布のマップにのみ基づき、排ガス温度、排ガス中の酸素濃度CO2、および一酸化窒素濃度CNOを推定して還元剤の種類を選定し、その濃度を特定する制御を行う排ガス浄化装置10を用いて説明したが、センサー21,22,23にて計測し、ECU20に送られた排ガス温度およびそのガス成分のデータを前述したデータマップに反映して制御することも可能であり、ECU20に送られた排ガス温度およびそのガス成分のデータを用いてフィードバック制御で直接微調整することも可能である。このように制御するようにした排ガス浄化装置によれば、上述した排ガス浄化装置10と同様な作用効果を奏する他、還元剤の水素の濃度の特定および水素の添加時間の特定をより高精度に行うことができ、脱硝性能を向上させることができる。さらに、エンジンの状態に応じて制御することができ、トランジェント対応することができる。
In the above description, the exhaust gas temperature, the oxygen concentration C O2 in the exhaust gas, and one of the exhaust gas temperature distribution and the concentration distribution of nitrogen monoxide in the exhaust gas, which are prepared in advance, are correlated with the data of the internal combustion engine. The exhaust
排ガス処理触媒12の排ガス流通方向下流側の水素の濃度を計測することにより、排ガス処理触媒12における還元剤の水素の使用量を特定することができる。よって、還元剤の添加量を制御することができ、排ガスをより一層効率良く浄化することができる。
By measuring the concentration of hydrogen downstream of the exhaust
[第二番目の実施形態]
本発明の第二番目の実施形態に係る排ガス浄化装置について図3を参照して説明する。
本実施形態にて、上述した第一番目の実施形態の排ガス浄化装置10が具備する機器と同一機器には同一符号を付記する。
[Second Embodiment]
An exhaust gas purifying apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In this embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus as the apparatus which the exhaust
本実施形態の排ガス浄化装置50では、図3に示すように、排ガス流通管1に酸化触媒14が連結され、酸化触媒14に排ガス導入管4が連結される。
In the exhaust
この排ガス浄化装置50では、ディーゼルエンジンから排出される排ガス40が排ガス導入管4を通じて酸化触媒14に導入され、酸化触媒14にて排ガス40中のHC,CO,NOが酸化される。HC,CO,NOが酸化された排ガス41が排ガス流通管1を通じてDPF11に導入される。DPF11でPMが除去された排ガス42と水素供給装置13から供給された水素32とが連絡配管2を通じて排ガス処理触媒12に供給される。排ガス処理触媒12で排ガス中の窒素酸化物が浄化され、窒素酸化物が浄化された排ガス43が排ガス排出管3を通じて系外へ排出される。すなわち、排ガス浄化装置50では、排ガス流通方向上流側から、酸化触媒14、DPF11、排ガス処理触媒12の順序で配置される。
In the exhaust
排ガス導入管4には、排ガス温度およびその成分(NOx,O2,H2,NH3)を常時計測するための排ガス計測手段であるセンサ24が設けられる。センサ24としては、分子のレーザ光吸収型高速応答性のガス成分濃度センサなどレーザ光を用いたセンサが挙げられる。このようなセンサを用いることで、リアルタイムに排ガス温度および排ガス中のガス成分を計測することができる。
The exhaust gas introduction pipe 4 is provided with a
上述した酸化触媒14は、白金、パラジウム、イリジウムなどの貴金属系触媒、またはペロブスカイトなどの複合酸化物系触媒などが挙げられる。酸化触媒14は、ハニカム状に形成されており、200℃以上にて酸化反応が生じる触媒である。酸化触媒14で排ガス中のHC,CO,NOが酸化されるため、排ガス流通方向下流側に配置される排ガス処理触媒12の還元率が向上する。
Examples of the
よって、上述した排ガス浄化装置50によれば、上述した構成とすることにより、排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記排ガス中の窒素酸化物を還元浄化する排ガス処理触媒12に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素32を添加して、排ガス処理触媒12と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去することができる。その結果、上述した参考形態および第一番目の実施形態と同様、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、酸素ガスとの反応に比べて窒素酸化物との反応にて水素の消費量が多くなり、排ガス処理触媒12での脱硝反応と燃焼反応とがバランスし、排ガス処理触媒12で水素32を効率良く作用させることができる。
Therefore, according to the exhaust
本発明に係る排ガス浄化方法および排ガス浄化装置によれば、排ガス温度が200℃以下の低温であっても、排ガス中の窒素酸化物を処理する触媒で還元剤を効率良く作用させることができるため、ディーゼルエンジンや燃焼機器から排出される排ガスを処理する産業にとって有用である。 According to the exhaust gas purification method and the exhaust gas purification apparatus according to the present invention, even when the exhaust gas temperature is a low temperature of 200 ° C. or lower, the reducing agent can be made to act efficiently with the catalyst for treating nitrogen oxides in the exhaust gas. It is useful for industries that treat exhaust gas emitted from diesel engines and combustion equipment.
10,50 排ガス浄化装置
11 DPF
12 排ガス処理触媒
13 水素供給装置
14 酸化触媒
20 電子制御装置(ECU)
10, 50 Exhaust
12 Exhaust
Claims (7)
排ガス中の酸素ガス濃度が所定値未満となるように当該排ガスを調整し、前記還元触媒に吸蔵される窒素酸化物の吸蔵量と、前記排ガスの温度とに対応して前記酸素ガスとの反応量よりも前記窒素酸化物との反応量が多くなるように前記排ガスに水素を添加して、前記還元触媒と接触させることにより当該排ガス中の窒素酸化物を還元除去する
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 As a reduction catalyst for reducing and removing nitrogen oxides in exhaust gas, a general formula: La (Fe y Nb 1-yz ) Pd z O 3 (where 0.30 ≦ y ≦ 0.95, 0.01 ≦ z ≦ 0.10.) Using a catalyst having a perovskite-type composite oxide represented by
The exhaust gas is adjusted so that the oxygen gas concentration in the exhaust gas is less than a predetermined value, and the reaction with the oxygen gas corresponds to the storage amount of nitrogen oxides stored in the reduction catalyst and the temperature of the exhaust gas. Exhaust gas, characterized in that hydrogen is added to the exhaust gas so that the amount of reaction with the nitrogen oxide is larger than the amount, and the nitrogen oxide in the exhaust gas is reduced and removed by contacting with the reduction catalyst Purification method.
前記一般式にて、1−y−zが0.05以上0.69以下である
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 The exhaust gas purification method according to claim 1,
1-yz is 0.05-0.69 in the said general formula, The exhaust gas purification method characterized by the above-mentioned.
前記水素の添加時間を9秒以上15秒以下とする
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 An exhaust gas purification method according to claim 1 or claim 2, wherein
An exhaust gas purification method, wherein the hydrogen addition time is 9 seconds to 15 seconds.
前記水素の濃度を4%とする
ことを特徴とする排ガス浄化方法。 It is an exhaust gas purification method as described in any one of Claims 1 thru | or 3, Comprising:
An exhaust gas purification method, wherein the hydrogen concentration is 4%.
前記排ガス中の微粒子状物質を捕集する捕集手段と、
前記捕集手段よりも前記排ガスの流通方向下流側に配置された排ガス処理触媒と、
前記排ガス処理触媒よりも前記排ガスの流通方向上流側に水素を供給する水素供給手段とを備え、
前記排ガス処理触媒が、一般式:La(FeyNb1-y-z)PdzO3(ただし、0.30≦y≦0.95であり、0.01≦z≦0.10である。)にて表されるペロブスカイト型の複合酸化物を有する触媒である
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device that reduces and purifies nitrogen oxides in exhaust gas,
A collecting means for collecting particulate matter in the exhaust gas;
An exhaust gas treatment catalyst disposed downstream of the collecting means in the flow direction of the exhaust gas;
Hydrogen supply means for supplying hydrogen to the exhaust gas treatment catalyst upstream of the exhaust gas flow direction,
The exhaust gas treatment catalyst, the general formula: La (Fe y Nb 1- yz) Pd z O 3 ( where a 0.30 ≦ y ≦ 0.95, is 0.01 ≦ z ≦ 0.10.) An exhaust gas purification apparatus comprising a perovskite-type composite oxide represented by
前記一般式にて、1−y−zが0.05以上0.69以下である
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device according to claim 5,
The exhaust gas purifying apparatus according to the general formula, wherein 1-yz is 0.05 or more and 0.69 or less.
前記捕集手段よりも前記排ガスの流通方向上流側に配置された酸化触媒をさらに備えている
ことを特徴とする排ガス浄化装置。 The exhaust gas purifying apparatus according to claim 5 or 6,
An exhaust gas purifying apparatus, further comprising an oxidation catalyst disposed upstream of the collecting means in the flow direction of the exhaust gas.
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