JP2021076057A - ディーゼルエンジン用排ガス浄化装置およびその用途 - Google Patents
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Abstract
Description
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ・・・(1)
2NO2 + 4NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O ・・・(2)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O ・・・(3)
NH2−CO−NH2 → NH3 + HCNO (尿素熱分解)
HCNO + H2O → NH3 + CO2 (イソシアン酸加水分解)
NH2−CO−NH2 + H2O → 2NH3 + CO2 (尿素加水分解)
このような尿素はアドブルー(AdBlue:登録商標)として、尿素32.5wt%の水溶液として市場に広く流通するようになってきている。
還元剤として尿素水を供給する第一の還元剤供給手段と、
第一の還元触媒と、
排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、一酸化窒素を酸化し、必要により排ガス中に添加された酸化成分を酸化して排ガスを加熱するための、少なくとも白金とパラジウムを含有する酸化触媒と、
排ガス中から煤もしくは可溶性有機成分を分離して酸化除去するための、少なくとも白金とパラジウムを含有する触媒化フィルターと、
還元剤として尿素水を供給する第二の還元剤供給手段と、
第二の還元触媒を配置したものであって、
酸化触媒に含有される白金とパラジウムが、合金状態の白金−パラジウムと、単独の状態の白金からなることを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置である。
本発明のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置(以下、「本発明装置」という)1は、ディーゼルエンジンのエキゾーストポート(図示せず)に続くものであり、排ガス流れ上流側から順番に、還元剤として尿素水を供給する第一の還元剤供給手段2と、第一の還元触媒3と、排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、一酸化窒素を酸化し、必要により排ガス中に添加された酸化成分を酸化して排ガスを加熱するための、少なくとも白金とパラジウムを含有する酸化触媒4と、排ガス中から煤もしくは可溶性有機成分を分離して酸化除去するための、少なくとも白金とパラジウムを含有する触媒化フィルター5と、還元剤として尿素水を供給する第二の還元剤供給手段6と、第二の還元触媒7を配置したものである。
本発明装置に用いられる第一の還元剤供給手段(1st Urea)は、ディーゼルエンジンのエキゾーストポート(図示せず)に続く排ガス用の排管に、還元剤としての尿素水を供給する。尿素水の供給方法は特に限定されないが、例えば、排管に霧状で噴霧する方法が一般的である。この1st Ureaは、後記する還元剤として尿素水を供給する第二の還元剤供給手段(2nd Urea)と、一つの供給手段を分岐して使用しても良い。
1st Ureaの後段には第一の還元触媒(1st SCR)が配置される。1st SCRは特に限定されるものではなく、ディーゼルエンジンに使用されるSCRの中からエンジンの制御や行政が定めた排出基準に合わせて適宜選択することができる。具体的な例としては、鉄、銅等、遷移金属で促進されたゼオライトや、バナジウム化合物等が挙げられる。これらは、フルースルー型ハニカム構造体のセルを構成する壁面に被覆することでハニカム触媒として本発明装置に配置される。ハニカム構造体のセルを構成する壁面への被覆にあたっては、触媒成分が壁内部に浸透していても良い。このようなフロースルー型ハニカム構造体はコージェライト等の無機酸化物をハニカム状に成形したものの他、ステンレス等からなる波状の金属薄板を円筒状に巻き取ってハニカム状に形成した金属製の担体を使用しても良い。金属製の担体は無機酸化物製の担体に比べて排ガスの熱が伝わり易く、1st SCRの温度が上がり易い。そのため、エンジンの冷間始動後であっても触媒活性をいち早く高めることができる。
1st SCRの後段には酸化触媒(DOC)が配置される。ここでDOCは排ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、一酸化窒素(NO)を酸化するため、また、必要に応じて排ガス中に添加された酸化成分を酸化して排ガスを加熱する。ここで酸化成分としては、例えば、ディーゼルエンジンの燃料である軽油、酸化し得る各種炭化水素類等が挙げられるが、基本的にはディーゼルエンジンの燃料である軽油である。 また、酸化成分はDOCより上流側または下流側で添加しても良いが、上流側で添加されることが好ましい。
DOCの後段には、触媒化フィルター(CSF)が配置される。ここでCSFは、排ガス中から煤もしくは可溶性有機成分(SOF)を分離して酸化除去するためのものである。ここで可溶性有機成分としては、例えば、不完全燃焼した燃料がタール化したもの等が挙げられる。
本発明装置では、CSFの後段で2nd SCRの前方に第二の還元剤供給手段(2nd Urea)が配置される。これにより排ガス中のNOxが還元浄化される。この2nd Ureaは、配置位置以外は、1st Ureaと同様である。
2nd Ureaの後段には、第二の還元触媒(2nd SCR)が配置される。2nd SCRは特に限定されるものではなく、1st SCRと同様に、ディーゼルエンジンに使用されるSCRの中から、エンジンの制御や行政が定めた排出基準に合わせて適宜選択することができる。SCRとしては、1st SCRと同様でも良く、1st SCRと異なるものでも良い。これらは、フルースルー型ハニカム構造体のセルを構成する壁面に被覆することでハニカム触媒として本発明装置に配置される。ハニカム構造体のセルを構成する壁面への被覆にあたっては、触媒成分が壁内部に浸透していても良い。2nd SCRにおいても、1st SCR同様に、フルースルー型ハニカム構造体の材質として、コージェライト等の無機酸化物をハニカム状に成形したものの他、ステンレス等からなる波状の金属薄板を円筒状に巻き取ってハニカム状に形成した金属製の担体が使用できる。
本発明の装置における触媒の配置は[1st SCR]−[DOC]−[CSF]−[2nd SCR]を基本構成とするが、この基本配置に加えて当業者において採用されている触媒を更に適宜配置しても良い。このような基本構成に加えて配置される触媒としては、2nd SCRの後段に還元に使用し切れなかったアンモニアを酸化して排ガスから除去するための酸化触媒や、1st SCRの加熱を促進するために1st SCR前段に酸化触媒を配置すること等(特許文献8:Fig1)が挙げられる。なお、このように追加配置される触媒においても、コージェライト等の無機酸化物をハニカム状に成形したものの他、ステンレス等からなる波状の金属薄板を円筒状に巻き取ってハニカム状に形成した金属製の担体が使用できる。
2…第一の還元剤供給手段
3…第一の還元触媒
4…酸化触媒
5…触媒化フィルター
6…第二の還元剤供給手段
7…第二の還元触媒
Claims (9)
- 排ガス流れ上流側から順番に、
還元剤として尿素水を供給する第一の還元剤供給手段と、
第一の還元触媒と、
排ガス中の炭化水素、一酸化炭素、一酸化窒素を酸化し、必要により排ガス中に添加された酸化成分を酸化して排ガスを加熱するための、少なくとも白金とパラジウムを含有する酸化触媒と、
排ガス中から煤もしくは可溶性有機成分を分離して酸化除去するための、少なくとも白金とパラジウムを含有する触媒化フィルターと、
還元剤として尿素水を供給する第二の還元剤供給手段と、
第二の還元触媒を配置したものであって、
酸化触媒に含有される白金とパラジウムが、合金状態の白金−パラジウムと、単独の状態の白金からなることを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。 - 酸化触媒が、フロースルー型ハニカム担体に少なくとも白金とパラジウムを含有する触媒組成物が担持されたものである請求項1記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
- 触媒化フィルターが、ウォールフロー型ハニカムフィルターに少なくとも白金とパラジウムを含有する触媒組成物が担持されたものである請求項1または2記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
- 触媒化フィルターに担持される白金とパラジウムが、合金状態の白金−パラジウムと、単独の状態の白金からなるものである請求項1〜3の何れかに記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
- 触媒化フィルターに担持される白金とパラジウムの合計量が、酸化触媒に含有される白金とパラジウムの合計量より少ないものである請求項1〜4の何れかに記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
- 触媒化フィルターに担持される合金化した白金とパラジウム、単独の白金の重量比率[Pt−Pd/Pt]が、酸化触媒に含有される合金化した白金とパラジウム、単独の白金の重量比率[Pt−Pd/Pt]より小さいものである請求項4または5記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置。
- ディーゼルエンジンと、請求項1〜6の何れかに記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置を備えることを特徴とする乗物。
- 自動車である請求項7記載の乗物。
- ディーゼルエンジンからの排ガスを、請求項1〜6の何れかに記載のディーゼルエンジン用排ガス浄化装置で処理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。
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