JP2506588B2 - Nitrogen oxide removal method - Google Patents

Nitrogen oxide removal method

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JP2506588B2
JP2506588B2 JP3236955A JP23695591A JP2506588B2 JP 2506588 B2 JP2506588 B2 JP 2506588B2 JP 3236955 A JP3236955 A JP 3236955A JP 23695591 A JP23695591 A JP 23695591A JP 2506588 B2 JP2506588 B2 JP 2506588B2
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藤夫 菅沼
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忠夫 仲辻
宏益 清水
律 安川
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、過剰の酸素が存在する
全体として酸化条件下において、排ガスを、少量添加し
た炭化水素類若しくは含酸素化合物、あるいは排ガス中
に存在する炭化水素類若しくは含酸素化合物の存在下
で、特定の触媒と接触させて、該排ガス中の窒素酸化物
を還元して除去する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a hydrocarbon or oxygen-containing compound to which a small amount of exhaust gas is added, or a hydrocarbon or oxygen-containing compound present in exhaust gas under oxidizing conditions as a whole in the presence of excess oxygen. The present invention relates to a method of contacting a specific catalyst in the presence of a compound to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種の排ガス中の窒素酸化物(以下、
“NOx”)は、健康に有害であり、かつ光化学スモッ
グや酸性雨の発生原因ともなり得るため、その効果的な
除去手段の開発が望まれている。
2. Description of the Related Art Nitrogen oxides in various exhaust gases (hereinafter referred to as
Since "NOx") is harmful to health and can cause photochemical smog and acid rain, it is desired to develop an effective removal method therefor.

【0003】従来、このNOxの除去方法として、触媒
を用いて排ガス中のNOxを低減する方法が既にいくつ
か実用化されている。例えば、(イ)ガソリン自動車に
おける三元触媒法や、(ロ)ボイラー等の大型設備排出
源からの排ガスについてアンモニアを用いる選択的接触
還元法が挙げられる。また、その他の提案されている方
法としては、(ハ)炭化水素を用いる排ガス中のNOx
除去方法として、金属を担持した疎水性ゼオライトを触
媒として炭化水素の存在下でNOxを含むガスと接触さ
せる方法(特開昭63−283727号公報等)があ
る。
Conventionally, as a method for removing NOx, several methods for reducing NOx in exhaust gas using a catalyst have already been put to practical use. For example, (a) a three-way catalytic method in a gasoline vehicle, and (b) a selective catalytic reduction method using ammonia for exhaust gas from a large facility discharge source such as a boiler. As another proposed method, (c) NOx in exhaust gas using hydrocarbon
As a removal method, there is a method of contacting a gas containing NOx in the presence of hydrocarbon with a hydrophobic zeolite carrying a metal as a catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 63-283727).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記(イ)の方法は、
自動車の燃焼排ガス中に含まれる炭化水素成分と一酸化
炭素成分を触媒によって水と二酸化炭素とし、同時にN
Oxを還元して窒素とするものであるが、NOxに含ま
れる酸素量と、炭化水素成分及び一酸化炭素が酸化され
るのに必要とする酸素量とが化学量論的に等しくなるよ
うに燃焼を調整する必要があり、ディーゼル機関やリー
ンバーンガソリン機関の排ガスのように、過剰の酸素が
存在する系では、原理的に適用は不可能である等の重大
な問題がある。
SUMMARY OF THE INVENTION The method (a) is
The hydrocarbon component and carbon monoxide component contained in the flue gas of an automobile are converted into water and carbon dioxide by a catalyst, and at the same time N
Ox is reduced to nitrogen, so that the amount of oxygen contained in NOx and the amount of oxygen required for oxidizing hydrocarbon components and carbon monoxide are stoichiometrically equal. Combustion needs to be adjusted, and there is a serious problem that it cannot be applied in principle in a system in which excess oxygen exists, such as exhaust gas from a diesel engine or a lean burn gasoline engine.

【0005】また、(ロ)の方法では、非常に有毒であ
り、かつ多くの場合高圧ガスとして取扱わねばならない
アンモニアを用いるため、取扱が容易でなく、しかも設
備が巨大化し、小型の排ガス発生源、特に移動性発生源
に適用することは技術的に極めて困難である上、経済性
もよくない。
In the method (b), ammonia is used which is very toxic and which must be handled as a high-pressure gas in many cases. In particular, it is extremely difficult to apply to mobile sources, and it is not economical.

【0006】一方、(ハ)の方法は、ガソリン自動車を
主な対象としており、ディーゼル機関の排ガス条件下で
は硫黄酸化物による触媒被毒等により適用が困難である
と共に、酸素過剰条件での触媒の選択性が不充分で経済
的にも不利である。
On the other hand, the method (c) is mainly applied to gasoline automobiles, and it is difficult to apply it under the exhaust gas conditions of diesel engines due to catalyst poisoning by sulfur oxides and the catalyst under oxygen excess conditions. Has insufficient selectivity and is economically disadvantageous.

【0007】本発明者らは、以上の(イ)〜(ハ)に存
在する各種の問題を解決するために鋭意研究を行った結
果、硫酸根を含有する化合物により処理した金属酸化物
が酸素過剰雰囲気下において炭化水素によるNOxの還
元除去に高い触媒性能を有することを見いだし、該触媒
を使用したNOx含有排ガスの浄化方法を既に出願した
(特願平2−204103号)。ところで、この特願平
2−204103号の方法に使用する上記の触媒は、窒
素酸化物の還元除去能という点では画期的な性能を示す
が、400℃以下の低温での活性が不足している。そこ
で、本発明では、400℃以下の低温においても高い活
性を有する触媒を開発し、斯る触媒を使用して400℃
以下の低温でも高効率でNOxを除去することができる
方法を提案することを目的とする。
The inventors of the present invention have conducted diligent research in order to solve various problems existing in (a) to (c) above, and as a result, the metal oxide treated with the compound containing a sulfate group has oxygen. It was found that the catalyst has high catalytic performance for reducing and removing NOx by hydrocarbons in an excess atmosphere, and already applied for a method for purifying NOx-containing exhaust gas using the catalyst (Japanese Patent Application No. 2-204103). By the way, the above catalyst used in the method of Japanese Patent Application No. 2-204103 exhibits epoch-making performance in terms of reducing and removing ability of nitrogen oxides, but lacks activity at a low temperature of 400 ° C. or lower. ing. Therefore, in the present invention, a catalyst having high activity even at a low temperature of 400 ° C. or lower was developed, and 400 ° C. was obtained by using such a catalyst.
It is an object of the present invention to propose a method capable of removing NOx with high efficiency even at the following low temperatures.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するために鋭意検討した結果、前述した
既出願のNOx浄化方法で使用した触媒にバナジウムを
担持させた触媒が極めて高い低温活性を示すことを見い
出し、本発明を開発するに至った。
Means and Action for Solving the Problems The present inventors have
As a result of extensive studies to achieve the above-mentioned object, it was found that the catalyst used in the above-mentioned NOx purification method of the above-mentioned application, in which vanadium was supported, exhibited extremely high low-temperature activity, and the present invention was developed. .

【0009】すなわち、本発明の窒素酸化物の除去方法
は、過剰の酸素が存在する酸化雰囲気中、炭化水素類若
しくは含酸素化合物の存在下において、硫酸根を含有す
る金属酸化物にバナジウムを担持した触媒とNOxを含
む排ガスとを接触させることを特徴とし、また上記と同
一条件で上記の触媒と接触させ、次いで該排ガスを酸化
触媒に接触させることも特徴とする。
That is, according to the method for removing nitrogen oxides of the present invention, vanadium is supported on a metal oxide containing a sulfate group in the presence of a hydrocarbon or an oxygen-containing compound in an oxidizing atmosphere containing excess oxygen. The catalyst is brought into contact with an exhaust gas containing NOx, and the catalyst is also brought into contact with the catalyst under the same conditions as described above, and then the exhaust gas is brought into contact with an oxidation catalyst.

【0010】以下、本発明方法の詳細を作用と共に説明
する。本発明方法において使用することができる触媒
は、硫酸根を含有する金属酸化物、例えば酸化チタン
(TiO),酸化ジルコニウム(ZrO),酸化鉄
(Fe),アルミナ(Al),酸化ハフニ
ウム(HfO),酸化スズ(SnO),チタニア−
ジルコニア(TiO−ZrO),シリカ−アルミナ
(SiO−Al)等にバナジウムを担持させた
触媒である。ここで、硫酸根を含有するとは、硫酸根の
形(SO)の硫黄を約0.1〜10wt%含むことを
言い、このような形の金属酸化物が高い触媒活性を有す
ることについては前述の既出願明細書において詳述して
いる。
Hereinafter, the details of the method of the present invention will be described together with the operation. The catalyst that can be used in the method of the present invention is a metal oxide containing a sulfate group such as titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), iron oxide (Fe 2 O 3 ), alumina (Al 2 O). 3 ), hafnium oxide (HfO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), titania-
It is a catalyst in which vanadium is supported on zirconia (TiO 2 —ZrO 2 ), silica-alumina (SiO 2 —Al 2 O 3 ), and the like. Here, "containing a sulfate group" means containing about 0.1 to 10 wt% of sulfur in the form of a sulfate group (SO 4 ). Regarding that a metal oxide having such a form has a high catalytic activity, The details are given in the above-mentioned specification of the previously filed application.

【0011】上記の金属酸化物として酸化チタンを例に
とって説明すると、硫酸根を含有する酸化チタンは、非
晶質の酸化チタンあるいは水酸化チタン(チタン酸)を
硫酸根を含有する化合物と接触させ、乾燥後特定の温度
で空気焼成することによって得ることができる。硫酸根
を有する化合物の具体例としては、硫酸,硫酸アンモニ
ウム,その他硫酸根含有処理後の乾燥処理により硫酸根
が生成する何れの化合物をも挙げることができる。硫酸
根含有処理に使用する硫酸の濃度は、通常、約0.01
〜10mol/1、好ましくは約0.1〜5mol/1
であり、該濃度の硫酸を非晶質の酸化チタン当り約5〜
20倍量使用する。空気焼成温度は、約300〜700
℃、好ましくは約400〜600℃であり、焼成時間
は、約1〜10時間である。空気焼成温度が約300℃
未満で焼成時間が約1時間未満では、遊離硫酸が除去で
きず触媒活性点が形成されない虞れがあり、約700℃
より高温では表面積の減少あるいは触媒活性点の破壊が
生じ、約10時間より長時間焼成してもそれに見合うだ
けの効果が得られない。
Taking titanium oxide as an example of the above metal oxide, titanium oxide containing a sulfate group is obtained by bringing amorphous titanium oxide or titanium hydroxide (titanic acid) into contact with a compound containing a sulfate group. After drying, it can be obtained by baking in air at a specific temperature. Specific examples of the compound having a sulfate group include sulfuric acid, ammonium sulfate, and any other compound that produces a sulfate group by a drying treatment after the sulfate group-containing treatment. The concentration of sulfuric acid used for the treatment containing sulfate radicals is usually about 0.01
-10 mol / 1, preferably about 0.1-5 mol / 1
And the concentration of sulfuric acid is about 5 to 5 per amorphous titanium oxide.
Use 20 times the amount. Air firing temperature is about 300-700
C., preferably about 400-600.degree. C., and the firing time is about 1-10 hours. Air firing temperature is about 300 ℃
If the calcination time is less than about 1 hour, free sulfuric acid may not be removed and catalytic active sites may not be formed.
At higher temperatures, the surface area is reduced or the catalytic active sites are destroyed, and even if it is burned for about 10 hours or more, the effect corresponding to it cannot be obtained.

【0012】硫酸根を含有する酸化チタンは、また、チ
タンの硫酸塩(硫酸チタン,硫酸チタニル)の水溶液
を、アルカリ水溶液で中和若しくは加熱加水分解して得
られる沈澱を、空気焼成することによっても得ることが
できる。このアルカリ水溶液としては、通常、アンモニ
ア水が用いられる。加熱加水分解は、オートクレーブ中
で、チタン硫酸塩の水溶液を100〜150℃に加熱す
ることにより行う。空気焼成温度は、約300〜800
℃、好ましくは約400〜600℃であり、焼成時間
は、約1〜10時間である。
Titanium oxide containing a sulfate group can be obtained by neutralizing an aqueous solution of titanium sulfate (titanium sulfate or titanyl sulfate) with an alkaline aqueous solution or heating and hydrolyzing the resulting precipitate to obtain a precipitate, which is calcined in air. You can also get Ammonia water is usually used as the alkaline aqueous solution. The thermal hydrolysis is performed by heating an aqueous solution of titanium sulfate to 100 to 150 ° C. in an autoclave. Air firing temperature is about 300-800
C., preferably about 400-600.degree. C., and the firing time is about 1-10 hours.

【0013】その他の金属酸化物についても同様に調製
することができ、例えば、硫酸根を含有する酸化ジルコ
ニウムは、水酸化ジルコニウムあるいはこれを400℃
以下で焼成した無定型酸化ジルコニウムと、硫酸根を有
する化合物とを接触させ、乾燥後、特定の温度及び時間
で空気焼成することによって得ることができる。このと
きの硫酸根を有する化合物の具体例、硫酸の濃度、使用
量、空気焼成温度、焼成時間は、上記の酸化チタンの場
合と同様である。
Other metal oxides can be similarly prepared. For example, zirconium oxide containing sulfate is zirconium hydroxide or 400 ° C.
It can be obtained by bringing the amorphous zirconium oxide calcined below into contact with a compound having a sulfate group, drying and then calcining in air at a specific temperature and time. Specific examples of the compound having a sulfate group, the concentration of sulfuric acid, the amount used, the air calcination temperature, and the calcination time at this time are the same as those for titanium oxide.

【0014】硫酸根を含有する金属酸化物へのバナジウ
ムの担持方法は、特に制限はなく、従来公知の方法で行
うことができる。例えば、含浸法では、硫酸根を含有す
る金属酸化物にバナジウム化合物の水溶液を含浸させ、
乾燥後、空気焼成することにより担持させることができ
る。バナジウムの化合物としては、塩化バナジウム(V
Clx:x=2〜4)、塩化バナジル(VOClx:x
=1〜3)、硫酸バナジウム(VSO)、硫酸バナジ
ル((VOSO)、バナジルアセチルアセテート(V
O(CHCOCHCOCH)、蓚酸バナジル
(VOC)、メタバナジン酸アンモニウム(NH
VO)等を挙げることができ、通常、メタバナジン
酸アンモニウム(NHVO)が好適に用いられ、溶
解性を高めるために加熱するか、蓚酸を加えることによ
り均一な水溶液とする。バナジウムの担持量は、金属換
算で硫酸根含有金属酸化物に対して、約0.5〜30w
t%、好ましくは約1〜10wt%である。約0.5w
t%未満では担持効果がなく、約30wt%より多い
と、担体である硫酸根含有金属酸化物を覆ってしまう可
能性があり、硫酸根含有金属酸化物とバナジウムとの協
奏効果が発揮されない虞れがある。空気焼成温度は、約
300〜800℃、好ましくは約400〜600℃であ
り、焼成時間は、約1〜10時間程度である。担持され
たバナジウムは、担体である硫酸根含有酸化チタンや硫
酸根含有酸化ジルコニウム等の硫酸根含有金属酸化物の
活性点に作用し、低温でのNOx還元活性を飛躍的に向
上させる働きを有する。
The method for supporting vanadium on the metal oxide containing sulfate is not particularly limited, and any conventionally known method can be used. For example, in the impregnation method, a metal oxide containing sulfate is impregnated with an aqueous solution of a vanadium compound,
After drying, it can be supported by air calcination. As a compound of vanadium, vanadium chloride (V
Clx: x = 2-4), vanadyl chloride (VOClx: x
= 1 to 3), vanadium sulfate (VSO 4 ), vanadyl sulfate ((VOSO 4 ), vanadyl acetyl acetate (V
O (CH 2 COCH 2 COCH 3 ) 2), oxalic acid vanadyl (VOC 2 O 4), ammonium metavanadate (NH
4 VO 3 ), and the like. Usually, ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) is preferably used, and it is heated to increase the solubility or oxalic acid is added to form a uniform aqueous solution. The supported amount of vanadium is about 0.5 to 30 w with respect to the metal oxide containing a sulfate group in terms of metal.
t%, preferably about 1-10 wt%. About 0.5w
If it is less than t%, there is no supporting effect, and if it is more than about 30 wt%, it may cover the sulfate group-containing metal oxide as a carrier, and the concerted effect of the sulfate group-containing metal oxide and vanadium may not be exhibited. There is The air calcination temperature is about 300 to 800 ° C, preferably about 400 to 600 ° C, and the calcination time is about 1 to 10 hours. The supported vanadium acts on the active sites of sulfate-containing metal oxides such as sulfate-containing titanium oxide and sulfate-containing zirconium oxide, which are carriers, and has a function of dramatically improving NOx reduction activity at low temperatures. .

【0015】以上の触媒は、粉末状,顆粒状,ペレット
状,ハニカム状,その他任意の形で使用することがで
き、その形状、構造は特に問わない。また、触媒を成形
して使用する場合には、成形時に通常使用される粘結剤
すなわちシリカゾル,ポリビニルアルコール等、あるい
は滑剤すなわち黒鉛,ワックス,脂肪酸塩,カーボンワ
ックス等を使用することができる。
The above catalyst can be used in the form of powder, granules, pellets, honeycomb, or any other shape, and its shape and structure are not particularly limited. Further, when the catalyst is molded and used, a binder which is usually used at the time of molding, that is, silica sol, polyvinyl alcohol or the like, or a lubricant, that is, graphite, wax, fatty acid salt, carbon wax or the like can be used.

【0016】本発明方法の処理対象となるNOx含有ガ
スとしては、ディーゼル自動車や定置式ディーゼル機関
等のディーゼル機関排ガス、ガソリン自動車等のガソリ
ン機関排ガス、リーンバーンガソリン機関排ガスをはじ
め、硝酸製造工場、各種の燃焼設備などの排ガスを挙げ
ることができる。
Examples of NOx-containing gas to be treated by the method of the present invention include diesel engine exhaust gas from diesel vehicles and stationary diesel engines, gasoline engine exhaust gas from gasoline vehicles, lean burn gasoline engine exhaust gas, nitric acid manufacturing plants, Exhaust gas from various combustion facilities can be used.

【0017】これらの排ガス中のNOxの除去は、以上
詳述した触媒を用い、該触媒に、酸化雰囲気中、炭化水
素類若しくは含酸素化合物の存在下で、排ガスを接触さ
せることにより行う。ここで、酸化雰囲気とは、排ガス
中に含まれる一酸化炭素,水素及び炭化水素と、本発明
方法に応じて添加される炭化水素類若しくは含酸素化合
物の還元性物質とを、完全に酸化して水と二酸化炭素に
変換するのに必要な酸素量よりも過剰な酸素が含まれて
いる雰囲気を言い、例えば、自動車等の内燃機関から排
出される排ガスの場合には空気比が大きい状態(リーン
領域)の雰囲気であり、通常、過剰酸素率は約20〜2
00%程度である。この酸化雰囲気中において、上記の
触媒は、炭化水素類等と酸素との反応よりも、炭化水素
類等とNOxとの反応を優先的に促進させて、NOxを
還元除去する。なお、本発明方法における触媒は、酸化
雰囲気でよく作用するが、還元性雰囲気ではNOxの還
元活性が低下することがあるため、酸化雰囲気中にて反
応を行わせるのが好ましい。
The removal of NOx from the exhaust gas is carried out by using the catalyst described in detail above and bringing the exhaust gas into contact with the catalyst in the presence of hydrocarbons or oxygen-containing compounds in an oxidizing atmosphere. Here, the oxidizing atmosphere is used to completely oxidize carbon monoxide, hydrogen and hydrocarbons contained in the exhaust gas and reducing substances such as hydrocarbons or oxygen-containing compounds added according to the method of the present invention. In the case of exhaust gas emitted from an internal combustion engine such as an automobile, the air ratio is large ( The atmosphere is in a lean region, and the excess oxygen ratio is usually about 20 to 2
It is about 00%. In this oxidizing atmosphere, the catalyst preferentially promotes the reaction between hydrocarbons and the like and NOx over the reaction between the hydrocarbons and the like and oxygen, and reduces and removes NOx. The catalyst in the method of the present invention works well in an oxidizing atmosphere, but the reducing activity of NOx may decrease in a reducing atmosphere. Therefore, it is preferable to carry out the reaction in an oxidizing atmosphere.

【0018】存在させる炭化水素類若しくは含酸素化合
物すなわちNOxを還元除去する還元物質としては、排
ガス中に残存する炭化水素や燃料等の不完全燃焼生成物
であるパティキュレート等でもよいが、上記反応を促進
させるのに必要な量よりも不足している場合には、外部
より炭化水素類若しくは含酸素化合物を添加する必要が
ある。存在させる炭化水素類若しくは含酸素化合物の量
は、特に制限されず、例えば要求されるNOx除去率が
低い場合には、NOxの還元除去に必要な理論量より少
なくてよい場合もある。但し、必要な理論量より過剰な
方が還元反応がより進むので、一般的には過剰に添加す
るのが好ましい。通常は、炭化水素類若しくは含酸素化
合物の量は、NOxの還元に必要な理論量の約20〜
2,000%過剰、好ましくは約30〜1,500%過
剰に存在させる。
As the reducing substance for reducing and removing the hydrocarbons or oxygen-containing compounds, that is, NOx, to be present, particulates which are incomplete combustion products of hydrocarbons and fuels remaining in the exhaust gas may be used. If the amount is less than the amount required to accelerate the reaction, it is necessary to add hydrocarbons or oxygen-containing compounds from the outside. The amount of hydrocarbons or oxygen-containing compounds to be present is not particularly limited, and in some cases, for example, when the required NOx removal rate is low, it may be less than the theoretical amount required for reducing and removing NOx. However, since the reduction reaction proceeds more than the required theoretical amount, it is generally preferable to add in excess. Usually, the amount of hydrocarbons or oxygen-containing compounds is about 20 to the theoretical amount required for NOx reduction.
It is present in a 2,000% excess, preferably about 30-1,500% excess.

【0019】ここで、必要な炭化水素類若しくは含酸素
化合物の理論量とは、反応系内に酸素が存在するので、
本発明方法においては、二酸化窒素(NO)を還元除
去するのに必要な炭化水素類若しくは含酸素化合物の量
として定義するものであり、例えば、炭化水素類として
プロパンを用いて1,000ppmの一酸化窒素(N
O)を酸素存在下で還元する際のプロパンの理論量は2
00ppmとなる。一般には、排ガス中のNOx量にも
よるが、存在させる炭化水素類若しくは含酸素化合物の
量は、メタン換算で約50〜10,000ppm程度で
ある。
Here, the necessary theoretical amount of hydrocarbons or oxygen-containing compounds means that oxygen exists in the reaction system.
In the method of the present invention, it is defined as the amount of hydrocarbons or oxygen-containing compounds required for reducing and removing nitrogen dioxide (NO 2 ). For example, propane is used as the hydrocarbons at 1,000 ppm. Nitric oxide (N
The theoretical amount of propane when reducing O) in the presence of oxygen is 2
It becomes 00 ppm. Generally, depending on the amount of NOx in the exhaust gas, the amount of hydrocarbons or oxygen-containing compounds to be present is about 50 to 10,000 ppm in terms of methane.

【0020】本発明方法において、上記の触媒によって
NOxを還元させる還元性物質としては、可燃性の有機
化合物等のように含炭素物質であればいかなる物質でも
有効であるが、実用性からいえば、窒素,硫黄,ハロゲ
ン等の化合物は、価格,二次的な有害物質の発生,ある
いは触媒の損傷等の問題が多く、またカーボンブラッ
ク,石炭等の固体物質は、触媒層への供給,触媒との接
触等の点から一般に好ましくなく、炭化水素類若しくは
含酸素化合物が好ましい。そして、触媒層への供給の点
からは気体状又は液体状のものが、また反応の点からは
反応温度で気化するものが特に好ましい。
In the method of the present invention, as the reducing substance for reducing NOx by the above-mentioned catalyst, any substance can be used as long as it is a carbon-containing substance such as a flammable organic compound. Compounds such as nitrogen, sulfur, and halogen have many problems such as price, secondary generation of harmful substances, and damage to the catalyst, and solid substances such as carbon black and coal are supplied to the catalyst layer and the catalyst. Generally, it is not preferable from the viewpoint of contact with, and hydrocarbons or oxygen-containing compounds are preferable. From the viewpoint of supply to the catalyst layer, a gas or liquid is preferable, and from the viewpoint of reaction, a substance that vaporizes at the reaction temperature is particularly preferable.

【0021】本発明方法における炭化水素類の具体例と
しては、気体状のものとして、メタン,エタン,エチレ
ン,プロパン,プロピレン,ブタン,ブチレン等の炭化
水素ガスが、液体状のものとして、ペンタン,ヘキサ
ン,オクタン,ヘプタン,オクテン,ベンゼン,トルエ
ン,キシレン等の単一炭化水素や、ガソリン,灯油,軽
油,重油等の鉱油系炭化水素油が、例示される。また、
本発明方法における含酸素化合物としては、含酸素有機
化合物を意味し、メチルアルコール,エチルアルコー
ル,プロピルアルコール,オクチルアルコール等のアル
コール類、ジメチルエーテル,エチルエーテル,プロピ
ルエーテル等のエーテル類、酢酸メチル,酢酸エチル,
油脂類等のエステル類、アセトン,メチルエチルケトン
等のケトン類等の含酸素有機化合物が例示される。これ
らの炭化水素類若しくは含酸素化合物は、1種のみを使
用してもよいが、2種以上を使用してもよい。
Specific examples of the hydrocarbons in the method of the present invention include gaseous hydrocarbons such as methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane and butylene, and liquid hydrocarbons such as pentane. Examples include single hydrocarbons such as hexane, octane, heptane, octene, benzene, toluene, xylene, and mineral oil hydrocarbon oils such as gasoline, kerosene, light oil, and heavy oil. Also,
The oxygen-containing compound in the method of the present invention means an oxygen-containing organic compound, and includes alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol and octyl alcohol, ethers such as dimethyl ether, ethyl ether and propyl ether, methyl acetate and acetic acid. ethyl,
Examples thereof include esters such as fats and oils, and oxygen-containing organic compounds such as ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. These hydrocarbons or oxygen-containing compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0022】なお、排ガス中に存在する燃料等の未燃焼
ないし不完全燃焼生成物、すなわち炭化水素類やパティ
キュレート類等も還元剤として有効であり、これらも本
発明方法における炭化水素類に含まれる。このことか
ら、本発明方法における触媒は、排ガス中の炭化水素類
やパティキュレート等の減少・除去触媒としての機能を
も有していると言うことができる。
Unburned or incompletely burned products such as fuel existing in the exhaust gas, that is, hydrocarbons and particulates are also effective as reducing agents, and these are also included in the hydrocarbons in the method of the present invention. Be done. From this, it can be said that the catalyst in the method of the present invention also has a function as a catalyst for reducing / removing hydrocarbons and particulates in exhaust gas.

【0023】反応は、上記触媒を配置した反応器を用意
して、酸化雰囲気中で、炭化水素類若しくは含酸素化合
物を存在させて、NOx含有排ガスを通過させることに
より行う。このときの反応温度は、触媒及び炭化水素類
若しくは含酸素化合物の種類により最適温度が異なる
が、排ガスの温度に近い温度が排ガスの加熱設備等を必
要としないので好ましく、一般には約100〜800
℃、特に約200〜600℃の範囲が好ましい。反応圧
力は、特に制限されず、加圧下でも減圧下でも反応は進
むが、通常の排気圧で排ガスを触媒層へ導入して反応を
進行させるのが便利である。空間速度は、触媒の種類,
他の反応条件,必要NOx除去率等で決まり、特に制限
はないが、概して約100〜100,000Hr−1
好ましくは約500〜20,000Hr−1の範囲であ
る。なお、本発明方法において、内燃機関からの排ガス
を処理する場合は、上記触媒は、排気マニホールドの下
流に配置するのが好ましい。
The reaction is carried out by preparing a reactor in which the above catalyst is arranged, allowing hydrocarbons or oxygen-containing compounds to exist in an oxidizing atmosphere, and passing NOx-containing exhaust gas. The optimum reaction temperature at this time varies depending on the type of the catalyst and the hydrocarbons or oxygen-containing compounds. However, a temperature close to the temperature of the exhaust gas is preferable because heating equipment for the exhaust gas is not required.
C., especially in the range of about 200-600.degree. The reaction pressure is not particularly limited, and the reaction proceeds under pressure or reduced pressure, but it is convenient to introduce the exhaust gas into the catalyst layer at a normal exhaust pressure to proceed the reaction. Space velocity depends on the type of catalyst,
It is determined by other reaction conditions, the required NOx removal rate, etc. and is not particularly limited, but is generally about 100 to 100,000 Hr −1 ,
It is preferably in the range of about 500 to 20,000 Hr -1 . In the method of the present invention, when treating exhaust gas from an internal combustion engine, it is preferable that the catalyst be disposed downstream of the exhaust manifold.

【0024】また、本発明方法で排ガスを処理した場
合、処理条件によっては、未燃焼の炭化水素類や一酸化
炭素のような公害の原因となる不完全燃焼生成物が処理
ガス中に排出される場合がある。このような場合の対策
として、上記の触媒(以下、“還元触媒”と称する)で
処理したガスを酸化触媒に接触させる方法を採用するこ
とができる。
When the exhaust gas is treated by the method of the present invention, depending on the treatment conditions, incomplete combustion products such as unburned hydrocarbons and carbon monoxide that cause pollution are discharged into the treated gas. There is a case. As a countermeasure in such a case, a method in which the gas treated with the above-mentioned catalyst (hereinafter, referred to as “reduction catalyst”) is brought into contact with the oxidation catalyst can be adopted.

【0025】本発明方法で使用することができる酸化触
媒としては、一般に、上記の不完全燃焼生成物を完全燃
焼させる物であればどのような物でもよいが、活性アル
ミナ,シリカ,ジルコニア等の多孔質担体に、白金,パ
ラジウム,ルテニウム等の貴金属、ランタン,セリウ
ム,銅,鉄,モリブデン等の卑金属酸化物、三酸化コバ
ルトランタン、三酸化鉄ランタン,三酸化コバルトスト
ロンチウム等のペロブスカイト型結晶構造物等の触媒成
分を単独又は2種以上を組合わせて担持させたものが挙
げられる。これらの触媒成分の担持量は、貴金属では担
体に対して約0.01〜2wt%程度であり、卑金属酸
化物等では約5〜70wt%程度である。勿論、特に卑
金属酸化物等では、担体に担持させないで使用すること
もできる。酸化触媒の形状,成型等の目的で添加する添
加物については、還元触媒の場合のそれと同様であり、
種々のものを使用することができる。
As the oxidation catalyst which can be used in the method of the present invention, generally, any substance can be used as long as it can completely burn the incomplete combustion product, but activated alumina, silica, zirconia and the like can be used. Noble metals such as platinum, palladium and ruthenium, base metal oxides such as lanthanum, cerium, copper, iron and molybdenum, perovskite type crystal structures such as lanthanum trioxide trioxide, lanthanum trioxide trioxide and strontium cobalt trioxide The catalyst components such as these are supported alone or in combination of two or more. The supported amount of these catalyst components is about 0.01 to 2 wt% with respect to the carrier for the noble metal, and about 5 to 70 wt% for the base metal oxide or the like. Of course, it is also possible to use the base metal oxide without supporting it on a carrier. The shape of the oxidation catalyst, the additives added for the purpose of molding, etc. are the same as those in the case of the reduction catalyst,
Various ones can be used.

【0026】上記の還元触媒と酸化触媒の使用比率や、
酸化触媒に担持させる触媒成分量等は、要求性能に応じ
て適宜選択可能であり、特に酸化除去する物質が一酸化
炭素のような炭化水素の中間酸化物である場合には、還
元触媒と酸化触媒とを混合して使用することも可能であ
るが、一般には、還元触媒を排気上流側に、酸化触媒を
排気下流側に配置する。
The use ratio of the above reduction catalyst and oxidation catalyst,
The amount of the catalyst component supported on the oxidation catalyst can be appropriately selected depending on the required performance. Particularly, when the substance to be oxidized and removed is a hydrocarbon intermediate oxide such as carbon monoxide, the reduction catalyst and the oxidation catalyst Although it is possible to use a mixture with a catalyst, it is possible to arrange the reduction catalyst on the exhaust gas upstream side and the oxidation catalyst on the exhaust gas downstream side in general.

【0027】本発明方法において、これらの触媒を用い
て排ガスを浄化する具体例としては、還元触媒を配置し
た反応器を排ガス導入部(前段)に、酸化触媒を配置し
た反応器を排ガス排出部(後段)に配置する方法や、1
つの反応器に各々の触媒を要求性能に応じた比率で配置
する方法等がある。還元触媒(A)と酸化触媒(B)の
比率は、一般には(A)/(B)で表して約0.5〜
9.5/9.5〜0.5の範囲で用いられる。酸化触媒
の使用温度については、還元触媒の使用温度と同じでな
くてもよいが、一般には前述の還元触媒の使用温度の範
囲内で使用できるものを選択するのが加熱冷却設備を特
に必要とせず好ましい。
In the method of the present invention, as a specific example of purifying exhaust gas using these catalysts, a reactor in which a reduction catalyst is arranged is an exhaust gas introduction section (first stage), and a reactor in which an oxidation catalyst is arranged is an exhaust gas discharge section. The method of arranging in (the latter stage), 1
There is a method of arranging each catalyst in one reactor at a ratio according to the required performance. The ratio of the reduction catalyst (A) to the oxidation catalyst (B) is generally expressed by (A) / (B) and is about 0.5 to.
It is used in the range of 9.5 / 9.5 to 0.5. The use temperature of the oxidation catalyst does not have to be the same as the use temperature of the reduction catalyst, but in general, it is particularly necessary to select the one that can be used within the range of the use temperature of the above-mentioned reduction catalyst, which requires heating and cooling equipment. Not preferred.

【0028】[0028]

【実施例】次に、本発明方法の実施例を挙げるが、本発
明方法は、これらの実施例によって制限されるものでは
ない。 実施例1 (バナジウム担持硫酸根含有酸化チタン触媒の調製)蒸
留水1リットルをビーカーに採り、撹拌しながら徐々に
市販のチタンテトライソプロポキシド200mlを加
え、沈澱を生成させた。これに、濃硝酸170mlを静
かに撹拌しながら加えて沈澱を溶解させた。次に、25
%アンモニア水200mlを滴下しpHを8に調整して
再び沈澱を生成させ、1昼夜放置して濾別、水洗、乾燥
させ、水酸化チタンを得た。この水酸化チタンを10g
濾紙上に採り、0.5mol/1の硫酸を150ml流
した後、風乾した。最後に、空気気流中530℃で2時
間焼成し、硫酸根含有酸化チタンを得た。メタバナジン
酸アンモニウム(NHVO)0.23gと蓚酸0.
37gを水2gに加熱溶解させた水溶液を、上記硫酸根
含有酸化チタン5gに含浸させ、1昼夜放置後、乾燥器
中で1昼夜110℃で乾燥した。最後に、空気気流中で
500℃で2時間焼成してバナジウム担持硫酸根含有酸
化チタンを得た。このバナジウム担持硫酸根含有酸化チ
タンのバナジウムの担持量は金属換算で硫酸根含有酸化
チタンに対し2wt%であり、硫黄の含有量は2.1w
t%であった。
EXAMPLES Next, examples of the method of the present invention will be given, but the method of the present invention is not limited by these examples. Example 1 (Preparation of vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide catalyst) 1 liter of distilled water was placed in a beaker, and 200 ml of commercially available titanium tetraisopropoxide was gradually added with stirring to form a precipitate. To this, 170 ml of concentrated nitric acid was gently added with stirring to dissolve the precipitate. Then 25
200 ml of aqueous ammonia was added dropwise to adjust the pH to 8 to generate a precipitate again, and the precipitate was left standing for one day and night, filtered, washed with water and dried to obtain titanium hydroxide. 10g of this titanium hydroxide
It was taken on a filter paper, 150 ml of 0.5 mol / 1 sulfuric acid was flowed, and then air-dried. Finally, it was calcined in an air stream at 530 ° C. for 2 hours to obtain sulfate group-containing titanium oxide. Ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) 0.23 g and oxalic acid 0.
An aqueous solution prepared by heating and dissolving 37 g of water in 2 g of water was impregnated with 5 g of the above-mentioned sulfate-containing titanium oxide, left for one day and night, and then dried in a dryer at 110 ° C. for one day and night. Finally, it was calcined in an air stream at 500 ° C. for 2 hours to obtain vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide. The vanadium-carrying amount of this vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide was 2 wt% in terms of metal with respect to the sulfate group-containing titanium oxide, and the sulfur content was 2.1 w.
It was t%.

【0029】(NOxの除去反応)上記のようにして調
製したバナジウム担持硫酸根含有酸化チタン触媒1gを
常圧流通式反応装置に充填し、1000ppmの一酸化
窒素(以下、“NO”と記す)と10%の酸素と300
ppmのプロパンを含むヘリウムガスを、毎分60ml
の流速で流して反応を行った。反応ガスの分析はガスク
ロマトグラフを用いて行い、NOの還元率は生成した窒
素の収率から求め、結果を実施例1として表1に示し
た。
(NOx removal reaction) 1 g of the vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide catalyst prepared as described above was charged into an atmospheric pressure type reaction apparatus, and 1000 ppm of nitric oxide (hereinafter referred to as "NO"). And 10% oxygen and 300
Helium gas containing ppm propane, 60 ml / min
The reaction was carried out by flowing at a flow rate of. The reaction gas was analyzed by using a gas chromatograph, and the reduction rate of NO was determined from the yield of generated nitrogen. The results are shown in Table 1 as Example 1.

【0030】比較例1 (酸化チタン触媒の調製)実施例1と同様にして得た水
酸化チタンを、空気気流中500℃で2時焼成して酸化
チタンを得た。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製した酸化チ
タンを触媒とする以外は、実施例1と同様にしてNOの
還元率を調べた。この結果を比較例1として表1に示し
た。表1から明らかなように、単なる酸化チタン触媒は
300℃以下においてNO還元活性が殆ど無いことが判
る。
Comparative Example 1 (Preparation of Titanium Oxide Catalyst) Titanium hydroxide obtained in the same manner as in Example 1 was calcined in an air stream at 500 ° C. for 2 hours to obtain titanium oxide. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that the titanium oxide prepared as described above was used as a catalyst. The results are shown in Table 1 as Comparative Example 1. As is clear from Table 1, the simple titanium oxide catalyst has almost no NO reduction activity at 300 ° C or lower.

【0031】比較例2 (硫酸根含有酸化チタン触媒の調製)実施例1と同様に
して硫酸根含有酸化チタン(硫黄分2.2wt%)を得
た。 (NOxの除去反応)上記の硫酸根含有酸化チタンを触
媒とする以外は、実施例1と同様にしてNOの還元率を
調べた。この結果を比較例2として表1に示した。表1
から明らかなように、硫酸根含有酸化チタン触媒は、単
なる酸化チタン触媒よりも活性がはるかに高いが、30
0℃以下での還元活性が実施例1のバナジウム担持硫酸
根含有酸化チタン触媒に比較して小さいことが判る。
Comparative Example 2 (Preparation of Sulfate Root-Containing Titanium Oxide Catalyst) In the same manner as in Example 1, a sulfate group-containing titanium oxide (sulfur content: 2.2 wt%) was obtained. (Removal reaction of NOx) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned sulfate group-containing titanium oxide was used as a catalyst. The results are shown in Table 1 as Comparative Example 2. Table 1
As is clear from the above, the sulfate group-containing titanium oxide catalyst has much higher activity than the simple titanium oxide catalyst,
It is understood that the reducing activity at 0 ° C. or lower is smaller than that of the vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide catalyst of Example 1.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】実施例2 (バナジウム担持硫酸根含有酸化チタン触媒の調製)市
販の硫酸根含有水酸化チタン(硫酸チタン水溶液を中和
して合成した物)を500℃で2時間、空気気流中で焼
成して、硫酸根含有酸化チタン(硫黄分2.1wt%)
を得た。メタバナジン酸アンモニウム(NHVO
0.23gと蓚酸0.37gを水2gに加熱溶解させた
水溶液を、上記硫酸根含有酸化チタン5gに含浸させた
後、エバポレーターを用いて90℃で1時間減圧乾燥、
更に乾燥器中で100℃で1昼夜乾燥した。最後に、空
気気流中で500℃で2時間焼成してバナジウム担持硫
酸根含有酸化チタンを得た。このバナジウム担持硫酸根
含有酸化チタンのバナジウムの担持量は金属換算で硫酸
根含有酸化チタンに対し2wt%であり、硫黄の含有量
は2.1wt%であった。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製したバナジ
ウム担持硫酸根含有酸化チタンを触媒とする以外は、実
施例1と同様にしてNOの還元率を調べた。この結果を
実施例2として表2に示した。
Example 2 (Preparation of Vanadium-Supported Titanium Oxide Catalyst Containing Sulfate Root) Commercially available titanium hydroxide containing sulfate radical (synthesized by neutralizing an aqueous titanium sulfate solution) at 500 ° C. for 2 hours in an air stream. Sintered titanium oxide containing sulfur (2.1 wt% sulfur content)
I got Ammonium metavanadate (NH 4 VO 3)
An aqueous solution prepared by heating and dissolving 0.23 g and 0.37 g of oxalic acid in 2 g of water was impregnated with 5 g of the above sulfate group-containing titanium oxide, and then dried under reduced pressure at 90 ° C. for 1 hour using an evaporator,
Further, it was dried in a dryer at 100 ° C. for one day. Finally, it was calcined in an air stream at 500 ° C. for 2 hours to obtain vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide. The vanadium supported amount of this vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide was 2 wt% and the sulfur content was 2.1 wt% with respect to the sulfate group-containing titanium oxide in terms of metal. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that the vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide prepared as described above was used as the catalyst. The results are shown in Table 2 as Example 2.

【0034】比較例3 (硫酸根含有酸化チタン触媒の調製)実施例2と同様に
して硫酸根含有酸化チタン(硫黄分2.1wt%)を得
た。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製した硫酸根
含有酸化チタンを触媒とする以外は、実施例1と同様に
してNOの還元率を調べた。この結果を比較例3として
表2に示した。表2から明らかなように、バナジウムを
担持していない硫酸根含有酸化チタン触媒は、実施例2
のバナジウム担持硫酸根含有酸化チタン触媒に比較して
300℃以下での活性が低いことが判る。
Comparative Example 3 (Preparation of sulfate group-containing titanium oxide catalyst) In the same manner as in Example 2, a sulfate group-containing titanium oxide (sulfur content 2.1 wt%) was obtained. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that the sulfate group-containing titanium oxide prepared as described above was used as a catalyst. The results are shown in Table 2 as Comparative Example 3. As is clear from Table 2, the sulfate group-containing titanium oxide catalyst which does not carry vanadium was used in Example 2
It can be seen that the activity at 300 ° C. or lower is lower than that of the vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide catalyst.

【0035】実施例3 還元ガスとしてプロパンの代りに500ppmのエチル
アルコールを用いる以外は、実施例2と同様にしてNO
の還元率を調べた。結果を実施例3として表2に示し
た。
Example 3 NO 3 was prepared in the same manner as in Example 2 except that 500 ppm of ethyl alcohol was used as the reducing gas instead of propane.
The reduction rate of was investigated. The results are shown in Table 2 as Example 3.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】実施例4 (バナジウム担持硫酸根含有酸化ジルコニウム触媒の調
製)水酸化ジルコニウムを400℃で2時間空気焼成し
て、無定型の酸化ジルコニウムを得た。この酸化ジルコ
ニウムを10g採り、0.50mol/1の硫酸100
g中に投入して30分放置した後、減圧濾過し、110
℃で1昼夜乾燥し、最後に空気気流中で530℃で2時
間焼成して硫酸根含有酸化ジルコニウムを得た。メタバ
ナジン酸アンモニウム(NHVO)0.09gと蓚
酸0.15gを水0.6gに加熱溶解させた水溶液を、
上記硫酸根酸化ジルコニウム2gに含浸させた後、エバ
ポレーターを用いて90℃で1時間減圧乾燥、更に乾燥
器中で100℃で1昼夜した。最後に、空気気流中で5
00℃で2時間焼成してバナジウム担持硫酸根含有酸化
ジルコニウムを得た。このバナジウム担持硫酸根含有酸
化ジルコニウムのバナジウムの担持量は金属換算で硫酸
根含有酸化ジルコニウムに対し2wt%であり、硫黄の
含有量は1.3wt%であった。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製したバナジ
ウム担持硫酸根含有酸化ジルコニウムを触媒とする以外
は、実施例1と同様にしてNOの還元率を調べた。この
結果を実施例4として表3に示した。
Example 4 (Preparation of vanadium-supported sulfate group-containing zirconium oxide catalyst) Zirconium hydroxide was air-calcined at 400 ° C. for 2 hours to obtain amorphous zirconium oxide. Take 10 g of this zirconium oxide and add 0.50 mol / 1 sulfuric acid 100
Then, the mixture is left for 30 minutes and filtered under reduced pressure.
It was dried at ℃ for 1 day and finally, and finally calcined in an air stream at 530 ℃ for 2 hours to obtain a sulfate group-containing zirconium oxide. An aqueous solution prepared by heating 0.09 g of ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ) and 0.15 g of oxalic acid in 0.6 g of water was heated,
After impregnating 2 g of the above-mentioned zirconium sulfate oxide, it was dried under reduced pressure at 90 ° C. for 1 hour using an evaporator, and further dried in a dryer at 100 ° C. for one day. Finally, 5 in the air stream
It was calcined at 00 ° C. for 2 hours to obtain vanadium-supported sulfate group-containing zirconium oxide. The vanadium-carrying amount of this vanadium-supported sulfate-containing zirconium oxide was 2 wt% and the sulfur content was 1.3 wt% with respect to the sulfate-containing zirconium oxide in terms of metal. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that the vanadium-supported sulfate group-containing zirconium oxide prepared as described above was used as the catalyst. The results are shown in Table 3 as Example 4.

【0038】比較例4 (酸化ジルコニウム触媒の調製)実施例4と同様にして
無定型の酸化ジルコニウムを得た。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製した酸化ジ
ルコニウムを触媒とする以外は、実施例1と同様にして
NOの還元率を調べた。この結果を実施例4として表3
に示した。表3から明らかなように、単なる酸化ジルコ
ニウム触媒は300℃以下でのNO還元活性を示さない
ことが判る。
Comparative Example 4 (Preparation of Zirconium Oxide Catalyst) In the same manner as in Example 4, amorphous zirconium oxide was obtained. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that zirconium oxide prepared as described above was used as a catalyst. The results are shown in Table 3 as Example 4.
It was shown to. As is apparent from Table 3, it is understood that the simple zirconium oxide catalyst does not show NO reduction activity at 300 ° C or lower.

【0039】比較例5 (硫酸根含有酸化ジルコニウム触媒の調製)実施例4と
同様にして硫酸根含有酸化ジルコニウム(硫黄分1.4
wt%)を得た。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製した硫酸根
含有酸化ジルコニウムを触媒とする以外は、実施例1と
同様にしてNOの還元率を調べた。この結果を比較例5
として表3に示した。表3から明らかなように、硫酸根
含有酸化チタン触媒は、単なる酸化チタン触媒よりも活
性がはるかに高いが、300℃でのNO還元活性が実施
例4のバナジウム担持硫酸根含有酸化ジルコニウム触媒
に比較して小さいことが判る。
Comparative Example 5 (Preparation of sulfate group-containing zirconium oxide catalyst) In the same manner as in Example 4, sulfate group-containing zirconium oxide (sulfur content: 1.4
wt%) was obtained. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was investigated in the same manner as in Example 1 except that the sulfate group-containing zirconium oxide prepared as described above was used as a catalyst. The results are shown in Comparative Example 5
Is shown in Table 3. As is clear from Table 3, the sulfate group-containing titanium oxide catalyst has much higher activity than the simple titanium oxide catalyst, but the NO reduction activity at 300 ° C. is equal to that of the vanadium-supported sulfate group-containing zirconium oxide catalyst of Example 4. It turns out that it is small by comparison.

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】実施例5 (バナジウム担持硫酸根含有チタニアジルコニア触媒の
調製)蒸留水1リットルに四塩化チタン(TiCl
95gとオキシ塩化ジルコニウム161gを溶解し、2
5%アンモニア水を徐々に加えてpH8として沈澱を生
成させた。これを濾過、洗浄し、乾燥機中で100℃で
乾燥させた。得られた粉末30gを濾紙上に採り、0.
5mol/1の硫酸450mlを流した後、風乾し、乾
燥機中で100℃で1昼夜乾燥後、更に空気気流中で5
30℃で2時間焼成し、硫酸根含有チタニアジルコニア
を得た。メタバナジン酸アンモニウム(NHVO
0.23gと蓚酸0.37gを水2gに加熱溶解させた
水溶液を、上記硫酸根含有チタニアジルコニア5gに含
浸させ、1昼夜放置後、乾燥器中で1昼夜110℃で乾
燥した。最後に、空気気流中で500℃で2時間焼成し
てバナジウム担持硫酸根含有チタニアジルコニアを得
た。このバナジウム担持硫酸根含有チタニアジルコニア
のバナジウムの担持量は金属換算で硫酸根含有チタニア
ジルコニアに対し2wt%であり、硫黄の含有量は1.
7wt%であった。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製したバナジ
ウム担持硫酸根含有チタニアジルコニアを触媒とする以
外は、実施例1と同様にしてNOの還元率を調べた。こ
の結果を実施例5として表4に示した。
Example 5 (Preparation of titania-zirconia catalyst containing vanadium-supported sulfate) Titanium tetrachloride (TiCl 4 ) was added to 1 liter of distilled water.
Dissolve 95 g and 161 g of zirconium oxychloride,
5% aqueous ammonia was gradually added to adjust the pH to 8 to form a precipitate. This was filtered, washed, and dried in a dryer at 100 ° C. 30 g of the obtained powder was put on a filter paper and
After flowing 450 ml of 5 mol / 1 sulfuric acid, it was air-dried and dried in a dryer at 100 ° C. for 1 day and then in an air stream.
Baking was performed at 30 ° C. for 2 hours to obtain sulfate group-containing titania zirconia. Ammonium metavanadate (NH 4 VO 3)
An aqueous solution prepared by heating 0.23 g and 0.37 g of oxalic acid into 2 g of water was impregnated in 5 g of the above-mentioned sulfate-containing titania zirconia, left for one day and night, and then dried at 110 ° C. for one day in a dryer. Finally, it was calcined in an air stream at 500 ° C. for 2 hours to obtain vanadium-supported sulfate-containing titania zirconia. The amount of vanadium supported by the vanadium-supported sulfate-containing titania zirconia was 2 wt% with respect to the sulfate-containing titania zirconia in terms of metal, and the sulfur content was 1.
It was 7 wt%. (NOx removal reaction) The reduction rate of NO was examined in the same manner as in Example 1 except that the vanadium-supported sulfate-containing titania zirconia prepared as described above was used as a catalyst. The results are shown in Table 4 as Example 5.

【0042】比較例6 (硫酸根含有チタニアジルコニア触媒の調製)実施例5
と同様にして硫酸根含有チタニアジルコニア(硫黄分
1.8wt%)を得た。 (NOxの除去反応)上記のようにして調製した硫酸根
含有チタニアジルコニアを触媒とする以外は、実施例1
と同様にしてNOの還元率を調べた。この結果を比較例
6として表4に示した。表4から明らかなように、バナ
ジウムを担持していない硫酸根含有チタニアジルコニア
触媒は、実施例5のバナジウム担持硫酸根含有チタニア
ジルコニア触媒に比較して300℃での活性が低いこと
が判る。
Comparative Example 6 (Preparation of titania-zirconia catalyst containing sulfate) Example 5
Sulfate-containing titania zirconia (sulfur content 1.8 wt%) was obtained in the same manner as in. (NOx removal reaction) Example 1 except that the sulfate group-containing titania zirconia prepared as described above was used as a catalyst.
The reduction rate of NO was examined in the same manner as in. The results are shown in Table 4 as Comparative Example 6. As is clear from Table 4, the sulfate group-containing titania zirconia catalyst which does not carry vanadium has a lower activity at 300 ° C. than the vanadium-supported sulfate group-containing titania zirconia catalyst of Example 5.

【0043】[0043]

【表4】 [Table 4]

【0044】実施例6,参考例 NO還元触媒として実施例2のバナジウム担持硫酸根含
有酸化チタン触媒1gを反応器の上流に、未反応炭化水
素等の酸化触媒として市販の0.5%白金アルミナ触媒
1gを下流に充填し、反応ガスとして1000ppmの
NOと10%の酸素と300ppmのプロパンを含むヘ
リウムガスを、毎分60mlの流速で流して反応を行っ
た。結果を実施例6として表5に示した。更に、参考の
ために、上記の酸化触媒を充填しない場合について、実
施例6と同様にして反応を行った。この結果を表5に併
せて示した。表5から明らかなように、酸化触媒を充填
していない参考例では未反応のプロパン及び不完全酸化
物である一酸化炭素が流出しているが、酸化触媒を充填
した実施例6では、完全酸化物である二酸化炭素のみが
流出していることが判る。
Example 6, Reference Example 1 g of the vanadium-supported sulfate group-containing titanium oxide catalyst of Example 2 as an NO reduction catalyst was placed upstream of the reactor, and commercially available 0.5% platinum alumina as an oxidation catalyst for unreacted hydrocarbons. 1 g of a catalyst was filled downstream, and a helium gas containing 1000 ppm NO, 10% oxygen and 300 ppm propane as a reaction gas was caused to flow at a flow rate of 60 ml / min to carry out the reaction. The results are shown in Table 5 as Example 6. Further, for reference, the reaction was carried out in the same manner as in Example 6 when the above oxidation catalyst was not filled. The results are also shown in Table 5. As is clear from Table 5, unreacted propane and carbon monoxide, which is an incomplete oxide, flowed out in the reference example in which the oxidation catalyst was not filled, but in Example 6 in which the oxidation catalyst was filled, It can be seen that only carbon dioxide, which is an oxide, is flowing out.

【0045】[0045]

【表5】 [Table 5]

【0046】[0046]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明方法によれ
ば、酸素が過剰に存在する酸化雰囲気において、300
℃以下の低温域においても、効率的に排ガス中のNOx
を除去することができる。これは、本発明方法における
バナジウム担持硫酸根含有金属酸化物が、300℃以下
の低温域での触媒活性も高く、炭化水素類若しくは含酸
素化合物の存在下で、NOxと炭化水素類若しくは含酸
素化合物との反応を優先的に促進させるからである。
As described above in detail, according to the method of the present invention, in an oxidizing atmosphere in which oxygen is present excessively, 300
NOx in exhaust gas efficiently even in low temperature range below ℃
Can be removed. This is because the vanadium-supported sulfate group-containing metal oxide in the method of the present invention has a high catalytic activity in a low temperature range of 300 ° C. or lower, and in the presence of hydrocarbons or oxygen-containing compounds, NOx and hydrocarbons or oxygen-containing compounds are present. This is because the reaction with the compound is preferentially promoted.

【0047】更に、酸化触媒を使用することにより、反
応条件によっては排出されることがある未反応あるいは
生成炭化水素,一酸化炭素,あるいはその他の酸化中間
生成物等の公害問題を引き起こす可能性がある物質を完
全に酸化して、二酸化炭素及び水蒸気にすることができ
る。
Further, the use of the oxidation catalyst may cause pollution problems such as unreacted or produced hydrocarbons, carbon monoxide, and other oxidation intermediate products which may be discharged depending on the reaction conditions. Certain substances can be fully oxidized to carbon dioxide and water vapor.

【0048】このように、本発明方法は、ディーゼル機
関排ガスをはじめ種々の設備からの排ガス中から効率よ
くNOxを除去することができ、工業的価値が極めて高
いものである。
As described above, the method of the present invention is capable of efficiently removing NOx from exhaust gas from various facilities including diesel engine exhaust gas, and has an extremely high industrial value.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田一 嘉昭 茨城県つくば市東1丁目1番地 工業技 術院化学技術研究所内 (72)発明者 浜田 秀昭 茨城県つくば市東1丁目1番地 工業技 術院化学技術研究所内 (72)発明者 伊藤 建彦 茨城県つくば市東1丁目1番地 工業技 術院化学技術研究所内 (72)発明者 佐々木 基 茨城県つくば市東1丁目1番地 工業技 術院化学技術研究所内 (72)発明者 菅沼 藤夫 埼玉県北葛飾郡庄和町新宿新田228−16 (72)発明者 田畑 光紀 埼玉県幸手市権現堂1134−2 (72)発明者 仲辻 忠夫 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 清水 宏益 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社中央研究所内 (72)発明者 安川 律 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社中央研究所内 審査官 石井 良夫 (56)参考文献 特開 昭57−27135(JP,A) 特開 昭54−51990(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Kazuaki Kaneda, 1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki Prefecture, Institute of Industrial Science and Technology (72) Inventor, Hideaki Hamada, 1-1, Higashi, Tsukuba, Ibaraki Inside the Technical Research Institute (72) Inventor Takehiko Ito 1-1, Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki Inside the Institute of Chemical Technology, Industrial Technology Institute (72) Inventor Moto Sasaki, 1-1, Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki Inside the Institute of Chemical Technology, Industrial Technology ( 72) Inventor Fujio Suganuma 228-16 Shinjuku Shinden, Showa-cho, Kita-Katsushika-gun, Saitama Prefecture (72) Inventor Mitsunori Tabata 1134-2 Gongendo, Satte City, Saitama Prefecture (72) Tadao Nakatsuji, 5-chome, Enoshima-cho, Sakai-shi, Osaka Prefecture No. 1 Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Hiromasu Shimizu 5-1, Ebishimacho, Sakai City, Osaka Prefecture Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Institute (72) Inventor Ritsu Yasukawa 5-1, Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Laboratory Yoshio Ishii (56) Reference JP-A-57-27135 Kai 54-51990 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 過剰の酸素が存在する酸化雰囲気中、炭
化水素類若しくは含酸素化合物の存在下において、硫酸
根を含有する金属酸化物にバナジウムを担持した触媒と
窒素酸化物を含む排ガスとを接触させることを特徴とす
る窒素酸化物の除去方法。
1. A catalyst in which vanadium is supported on a metal oxide containing a sulfate group and an exhaust gas containing a nitrogen oxide are produced in the presence of a hydrocarbon or an oxygen-containing compound in an oxidizing atmosphere in which excess oxygen is present. A method for removing nitrogen oxides, which comprises contacting.
【請求項2】 過剰の酸素が存在する酸化雰囲気中、炭
化水素類若しくは含酸素化合物の存在下において、硫酸
根を含有する金属酸化物にバナジウムを担持した触媒と
窒素酸化物を含む排ガスとを接触させ、次いで該排ガス
を酸化触媒に接触させることを特徴とする窒素酸化物の
除去方法。
2. A catalyst in which vanadium is supported on a metal oxide containing a sulfate group and an exhaust gas containing a nitrogen oxide are produced in the presence of a hydrocarbon or an oxygen-containing compound in an oxidizing atmosphere containing excess oxygen. A method for removing nitrogen oxides, which comprises contacting the exhaust gas with an oxidation catalyst.
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