JP2506598B2 - Nitrogen oxide removal method - Google Patents

Nitrogen oxide removal method

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JP2506598B2
JP2506598B2 JP4088073A JP8807392A JP2506598B2 JP 2506598 B2 JP2506598 B2 JP 2506598B2 JP 4088073 A JP4088073 A JP 4088073A JP 8807392 A JP8807392 A JP 8807392A JP 2506598 B2 JP2506598 B2 JP 2506598B2
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alumina
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秀昭 浜田
建彦 伊藤
基 佐々木
藤夫 菅沼
知博 吉成
光紀 田畑
裕志 土田
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、過剰の酸素および水蒸
気が存在する全体として酸化条件下において、排ガス
を、メタノールの存在下で、特定の触媒と接触させて、
該排ガス中の窒素酸化物を除去する窒素酸化物の除去方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is, in oxidizing conditions as a whole an excess of oxygen and water vapor is present, the exhaust gas, in the presence of methanol, is contacted with a specific catalyst,
The present invention relates to a method for removing nitrogen oxides that removes 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
炭素を触媒によって水と二酸化炭素とし、同時にNOx
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、炭化水素成分およ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
Hydrocarbon components and carbon monoxide contained in automobile flue gas are made into water and carbon dioxide by a catalyst, and at the same time NOx
Is reduced to nitrogen, but is burned so that the amount of oxygen contained in NOx and the amount of oxygen required to oxidize hydrocarbon components and carbon monoxide are stoichiometrically equal. Must be adjusted, and there is a serious problem in that it cannot be applied in principle in a system such as a diesel engine in which excess oxygen exists.

【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
は適用が困難であると共に、触媒の活性も不充分で経済
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 a diesel engine, and the catalyst activity is insufficient, which is economically disadvantageous.

【0007】また、本発明者らも、特願平3−3352
3号等で種々の方法を開示しているが、水蒸気が存在す
る場合、触媒の活性が低下するものがあった。
The inventors of the present invention also filed Japanese Patent Application No. 3-3522.
Although various methods are disclosed in No. 3, etc., the activity of the catalyst was lowered in some cases in the presence of water vapor.

【0008】本発明は、以上の従来技術に存在する各種
の問題について検討した結果なされたものであって、酸
化雰囲気において、ガソリン機関は勿論のこと、ディー
ゼル機関の排ガスをはじめ、種々の設備から発生する水
蒸気を含有する排ガス中のNOxを効率良く除去するこ
とができる窒素酸化物の除去方法を提案することを目的
とする。
The present invention has been made as a result of studying various problems existing in the above-mentioned prior art. In the oxidizing atmosphere, various kinds of equipment including exhaust gas from not only gasoline engines but also diesel engines are used. It is an object of the present invention to propose a method for removing nitrogen oxides, which is capable of efficiently removing NOx in exhaust gas containing generated steam.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、上記目的を達成するために、研究を重ねた結果、特
定の触媒および還元剤を用いることにより、水蒸気が存
在する排ガスであっても、触媒活性の低下を引き起こす
ことなく、効率的にNOxを除去することができること
を見出し、本発明を完成するに至った。
Means and Actions for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies to achieve the above object, and as a result, by using a specific catalyst and a reducing agent, the exhaust gas in the presence of water vapor Also, they have found that NOx can be efficiently removed without causing a decrease in catalyst activity, and have completed the present invention.

【0010】すなわち、本発明の要旨は、過剰の酸素お
よび水蒸気が存在する酸化雰囲気中、メタノールの存在
下において、プロトン型ゼオライト、アルミナ、第4周
期遷移金属アルミナとのスピネル型金属アルミネート
から選ばれる一種以上の触媒と、窒素酸化物を含む排ガ
スとを、反応温度200〜550℃にて接触させること
を特徴とする窒素酸化物の除去方法に存する。
[0010] That is, the gist of the present invention, in an oxidizing atmosphere an excess of oxygen and water vapor are present, in the presence of methanol, proton-type zeolite, alumina, spinel type metal aluminate and the fourth period transition metal and alumina The method for removing nitrogen oxides comprises contacting one or more catalysts selected from the group with exhaust gas containing nitrogen oxides at a reaction temperature of 200 to 550 ° C.

【0011】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、ZSM−5、モルデナイト、Y−ゼオライト等のプ
ロトン型ゼオライト、アルミナ(酸化アルミニウム)お
よび第4周期遷移金属アルミナとのスピネル型金属ア
ルミネートから選ばれる一種以上である。
The details of the method of the present invention will be described below together with the operation. The catalyst that can be used in the method of the present invention includes ZSM-5, mordenite, proton-type zeolite such as Y-zeolite, alumina (aluminum oxide), and spinel-type metal adduct of the fourth period transition metal and alumina.
It is one or more selected from luminates .

【0012】これらの触媒のうち、プロトン型ゼオライ
トのケイバン比(SiO対Alの式量比)は、
特に制限されるものではないが、熱や水蒸気に対する安
定性等から比較的高いものが好ましく、より好ましくは
約5〜200、さらに好ましくは約10〜100であ
る。
Among these catalysts, the proton-type zeolite has a Cavern ratio (ratio of SiO 2 to Al 3 O 2 formula) of
Although not particularly limited, it is preferably relatively high in view of stability against heat and steam, etc., more preferably about 5 to 200, further preferably about 10 to 100.

【0013】これらのゼオライトは、公知の方法で製造
することができ、シリカ、シリカゾル、ケイ酸ナトリウ
ム等のシリカ源、アルミナゲル、アルミナゾル、アルミ
ン酸ナトリウム等のアルミナ源、水酸化ナトリウム、ケ
イ酸ナトリウム等のアルカリ源、水、そして必要に応じ
てアミン等の有機塩基を含む原料混合物を、水熱合成
し、生成物を分離後、水洗、乾燥してイオン交換するこ
とにより、プロトン型ゼオライトとすることができる。
例えば、上記の水熱合成にて調製したアルカリ金属型ゼ
オライトを、塩化アンモニウムあるいは硝酸アンモニウ
ム水溶液等で処理してアンモニウム型ゼオライトとし、
しかる後、約400〜700℃の温度範囲で焼成してプ
ロトン型ゼオライトとすることができる。プロトン型ゼ
オライトを用いることにより、より一層効率的にNOx
を分解除去することが可能となる。
These zeolites can be produced by a known method. Silica, silica sol, silica source such as sodium silicate, alumina gel, alumina sol, alumina source such as sodium aluminate, sodium hydroxide, sodium silicate. A raw material mixture containing an alkali source such as water, water and optionally an organic base such as amine is hydrothermally synthesized, and the product is separated, washed with water, dried and ion-exchanged to obtain a proton-type zeolite. be able to.
For example, the alkali metal type zeolite prepared by the above hydrothermal synthesis is treated with an ammonium chloride or ammonium nitrate aqueous solution to form an ammonium type zeolite,
Then, it can be calcined in a temperature range of about 400 to 700 ° C. to obtain a proton-type zeolite. By using proton type zeolite, NOx is much more efficient.
Can be decomposed and removed.

【0014】さらに、本発明においては、ゼオライト類
似の酸性を有するアルミナも使用できる。アルミナの種
類は、特にその結晶構造は制限されないが、これら触媒
を用いる反応の性格上、比表面積はより大きい方が好ま
しく、従って使用される温度範囲内で耐熱的に許容でき
るかぎり、高表面積なγ型のアルミナが有効である。
Further, in the present invention, alumina having acidity similar to zeolite can also be used. The type of alumina is not particularly limited in its crystal structure, but it is preferable that the specific surface area is larger in view of the nature of the reaction using these catalysts. Therefore, as long as it is heat resistant within the temperature range used, it has a high surface area. γ-type alumina is effective.

【0015】また、反応温度,SV,水蒸気の存在量等
の使用条件によっては、アルミナ自体の酸化活性では反
応速度的に不十分な状況も起こり得るため、これを補う
意味で、第4周期遷移金属を担持することは有効であ
る。
Further, depending on the use conditions such as reaction temperature, SV, and amount of water vapor, the oxidation activity of alumina itself may cause insufficient reaction rate. It is effective to carry a metal.

【0016】第4周期遷移金属としては、クロム,マン
ガン,鉄,コバルト,ニッケル,銅,亜鉛等を挙げるこ
とができ、これらの金属は、アルミナ上に、金属とアル
ミニウムの複合酸化物の形態をとる金属アルミネート
(その構造の多くはスピネル型であり、第4周期遷移金
属をMで表せば、一般式で、MAlとして表現で
きる)で存在している。スピネル以外の構造を有する金
属アルミネート、例えばペロブスカイト、デラフォサイ
ト型等の構造を有するアルミニウムとの複合酸化物も、
触媒として有効であるが、本発明では、スピネル型が必
ず存在し、ペロブスカイト、デラフォサイト型等がスピ
ネル型と共に併存するものであってもよい
[0016] The fourth period transition metals, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, etc., the form of these metals, on alumina, metals and composite oxide of aluminum Existing in the form of MAl 2 O 4 (many of the structures are spinel type, and if the fourth-period transition metal is represented by M, they can be represented by MAl 2 O 4 in the general formula). Metal aluminates having a structure other than spinel, for example, perovskite, also complex oxide with aluminum having a structure of delafossite type,
Although effective as a catalyst , a spinel type is required in the present invention.
Exist, and perovskites, delafossite types, etc.
It may coexist with the flannel type .

【0017】これら第4周期遷移金属のアルミナへの担
持方法は、スピネル型構造の金属アルミネートが得られ
通常用いられる含浸法、共沈法、沈澱法、混練法のい
ずれによってもよい。例えば、含浸法においては、アル
ミナとしては通常用いられている活性アルミナを用い、
第4周期遷移金属の化合物を含む溶液を該アルミナに含
浸させ、乾燥、空気焼成することにより、得ることがで
きる。この第4周期遷移金属の化合物としては、硝酸
塩,硫酸塩,ハロゲン化物等の各種の無機酸塩、あるい
は酢酸塩,シュウ酸塩等の各種の有機酸塩が適当であ
る。沈澱法においては、遷移金属とアルミニウムの混合
溶液に塩基性の適当な沈澱剤の溶液を滴下して得られる
沈澱を、洗浄、乾燥、空気焼成することにより、得るこ
とができる。
The method of supporting the fourth period transition metal on alumina is such that a metal aluminate having a spinel structure is obtained.
Usually impregnation method used that, coprecipitation, precipitation, or by any mixing method. For example, in the impregnation method, activated alumina that is normally used is used as alumina,
It can be obtained by impregnating the alumina with a solution containing a compound of the fourth period transition metal, drying and calcining in air. As the compound of the fourth period transition metal, various inorganic acid salts such as nitrates, sulfates and halides, and various organic acid salts such as acetates and oxalates are suitable. In the precipitation method, a precipitate obtained by dropping a solution of a suitable basic precipitating agent into a mixed solution of transition metal and aluminum can be obtained by washing, drying and air-baking.

【0018】このように、アルミナに第4周期遷移金属
を含有させて使用する場合、金属アルミネートの形で含
まれる金属の担持量は、触媒全体量に対して、通常、約
0.01〜40wt%、好ましくは約0.05〜30w
t%である。約0.01wt%未満ではNOxの還元活
性の向上について効果がなく、約40wt%を超えると
還元剤として使用するメタノールの酸化反応が優先され
る可能性があり、NOxの選択還元には有効に作用しな
くなるからである。
[0018] Thus, when using contain a fourth period transition metal on an alumina supported amount of metals contained in the form of a metal aluminate, based on total catalyst weight, usually from about 0.01 -40 wt%, preferably about 0.05-30w
t%. About no effect for improving the reduction activity of the NOx is less than 0.01 wt%, there is a possibility that oxidation of methanol to be used as a reducing agent of greater than about 40 wt% is given priority, effective for the selective reduction of NOx It will not work on.

【0019】また、空気焼成の温度は、用いる遷移金属
の種類によって最適温度が変化するが、一般には、約4
00〜900℃、好ましくは約500〜800℃が適当
である。空気焼成温度は、金属アルミネートを形成させ
には、比較的高温度を必要とするが、高過ぎると表面
積が減少して触媒活性が低下するため、上限は上記のよ
うに、約900℃、好ましくは約800℃とする
The optimum temperature for air calcination varies depending on the type of transition metal used, but generally it is about 4
A temperature of 00 to 900 ° C, preferably about 500 to 800 ° C is suitable. Air firing temperature, in order to form a metal aluminate, requires a relatively high temperature, since the catalytic activity is lowered too high surface area is reduced, the upper limit of the
As described above, the temperature is about 900 ° C, preferably about 800 ° C.

【0020】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、触媒を成型
して使用する場合には、成型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-mentioned catalyst can be used in the form of powder, granules, pellets, honeycombs, or any other shape, and the shape and structure thereof are not particularly limited. When the catalyst is molded and used, a binder that 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.

【0021】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
ン機関排ガスをはじめ、硝酸製造設備、各種の燃焼設備
等の排ガスを挙げることができ、排ガス中に水蒸気が含
まれているものをも対象とすることができる。
The NOx-containing gas to be treated by the method of the present invention includes diesel engine exhaust gas such as diesel automobiles and stationary diesel engines, gasoline engine exhaust gas such as gasoline automobiles, nitric acid production facilities, various combustion facilities, etc. Exhaust gas can be mentioned, and the exhaust gas containing water vapor can also be targeted.

【0022】すなわち、排ガス中には、一般に、約2〜
15vol%程度の水蒸気が含まれており、従来の方法
では排ガス中に水蒸気が存在すると、触媒の活性が低下
してしまう。これに対し、本発明方法では、水蒸気が存
在する排ガス中のNOxをも効果的に除去することがで
きる。
That is, the exhaust gas generally contains about 2 to about 2.
Since about 15 vol% of water vapor is contained, in the conventional method, when water vapor is present in the exhaust gas, the activity of the catalyst is reduced. On the other hand, according to the method of the present invention, NOx in the exhaust gas containing water vapor can be effectively removed.

【0023】これら排ガス中のNOxの除去は、上記触
媒を用いて、該触媒に、水蒸気が存在する酸化雰囲気
中、メタノールの存在下において、反応温度200〜5
50℃で、排ガスを接触させることにより行う。
[0023] Removal of NOx of the exhaust gas, using the above catalyst, to the catalyst in an oxidizing atmosphere present water vapor, in the presence of methanol, the reaction temperature from 200 to 5
It is carried out by contacting exhaust gas at 50 ° C.

【0024】ここで、酸化雰囲気とは、排ガス中に含ま
れる一酸化炭素,水素および炭化水素と、本発明方法お
いて添加されるメタノールの還元性物質とを、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いい、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燃
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20〜200%程度である。この酸化雰
囲気中において、上記の触媒は、排ガス中に水蒸気が存
在していても、メタノールと酸素との反応よりも、メタ
ノールとNOxとの反応を優先的に促進させて、NOx
を還元分解除去する。
[0024] Here, the oxidizing atmosphere, the carbon monoxide contained in exhaust gas, and hydrogen and hydrocarbons, and a reducing substance of methanol to be added in advance how the present invention, fully oxidized water An atmosphere that contains more oxygen than the amount of oxygen required to convert it to carbon dioxide. For example, in the case of exhaust gas emitted from an internal combustion engine such as an automobile, the air-fuel ratio is large (lean region). Is usually the atmosphere of
The excess oxygen rate is about 20 to 200%. During this oxidizing atmosphere, the above catalyst, even in the presence of water vapor in the exhaust gas, than the reaction between methanol and oxygen, preferentially promotes the reaction of a meta <br/> no le and NOx NOx
Is removed by reductive decomposition.

【0025】存在させるメタノールの量は、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の還元分解に必要な理論量より少なくてよい場合
もある。ただし、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、メタノールの量は、NOxの還元分解に必
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。
The amount of methanol be present is not particularly limited, for example when the required low NOx removal rate,
In some cases, the amount may be less than the theoretical amount required for reductive decomposition of NOx. However, since the reduction reaction proceeds more when the amount exceeds the required theoretical amount, it is generally preferable to add the amount excessively. Typically, the amount of methanol is about 20 to 2,000% of the theoretical amount required for the reduction decomposition of the NOx excessive, thereby preferably about 30~1,500% excess is present.

【0026】ここで、必要なメタノールの理論量とは、
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)を還元分解するのに必要なメ
タノール量と定義するものであり、例えば、メタノール
を用いて1,000ppmの一酸化窒素(NO)を酸素
存在下で還元分解する際のメタノールの理論量は約66
7ppmとなる。一般には、排ガス中のNOx量にもよ
るが、存在させるメタノールの量は、メタン換算で約5
0〜10,000ppm程度である。
[0026] Here, the theoretical amount of methanol needed,
Since oxygen in the reaction system is present, in the method of the present invention, which is defined as a main <br/> Tano Le amount necessary for reductive decomposition of nitrogen dioxide (NO 2), for example, with methanol The theoretical amount of methanol for reductive decomposition of 1,000 ppm of nitric oxide (NO) in the presence of oxygen is about 66.
It becomes 7 ppm. In general, depending on the amount of NOx in the exhaust gas, the amount of methanol be present is about in terms of methane 5
It is about 0 to 10,000 ppm.

【0027】本発明方法において、上記の触媒によりN
Oxを還元させる還元性物質としては、理論的には、可
燃性の含酸素化合物であればいかなる物質でも、ある程
度反応は進行するが、ここで使用する有効な触媒は、ゼ
オライトやアルミナ等の酸性を有する金属酸化物より構
成される性格上、特にメタノールが好適に用いられる。
例えば、2−プロパノールや2−ブタノール等のよう
に、上記の触媒上で脱水反応を起こしやすいアルコール
を使用した場合には、容易に脱水されてオレフィンとな
り、元のアルコール(2−プロパノールや2−ブタノー
ル等)に比べてより難燃性となるため、高温でないと還
元反応が進行しなかったり、また水蒸気によって大きく
反応阻害を受けるなどの難点が生じてくる可能性があ
る。
In the method of the present invention, N
As a reducing substance for reducing Ox, theoretically, any substance can be used as long as it is a flammable oxygen-containing compound, but the reaction proceeds to some extent, but an effective catalyst used here is an acidic catalyst such as zeolite or alumina. from composed character on a metal oxide having a particularly methanol is preferably used.
For example, when an alcohol such as 2-propanol or 2-butanol that easily causes a dehydration reaction on the above-mentioned catalyst is used, it is easily dehydrated to become an olefin and the original alcohol (2-propanol or 2-butanol) is used. Since it is more flame-retardant than that of (butanol, etc.), the reduction reaction may not proceed unless it is at a high temperature, or there may be difficulties such as the reaction being greatly inhibited by water vapor.

【0028】さらに、上記の還元性物質は、触媒層への
供給の点からは個体または液体状のものが、また反応の
点からは反応温度で気化するものであればよいが、取扱
い上、常温で液体状のものがより好ましく、また安全性
の点から、添加の際には水ないし灯油、軽油等の両者に
対しても、ある程度相溶性を有するものがより好まし
い。従って、メタノールは、反応活性面ばかりでなく、
操作安全面からも好適と言える。
Further, the reducing substance may be a solid or liquid substance from the viewpoint of supply to the catalyst layer, and may be vaporized at the reaction temperature from the viewpoint of reaction. It is more preferable that it is liquid at room temperature, and from the viewpoint of safety, it is more preferable that it is compatible with water, kerosene, light oil, etc. to some extent. Accordingly, methanol is not only reactive surface,
It can be said that it is also suitable in terms of operation safety.

【0029】水によるメタノールの希釈は、使用条件に
よって異なり、特に限定されるものではないが、一般に
は、水溶液中のメタノール濃度は約5〜90%程度、好
ましくは約60〜80%程度である。
The dilution of the methanol by water, vary with use, not particularly limited, typically, methanol concentration in the aqueous solution is about 5% to 90%, preferably about 60-80% It is a degree.

【0030】本発明におけるメタノールは、爆発などの
危険を避けるための安全面および取り扱い面から、水以
外の他の希釈剤(例えば、灯油,軽油,重油等の炭化水
素)と混合して使用してもよい。
The methanol in the present invention, use of safety and handling surface for avoiding the danger of explosion, the water than other diluent (e.g., kerosene, gas oil, hydrocarbons such as heavy oil) is mixed with You may.

【0031】反応は、上記の触媒を配置した反応器を用
意して、水蒸気が存在する酸化雰囲気中で、メタノー
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、排ガス中のNOxの除
去率にもよるが、約200〜550℃、好ましくは約2
50〜450℃、特に好ましくは約300〜400℃で
ある。本発明では、還元剤としてプロパン等の炭化水素
を用いた場合と比較し、より低温で高いNOx除去率を
達成することができることを特徴とする。
The reaction to prepare the reactor disposed above catalyst, in an oxidizing atmosphere present water vapor, methanol
The be present, carried out by passing the NOx-containing exhaust gases. The reaction temperature at this time is about 200 to 550 ° C., preferably about 2 although it depends on the removal rate of NOx in the exhaust gas.
It is 50 to 450 ° C, particularly preferably about 300 to 400 ° C. The present invention is characterized in that a higher NOx removal rate can be achieved at a lower temperature as compared with the case where a hydrocarbon such as propane is used as a reducing agent.

【0032】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,必要なNOx除去率
等で決まり、特に制限はないが、概して約500〜10
0,000Hr−1、好ましくは約1,000〜70,
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 pressure is not particularly limited, and the reaction proceeds under pressure or under reduced pressure, but it is convenient to introduce the exhaust gas into the catalyst layer at a normal exhaust pressure to proceed the reaction. The space velocity is determined by the type of catalyst, other reaction conditions, the required NOx removal rate, etc., and is not particularly limited, but generally about 500 to 10
10,000 Hr -1 , preferably about 1,000 to 70,
It is in the range of 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.

【0033】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 which 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.

【0034】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などの触媒
成分を、単独または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、担体に担持しないで使用する
こともできる。
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 completely burns the above-mentioned 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 cobalt strontium trioxide, etc. The catalyst components such as the above may be used 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,
In particular, a base metal oxide or the like can be used without being supported on a carrier.

【0035】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。
The additives added for the purpose of the shape of the oxidation catalyst, molding, etc. are the same as those in the case of the reduction catalyst, and various kinds can be used.

【0036】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.

【0037】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
つの反応器に夫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。
In the method of the present invention, as a specific example of purifying exhaust gas by 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 disposing each catalyst in one reactor at a ratio according to the required performance.

【0038】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。
The ratio of the reduction catalyst (A) to the oxidation catalyst (B) is generally expressed by (A) / (B) and is about 0.5 to 9.5.
/9.5 to 0.5.

【0039】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
ることが加熱・冷却設備を特に必要とせず好ましい。
The use temperature of the oxidation catalyst may not be the same as the use temperature of the reduction catalyst, but in general, it is possible to select one that can be used within the range of the use temperature of the above-mentioned reduction catalyst. It is preferable because no special equipment is required.

【0040】[0040]

【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〔モデルガスによる還元活性評価〕 (H−ZSM−5の調製)水1200gにケイ酸ナトリ
ウム957gを溶解させた水溶液中に、水1600gに
硫酸アルミニウム41gと濃硫酸80gと塩化ナトリウ
ム360gとを溶解させた水溶液を、30分で徐々に攪
拌しながら加え混合した。さらに、臭化テトラプロピル
アンモニウム120gを加え、pH10に調整した。こ
の混合液をオートクレーブに仕込み、165℃で16時
間攪拌したところ、結晶化した。生成物を分離後、水洗
乾燥して基剤となるSiO/Al=62.7の
ペンタシル型であるZSM−5ゼオライトを得た。
EXAMPLES Next, examples of the method of the present invention will be described, but the method of the present invention is not limited to these examples. Example 1 [Evaluation of reducing activity by model gas] (Preparation of H-ZSM-5) In an aqueous solution in which 957 g of sodium silicate was dissolved in 1200 g of water, 41 g of aluminum sulfate, 80 g of concentrated sulfuric acid and 360 g of sodium chloride were added to 1600 g of water. The aqueous solution in which was dissolved was added and mixed with gradual stirring for 30 minutes. Further, 120 g of tetrapropylammonium bromide was added to adjust the pH to 10. This mixed solution was charged into an autoclave and stirred at 165 ° C. for 16 hours to crystallize. After the product was separated, it was washed with water and dried to obtain a pentasil-type ZSM-5 zeolite with SiO 2 / Al 2 O 3 = 62.7 as a base.

【0041】(プロトン型ペンタシル型ゼオライトの調
製)硝酸アンモニウム1mol/lの溶液500ml
に、上記のペンタシル型ゼオライト20gを投入し、一
昼夜攪拌しながら還流後、遠心分離した。これを、純水
で5回洗浄し、110℃で3時間空気焼成してプロトン
型ZSM−5を調製した。
(Preparation of proton-type pentasil-type zeolite) 500 ml of a 1 mol / l ammonium nitrate solution
To the above, 20 g of the above pentasil-type zeolite was added, and the mixture was refluxed with stirring for 24 hours and then centrifuged. This was washed 5 times with pure water and air-baked at 110 ° C. for 3 hours to prepare a proton type ZSM-5.

【0042】(NOxの除去反応) このようにして調製したゼオライト触媒を0.1gと
り、常圧流通式反応装置に充填し、1000ppmの一
酸化窒素(以下、NOという)と10%の酸素を含むヘ
リウムガスを毎分60mlの流速で流した系内に、水1
00ml中にメタノール2.88g(3.5vol%
含む水溶液を、マイクロフィーダーポンプを使用し
て、毎分5μlの速度で投入して反応を行った。従っ
て、系内の全ガス流速は約66ml/min,水および
メタノールの濃度はそれぞれ約8.5vol%、約13
70ppmの条件下で反応評価し、還元率を調べた。空
間速度(SV)は約20000Hr−1,反応温度は2
50〜500℃の範囲で評価した。反応ガスの分析は、
NOx分析計およびガスクロマトクラフを用いて行っ
た。NOの還元分解率は、生成した窒素の収率から求
め、その結果を実施例1として表1に示した。
(NOx removal reaction) 0.1 g of the zeolite catalyst thus prepared was filled in an atmospheric flow reactor, and 1000 ppm of nitric oxide (hereinafter referred to as NO) and 10% oxygen were added. Water containing 1 helium gas was introduced into the system at a flow rate of 60 ml per minute.
2.88 g of methanol (3.5 vol% ) in 00 ml
An aqueous solution containing, by using a micro-feeder pump, the reaction was carried out by introducing at a rate of 5 [mu] l. Therefore, the total gas flow rate in the system is about 66 ml / min, and the concentrations of water and methanol are about 8.5 vol% and about 13%, respectively.
The reaction was evaluated under the condition of 70 ppm and the reduction rate was investigated. Space velocity (SV) is about 20,000 Hr -1 , reaction temperature is 2
It evaluated in the range of 50-500 degreeC. The analysis of the reaction gas is
It was performed using a NOx analyzer and a gas chromatograph. The reductive decomposition rate of NO was determined from the yield of generated nitrogen, and the results are shown in Table 1 as Example 1.

【0043】実施例2 (プロトン型安定化Y型ゼオライトの調製)ゼオライト
として市販のプロトン型安定化Y型ゼオライト(SiO
/Al=49.7)を1.0g使用した以外
は、実施例1と同様にしてメタノールを用い、SV=2
000Hr−1の条件下で、NOの分解率を調べた。そ
の結果は、実施例2として表1に示した。
Example 2 (Preparation of proton-stabilized Y-zeolite) Proton-stabilized Y-zeolite commercially available as zeolite (SiO 2
2 / Al 2 O 3 = 49.7) except that 1.0 g was used, and methanol was used in the same manner as in Example 1 and SV = 2.
The decomposition rate of NO was examined under the condition of 000 Hr −1 . The results are shown in Table 1 as Example 2.

【0044】実施例3 (アルミナ触媒の調製) 触媒としてペレット状アルミナ(3×3mmφ、表面積
244mm/g)を粉砕して12〜50メッシュに揃
えた粗粒状アルミナ1.0gを使用し、メタノールを
いて、実施例1と同様にし、SV=2000Hr−1
条件下でNOの還元率を調べた。また、参考のために、
メタノールを使用し、水蒸気の存在しない系についても
評価した。これらの結果は、実施例3として表1に示し
た。
Example 3 (Preparation of Alumina Catalyst) Pelletized alumina (3 × 3 mmφ, surface area 244 mm 2 / g) was crushed as a catalyst, and 1.0 g of coarse-grained alumina prepared in 12 to 50 mesh was used. and have <br/> use Le, in the same manner as in example 1, was examined reduction rate of NO under the conditions of SV = 2000 hr -1. Also, for reference,
A system in which methanol was used and no water vapor was present was also evaluated. The results are shown in Table 1 as Example 3.

【0045】実施例4 (Co/アルミナ触媒の調製) 市販の酢酸コバルトの0.42mol/lの溶液を4m
l調製し、これに実施例3で用いたと同様な粗粒状アル
ミナを5g投入し、室温で3時間静置してコバルトを含
浸担持させ、100℃で一昼夜乾燥後、空気気流中、6
00℃で3時間焼成した。さらに、これをマッフル炉中
で、800℃で3時間焼成して触媒(スピネル型構造を
多く含むCoアルミネート)を調製した。コバルト金属
は、2wt%担持されていた。この触媒1.0gを用い
て、実施例1と同様にして、SV=2000Hr−1
条件下でNOの還元率を調べた。その結果は、実施例4
として表1に示した。
Example 4 (Preparation of Co / alumina catalyst) A 0.42 mol / l solution of commercially available cobalt acetate was added to 4 m.
1g was prepared, 5 g of the same coarse-grained alumina as used in Example 3 was added, and the mixture was left standing at room temperature for 3 hours to impregnate and carry cobalt, and dried at 100 ° C. for one day and night.
It was baked at 00 ° C. for 3 hours. Further, this was calcined in a muffle furnace at 800 ° C. for 3 hours to obtain a catalyst (with a spinel structure).
A high content Co aluminate) was prepared. 2 wt% of cobalt metal was supported. Using 1.0 g of this catalyst, the reduction rate of NO was examined under the conditions of SV = 2000 Hr −1 in the same manner as in Example 1. The results are shown in Example 4.
Is shown in Table 1.

【0046】実施例5 (Ni/アルミナ触媒の調製) 市販の硝酸ニッケルの0.43mol/lの溶液を4m
l調製し、これに実施例3で用いたと同様なアルミナペ
レットを5g投入し、室温で3時間静置してニッケルを
含浸担持させ、100℃で一昼夜乾燥後、空気気流中、
630℃で3時間焼成して触媒(スピネル型構造を多く
含むNiアルミネート)を調製した。ニッケル金属は、
2wt%担持されていた。この触媒1.0gを用い、還
元剤としてメタノールを用いて、実施例1と同様にし
て、SV=2000Hr−1の条件下でNOの還元率を
調べた。その結果は、実施例5として表1に示した。
Example 5 (Preparation of Ni / alumina catalyst) A commercially available 0.43 mol / l solution of nickel nitrate was added to 4 m.
1g, 5g of the same alumina pellets as used in Example 3 was added, and left to stand at room temperature for 3 hours to impregnate and carry nickel, and dried at 100 ° C for a whole day and night, in an air stream,
Calcination at 630 ° C for 3 hours was followed by catalyst (many spinel type structures
Containing Ni aluminate) was prepared. Nickel metal
It was carried by 2 wt%. Using 1.0 g of this catalyst and methanol as a reducing agent, the reduction rate of NO was examined under the conditions of SV = 2000 Hr −1 in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 as Example 5.

【0047】実施例6 (プロトン型モルデナイトの調製)硝酸アンモニウム1
mol/lの溶液500mlに、市販のナトリウム型モ
ルデナイト(SiO/Al=20.1)20g
を投入し、一昼夜攪拌しながら、還流後、遠心分離し
た。これを、純水で5回洗浄し、110℃で終夜乾燥
後、500℃で3時間空気乾燥して、プロトン型モルデ
ナイトを調製した。
Example 6 (Preparation of Proton Mordenite) Ammonium Nitrate 1
In 500 ml of a mol / l solution, 20 g of commercially available sodium mordenite (SiO 2 / Al 2 O 3 = 20.1) was added.
Was charged, and the mixture was refluxed with stirring for 24 hours and then centrifuged. This was washed with pure water 5 times, dried at 110 ° C. overnight, and air dried at 500 ° C. for 3 hours to prepare a proton-type mordenite.

【0048】(アルミナ/プロトン型モルデナイト触媒
の調製)上記で得たプロトン型モルデナイト5gと、実
施例4で用いたと同様なアルミナペレットを粉砕した粉
末5gとを均一に混合して、触媒を調製した。
(Preparation of Alumina / Proton-type Mordenite Catalyst) The catalyst was prepared by uniformly mixing 5 g of the proton-type mordenite obtained above and 5 g of powder obtained by grinding the same alumina pellets as used in Example 4. .

【0049】(NO除去反応)この触媒0.1gを用
い、還元剤としてメタノールを用いて、実施例1と同様
にし、SV=20000Hr−1の条件下で、NOの還
元率を調べた。その結果は、実施例6として表1に示し
た。
(NO removal reaction) Using 0.1 g of this catalyst and methanol as a reducing agent, the reduction ratio of NO was examined under the conditions of SV = 20,000 Hr −1 in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1 as Example 6.

【0050】比較例1 (銅担持ゼオライトの調製)市販の酢酸銅の0.05m
ol/lの溶液を調製し、これを実施例1と同様にして
調製した基剤ZSM−5を投入し、室温で一昼夜攪拌し
ながら、還流後、遠心分離した。この操作を3回繰り返
し、最後に純水で5回洗浄し、110℃で終夜乾燥して
銅担持ゼオライトを調製した。銅金属は、3.2wt%
担持されていた。
Comparative Example 1 (Preparation of copper-supported zeolite) 0.05 m of commercially available copper acetate
An ol / l solution was prepared, the base ZSM-5 prepared in the same manner as in Example 1 was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours, refluxed, and then centrifuged. This operation was repeated 3 times, and finally, washed with pure water 5 times and dried overnight at 110 ° C. to prepare a copper-supported zeolite. Copper metal is 3.2 wt%
It was carried.

【0051】(NOxの除去反応)このようにして調製
した銅担持ゼオライトを0.1g用い、実施例1と同様
に還元剤にメタノールを用いて、SV=20000Hr
−1の条件下でNOの還元率を調べた。その結果は、比
較例1として表1に示した。
(NOx removing reaction) 0.1 g of the copper-supported zeolite thus prepared was used, methanol was used as the reducing agent in the same manner as in Example 1, and SV = 20000 Hr.
The reduction rate of NO was examined under the condition of -1 . The results are shown in Table 1 as Comparative Example 1.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】なお、表1は、水が8.5vol%存在下
の結果を示し、表1中の実施例3のカッコ内の数値は、
水蒸気の存在しない系の結果を示す。表1から明らかな
ように、還元剤としてメタノールを使用することによっ
て、水蒸気存在下においても、触媒の還元活性は低下す
ることなく、かつ低温域で高活性を示すことが分かる。
また、プロトン型ゼオライトに銅を担持した比較例で
は、各実施例に比べて、NO還元率が大きく劣り、本発
明方法で採用する金属を含有しないプロトン型ゼオライ
トの有効性が分かる。
Table 1 shows the results in the presence of 8.5 vol% of water, and the numerical values in parentheses of Example 3 in Table 1 are
The results of the system in the absence of water vapor are shown. As apparent from Table 1, by using methanol as the reducing agent, even in the presence of steam, without reducing activity of the catalyst is reduced, and it can be seen that the high activity at low temperature region.
Further, in the comparative example in which the copper is supported on the proton-type zeolite, the NO reduction rate is significantly inferior to the respective examples, and the effectiveness of the proton-type zeolite containing no metal employed in the method of the present invention can be seen.

【0054】比較例2〜4 また還元剤としてプロパン(340ppm)を用いた以
外は、実施例1と同様にして、各触媒についてNO還元
反応における水蒸気の影響を調べた。水蒸気の量は、マ
イクロフィーダーポンプを使用して、触媒層上で1.6
vol%と8.5vol%の濃度となるように、それぞ
れ調製して投入した。その結果を、比較例2〜4として
表2に示した。
Comparative Examples 2 to 4 In the same manner as in Example 1 except that propane (340 ppm) was used as the reducing agent, the effect of water vapor on the NO reduction reaction was examined for each catalyst. The amount of water vapor was 1.6 on the catalyst layer using a micro feeder pump.
They were prepared and added so that the concentrations would be vol% and 8.5 vol%, respectively. The results are shown in Table 2 as Comparative Examples 2 to 4.

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】表2から明らかなように、プロパンのよう
な炭化水素を還元剤として用いた場合、水蒸気の存在し
ない系では、触媒上で有効にNO還元反応が進行する
が、水蒸気が1.6vol%の少量でも存在すると、反
応は阻害され、いずれの触媒も水蒸気の量が多くなるほ
ど還元率は低下することが分かる。アルミナ、Co/ア
ルミナ、Ni/アルミナの各触媒は、500℃以上の高
温域では還元率はそれほど低下しないが、400℃程度
の実ガス排気温域での還元率低下は著しい。
As is clear from Table 2, when a hydrocarbon such as propane is used as a reducing agent, the NO reduction reaction effectively proceeds on the catalyst in a system in which water vapor does not exist, but water vapor is 1.6 vol. It can be seen that the presence of even a small amount of% hinders the reaction, and the reduction rate of any catalyst decreases as the amount of steam increases. Although the reduction rates of the alumina, Co / alumina, and Ni / alumina catalysts do not decrease so much in the high temperature range of 500 ° C. or higher, the reduction rates in the actual gas exhaust temperature range of about 400 ° C. significantly decrease.

【0057】また、アノレミナ触媒については、還元剤
として2−プロパノール(約510ppm)を用いて実
施例1と同様にしてNO還元率を調べたが、メタノー
見られたような、400℃以下の低温域での触媒活性
の向上効果はあまり見られない。これについては、反応
生成ガス中にプロピレンの生成が見られたことから、2
−プロパノールの脱水反応が起き、水蒸気の阻害を受け
て活性向上を示さないものと推察される。
[0057] As for the Anoremina catalyst has been investigated NO reduction rate in the same manner as in Example 1 using 2-propanol (about 510 ppm) as a reducing agent, methanol
The effect of improving the catalytic activity in the low temperature range of 400 ° C. or lower as seen in No. 2 is not seen so much. Regarding this, since the production of propylene was observed in the reaction product gas, 2
-It is assumed that the dehydration reaction of propanol occurs and the activity is not improved due to the inhibition of water vapor.

【0058】 実施例7〜9〔実ガスによる還元活性評価〕 (触媒の調製) 実施例3で使用したと同様の3mmφのペレット状アル
ミナを、630℃で3時間空気中焼成して、実ガス評価
用アルミナ供試触媒とした。また、このペレット状アル
ミナに、実施例4と同様にして、コバルト金属を2%担
持して、実ガス評価用Co/アルミナ供試触媒(スピネ
ル型構造を多く含むCoアルミネート)とした。コバル
ト金属については、XMA(X線マイクロアナライザ
ー)分析して、内部まで均一に担持されていることを確
認して使用した。
Examples 7 to 9 [Evaluation of reduction activity using actual gas] (Preparation of catalyst) The same pelletized alumina of 3 mmφ as used in Example 3 was calcined in air at 630 ° C for 3 hours to obtain an actual gas. It was used as an alumina test catalyst for evaluation. Further, in the same manner as in Example 4, 2% of cobalt metal was loaded on the pellet-shaped alumina, and a Co / alumina test catalyst for actual gas evaluation (spine
Co-aluminate) containing a large amount of le-type structure . The cobalt metal was analyzed by XMA (X-ray microanalyzer) and used after confirming that it was uniformly supported inside.

【0059】(NOxの除去反応)上記のようにして調
製した触媒120mlを常圧流通式反応装置(内径2イ
ンチ)に充填して、ディーゼル機関より発生する排ガス
に所定量の還元剤を混合したものを、400℃に保った
触媒層に、毎分20リットルの流速で送入して、反応を
行った。実施例7では、アルミナ触媒を用いて、上記排
ガス(組成:NO;505ppm,水;6.0vol
%)に、還元剤としてメタノールを触媒層の入口に毎分
40μl添加して、200時間の活性寿命試験を実施し
た。排ガスおよび反応ガス中のNOxを、化学発光式N
Ox分析計で分析して、NOx除去率を算出した。その
結果を、実施例7として表3に示した。
(NOx removal reaction) 120 ml of the catalyst prepared as described above was filled in a normal pressure flow reactor (inner diameter: 2 inches), and a predetermined amount of reducing agent was mixed with the exhaust gas generated from the diesel engine. The product was fed into a catalyst layer kept at 400 ° C. at a flow rate of 20 liters per minute to carry out a reaction. In Example 7, the exhaust gas (composition: NO; 505 ppm, water; 6.0 vol) using an alumina catalyst.
%), Methanol as a reducing agent was added to the inlet of the catalyst layer at 40 μl / min, and an active life test was performed for 200 hours. The NOx in the exhaust gas and the reaction gas is chemiluminescence type N
It analyzed by the Ox analyzer and calculated the NOx removal rate. The results are shown in Table 3 as Example 7.

【0060】また、実施例8では、アルミナとCo/ア
ルミナ(スピネル型構造を多く含むCoアルミネート)
との両触媒を用い、上記の排ガスを使用して、実施例7
と同様な方法で100時間経過させ、触媒の活性がほぼ
安定化した時点で、メタノールの添加量を20〜120
μl(500〜3000ppm)の範囲で変化させて、
還元率に及ぼすメタノール添加量の影響を調べた。その
結果を、実施例8として表4に示した。
In Example 8, alumina and Co / alumina (Co aluminate containing a large amount of spinel type structure)
Example 7 using both of the above catalysts and the above exhaust gas.
In the same manner as above for 100 hours, when the activity of the catalyst is almost stabilized, the amount of methanol added is 20 to 120.
By changing it in the range of μl (500 to 3000 ppm),
The effect of the amount of methanol added on the reduction rate was investigated. The results are shown in Table 4 as Example 8.

【0061】さらに、実施例9では、アルミナ触媒につ
いて、実施例8と同様にして100時間経過させた後、
エンジン条件を変更して、NO濃度1710ppmの排
ガスとし、高NO濃度条件下における還元活性に及ぼす
還元剤の効果をプロピレンとメタノールをそれぞれ用い
て、300〜650℃の温度範囲で調べた。その結果
を、実施例9として表5に示した。
Furthermore, in Example 9, after the alumina catalyst was allowed to stand for 100 hours in the same manner as in Example 8,
The engine conditions were changed to produce exhaust gas with a NO concentration of 1710 ppm, and the effect of the reducing agent on the reducing activity under high NO concentration conditions was investigated in the temperature range of 300 to 650 ° C. using propylene and methanol, respectively. The results are shown in Table 5 as Example 9.

【0062】なお、ディーゼル機関の運転条件および排
ガスの組成を表6に示した。
The operating conditions of the diesel engine and the composition of the exhaust gas are shown in Table 6.

【0063】[0063]

【表3】 [Table 3]

【0064】[0064]

【表4】 [Table 4]

【0065】[0065]

【表5】 [Table 5]

【0066】[0066]

【表6】 [Table 6]

【0067】表3の寿命試験から明らかなように、水蒸
気やSOxの共存する実ガス雰囲気下においても、反応
開始直後、還元率は若干低下する傾向が見られるが、2
4時間経過後すぐ安定化し、それ以降ほとんど低下する
ことなしに推移することが分かる。また、表4から明ら
かなように、両触媒とも、還元率はメタノールの添加量
の増加とともに向上し、添加量変化に対しては、第4周
期遷移金属を担持したCo/アルミナ触媒(スピネル型
構造を多く含むCoアルミネート)がより有効に作用す
ることが分かる。さらに、表5から明らかなように、メ
タノールを還元剤とした場合に、低温還元活性が大幅に
改善されることが分かる。
As is clear from the life test in Table 3, the reduction rate tends to slightly decrease immediately after the start of the reaction even in an actual gas atmosphere in which water vapor and SOx coexist.
It can be seen that after 4 hours, it stabilizes immediately, and thereafter it changes with almost no decrease. Further, as is clear from Table 4, the reduction rate of both catalysts increased with an increase in the addition amount of methanol, and the Co / alumina catalyst supporting the fourth period transition metal (spinel type
It can be seen that Co-aluminate containing a large amount of structure acts more effectively. Furthermore, as is clear from Table 5, it is found that the low-temperature reducing activity is significantly improved when methanol is used as the reducing agent.

【0068】[0068]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明方法によれ
ば、水蒸気および酸素が過剰に存在する酸化雰囲気にお
いて、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プロトン型ゼオライト
等の触媒が、メタノールの存在下で、NOxとメタノー
ルとの反応を優先的に促進させるからである。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
の設備からの水蒸気を含有する排ガス中から効率よくN
Ox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 in detail above, according to the method of the present invention, NOx in exhaust gas can be efficiently removed in an oxidizing atmosphere in which water vapor and oxygen are excessively present. This catalyst proton-type zeolite in the present invention method, in the presence of methanol, NOx and methanol
This is because it preferentially promotes the reaction with the le . As described above, the method of the present invention efficiently removes N from exhaust gas containing steam from various facilities including diesel engine exhaust gas.
Ox can be removed and the industrial value is extremely high.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/74 ZAB B01D 53/34 129B 23/75 B01J 23/74 311A 23/755 321A (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 吉成 知博 埼玉県浦和市元町3−32−25−201 (72)発明者 田畑 光紀 埼玉県幸手市権現堂1134−2 (72)発明者 土田 裕志 神奈川県川崎市川崎区京町2−24−6− 408 (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 平4−156922(JP,A) 特開 平3−181321(JP,A) 特開 平2−149317(JP,A) 特開 平2−233124(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01J 23/74 ZAB B01D 53/34 129B 23/75 B01J 23/74 311A 23/755 321A (72) Inventor, Kazuaki Kaneda, 1-1, Higashi 1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki Institute of Industrial Science and Technology (72) Inventor Hideaki Hamada 1-1-chome, Higashi, Tsukuba, Ibaraki (72) Inventor, Takehiko Ito Higashi 1-1-chome, Tsukuba-shi, Ibaraki Institute of Chemical Technology, Institute of Industrial Technology (72) Inventor, Moto Sasaki Ic-chome 1-chome, Tsukuba, Ibaraki, Institute of Chemical Technology (72) Inventor Fujio Suganuma Katsushika-kita, Saitama 228-16 (72) Inventor Tomohiro Yoshinari 3-32-25-201 Motomachi, Urawa City, Saitama Prefecture (72) Inventor Tada Mitsunori Hata 1134-2, Gongendo, Satte City, Saitama Prefecture (72) Inventor, Hiroshi Tsuchida 2-24-6-408, Kyomachi, Kawasaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture (72) Tadao Nakatsuji, 5-1, Hinoshima-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Institute (72) Inventor Hiromitsu Shimizu 5-1, Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor, Ritsu Yaskawa 5 Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Prefecture D. No. 1 Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Laboratory Examiner Yoshio Ishii (56) Reference JP 4-156922 (JP, A) JP 3-181321 (JP, A) JP 2-149317 ( JP, A) JP-A-2-233124 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 過剰の酸素および水蒸気が存在する酸化
雰囲気中、メタノールの存在下において、プロトン型ゼ
オライト、アルミナ、第4周期遷移金属アルミナとの
スピネル型金属アルミネートから選ばれる一種以上の触
媒と、窒素酸化物を含む排ガスとを、反応温度200〜
550℃にて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 in an oxidizing atmosphere an excess of oxygen and water vapor are present, in the presence of methanol, proton-type zeolite, alumina, and the fourth period transition metal and alumina
One or more catalysts selected from spinel-type metal aluminates and exhaust gas containing nitrogen oxides at a reaction temperature of 200-
A method for removing nitrogen oxides, which comprises contacting at 550 ° C.
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