JP2847021B2 - Method for reducing and removing nitrogen oxides - Google Patents

Method for reducing and removing nitrogen oxides

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JP2847021B2
JP2847021B2 JP5305976A JP30597693A JP2847021B2 JP 2847021 B2 JP2847021 B2 JP 2847021B2 JP 5305976 A JP5305976 A JP 5305976A JP 30597693 A JP30597693 A JP 30597693A JP 2847021 B2 JP2847021 B2 JP 2847021B2
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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、排ガス中の窒素酸化物
を、少量添加した炭化水素類もしくは含酸素有機化合
物、あるいは排ガス中に残存する炭化水素類もしくは含
酸素有機化合物の存在下で、特定のアルミナ触媒と接触
させて、排ガス中の窒素酸化物を除去する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for producing nitrogen oxides in an exhaust gas, which contains a small amount of added hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds, or remains in the exhaust gas under oxidizing conditions in which excess oxygen is present. The present invention relates to a method for removing nitrogen oxides in exhaust gas by contacting a specific alumina catalyst in the presence of a hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound.

【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、その効果的処
理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 "nitrogen oxides").
Since “NOx” is harmful to health and can cause photochemical smog and acid rain, development of an effective treatment means is desired.

【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を低減する方法がすでにいく
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)ボイラーなどの大型設備
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N
Oxの除去方法として、銅などの金属を担持させたアル
ミナなどの金属酸化物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63−10
0919号公報など)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 catalyst method for gasoline vehicles, and (b) a selective catalytic reduction method using ammonia for exhaust gas from large equipment discharge sources such as boilers. Other proposed methods include (c) N2 in exhaust gas using hydrocarbons.
As a method for removing Ox, a method is used in which a metal oxide such as alumina carrying a metal such as copper is brought into contact with a gas containing NOx in the presence of a hydrocarbon as a catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 63-10 / 1988).
No. 0919).

【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、排ガスに含まれる
酸素量と、炭化水素成分と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的に等量となるように燃焼を
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など
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 exhaust gas are converted into water and carbon dioxide by a catalyst, and simultaneously NOx
Is reduced to nitrogen, but combustion is performed so that the amount of oxygen contained in the exhaust gas and the amount of oxygen required to oxidize hydrocarbon components and carbon monoxide are chemically equivalent. In a system in which excess oxygen exists, such as a diesel engine, there is a serious problem that it cannot be applied in principle.

【0005】また、(ロ)の方法では、非常に有毒であ
り、しかも多くの場合高圧ガスとして取り扱わねばなら
ないアンモニアを用いるため、その取り扱いが容易でな
く、また設備が巨大化し、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も極めて困難であ
り、さらに経済性もよくない。
In the method (b), ammonia is used which is very toxic and which must be treated as a high-pressure gas in many cases. Therefore, the handling is not easy, the equipment becomes large, and a small exhaust gas is generated. Application to sources, especially mobile sources, is technically extremely difficult and 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ともに、触媒の活性も不十分であ
る。すなわち、触媒の成分として銅のような金属を含む
ため、ディーゼル機関から排出される硫黄酸化物により
被毒されるばかりでなく、添加した金属の凝集などによ
り触媒の活性低下も起こるため、ディーゼル機関からの
排ガス中のNOxを除去するには適さず、実用化には至
っていない。
[0006] On the other hand, the method (c) is mainly intended for gasoline-powered vehicles, and is difficult to apply under exhaust gas conditions of a diesel engine and has insufficient catalyst activity. In other words, since a metal such as copper is contained as a component of the catalyst, not only is it poisoned by sulfur oxides discharged from the diesel engine, but also the activity of the catalyst decreases due to aggregation of the added metal and the like. It is not suitable for removing NOx in exhaust gas from wastewater, and has not been put to practical use.

【0007】本発明は、以上の(イ)〜(ハ)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も、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硫黄酸化物を含む排ガ
スであっても、該排ガス中のNOxを効率良く除去する
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 examining the various problems existing in the above (a) to (c), and is produced from various facilities including exhaust gas of a diesel engine even in an oxidizing atmosphere. It is an object of the present invention to propose a method for efficiently removing NOx in an exhaust gas containing sulfur oxides.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記の目的を達成するために、研究を重ねた結果、特定
のアルミナ触媒を用いることにより、硫黄酸化物の含ま
れている排ガスにおいても、従来より高い割合で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 Action for Solving the Problems The present inventors have
In order to achieve the above object, as a result of repeated studies, the use of a specific alumina catalyst has enabled a higher NOx concentration in exhaust gas containing sulfur oxides than in the past.
Have been found, and the present invention has been completed.

【0009】すなわち、本発明のNOx除去方法は、過
剰の酸素が存在する酸化雰囲気中、炭化水素類もしくは
含酸素有機化合物の存在下において、(1)アルカリ金
属またはアルカリ土類金属の一方または双方の含有量が
0.5wt%以下であって、(2)径60Å以下の細孔
から形成される細孔容積が0.06cm/g以上で、
かつ径80Å以下の細孔から形成される細孔容積が0.
1cm/g以上であるアルミナ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。
That is, the method for removing NOx according to the present invention is characterized in that (1) one or both of an alkali metal and an alkaline earth metal in an oxidizing atmosphere containing excess oxygen in the presence of hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds. (2) a pore volume formed from pores having a diameter of 60 ° or less is 0.06 cm 3 / g or more;
And the volume of pores formed from pores having a diameter of 80 ° or less is 0.
The method is characterized in that an alumina catalyst of 1 cm 3 / g or more is brought into contact with an exhaust gas containing nitrogen oxides.

【0010】以下、本発明の詳細を作用と共に説明す
る。本発明で使用することができる触媒は、上記(1)
と(2)の要件を満たすアルミナ触媒であるが、これら
の要件を必要とする理由について、各要件毎に以下に説
明する。
The details of the present invention will be described below together with the operation. The catalyst which can be used in the present invention is the above (1)
The reason why these requirements are required for the alumina catalyst satisfying the requirements of (2) and (2) will be described below for each requirement.

【0011】(1)の要件について;本発明の基本的な
反応は、炭化水素類もしくは含酸素有機化合物としてプ
ロパン(C)を、NOxとして二酸化窒素(NO
)をそれぞれ例に採れば、化1に示す反応式によるも
のと推測される。
Regarding the requirement of (1); the basic reaction of the present invention is that propane (C 3 H 8 ) is used as a hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound, and nitrogen dioxide (NO) is used as NOx.
If 2 ) is taken as an example, it is presumed to be based on the reaction formula shown in Chemical formula 1.

【0012】[0012]

【化1】 Embedded image

【0013】すなわち、NOをNにまで還元させる
には、CがCOとHOにまで酸化することが
必要であり、Cの酸化が進まなければ、NO
還元も進まない。ただし、Cの酸化が進みすぎる
と、Cが化1の反応に関与しなくなり、この結果
としてNOの還元率も低下する。したがって、NOx
を高い割合で還元するには、NOxの還元剤であるC
などの炭化水素類もしくは含酸素有機化合物(以
下、炭化水素類もしくは含酸素有機化合物を「還元剤」
と記すこともある)の適度な酸化が必要となる。このよ
うな還元剤の適度な酸化を促すために、本発明では、ア
ルミナ触媒を使用するものである。
That is, in order to reduce NO 2 to N 2 , it is necessary to oxidize C 3 H 8 to CO 2 and H 2 O. If the oxidation of C 3 H 8 does not proceed, NO The reduction of 2 does not progress either. However, if the oxidation of C 3 H 8 progresses too much, C 3 H 8 does not participate in the reaction of the chemical formula 1, and as a result, the reduction rate of NO 2 also decreases. Therefore, NOx
To reduce NO at a high rate, C 3 which is a NOx reducing agent is used.
Hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds such as H 8 (hereinafter, hydrocarbons or oxygen-containing organic compound "reducing agent"
(Sometimes referred to as). In order to promote appropriate oxidation of such a reducing agent, an alumina catalyst is used in the present invention.

【0014】ところで、アルミナ触媒を使用する場合、
還元剤の酸化程度は同一であっても、NOxの還元除去
効率(酸化によって消費される還元剤当たりに換算した
NOx除去率の意)は大きく異なることがある。この原
因を検討した結果、NOx還元除去効率は、アルミナ触
媒中の不純物と関連し、特にアルカリ金属やアルカリ土
類金属がNOx還元除去効率に大きな影響を与えること
が見出された。そこで、本発明では、アルミナ触媒のア
ルカリ金属またはアルカリ土類金属の一方または双方の
含有量を、一定量以下、具体的には約0.5wt%以
下、好ましくは約0.1wt%以下とするのである。
By the way, when an alumina catalyst is used,
Even if the degree of oxidation of the reducing agent is the same, the NOx reduction and removal efficiency (meaning the NOx removal rate converted per reducing agent consumed by oxidation) may be significantly different. As a result of studying the cause, it has been found that the NOx reduction removal efficiency is related to impurities in the alumina catalyst, and particularly that an alkali metal or an alkaline earth metal greatly affects the NOx reduction removal efficiency. Therefore, in the present invention, the content of one or both of the alkali metal and the alkaline earth metal of the alumina catalyst is set to a certain amount or less, specifically, about 0.5 wt% or less, preferably about 0.1 wt% or less. It is.

【0015】なお、アルカリ金属またはアルカリ土類金
属の一方または双方の含有量は、少なければ少ないほど
良く、下限は特に限定されず、これらの金属除去技術の
進歩によって、そして不純物としてのこれらの金属の含
有量の測定技術の進歩によって、殆ど0となることもあ
り得る。
The content of one or both of the alkali metal and the alkaline earth metal is preferably as small as possible, and the lower limit is not particularly limited. It can be almost zero due to the progress of the technology for measuring the content of.

【0016】また、これらアルカリ金属やアルカリ土類
金属とともに、硫黄の含有量もできるだけ少ないこと
が、上記のNOx還元除去効率を高める上で好ましく、
具体的には、硫黄含有量はアルカリ金属やアルカリ土類
金属と同様に約0.1wt%以下で、できるだけ少ない
ほど、最適には殆ど0とすることが望ましい。
Further, it is preferable that the content of sulfur is as small as possible together with these alkali metals and alkaline earth metals in order to enhance the NOx reduction and removal efficiency.
More specifically, the sulfur content is preferably about 0.1 wt% or less as in the case of alkali metals and alkaline earth metals.

【0017】そして、本発明では、アルカリ金属または
アルカリ土類金属の一方または双方の含有量が約0.5
wt%以下のアルミナ触媒を使用するものである。もち
ろん、上記のように、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属の一方または双方の含有量が略0である場合、加え
て硫黄の含有量も略0である場合には、水分を除くAl
としての構成比率が略100wt%であることも
あり得る。
In the present invention, the content of one or both of the alkali metal and the alkaline earth metal is about 0.5.
The catalyst uses an alumina catalyst of not more than wt%. Of course, as described above, when the content of one or both of the alkali metal and the alkaline earth metal is substantially 0, and when the content of sulfur is also substantially 0, Al excluding moisture is removed.
The composition ratio as 2 O 3 may be about 100 wt%.

【0018】(2)の要件について:上記のような還元
剤の適度な酸化を促して、NOx還元除去効率を、より
低温、かつより高速(高SV)下で高めるには、本発明
者らが特願平4−231376号明細書(以下、「先提
案」と記す)にて開示したように、特定の径以下の細孔
により形成される細孔容積の大きさが重要な要因とな
る。この細孔容積が大きいほど、上記の還元剤の適度な
酸化を良好に進行させることができる。
Regarding the requirement (2): In order to promote the appropriate oxidation of the reducing agent as described above to increase the NOx reduction removal efficiency at a lower temperature and at a higher speed (high SV), the present inventors have proposed a method. As disclosed in Japanese Patent Application No. 4-231376 (hereinafter referred to as "prior proposal"), the size of the pore volume formed by pores having a specific diameter or less is an important factor. . The larger the pore volume, the better the appropriate oxidation of the reducing agent can proceed.

【0019】先提案においては、特定の径としては80
Å以下の径が重要であり、これらの細孔より形成される
細孔容積が還元剤の酸化率に大きく関与していることを
示している。しかしながら、その後の詳細な検討の結
果、径80Å以下の細孔容積に占めるさらに小さな径、
具体的には約60Å以下の径を有する細孔により形成さ
れる細孔容積もが、酸化率に関与していることが確認さ
れた。
In the prior proposal, the specific diameter is 80
The diameter of Å or less is important, indicating that the pore volume formed by these pores greatly affects the oxidation rate of the reducing agent. However, as a result of a detailed study, a smaller diameter occupying a pore volume of 80 ° or less,
Specifically, it was confirmed that the pore volume formed by pores having a diameter of about 60 ° or less also contributed to the oxidation rate.

【0020】すなわち、約60Å以下の径を有する細孔
により形成される細孔容積が、0.06cm/g以
上、好ましくは0.08cm/g以上、さらに好まし
くは0.10cm以上で、かつ約80Å以下の径を有
する細孔により形成される細孔容積が、0.1cm
g以上、好ましくは0.15cm/g以上、より好ま
しくは0.2cm/g以上において、上記の還元剤の
適度な酸化を良好に進行させることができる。
[0020] That is, the pore volume formed by pores with a size of less than or equal to about 60Å is, 0.06 cm 3 / g or more, preferably 0.08 cm 3 / g or more, more preferably 0.10 cm 3 or more And a pore volume formed by pores having a diameter of about 80 ° or less is 0.1 cm 3 /
When the amount is not less than g, preferably not less than 0.15 cm 3 / g, more preferably not less than 0.2 cm 3 / g, appropriate oxidation of the reducing agent can be favorably advanced.

【0021】この場合、径80Å以下の細孔容積が0.
26cm/g以上有するものであれば、径60Å以下
の細孔容積は特に限定されない(先提案参照)が、径8
0Å以下の細孔容積が0.26cm/g未満のもの
は、径60Å以下の細孔容積の大小が、反応特性、特に
還元剤の酸化特性に大きく影響を与える。
In this case, the volume of pores having a diameter of 80 ° or less is 0.1 mm.
The pore volume of a diameter of 60 ° or less is not particularly limited as long as it has a diameter of 26 cm 3 / g or more (see the previous proposal),
When the pore volume at 0 ° or less is less than 0.26 cm 3 / g, the size of the pore volume at 60 ° or less greatly affects the reaction characteristics, particularly the oxidation characteristics of the reducing agent.

【0022】なお、径60Å以下の細孔容積の上限は、
特に限定しないが、余り大きいものは、製造技術が困難
となり、たとえ製造できたとしてもコストが高騰するた
め、実用性に欠ける。しかも、径60Å以下の小さな細
孔を多くすると、触媒担体の性状に変化をもたらす焼結
が生じ易くなり、表面積の減少を引き起こす。本発明の
アルミナ触媒においても、表面積は大きい程好ましいこ
とは言うまでもなく、したがって径60Å以下の細孔に
より形成される細孔容積の上限は、特に限定はしないも
のの、約0.2cm/g付近とすることが好ましい。
同様の理由より、径80Å以下の細孔により形成される
細孔容積の上限も、約0.6cm/g付近、好ましく
は約0.4cm/g付近、より好ましくは約0.26
cm/g付近が適している。
The upper limit of the volume of pores having a diameter of 60 ° or less is as follows:
Although not particularly limited, an excessively large one lacks practicality because the manufacturing technique becomes difficult, and even if it can be manufactured, the cost rises. In addition, when the number of small pores having a diameter of 60 ° or less is increased, sintering that causes a change in the properties of the catalyst carrier is likely to occur, and the surface area is reduced. In the alumina catalyst of the present invention, it is needless to say that the larger the surface area, the better. Therefore, the upper limit of the pore volume formed by pores having a diameter of 60 ° or less is not particularly limited, but is about 0.2 cm 3 / g. It is preferable that
For the same reason, the upper limit of the pore volume formed by pores having a diameter of 80 ° or less is also about 0.6 cm 3 / g, preferably about 0.4 cm 3 / g, more preferably about 0.26 cm 3 / g.
Suitable around cm 3 / g.

【0023】本発明におけるアルミナ触媒の細孔径が反
応特性を支配する理由は、未だ明らかとなってはいない
ものの、以下の理由が推測される。
The reason why the pore size of the alumina catalyst in the present invention controls the reaction characteristics has not been elucidated yet, but the following reasons are presumed.

【0024】一般に、多孔質固体触媒の内表面は、外表
面に比べて著しく大きく、触媒反応は、実質的に内表面
にて進行する。このとき、反応分子は、外表面から細孔
内を拡散し、活性点が分布している内表面に移動する。
強制的な流動ができない程度の大きさの比較的大きな細
孔では、反応分子は、相互に衝突を繰り返しながら移動
する通常の分子拡散となる。これに対して、十分に小さ
いミクロ細孔域では、反応分子は、主として管壁への衝
突によるクヌッセン拡散にて移動する。
Generally, the inner surface of a porous solid catalyst is significantly larger than the outer surface, and the catalytic reaction proceeds substantially on the inner surface. At this time, the reactive molecules diffuse from the outer surface into the pores and move to the inner surface where active points are distributed.
In a relatively large pore that cannot be forcedly flowed, the reaction molecules undergo normal molecular diffusion in which they move while repeating collision with each other. On the other hand, in a sufficiently small micropore region, the reactive molecules move mainly by Knudsen diffusion due to collision with the tube wall.

【0025】本発明における径60Åや径80Åの細孔
を多く有する特定のアルミナ触媒上では、クヌッセン拡
散にて比較的多くの反応分子が移動するため、反応分子
は、触媒活性点に、より多く接触できることとなり、よ
り反応が促進されるものと考えられる。
On the specific alumina catalyst having a large number of pores having a diameter of 60 ° or 80 ° in the present invention, a relatively large number of reactive molecules move by Knudsen diffusion, so that more reactive molecules are located at the catalytically active sites. It is considered that contact is possible, and the reaction is further promoted.

【0026】このような作用をなす(2)の要件の細孔
容積を求めるには、先提案にも記載したように、先ず、
表面積を、窒素吸着等温線からBET法により求める一
方、細孔分布を、相対圧0.967までの窒素吸着脱離
等温線(−196℃)を測定し、これからBJH法もし
くはD−H法により半径200Å以下の細孔についての
分布を求める。次いで、これらの結果から、(2)の要
件の細孔容積を算出する。なお、本発明におけるアルミ
ナ触媒の物性値は、600℃での焼成処理を空気中で3
時間以上行ったアルミナについて測定されたものであ
る。
In order to determine the pore volume of the requirement (2) which has such an effect, first, as described in the previous proposal, first,
While the surface area is determined from the nitrogen adsorption isotherm by the BET method, the pore distribution is measured by a nitrogen adsorption and desorption isotherm (-196 ° C) up to a relative pressure of 0.967, and then measured by the BJH method or the DH method. The distribution for pores with a radius of 200 ° or less is determined. Next, the pore volume of the requirement (2) is calculated from these results. The physical properties of the alumina catalyst according to the present invention are as follows.
This is measured for alumina that has been used for more than an hour.

【0027】上記(1),(2)の要件を満たす本発明
のアルミナ触媒は、公知の各種の方法で製造することが
できる。その一例を簡単に説明すれば、先ず各種のアル
ミニウム塩の水溶液を原料としてアルミニウム水和物を
調製し、次いでこれを焼成(熱分解)してアルミナにす
ればよい。ところで、アルミニウム水和物を調製する際
に、原料水溶液の濃度あるいはpH、熟成時間、沈澱生
成時の温度などの条件を調節することにより、種々のア
ルミナ水和物が生成する。例えば、アルミン酸ナトリウ
ム水溶液と二酸化炭素からアルミナ水和物の沈澱を調製
する場合、上記のような各種の条件を調節することによ
り、ベーマイト(擬ベーマイト)、バイヤライト、ギプ
サイドなどが生成する。これらの水和物のうち、擬ベー
マイトなどのように結晶性の低いものを焼成して得られ
るアルミナは、バイヤライト、ギプサイドなどのように
結晶性の高いものを多く含むアルミニウム水和物を焼成
して得られるアルミナより、比表面積および細孔容積が
大きく、好ましい。
The alumina catalyst of the present invention satisfying the requirements (1) and (2) can be produced by various known methods. To briefly explain an example, first, an aluminum hydrate is prepared from aqueous solutions of various aluminum salts as raw materials, and then this is calcined (pyrolyzed) to obtain alumina. By the way, when preparing aluminum hydrate, various alumina hydrates are produced by adjusting conditions such as the concentration or pH of the raw material aqueous solution, the aging time, and the temperature at the time of precipitation. For example, when preparing a precipitate of alumina hydrate from an aqueous solution of sodium aluminate and carbon dioxide, boehmite (pseudo-boehmite), bayerite, gypside, and the like are generated by adjusting the above various conditions. Of these hydrates, alumina obtained by calcining low crystallinity such as pseudo-boehmite is used to calcine aluminum hydrate containing a large amount of high crystallinity such as bayerite and gypside. The specific surface area and the pore volume are larger than the alumina obtained by the above method, which is preferable.

【0028】次に、本発明のアルミナ触媒の細孔構造
を、上述の(2)の要件を満足させるべく制御する方法
を、上記の擬ベーマイト(ベーマイトゲル)を焼成して
得る場合を例にして説明する。ベーマイトゲルを電子顕
微鏡観察すると、繊維状または薄板状の集合体が見られ
る。そして、ベーマイトゲルの構造とアルミナの細孔と
の間には、模式的に表現するならば、小さな基本粒子か
らなるものは、焼成処理により、小細孔を与え、大きい
ものは大細孔を与え、また粒子サイズの均一なものから
はシャープな細孔分布を与え、不均一なものからはブロ
ードな細孔分布を与えるという関係が見られる。したが
って、ベーマイトゲルの基本粒子を制御すれば、細孔構
造を制御することができる。
Next, a method for controlling the pore structure of the alumina catalyst of the present invention so as to satisfy the above requirement (2) will be described by taking, as an example, a case where the above-described pseudo-boehmite (boehmite gel) is obtained by calcination. Will be explained. When the boehmite gel is observed with an electron microscope, a fibrous or thin plate-like aggregate is observed. Then, between the structure of the boehmite gel and the pores of alumina, if schematically represented, those composed of small basic particles give small pores by baking, and large ones form large pores. It can be seen that a uniform pore size gives a sharp pore distribution, and a non-uniform particle gives a broad pore distribution. Therefore, by controlling the basic particles of the boehmite gel, the pore structure can be controlled.

【0029】具体的に一例を示すと、特開昭58−21
3832号、同58−190823号公報、USP4,
562,059、同4,555,394号明細書などに
開示されているように、ベーマイトゲルが存在している
溶液のpHを操作することにより、溶液中に存在する微
細結晶を溶解させて消去する操作と、大きな結晶を成長
させずに小さな結晶を成長させる操作を行うと、粒子サ
イズを均一にすることができる。このときの粒子サイズ
は、pH、熟成時間などを調節することによって制御す
ることができる。また、水和物からアルミナ焼成体を得
るときに、その焼成温度を調節することによっても、異
なる細孔容積、細孔分布を有するものを得ることができ
る。
A specific example is described in JP-A-58-21.
3832, 58-190823, USP 4,
As disclosed in 562,059 and 4,555,394, etc., by controlling the pH of a solution in which boehmite gel is present, fine crystals present in the solution are dissolved and erased. And the operation of growing small crystals without growing large crystals, the particle size can be made uniform. The particle size at this time can be controlled by adjusting pH, aging time, and the like. Also, when obtaining an alumina fired body from a hydrate, by adjusting the firing temperature, an alumina fired body having a different pore volume and a different pore distribution can be obtained.

【0030】なお、細孔容積を制御する方法として、ベ
ーマイトゲルにポリエチレングリコールなどの水溶性高
分子化合物を加える方法(特開昭52−104498
号、同52−77891号公報)や、ベーマイトゾル中
の水の一部または大部分をアルコールなどの含酸素有機
化合物で置換する方法(特開昭50−123588号公
報)などが提案されているが、これら従来の方法は、本
発明において重要なミクロ孔(20Å以下)や、メソ孔
(20〜500Å)領域の前半部分の細孔制御には、適
さないものが多い。
As a method for controlling the pore volume, a method in which a water-soluble polymer compound such as polyethylene glycol is added to the boehmite gel (Japanese Patent Laid-Open No. 52-104498).
And JP-A-52-77891), and a method of substituting a part or most of water in a boehmite sol with an oxygen-containing organic compound such as alcohol (JP-A-50-123588). However, many of these conventional methods are not suitable for controlling micropores (20 ° or less) important in the present invention or controlling the pores in the first half of mesopores (20 to 500 °).

【0031】以上の触媒は、粉状、粒体状、ペレット
状、ハニカム状などで使用することができ、その形状、
構造は問わない。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ポリビニル
アルコールなど、滑剤すなわち黒鉛、ワックス、脂肪酸
類、カーボンワックスなどを使用することもできる。
The above catalyst can be used in the form of powder, granules, pellets, honeycombs, etc.
The structure does not matter. When the catalyst is used after being molded, a binder usually used at the time of molding, such as polyvinyl alcohol, and a lubricant, that is, graphite, wax, fatty acids, carbon wax, and the like can also be used.

【0032】本発明で処理対象となる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など
のディーゼル機関排ガス、ガソリン自動車などのガソリ
ン機関排ガスをはじめ、硝酸製造設備、各種の燃焼設備
などの排ガスを挙げることができる。これら排ガス中の
NOxの除去は、上記触媒を用い、該触媒に、過剰の酸
素が存在する酸化雰囲気中、炭化水素類もしくは含酸素
有機化合物の存在下において、排ガスを接触させること
により行う。
The NOx-containing gas to be treated in the present invention includes exhaust gas from diesel engines such as diesel vehicles and stationary diesel engines, gasoline engines such as gasoline vehicles, nitric acid production facilities, and various combustion facilities. Can be mentioned. The removal of NOx from these exhaust gases is carried out by using the above-mentioned catalyst and bringing the exhaust gas into contact with the catalyst in an oxidizing atmosphere containing excess oxygen in the presence of hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds.

【0033】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、炭化水素類もしくは含酸素有機
化合物と、本発明おいて必要に応じて添加する炭化水素
類もしくは含酸素有機化合物との還元剤を、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る雰囲気をいう。例えば、自動車な
ど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20〜200%程度である。この酸化雰囲
気中において、上記の触媒は、炭化水素類もしくは含酸
素有機化合物と酸素との反応よりも、化1に示すような
炭化水素類もしくは含酸素有機化合物とNOxとの反応
を優先的に促進させて、NOxを除去する。
Here, the oxidizing atmosphere refers to the carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons or oxygen-containing organic compound contained in the exhaust gas, and the hydrocarbons or oxygen-containing organic compound added as necessary in the present invention. Refers to an atmosphere containing oxygen in excess of the amount of oxygen necessary to completely oxidize the reducing agent to water and carbon dioxide. For example, in the case of exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, the atmosphere is in a state where the air ratio is large (lean range), and the excess oxygen rate is usually about 20 to 200%. In this oxidizing atmosphere, the catalyst preferentially prefers the reaction of hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds with NOx as shown in Chemical Formula 1 over the reaction of hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds with oxygen. Promote NOx removal.

【0034】存在させる炭化水素類もしくは含酸素有機
化合物、すなわちNOxを還元除去する還元剤として
は、排ガス中に残存する炭化水素類もしくは含酸素有機
化合物や燃料などの不完全燃焼生成物であるパティキュ
レートなどでもよいが、化1のような反応を促進させる
のに必要な量よりも不足している場合には、外部より炭
化水素類もしくは含酸素有機化合物を添加する必要があ
る。
As the reducing agent for reducing and removing hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds to be present, that is, NOx, there is used a patty which is an incomplete combustion product such as hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds or fuel remaining in the exhaust gas. Curing may be used, but when the amount is less than that required for promoting the reaction as shown in Chemical formula 1, it is necessary to add hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds from the outside.

【0035】炭化水素類もしくは含酸素有機化合物の存
在量は、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が、必要な理論量より過剰
な方がより還元反応が進むので、一般には過剰に存在さ
せるのが好ましく、通常は、NOxの還元分解に必要な
理論量の約20〜2,000%、好ましくは約30〜
1,500%過剰とする。
The amount of the hydrocarbons or the oxygen-containing organic compound is not particularly limited. For example, when the required NOx removal rate is low, the amount may be smaller than the theoretical amount required for the reductive decomposition of NOx. However, it is generally preferred to use an excess in excess of the necessary stoichiometric amount, since the reduction reaction proceeds more. Usually, it is preferably present in excess, and usually about 20 to 2,000% of the theoretical amount required for reductive decomposition of NOx, Preferably about 30 to
1,500% excess.

【0036】ここで、必要な炭化水素類もしくは含酸素
有機化合物の理論量とは、反応系内に酸素が存在するの
で、本発明においては、二酸化窒素(NO)を還元分
解するのに必要な炭化水素類もしくは含酸素有機化合物
と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(NO)を
酸素存在下で還元分解する際のプロパンの理論量は20
0ppm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もしくは含酸素有機化合物
の量は、メタン換算で約50〜10,000ppm程度
である。
Here, the stoichiometric amount of the necessary hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds means that there is oxygen in the reaction system. Therefore, in the present invention, the necessary stoichiometric amount is required for reductive decomposition of nitrogen dioxide (NO 2 ). Is defined as a natural hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound. For example, the theoretical amount of propane when reductively decomposing 1,000 ppm of nitrogen monoxide (NO) in the presence of oxygen using propane as a hydrocarbon Is 20
It becomes 0 ppm. Generally, depending on the amount of NOx in the exhaust gas, the amount of hydrocarbons or oxygen-containing organic compound to be present is about 50 to 10,000 ppm in terms of methane.

【0037】本発明における炭化水素類の具体例として
は、気体状のものでは、メタン、エタン、エチレン、プ
ロパン、プロピレン、ブタン、ブチレンなどの炭化水素
ガスが挙げられ、液体状のものでは、ペンタン、ヘキサ
ン、オクタン、ヘプテン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ンなどの単一炭化水素や、ガソリン、灯油、軽油、重油
などの鉱油系炭化水素油が挙げられる。また、本発明に
おける含酸素有機化合物の具体例としては、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
チルアルコールなどのアルコール類、ジメチルエーテ
ル、エチルエーテル、プロピルエーテルなどのエーテル
類、酢酸メチル、酢酸エチル、油脂類などのエステル
類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類など
を挙げることができる。これらの炭化水素類もしくは含
酸素有機化合物は、一種類のみを使用してもよいが、二
種類以上を併用してもよい。
Specific examples of the hydrocarbons in the present invention include gaseous hydrocarbon gases such as methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane and butylene, and liquid hydrocarbons such as pentane. , Hexane, octane, heptene, benzene, toluene, xylene and the like; and mineral oils such as gasoline, kerosene, light oil and heavy oil. Specific examples of the oxygen-containing organic compound in the present invention include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and octyl alcohol, dimethyl ether, ethyl ether, ethers such as propyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, and fats and oils. And ketones such as acetone and methyl ethyl ketone. These hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds may be used alone or in combination of two or more.

【0038】なお、排ガス中に存在する燃料などの未燃
焼ないしは不完全燃焼生成物、すなわち炭化水素類もし
くは含酸素有機化合物やパテキュレート類なども還元剤
として有効であり、本発明における炭化水素類もしくは
含酸素有機化合物に含まれる。これは、前述した本発明
の特定のアルミナ触媒は、排ガス中の炭化水素類もしく
は含酸素有機化合物やパテキュレートなどの減少・除去
触媒としての機能をも有することを意味している。
Incidentally, unburned or incompletely burned products such as fuels present in the exhaust gas, that is, hydrocarbons, oxygen-containing organic compounds, and particulates are also effective as reducing agents. Alternatively, it is contained in oxygen-containing organic compounds. This means that the above-mentioned specific alumina catalyst of the present invention also has a function as a catalyst for reducing and removing hydrocarbons, oxygen-containing organic compounds and particulates in exhaust gas.

【0039】本発明における脱NOx反応は、上記の特
定のアルミナ触媒を配置した反応器を用意し、炭化水素
類もしくは含酸素有機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、アルミナ触媒の種類あるいは炭化水素類もしくは
含酸素有機化合物の種類により最適反応温度が多少異な
るが、排ガスの温度に近い温度が排ガスの加熱設備など
が不要となり好ましく、一般には約200〜800℃、
好ましくは約300〜600℃である。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(SV)は、アルミナ触
媒の種類、他の反応条件、必要なNOx除去率などで決
まり、したがって特に制限はないが、概して約500〜
100,000hr−1、好ましくは約1,000〜7
0,000hr−1の範囲である。なお、本発明におい
て、内燃機関からの排ガスを処理する場合には、排気マ
ニホールドの下流に配置するのが好ましい。
The NOx removal reaction in the present invention is carried out by preparing a reactor in which the above-mentioned specific alumina catalyst is disposed, and passing a NOx-containing exhaust gas in the presence of a hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound. The reaction temperature at this time, the optimum reaction temperature is slightly different depending on the type of alumina catalyst or the type of hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds, but a temperature close to the temperature of the exhaust gas is preferable because heating equipment for the exhaust gas becomes unnecessary, and is generally preferable. About 200-800 ° C,
Preferably it is about 300-600 ° C. The reaction pressure is not particularly limited, and the reaction proceeds under increased pressure or reduced pressure,
It is convenient to introduce the exhaust gas into the catalyst layer at normal exhaust pressure to allow the reaction to proceed. The space velocity (SV) is determined by the type of alumina catalyst, other reaction conditions, the required NOx removal rate, and the like, and thus is not particularly limited, but is generally about 500 to 500.
100,000 hr -1 , preferably about 1,000 to 7
It is in the range of 0.001 hr- 1 . In the present invention, when treating the exhaust gas from the internal combustion engine, it is preferable to arrange the exhaust gas downstream of the exhaust manifold.

【0040】また、以上説明した本発明の方法で排ガス
を処理した場合、処理条件によっては、未燃焼の炭化水
素類もしくは含酸素有機化合物、あるいは一酸化炭素の
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。この問題に対しては、上記の
本発明の特定のアルミナ触媒(以下、「還元触媒」と記
すこともある)で処理したガスを、酸化雰囲気下で酸化
触媒に接触させることにより解決することができる。
When the exhaust gas is treated by the above-described method of the present invention, depending on the treatment conditions, unburned hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds, or imperfections such as carbon monoxide which cause pollution. Combustion products may be emitted into the process gas. This problem can be solved by contacting a gas treated with the above-mentioned specific alumina catalyst of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “reduction catalyst”) with an oxidation catalyst in an oxidizing atmosphere. it can.

【0041】本発明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
せるものであればよく、活性アルミナ、シリカ、ジルコ
ニアなどの多孔質担体に、白金、パラジウム、ルテニウ
ムなどの貴金属、ランタン、セリウム、銅、鉄、モリブ
デンなどの卑金属酸化物、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などの
ペロブスカイト型結晶構造物などの触媒成分を、単独ま
たは組み合わせて担持したものが挙げられる。この場合
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、また卑金属酸化物などでは
約5〜70wt%程度である。もちろん、特に卑金属酸
化物などでは、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、成型など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じであり、種
々のものを用いることができる。
The oxidation catalyst that can be used in the present invention may be any one that can completely combust the above-mentioned incomplete combustion products. Platinum, activated alumina, silica, zirconia, etc. Catalyst components such as precious metals such as palladium and ruthenium, base metal oxides such as lanthanum, cerium, copper, iron, and molybdenum, and perovskite-type crystal structures such as cobalt lanthanum trioxide, iron lanthanum trioxide, and cobalt strontium trioxide are used alone. Or those carried in combination. In this case, the supported amount of the catalyst component is about 0.
It is about 01 to 2 wt%, and about 5 to 70 wt% for base metal oxides and the like. Of course, in particular, base metal oxides and the like can be used without being supported on a carrier. Additives added for the purpose of shape, molding, etc. of the oxidation catalyst are the same as those in the case of the reduction catalyst, and various additives can be used.

【0042】上記の還元触媒と酸化触媒の使用比率や、
酸化触媒に担持する触媒成分量などは、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類もしくは含酸素有機化合物の中
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 according to the required performance. Particularly, when the substance to be oxidized and removed is a hydrocarbon such as carbon monoxide or an intermediate oxide of an oxygen-containing organic compound. Although it is possible to use a mixture of a reduction catalyst and an oxidation 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.

【0043】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)に配置して使用する方法がある。また、1つ
の反応器にそれぞれの触媒を要求性能に応じた比率で配
置して用いることもできる。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。
As a specific example of purifying exhaust gas by using these catalysts, a reactor in which a reduction catalyst is disposed is disposed in an exhaust gas introduction section (front stage), and a reactor in which an oxidation catalyst is disposed is disposed in an exhaust gas discharge section (rear stage). There is a way to use it. Further, the respective catalysts can be arranged and used 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 used in the range of about 0.5 to 9.5 / 9.5 to 0.5, expressed as (A) / (B).
The temperature at which the oxidation catalyst is used may not be the same as the temperature at which the reduction catalyst is used, but in general, it is particularly necessary to select heating and cooling equipment that can be used within the range of the temperature at which the reduction catalyst is used. Preferred.

【0044】[0044]

【実施例】【Example】

実施例1 表1に示す特性のアルミナ触媒(日揮化学社製商品名
“N611”)を1gとり、常圧流通式反応装置に充填
し、これに1000ppmの一酸化窒素、10%の酸
素、1000ppmのメタノール、8%の水蒸気を含む
ヘリウムガスを、接触時間0.2g・s・cm−3の条
件で流通させて反応を行った。反応ガスの分析は、ガス
クロマトグラフにて、N,NO,CO,COなど
を定量し、Nの収率よりNO還元除去率(NOのN
への転化率)を算出した。その結果は、表1に実施例1
として示した。
Example 1 1 g of an alumina catalyst (trade name “N611” manufactured by JGC Chemicals Co., Ltd.) having the characteristics shown in Table 1 was charged into a normal-pressure flow reactor, and 1000 ppm of nitrogen monoxide, 10% oxygen, and 1000 ppm were added thereto. Of methanol and helium gas containing 8% water vapor were passed under a contact time of 0.2 g · s · cm −3 to carry out the reaction. Analysis of the reaction gases, by gas chromatography, N 2, N 2 O, CO, quantified and CO 2, NO reduction removal rate than yield N 2 (NO in N 2
Conversion). The results are shown in Table 1 in Example 1.
As shown.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】表1より、アルカリ金属、アルカリ土類金
属の含有量が非常に少なく、径60Å以下の細孔容積が
0.06cm/g以上で、かつ径80Å以下の細孔容
積が0.1cm/g以上の本発明におけるアルミナ触
媒を使用する場合、水蒸気が存在する雰囲気において
も、非常に高効率でNOxを還元除去し得ることが判
る。
From Table 1, it can be seen that the content of the alkali metal and alkaline earth metal is very small, the pore volume with a diameter of 60 ° or less is 0.06 cm 3 / g or more, and the pore volume with a diameter of 80 ° or less is 0.1 mm. When the alumina catalyst of the present invention of 1 cm 3 / g or more is used, it can be seen that NOx can be reduced and removed with very high efficiency even in an atmosphere where steam is present.

【0047】比較例1〜5 (アルカリ金属、アルカリ土類金属含有アルミナ触媒の
調製)硝酸ナトリウム0.93g、硝酸カリウム0.6
6g、硝酸カルシウム4水和物1.5g、硝酸マグネシ
ウム6水和物2.7g、硝酸バリウム0.49gを、イ
オン交換水35gに溶解させた水溶液をそれぞれ調製
し、アルミナ(日揮化学社製商品名“N611”)50
gに含浸担持させた。これらを、100℃にて一昼夜乾
燥した後、600℃にて空気気流中で3時間焼成処理し
た。得られたアルミナ触媒中のアルカリ金属、アルカリ
土類金属の重量%は、アルミナを100%とした場合、
それぞれ、Na:0.51wt%,K:0.55wt
%,Ca:0.52wt%,Mg:0.56wt%,B
a:0.52wt%であった。
Comparative Examples 1 to 5 (Preparation of alumina catalyst containing alkali metal and alkaline earth metal) 0.93 g of sodium nitrate, 0.6 of potassium nitrate
6 g, calcium nitrate tetrahydrate 1.5 g, magnesium nitrate hexahydrate 2.7 g, and barium nitrate 0.49 g were dissolved in ion-exchanged water 35 g to prepare aqueous solutions, respectively, and alumina (a product of Nikki Chemical Co., Ltd.) Name "N611") 50
g was impregnated and supported. These were dried at 100 ° C. for 24 hours, and then calcined at 600 ° C. in an air stream for 3 hours. The weight% of the alkali metal and alkaline earth metal in the obtained alumina catalyst is assuming that alumina is 100%.
Na: 0.51 wt%, K: 0.55 wt, respectively
%, Ca: 0.52 wt%, Mg: 0.56 wt%, B
a: 0.52% by weight.

【0048】(NOの還元反応)上記のようにして調製
したアルカリ金属、アルカリ金属含有アルミナ触媒を用
いて、実施例1と同様にしてNO還元除去率を調べた。
その結果は、比較例1〜5として表2〜表3に示した。
(NO Reduction Reaction) The NO reduction removal rate was examined in the same manner as in Example 1 using the alkali metal and the alkali metal-containing alumina catalyst prepared as described above.
The results are shown in Tables 2 and 3 as Comparative Examples 1 to 5.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】表2〜表3より、アルカリ金属やアルカリ
土類金属を0.5wt%以上含有するアルミナ触媒は、
アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属をほとんど含ま
ない実施例1に示すアルミナ触媒と比べて、著しいNO
還元除去効率の低下が起こることが分かる。特に、N
a、Kのようなアルカリ金属を含有するアルミナ触媒
は、活性低下の程度が大きい。
According to Tables 2 and 3, the alumina catalyst containing 0.5% by weight or more of alkali metal or alkaline earth metal is:
Significant NO compared to the alumina catalyst shown in Example 1 which contains almost no alkali metal or alkaline earth metal
It can be seen that the reduction and removal efficiency decreases. In particular, N
Alumina catalysts containing alkali metals such as a and K have a large degree of activity reduction.

【0052】実施例2〜4 (物理性状の異なるアルミナ触媒の調製)濃度1344
g/リットル(以下、「L」と記し、ミリリットルを
「mL」と記す)の硫酸アルミニウム水溶液25mLを
イオン交換水3000mLに希釈した水溶液と、濃度1
97g/Lのアルミン酸ソーダ水溶液175mLとを混
合した後、攪拌しながら90℃に加熱した。これに、濃
度134g/Lの硫酸アルミニウム水溶液と濃度197
g/Lのアルミン酸ソーダ水溶液とを、流速4.83m
L/分、3.33mL/分でそれぞれ注入した。注入開
始後、120分、240分、270分後に、500mL
を抜き取り、ゲル状生成物を濾過し、イオン交換水にて
充分洗浄した。これを、100℃にて一昼夜乾燥した
後、600℃にて空気気流中で3時間焼成した。
Examples 2 to 4 (Preparation of alumina catalysts having different physical properties) Concentration 1344
g / liter (hereinafter, referred to as “L” and milliliter is referred to as “mL”) by diluting 25 mL of an aqueous solution of aluminum sulfate with 3000 mL of ion-exchanged water;
After mixing with 175 mL of 97 g / L aqueous sodium aluminate solution, the mixture was heated to 90 ° C. with stirring. A 134 g / L aqueous solution of aluminum sulfate and a 197
g / L aqueous sodium aluminate solution at a flow rate of 4.83 m
L / min and 3.33 mL / min were respectively injected. After the start of the injection, 120 minutes, 240 minutes, and 270 minutes, 500 mL
Was removed, and the gel product was filtered and sufficiently washed with ion-exchanged water. This was dried at 100 ° C. all day and night, and then fired at 600 ° C. in an air stream for 3 hours.

【0053】上記のようにして調製したアルミナ触媒を
用いて、還元剤としてメタノールの代わりにプロパンを
用い、水蒸気を含まない反応ガスを用いる以外は、実施
例1と同様にして、NOの還元反応を行った結果を、ア
ルミナ触媒の物性値とともに実施例2〜4として表4に
示した。
The NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the alumina catalyst prepared as described above was used, and propane was used instead of methanol as a reducing agent, and a reaction gas containing no steam was used. Are shown in Table 4 as Examples 2 to 4 together with the physical properties of the alumina catalyst.

【0054】[0054]

【表4】 [Table 4]

【0055】表4より、実施例2,3に比べて、径60
Å以下と径80Å以下の細孔容積が大きい実施例4に示
すアルミナ触媒は、全体の細孔容積および表面積が小さ
くなっているにもかかわらず、プロパンの酸化が促進さ
れているとともに、低温でのNOx還元もより高効率で
進行していることが判る。これらの実施例によっても、
アルミナ触媒の径60Å以下と径80Å以下の細孔容積
が、そのNOx還元効率を支配する重要な要因となって
いることが確認できる。
From Table 4, it can be seen that the diameter is 60 compared to Examples 2 and 3.
The alumina catalyst shown in Example 4 having a large pore volume of not more than Å and a diameter of not more than 80 ° promotes the oxidation of propane, despite the fact that the entire pore volume and the surface area are small, It can be seen that the NOx reduction of NO. Is also proceeding with higher efficiency. According to these examples,
It can be confirmed that the pore volume of the alumina catalyst having a diameter of 60 ° or less and a diameter of 80 ° or less is an important factor that controls the NOx reduction efficiency.

【0056】実施例5 濃度1344g/Lの硫酸アルミニウム水溶液25mL
をイオン交換水3000mLに希釈した水溶液と、濃度
197g/Lのアルミン酸ソーダ水溶液175mLとを
混合した後、攪拌しながら90℃に加熱した。これに、
濃度134g/Lの硫酸アルミニウム水溶液と濃度19
7g/Lのアルミン酸ソーダ水溶液とを、流速4.83
mL/分、3.33mL/分でそれぞれ注入した。注入
開始後、180分後に500mL抜き取り、ゲル状生成
物を濾過し、イオン交換水にて充分洗浄した。これを、
100℃にて一昼夜乾燥した後、600℃にて空気気流
中で3時間焼成した。上記のように調製したアルミナ触
媒を用いる以外は、実施例2と同様にして、NOの還元
反応を行った結果を、アルミナ触媒の物性値とともに、
実施例5として表5に示した。
Example 5 25 mL of an aqueous solution of aluminum sulfate having a concentration of 1344 g / L
Was diluted with 3000 mL of ion-exchanged water and 175 mL of an aqueous sodium aluminate solution having a concentration of 197 g / L, and then heated to 90 ° C. with stirring. to this,
134 g / L aluminum sulfate aqueous solution and concentration 19
A 7 g / L aqueous sodium aluminate solution was supplied at a flow rate of 4.83.
Each injection was performed at 3.33 mL / min. 180 minutes after the start of the injection, 500 mL was withdrawn, and the gel product was filtered and sufficiently washed with ion-exchanged water. this,
After drying all day and night at 100 ° C., it was baked at 600 ° C. in an air stream for 3 hours. Except for using the alumina catalyst prepared as described above, in the same manner as in Example 2, the results of the reduction reaction of NO were performed together with the physical properties of the alumina catalyst.
Table 5 shows Example 5.

【0057】比較例6 触媒として、表5に示す特性のアルミナ触媒(住友化学
社製商品名“アルミナKHS−46”700℃焼成品)
を使用する以外は、実施例2と同様にしてNOの還元除
去率を調べた。その結果は、比較例6として表5に示し
た。
Comparative Example 6 As a catalyst, an alumina catalyst having the characteristics shown in Table 5 (alumina KHS-46 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., calcined at 700 ° C.)
The reduction and removal rate of NO was examined in the same manner as in Example 2 except for using. The results are shown in Table 5 as Comparative Example 6.

【0058】[0058]

【表5】 [Table 5]

【0059】表5から明らかなように、実施例5に示す
アルミナ触媒は、径80Åの細孔容積が、比較例6に示
すアルミナ触媒よりも小さいにもかかわらず、NO還元
除去率、プロパンの酸化率とも高くなっている。これ
は、径60Å以下の細孔容積が実施例5に示すアルミナ
触媒において、非常に大きくなっているため、プロパン
の酸化が低温領域でも促進されるとともに、NOの還元
除去も進行することによる。
As is clear from Table 5, the alumina catalyst shown in Example 5 had a NO reduction removal rate and a propane reduction despite the smaller pore volume of 80 ° in diameter than the alumina catalyst shown in Comparative Example 6. Both oxidation rates are high. This is because the pore volume of 60 ° or less in the alumina catalyst shown in Example 5 is very large, so that the oxidation of propane is promoted even in a low temperature range, and the reduction and removal of NO also progress.

【0060】実施例6 (実ディーゼル排ガス中のNOx除去実験)実排ガスを
用いた実験は、いすゞ製水冷4サイクル直列4気筒ディ
ーゼルエンジン(直接噴射式、2771cm)の排気
ガスの一部を分流し、SUS製フィルターでパティキュ
レートを除去した後、触媒層に導入することにより行っ
た。触媒性能の評価は、触媒層の前後の排気ガスを、総
合排気ガス分析計にてNOx、CO、CO、THC、
SOxなどを定量し、NOxの低減率より行った。エン
ジンの運転条件は、1300rpm、負荷10kg・m
とした。このときの排気ガスの平均組成は、NOx約5
00ppm、CO約350ppm、CO約4%、TH
C約500ppm、SOx約80ppm、O約16
%、HO約6%であった。上記のようにして、実施例
5で調製したアルミナをハニカム状に成形加工した触媒
のNOx除去性能を評価し、その結果を表6に示した。
Example 6 (Experiment for removing NOx from actual diesel exhaust gas) An experiment using actual exhaust gas was conducted by separating a part of the exhaust gas of an Isuzu water-cooled 4-cycle in-line 4-cylinder diesel engine (direct injection type, 2771 cm 3 ). After removing the particulates with a SUS filter, the mixture was introduced into the catalyst layer. The catalyst performance was evaluated by measuring the exhaust gas before and after the catalyst layer with NOx, CO, CO 2 , THC,
SOx and the like were quantified, and the determination was performed based on the NOx reduction rate. The operating conditions of the engine are 1300 rpm, load 10 kg · m
And At this time, the average composition of the exhaust gas is about 5% NOx.
00 ppm, CO about 350 ppm, CO 2 about 4%, TH
C to about 500 ppm, SOx about 80 ppm, O 2 of about 16
%, H 2 O about 6%. As described above, the NOx removal performance of the catalyst formed by processing the alumina prepared in Example 5 into a honeycomb shape was evaluated. The results are shown in Table 6.

【0061】[0061]

【表6】 [Table 6]

【0062】表6より、本発明におけるアルミナ触媒を
用いた場合、水蒸気約6%、硫黄酸化物約80ppmを
含む実ディーゼル排ガス中のNOxを、1300時間以
上もの極めて長時間にわたって、性能低下をほとんど引
き起こすことなく、高効率で除去できることが明らかで
ある。
From Table 6, it can be seen that when the alumina catalyst of the present invention was used, NOx in actual diesel exhaust gas containing about 6% of steam and about 80 ppm of sulfur oxides was hardly deteriorated for an extremely long time of 1300 hours or more. It is clear that the removal can be done with high efficiency without causing.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上詳述したように、特定のアルミナ触
媒を使用する本発明によれば、酸素が過剰に存在する酸
化雰囲気において、効率的に、すなわち反応条件によっ
てはほぼ完全に排ガス中のNOxを除去することができ
る。また、本発明によれば、排ガス中に硫黄酸化物が含
有していても、特定のアルミナ触媒の活性低下を減少さ
せることができる。これは、本発明で使用する特定のア
ルミナ触媒が、炭化水素類もしくは含酸素有機化合物の
適度な酸化を促し、Oと炭化水素類もしくは含酸素有
機化合物との反応よりも、NOxと炭化水素類もしくは
含酸素有機化合物との反応を優先的に促進させるためで
ある。このように、本発明は、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良くNOx
を除去することができ、極めて工業的価値の高いもので
ある。
As described in detail above, according to the present invention using a specific alumina catalyst, in an oxidizing atmosphere in which oxygen is excessively present, the efficiency of the exhaust gas, that is, almost completely depending on the reaction conditions, is reduced. NOx can be removed. Further, according to the present invention, even if a sulfur oxide is contained in the exhaust gas, a decrease in the activity of the specific alumina catalyst can be reduced. This particular alumina catalyst used in the present invention, encourage moderate oxidation of hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds than the reaction between O 2 and hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds, NOx and hydrocarbons This is in order to preferentially promote the reaction with a compound or an oxygen-containing organic compound. As described above, the present invention efficiently removes NOx from exhaust gas from various facilities including diesel engine exhaust gas.
Can be removed and is of extremely high industrial value.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記2名の代理人 弁理士 久保田 千賀志 (外 1名) (72)発明者 田畑 光紀 埼玉県幸手市権現堂1134−2 (72)発明者 宮本 勝見 埼玉県北葛飾郡鷲宮町鷲宮1−11−17 (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 金田一 嘉昭 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 佐々木 基 茨城県つくば市東1丁目1番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 審査官 井上 雅博 (56)参考文献 特開 平7−24261(JP,A) 特開 平6−205941(JP,A) 特開 平6−198132(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/94 B01J 21/04 ZAB──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (74) Attorney of the above two patent attorneys Chikoshi Kubota (one outsider) (72) Inventor Mitsunori Tabata 1134-2 Gongendo, Satte City, Saitama Prefecture (72) Inventor Katsumi Miyamoto Saitama 1-111-17, Washinomiya, Washinomiya-cho, Kita-Katsushika-gun (72) Inventor Hiroshi Tsuchida 2-24-6-408, Kyomachi, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa (72) Inventor Yoshiaki Kaneda 1-1-1 Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki Prefecture Within the Institute of Engineering Technology (72) Inventor Motoi Sasaki 1-1-1 Higashi, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture Examiner, Masahiro Inoue, Institute of Materials Science and Engineering, Institute of Industrial Science and Technology (56) References JP-A-7-24261 (JP, A) JP-A-6-205941 (JP, A) JP-A-6-198132 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B01D 53/94 B01J 21/04 ZAB

Claims (1)

(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
水素類もしくは含酸素有機化合物の存在下において、
(1)アルカリ金属またはアルカリ土類金属の一方また
は双方の含有量が0.5wt%以下であって(2)径6
0Å以下の細孔から形成される細孔容積が0.06cm
/g以上で、かつ径80Å以下の細孔から形成される
細孔容積が0.1cm/g以上であるアルミナ触媒
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還元除去方法。
(1) In an oxidizing atmosphere in which excess oxygen is present, in the presence of a hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound,
(1) The content of one or both of alkali metal and alkaline earth metal is 0.5 wt% or less and (2) diameter 6
Pore volume formed from pores of 0 ° or less is 0.06 cm
Nitrogen characterized by contacting an alumina catalyst having a pore volume of 0.1 cm 3 / g or more formed of pores having a diameter of not less than 3 / g and not more than 80 ° with an exhaust gas containing nitrogen oxides. A method for reducing and removing oxides.
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