JP2992629B2 - Exhaust gas purification material and exhaust gas purification method using ethanol - Google Patents

Exhaust gas purification material and exhaust gas purification method using ethanol

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JP2992629B2
JP2992629B2 JP8295880A JP29588096A JP2992629B2 JP 2992629 B2 JP2992629 B2 JP 2992629B2 JP 8295880 A JP8295880 A JP 8295880A JP 29588096 A JP29588096 A JP 29588096A JP 2992629 B2 JP2992629 B2 JP 2992629B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒素酸化物と過剰
の酸素を含む燃焼排ガスから、窒素酸化物を効果的に除
去できるとともに、添加したエタノール又は水を添加し
たエタノール(以下エタノールとする)が未反応又は不
完全反応のまま排出されることのない排ガス浄化材及び
浄化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for effectively removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and excess oxygen, and adding ethanol or ethanol to which water is added (hereinafter referred to as ethanol). TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust gas purifying material and a purifying method which are not discharged as unreacted or incompletely reacted.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
用エンジン等の内燃機関や、工場等に設置された燃焼機
器、コジェネレーション用定置式ディーゼルエンジン、
家庭用ファンヒーター等から排出される各種の燃焼排ガ
ス中には、過剰の酸素とともに一酸化窒素、二酸化窒素
等の窒素酸化物(一般にNOx と呼ばれる)が含まれてい
る。ここで、窒素酸化物(NOx )とは一酸化窒素及び/
又は二酸化窒素を指し、「過剰の酸素を含む」とは、そ
の排ガス中に含まれる一酸化炭素、水素、炭化水素等の
未燃焼成分を燃焼するのに必要な理論酸素量より多い酸
素を含むことを意味する。
2. Description of the Related Art An internal combustion engine such as an automobile engine, a combustion device installed in a factory or the like, a stationary diesel engine for cogeneration,
Various combustion exhaust gases discharged from household fan heaters and the like contain nitrogen oxides (generally referred to as NOx) such as nitric oxide and nitrogen dioxide together with excess oxygen. Here, nitrogen oxides (NOx) are nitrogen monoxide and / or
Or, refers to nitrogen dioxide, "contains excess oxygen" means that the exhaust gas contains more oxygen than the theoretical amount of oxygen required to burn unburned components such as carbon monoxide, hydrogen, and hydrocarbons Means that.

【0003】この窒素酸化物は酸性雨の原因の一つとさ
れ、環境上の大きな問題となっている。そのため各種燃
焼機器が排出する排ガス中の窒素酸化物を除去するさま
ざまな方法が検討されている。
[0003] This nitrogen oxide is one of the causes of acid rain and is a major environmental problem. Therefore, various methods for removing nitrogen oxides from exhaust gas discharged from various combustion equipments are being studied.

【0004】過剰の酸素を含む燃焼排ガスから窒素酸化
物を除去する方法として、特に大規模な固定燃焼装置
(工場等の大型燃焼機等)に対しては、アンモニアを用
いる選択的接触還元法が実用化されている。
[0004] As a method for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing excess oxygen, a selective catalytic reduction method using ammonia is used particularly for a large-scale fixed combustion device (a large-scale combustor in a factory or the like). Has been put to practical use.

【0005】しかしながら、この方法においては、窒素
酸化物の還元剤として用いるアンモニアが高価であるこ
と、またアンモニアは毒性を有すること、そのために未
反応のアンモニアが排出しないように排ガス中の窒素酸
化物濃度を計測しながらアンモニア注入量を制御しなけ
ればならないこと、一般に装置が大型となること等の問
題点がある。
However, in this method, ammonia used as a reducing agent for nitrogen oxides is expensive, and ammonia is toxic. Therefore, the nitrogen oxides in the exhaust gas must be removed so that unreacted ammonia is not discharged. There are problems that the amount of injected ammonia must be controlled while measuring the concentration, and that the apparatus generally becomes large.

【0006】また、別な方法として、水素、一酸化炭
素、炭化水素等のガスを還元剤として用い、窒素酸化物
を還元する非選択的接触還元法があるが、この方法で
は、効果的な窒素酸化物の低減除去を実行するためには
排ガス中の酸素との理論反応量以上の還元剤を添加しな
ければならず、還元剤を多量に消費する欠点がある。こ
のため非選択的接触還元法は、実際上は、理論空燃比付
近で燃焼した残存酸素濃度の低い排ガスに対してのみ有
効となり、汎用性に乏しく実際的でない。
[0006] As another method, there is a non-selective catalytic reduction method in which nitrogen oxides are reduced by using a gas such as hydrogen, carbon monoxide, or a hydrocarbon as a reducing agent. In order to reduce and remove nitrogen oxides, it is necessary to add a reducing agent in an amount equal to or more than the theoretical reaction amount with oxygen in the exhaust gas, and there is a disadvantage that a large amount of the reducing agent is consumed. For this reason, the non-selective catalytic reduction method is practically effective only for exhaust gas having a low residual oxygen concentration burned near the stoichiometric air-fuel ratio, and is not practical because of poor versatility.

【0007】そこで、チタニア、アルミナ等の金属酸化
物と希土類酸化物とRu、Rh、Pd、Ag、Ptの内の少なくと
も一種とからなる炭化水素による窒素酸化物接触還元用
触媒が提案された(特開平4-27431 号) 。しかしなが
ら、本発明者等の実験結果によると、この触媒では高い
空間速度における窒素酸化物除去率が低く、特に排ガス
温度の低い領域では窒素酸化物の除去が低い。
Therefore, a catalyst for catalytic reduction of nitrogen oxides by a hydrocarbon comprising a metal oxide such as titania and alumina, a rare earth oxide and at least one of Ru, Rh, Pd, Ag and Pt has been proposed ( JP-A-4-27431). However, according to the experimental results of the present inventors, this catalyst has a low nitrogen oxide removal rate at a high space velocity, and particularly in a region where the exhaust gas temperature is low, the nitrogen oxide removal is low.

【0008】また、多孔質担体に貴金属元素及びモリブ
デンを担持し、排ガス中の水素による排ガス浄化方法が
提案された(特開平8-10574 号) 。しかしながら、この
方法では排ガス温度の低い領域での窒素酸化物除去率が
高いものの、300℃以上の温度領域での窒素酸化物除
去率が極めて低く、また一酸化炭素、不飽和炭化水素等
を含む排ガスでは窒素酸化物の除去率が著しく低下す
る。
Further, a method of purifying an exhaust gas using hydrogen in an exhaust gas by supporting a noble metal element and molybdenum on a porous carrier has been proposed (JP-A-8-10574). However, in this method, although the nitrogen oxide removal rate is high in a region where the exhaust gas temperature is low, the nitrogen oxide removal ratio is extremely low in a temperature region of 300 ° C. or higher and contains carbon monoxide, unsaturated hydrocarbon, and the like. In the exhaust gas, the removal rate of nitrogen oxides is significantly reduced.

【0009】したがって、本発明の目的は、固定燃焼装
置および酸素過剰条件で燃焼するガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン等からの燃焼排ガスのように、窒素酸
化物、一酸化炭素、炭化水素等の未燃焼分に対する理論
反応量以上の酸素を含有する燃焼排ガスから、効率良く
窒素酸化物を除去することができる浄化材、及びそれを
用いた方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an unburned fuel such as nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, such as combustion exhaust gas from a fixed combustion device and a gasoline engine, a diesel engine, or the like, which burns under oxygen excess conditions. An object of the present invention is to provide a purifying material capable of efficiently removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing oxygen in an amount equal to or more than a theoretical reaction amount, and a method using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、排ガスに含まれる窒素酸化物の量
に見合った量のエタノールを添加した排ガスを、(1) 多
孔質の無機酸化物に特定量の銀及び/又は銀化合物を担
持した触媒と、(2) 多孔質無機酸化物に特定量の錫酸化
物あるいは錫酸化物と白金系元素とを担持してなる触媒
とからなる排ガス浄化材に特定の温度で接触させれば、
窒素酸化物を効果的に除去できるとともに、添加したエ
タノールが未反応又は不完全反応のまま排出されないこ
とを発見し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems In view of the above problems, as a result of diligent research, the present inventor has found that an exhaust gas to which an amount of ethanol corresponding to the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas has been added is converted into (1) a porous material. A catalyst in which a specific amount of silver and / or a silver compound is supported on an inorganic oxide; and (2) a catalyst in which a specific amount of tin oxide or a tin oxide and a platinum-based element are supported on a porous inorganic oxide. If it is brought into contact with exhaust gas purifying material consisting of
The present inventors have found that nitrogen oxides can be effectively removed, and that added ethanol is not discharged as unreacted or incompletely reacted, and the present invention has been completed.

【0011】すなわち、本発明の第一の排ガス浄化材
は、窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対する理論反
応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒素酸化物を
除去する排ガス浄化材であって、前記排ガス浄化材の排
ガス流入側に第一の触媒を、流出側に第二の触媒を有
し、前記第一の触媒は多孔質の無機酸化物100重量%
に銀及び銀化合物からなる群から選ばれた一種以上の元
素及び/又は化合物0.2〜15重量%(銀元素換算
値)を担持してなり、前記第二の触媒は錫酸化物からな
ることを特徴とする。
That is, the first exhaust gas purifying material of the present invention is an exhaust gas purifying material for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen which is larger than a theoretical reaction amount for coexisting unburned components. A first catalyst on the exhaust gas inflow side of the exhaust gas purifying material and a second catalyst on the outflow side, wherein the first catalyst is 100% by weight of a porous inorganic oxide;
Supports at least one element and / or compound selected from the group consisting of silver and silver compounds in an amount of 0.2 to 15% by weight (in terms of silver element), and the second catalyst comprises tin oxide. It is characterized by the following.

【0012】また、本発明の第二の排ガス浄化材は、窒
素酸化物と、共存する未燃焼成分に対する理論反応量よ
り多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒素酸化物を除去す
る排ガス浄化材であって、前記排ガス浄化材の排ガス流
入側に第一の触媒を、流出側に第二の触媒を有し、前記
第一の触媒は多孔質の無機酸化物100重量%に銀及び
銀化合物からなる群から選ばれた一種以上の元素及び/
又は化合物0.2〜15重量%(銀元素換算値)を担持
してなり、前記第二の触媒は、(1) 多孔質の無機酸化物
100重量%に(a) 0.1〜50重量%(金属元素換算
値)の錫酸化物と、(b) 0.1重量%以下(金属元素換
算値)のPt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた
少なくとも一種とを担持してなるか、(2) 錫酸化物10
0重量%に0.1重量%以下(金属元素換算値)のPt、
Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた少なくとも一
種を担持してなることを特徴とする。
Further, the second exhaust gas purifying material of the present invention is an exhaust gas purifying material for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in an amount larger than a theoretical reaction amount for coexisting unburned components. The exhaust gas purifying material has a first catalyst on an exhaust gas inflow side and a second catalyst on an outflow side, and the first catalyst is composed of silver and a silver compound in 100% by weight of a porous inorganic oxide. One or more elements selected from the group and / or
Alternatively, the second catalyst carries 0.2 to 15% by weight (in terms of silver element) of a compound, and the second catalyst comprises (1) 100 to 50% by weight of a porous inorganic oxide and (a) 0.1 to 50% by weight. % (In terms of metal element) of tin oxide and (b) 0.1% by weight or less (in terms of metal element) of at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir (2) Tin oxide 10
0% by weight or less of 0.1% by weight (metal element conversion value) of Pt,
It is characterized by carrying at least one selected from the group consisting of Pd, Ru, Au and Ir.

【0013】さらに、本発明の排ガス浄化方法は、上記
排ガス浄化材を用い、前記排ガス浄化材を排ガス導管の
途中に設置し、前記浄化材の上流側に、前記排ガス中の
窒素酸化物重量の5倍以下のエタノールを添加し、15
0〜650℃において排ガスを前記浄化材に接触させ、
もって前記窒素酸化物と前記エタノールとを反応させて
前記窒素酸化物を除去することを特徴とする。
Further, in the exhaust gas purifying method of the present invention, using the above exhaust gas purifying material, the exhaust gas purifying material is installed in the middle of an exhaust gas conduit, and the amount of nitrogen oxide in the exhaust gas is measured upstream of the purifying material. Add 5 times or less ethanol and add 15
Contacting the exhaust gas with the purifying material at 0 to 650 ° C;
Thus, the nitrogen oxides are reacted with the ethanol to remove the nitrogen oxides.

【0014】[0014]

【発明の実施の態様】以下、本発明を詳細に説明する。 [1] 排ガス浄化材 本発明の第一の排ガス浄化材は、多孔質の無機酸化物に
銀及び銀化合物からなる群から選ばれた一種以上を担持
してなる第一の触媒と、錫酸化物からなる第二の触媒と
からなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. [1] Exhaust gas purifying material The first exhaust gas purifying material of the present invention comprises a first catalyst comprising a porous inorganic oxide carrying at least one member selected from the group consisting of silver and a silver compound; And a second catalyst made of a material.

【0015】本発明の第二の排ガス浄化材は、多孔質の
無機酸化物に銀及び銀化合物からなる群から選ばれた一
種以上を担持してなる第一の触媒と、多孔質の無機酸化
物に(1) 錫酸化物と、Pt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群
から選ばれた少なくとも一種とを担持してなるか、(2)
錫酸化物にPt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれ
た少なくとも一種の金属元素を担持してなる第二の触媒
とからなる。
The second exhaust gas purifying material of the present invention comprises a first catalyst comprising a porous inorganic oxide carrying at least one member selected from the group consisting of silver and a silver compound; The product carries (1) tin oxide and at least one selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir, or (2)
The second catalyst comprises at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir supported on tin oxide.

【0016】本発明の第一及び第二の排ガス浄化材はい
ずれも、排ガス流入側に第一の触媒を、流出側に第二の
触媒を有する。
Both the first and second exhaust gas purifying materials of the present invention have a first catalyst on the exhaust gas inflow side and a second catalyst on the outflow side.

【0017】(1) 第一の触媒 第一の触媒は多孔質無機酸化物に銀及び銀化合物からな
る群から選ばれた一種以上を担持してなり、広い温度領
域での窒素酸化物除去に作用する。
(1) First Catalyst The first catalyst comprises a porous inorganic oxide carrying at least one selected from the group consisting of silver and silver compounds, and is used for removing nitrogen oxides in a wide temperature range. Works.

【0018】多孔質の無機酸化物としては、アルミナ単
独、又はチタニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸
化錫、酸化マグネシウム、ゼオライトのいずれかとアル
ミナとの複合又は混合酸化物を用いることができる。好
ましくはγ−アルミナ単独、又はチタニア、シリカ、ジ
ルコニア、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マグネシウム、ゼオ
ライトのいずれかとγ−アルミナとの複合又は混合酸化
物である。アルミナ含有複合又は混合酸化物を用いる場
合、アルミナの含有率を50重量%以上とするのが好ま
しい。アルミナ又はアルミナの複合又は混合酸化物を用
いることにより、触媒の耐熱性及び耐久性が向上する。
As the porous inorganic oxide, alumina alone or a composite or mixed oxide of alumina with any one of titania, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide, magnesium oxide and zeolite can be used. Preferably, γ-alumina alone or a composite or mixed oxide of γ-alumina and any one of titania, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide, magnesium oxide, and zeolite is used. When an alumina-containing composite or mixed oxide is used, the alumina content is preferably 50% by weight or more. The use of alumina or a composite or mixed oxide of alumina improves the heat resistance and durability of the catalyst.

【0019】多孔質の無機酸化物の比表面積は10m2
/g以上であるのが好ましい。比表面積が10m2 /g
未満であると、排ガスと無機酸化物との接触面積が小さ
くなり、良好な窒素酸化物の除去が行えない。より好ま
しい多孔質無機酸化物の比表面積は30m2 /g以上で
ある。
The specific surface area of the porous inorganic oxide is 10 m 2.
/ G or more. Specific surface area is 10m 2 / g
If it is less than 1, the contact area between the exhaust gas and the inorganic oxide becomes small, and good nitrogen oxides cannot be removed. More preferred specific surface area of the porous inorganic oxide is 30 m 2 / g or more.

【0020】銀化合物は銀の酸化物、ハロゲン化銀、硫
酸銀及び燐酸銀からなる群から選ばれた少なくとも一種
であり、好ましくは銀の酸化物、塩化銀及び硫酸銀のい
ずれか一種以上であり、更に好ましくは銀の酸化物及び
/又は塩化銀である。銀成分の担持量は、多孔質無機酸
化物100重量%に対して0.2〜15重量%(銀元素
換算値)とする。0.2重量%未満では窒素酸化物の除
去率が低下する。また、15重量%を超す量の銀成分を
担持するとエタノール自身の酸化が起きやすく、窒素酸
化物の除去率はかえって低下する。好ましい銀成分の担
持量は0.5〜12重量%である。なお、無機酸化物に
担持された銀は、排ガスの温度領域では金属又は酸化物
の状態にあり、相互に容易に変換し得る。
The silver compound is at least one selected from the group consisting of silver oxide, silver halide, silver sulfate and silver phosphate, and preferably at least one of silver oxide, silver chloride and silver sulfate. And more preferably silver oxide and / or silver chloride. The supported amount of the silver component is 0.2 to 15% by weight (in terms of silver element) based on 100% by weight of the porous inorganic oxide. If the amount is less than 0.2% by weight, the removal rate of nitrogen oxides decreases. If the silver component is carried in an amount exceeding 15% by weight, oxidation of ethanol itself is likely to occur, and the nitrogen oxide removal rate is rather lowered. The preferred loading of the silver component is 0.5 to 12% by weight. The silver supported on the inorganic oxide is in a metal or oxide state in the temperature range of the exhaust gas, and can be easily converted into each other.

【0021】アルミナ等の無機酸化物に銀を担持する方
法としては、公知の含浸法、沈澱法等を用いることがで
きる。含浸法を用いる際、銀の硝酸塩、塩化物、硫酸
塩、炭酸塩等の水溶液又はアンモニア性水溶液に多孔質
無機酸化物を浸漬する。又は硝酸銀水溶液に多孔質無機
酸化物を浸漬し、乾燥後、塩化アンモニウム又は硫酸ア
ンモニウムの水溶液に再び浸漬する。沈澱法でハロゲン
化銀を調製するには硝酸銀とハロゲン化アンモニウムと
を反応させて、ハロゲン化銀として多孔質無機酸化物上
に沈澱させる。これを50〜150℃、特に70℃程度
で乾燥後、100〜600℃で段階的に昇温して焼成す
るのが好ましい。焼成は、空気中、酸素を含む窒素気流
下や水素ガス気流下で行うのが好ましい。水素ガス気流
下で行う場合には、最後に300〜650℃で酸化処理
するのが好ましい。アルミナ、アルミナ系混合又は複合
酸化物への銀の担持では、ベーマイト等のアルミナ水和
物を出発物質として利用すると効果的である。
As a method for supporting silver on an inorganic oxide such as alumina, a known impregnation method, precipitation method, or the like can be used. When using the impregnation method, the porous inorganic oxide is immersed in an aqueous solution of silver nitrate, chloride, sulfate, carbonate, or the like, or an aqueous ammonia solution. Alternatively, the porous inorganic oxide is immersed in an aqueous solution of silver nitrate, dried, and then immersed again in an aqueous solution of ammonium chloride or ammonium sulfate. To prepare silver halide by the precipitation method, silver nitrate and ammonium halide are reacted to precipitate silver halide on the porous inorganic oxide. After drying at 50 to 150 ° C., particularly at about 70 ° C., it is preferable to raise the temperature stepwise at 100 to 600 ° C. for firing. The calcination is preferably performed in air, under a stream of nitrogen containing oxygen or under a stream of hydrogen gas. When the treatment is performed under a hydrogen gas stream, it is preferable to perform the oxidation treatment at 300 to 650 ° C. at last. In carrying silver on alumina, an alumina-based mixed or composite oxide, it is effective to use alumina hydrate such as boehmite as a starting material.

【0022】(2) 第二の触媒 (i) 本発明の第一の排ガス浄化材では、第二の触媒は錫
酸化物からなる。錫酸化物を単独で用いてもよいし、多
孔質の無機酸化物に担持してもよい。
(2) Second catalyst (i) In the first exhaust gas purifying material of the present invention, the second catalyst comprises tin oxide. Tin oxide may be used alone or may be supported on a porous inorganic oxide.

【0023】多孔質の無機酸化物としては、アルミナ、
チタニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化マグネ
シウム及びゼオライトからなる群から選ばれた一種の無
機酸化物又は二種以上の複合又は混合酸化物を用いるこ
とができる。好ましくはγ−アルミナ、チタニア、酸化
亜鉛及び酸化マグネシウムのいずれか又はそれらの複合
又は混合酸化物である。第一の触媒と同様に多孔質の無
機酸化物の比表面積は10m2 /g以上であるのが好ま
しい。
As the porous inorganic oxide, alumina,
One kind of inorganic oxide selected from the group consisting of titania, silica, zirconia, zinc oxide, magnesium oxide and zeolite, or a composite or mixed oxide of two or more kinds can be used. Preferably, it is any one of γ-alumina, titania, zinc oxide and magnesium oxide, or a composite or mixed oxide thereof. Like the first catalyst, the specific surface area of the porous inorganic oxide is preferably 10 m 2 / g or more.

【0024】多孔質の無機酸化物に担持する場合、錫酸
化物の担持量は、無機酸化物を100重量%として、
0.1〜50重量%(金属元素換算値)とする。0.1
重量%未満では、錫酸化物の担持による効果が顕著とは
ならず、また50重量%を超す量の錫酸化物を担持して
も、窒素酸化物の除去性能の向上はみられない。好まし
い錫酸化物の担持量の上限は30重量%であり、より好
ましくは15重量%である。
When supported on a porous inorganic oxide, the supported amount of tin oxide is 100% by weight of the inorganic oxide.
0.1 to 50% by weight (in terms of metal element). 0.1
If the content is less than 50% by weight, the effect of supporting the tin oxide will not be remarkable, and even if the content of the tin oxide exceeds 50% by weight, the performance of removing nitrogen oxides will not be improved. The preferred upper limit of the amount of supported tin oxide is 30% by weight, more preferably 15% by weight.

【0025】γ−アルミナ等の無機酸化物に錫酸化物を
担持する方法としては、公知の浸漬法、沈殿法等を用い
ることができる。例えば含浸法では、錫の塩化物の水溶
液に多孔質の無機酸化物を浸漬して担持した後、70℃
程度で乾燥後、100〜600℃で段階的に昇温して焼
成するのが好ましい。焼成は、酸素雰囲気、窒素雰囲気
下や水素ガス流下で行うのが好ましい。
As a method for supporting tin oxide on an inorganic oxide such as γ-alumina, a known immersion method, precipitation method, or the like can be used. For example, in the impregnation method, after a porous inorganic oxide is immersed and supported in an aqueous solution of tin chloride, it is heated at 70 ° C.
After drying at about the same level, it is preferable to raise the temperature stepwise at 100 to 600 ° C. and bake. The firing is preferably performed in an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere, or a hydrogen gas flow.

【0026】(ii)本発明の第二の排ガス浄化材では、
第二の触媒は多孔質の無機酸化物に(1) 錫酸化物と、P
t、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた少なくと
も一種の金属元素とを担持してなるか、(2) 錫酸化物に
Pt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた少なくと
も一種の金属元素を担持してなる。
(Ii) In the second exhaust gas purifying material of the present invention,
The second catalyst is (1) tin oxide and P
t, at least one metal element selected from the group consisting of Pd, Ru, Au and Ir, or (2) tin oxide
It supports at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir.

【0027】多孔質の無機酸化物としては、アルミナ、
チタニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化マグネ
シウム、ゼオライトからなる群から選ばれた一種の無機
酸化物又は二種以上の複合又は混合酸化物を用いること
ができる。好ましくはγ−アルミナ、チタニア、酸化亜
鉛、酸化マグネシウムのいずれか又はそれらの複合又は
混合酸化物である。第一の触媒と同様に多孔質の無機酸
化物の比表面積は10m2 /g以上であるのが好まし
い。
As the porous inorganic oxide, alumina,
One type of inorganic oxide selected from the group consisting of titania, silica, zirconia, zinc oxide, magnesium oxide, and zeolite, or a composite or mixed oxide of two or more types can be used. Preferably, it is any one of γ-alumina, titania, zinc oxide, and magnesium oxide, or a composite or mixed oxide thereof. Like the first catalyst, the specific surface area of the porous inorganic oxide is preferably 10 m 2 / g or more.

【0028】多孔質無機酸化物に担持する場合、錫酸化
物の担持量は、無機酸化物を100重量%として、0.
1〜50重量%(金属元素換算値)とする。0.1重量
%未満では、錫酸化物の担持による効果が顕著とはなら
ず、また50重量%を超す量の錫酸化物を担持しても、
窒素酸化物の除去性能の向上はみられない。好ましい錫
酸化物の担持量の上限は15重量%である。
When supported on a porous inorganic oxide, the supported amount of tin oxide is 0.1% based on 100% by weight of the inorganic oxide.
1 to 50% by weight (converted to metal element). If the content is less than 0.1% by weight, the effect of supporting tin oxide is not remarkable, and even if more than 50% by weight of tin oxide is supported,
No improvement in nitrogen oxide removal performance is observed. A preferred upper limit of the amount of supported tin oxide is 15% by weight.

【0029】Pt、Pd、Ru、Au又はIrのうち、Pt、Pd又は
Ruを用いるのが好ましい。特に、Pt又はPdを用いるのが
より好ましい。多孔質無機酸化物に担持する場合、多孔
質無機酸化物を100重量%として、錫酸化物の担持す
る場合、錫酸化物を100重量%として、Pt、Pd、Ru、
Au又はIrの合計担持量は、0.1重量%以下(金属元素
換算値)とする。担持量が0.1重量%を超えても除去
効果の向上が見られない。より好ましい担持量は0.0
05〜0.1重量%である。
Of Pt, Pd, Ru, Au or Ir, Pt, Pd or
It is preferable to use Ru. In particular, it is more preferable to use Pt or Pd. When supported on a porous inorganic oxide, when the porous inorganic oxide is 100% by weight, and when supported on a tin oxide, the tin oxide is 100% by weight, and Pt, Pd, Ru,
The total carrying amount of Au or Ir is set to 0.1% by weight or less (in terms of a metal element). Even if the supported amount exceeds 0.1% by weight, no improvement in the removal effect is observed. A more preferred loading is 0.0
Between 0.5 and 0.1% by weight.

【0030】γ−アルミナ等の無機酸化物に錫酸化物及
びPt、Pd、Ru、Au又はIrを担持する方法、又は錫酸化物
にPt、Pd、Ru、Au又はIrを担持する方法としては、公知
の浸漬法、沈殿法等を用いることができる。例えば含浸
法では、硝酸塩又は塩酸塩等の水溶液に多孔質の無機酸
化物を浸漬して担持した後、70℃程度で乾燥後、10
0〜600℃で段階的に昇温して焼成するのが好まし
い。沈澱法で金属塩水溶液又はエタノール溶液とハロゲ
ン化アンモニウムとを反応させて、ハロゲン化物として
多孔質無機酸化物上に沈澱させる。これを50〜150
℃、特に70℃程度で乾燥後、100〜600℃で段階
的に昇温して焼成するのが好ましい。焼成は、酸素雰囲
気、窒素雰囲気下や水素ガス流下で行うのが好ましい。
A method for supporting tin oxide and Pt, Pd, Ru, Au or Ir on an inorganic oxide such as γ-alumina, or a method for supporting Pt, Pd, Ru, Au or Ir on a tin oxide includes: A known immersion method, precipitation method, or the like can be used. For example, in the impregnation method, a porous inorganic oxide is immersed and supported in an aqueous solution of nitrate or hydrochloride, and dried at about 70 ° C.
It is preferable to raise the temperature in a stepwise manner at 0 to 600 ° C. for firing. An aqueous metal salt solution or an ethanol solution is reacted with ammonium halide by a precipitation method to precipitate as a halide on the porous inorganic oxide. This is 50-150
After drying at about 70 ° C., particularly about 70 ° C., it is preferable to raise the temperature stepwise at 100 to 600 ° C. for firing. The firing is preferably performed in an oxygen atmosphere, a nitrogen atmosphere, or a hydrogen gas flow.

【0031】上記の第二の触媒を用いることにより、排
ガス条件によって第一の触媒で生成されるアセトアルデ
ヒド等の有機酸化物や、含窒素中間生成物が還元剤とし
て作用し窒素酸化物を除去できるので、結果的にアルデ
ヒド等の酸化物の生成が抑制されると同時に、窒素酸化
物の除去性能が向上する。
By using the second catalyst, an organic oxide such as acetaldehyde and a nitrogen-containing intermediate product generated by the first catalyst depending on exhaust gas conditions can act as a reducing agent to remove nitrogen oxides. Therefore, as a result, the generation of oxides such as aldehydes is suppressed, and the performance of removing nitrogen oxides is improved.

【0032】(3) 第一の触媒と第二の触媒との重量比 第一の触媒と第二の触媒との重量比(多孔質無機酸化物
と触媒活性種との合計重量の比)は、1:10〜20:
1とするのが好ましい。より好ましい第一触媒と第二の
触媒の重量比は1:5〜10:1である。
(3) The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst (the ratio of the total weight of the porous inorganic oxide and the catalytically active species) is , 1: 10-20:
It is preferably set to 1. More preferably, the weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 1: 5 to 10: 1.

【0033】(4) 排ガス浄化材の形態 本発明で用いる浄化材の第一の好ましい形態は、上記第
一の触媒及び第二の触媒をそれぞれ浄化材基体にコート
してなる浄化材である。第一の触媒と第二の触媒をそれ
ぞれ同じ基体の異なる部位に担持してもよいし、それぞ
れ異なる基体に担持して組み合わせてもよい。浄化材の
基体を形成するセラミックス材料としては、アルミナ、
ジルコニア、チタニア−ジルコニア等の多孔質で表面積
の大きい耐熱性のものが挙げられる。高耐熱性が要求さ
れる場合、コージェライト、ムライト、アルミナ及びそ
の複合物等を用いるのが好ましい。また排ガス浄化材の
基体に公知の金属材料を用いることもできる。
(4) Form of Exhaust Gas Purifying Material A first preferred embodiment of the purifying material used in the present invention is a purifying material obtained by coating the purifying material substrate with the first catalyst and the second catalyst, respectively. The first catalyst and the second catalyst may be supported on different portions of the same substrate, respectively, or may be supported on different substrates and combined. Alumina, as a ceramic material forming the base of the purifying material,
Heat-resistant porous materials having a large surface area, such as zirconia and titania-zirconia, may be used. When high heat resistance is required, it is preferable to use cordierite, mullite, alumina and a composite thereof. Further, a known metal material can be used for the base of the exhaust gas purifying material.

【0034】排ガス浄化材の基体の形状及び大きさは、
目的に応じて種々変更できる。またその構造としては、
ハニカム構造型、フォーム型、繊維状耐火物からなる三
次元網目構造型、あるいは顆粒状、ペレット状等が挙げ
られる。ウォッシュコート法、ゾル−ゲル法、粉末法等
を用いて上記基体に触媒をコートした後、焼結すること
により排ガス浄化材を製造することができる。
The shape and size of the substrate of the exhaust gas purifying material are as follows:
Various changes can be made according to the purpose. Also, as its structure,
Examples include a honeycomb structure type, a foam type, a three-dimensional network structure type made of a fibrous refractory, a granular form, a pellet form, and the like. An exhaust gas purifying material can be produced by coating the above substrate with a catalyst using a wash coat method, a sol-gel method, a powder method, or the like, and then sintering.

【0035】本発明で用いる浄化材の第二の好ましい形
態は、上記触媒をハニカム構造型、フォーム型、板状、
ペレット状又は顆粒状に成形したものを焼結した後、所
望形状のケーシングに充填してなる浄化材である。
In a second preferred embodiment of the purifying material used in the present invention, the catalyst is a honeycomb structure type, a foam type, a plate type,
It is a purifying material obtained by sintering pellets or granules and then filling a desired shape of the casing.

【0036】なお、浄化材の形態を上述した第一の好ま
しい形態とする場合、浄化材基体上に設ける各触媒の厚
さは、一般に、基体材と、触媒との熱膨張特性の違いか
ら制限される場合が多い。浄化材基体上に設ける触媒の
厚さを300μm以下とするのがよい。このような厚さ
とすれば、使用中に熱衝撃等で浄化材が破損することを
防ぐことができる。浄化材基体の表面に各触媒を形成す
る方法は公知のウォッシュコート法等によって行われ
る。
In the case where the form of the purifying material is the above-described first preferred embodiment, the thickness of each catalyst provided on the purifying material base is generally limited by the difference in thermal expansion characteristics between the base material and the catalyst. Often done. The thickness of the catalyst provided on the purifying material base is preferably 300 μm or less. With such a thickness, it is possible to prevent the purifying material from being damaged by thermal shock or the like during use. The method of forming each catalyst on the surface of the purifying material base is performed by a known wash coat method or the like.

【0037】また浄化材基体の表面上に設ける各触媒の
量は、浄化材基体の20〜300g/リットルとするの
が好ましい。触媒の量が20g/リットル未満では良好
なNOx の除去が行えない。一方、触媒の量が300g/
リットルを超えると除去特性はそれほど上がらず、圧力
損失が大きくなる。より好ましくは、浄化材基体の表面
上に設ける各触媒を浄化材基体の50〜200g/リッ
トルとする。
The amount of each catalyst provided on the surface of the purifying material base is preferably 20 to 300 g / liter of the purifying material base. If the amount of the catalyst is less than 20 g / liter, good NOx removal cannot be performed. On the other hand, when the amount of the catalyst is 300 g /
If it exceeds 1 liter, the removal characteristics are not so improved, and the pressure loss increases. More preferably, each catalyst provided on the surface of the purifying material base is 50 to 200 g / liter of the purifying material base.

【0038】なお、窒素酸化物以外に炭化水素、一酸化
炭素等の有害物質を除去する場合、上記排ガス浄化材の
後方にさらに多孔質無機酸化物にPt、Pd、Ru、Au及びIr
からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素0.01
〜5重量%(金属元素換算値)を担持してなる白金系酸
化触媒(第三の触媒)からなる浄化材を配置することが
できる。ディーゼルエンジンの排ガスを処理する場合、
排ガス中の二酸化硫黄の酸化を抑制するために、上記白
金系浄化材の代わりに、多孔質無機酸化物にW、V、M
o、Mn、Nb及びTaからなる群から選ばれた少なくとも一
種の元素の酸化物0.2〜10重量%(金属元素換算
値)と、Pt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた
少なくとも1種の元素0.01〜5重量%(金属元素換
算値)とを担持してなるW、白金系触媒(第三の触媒)
からなる排ガス浄化材を用いることができる。なお、白
金系成分とW系成分の担持方法は公知の方法で行うこと
ができる。
When removing harmful substances such as hydrocarbons and carbon monoxide other than nitrogen oxides, Pt, Pd, Ru, Au and Ir are further added to the porous inorganic oxide behind the exhaust gas purifying material.
At least one element selected from the group consisting of 0.01
A purifying material comprising a platinum-based oxidation catalyst (third catalyst) supporting 5% by weight (in terms of metal element) can be arranged. When processing exhaust gas from diesel engines,
In order to suppress the oxidation of sulfur dioxide in the exhaust gas, instead of the platinum-based purifying material, W, V, M
O, an oxide of at least one element selected from the group consisting of Mn, Nb and Ta, 0.2 to 10% by weight (in terms of a metal element), and an oxide selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir W, platinum-based catalyst (third catalyst) supporting 0.01 to 5% by weight (converted to a metal element) of at least one element obtained
An exhaust gas purifying material consisting of In addition, the platinum-based component and the W-based component can be supported by a known method.

【0039】上述した構成の浄化材を用い、下記の方法
に従えば、150〜650℃の広い温度領域において、
良好な窒素酸化物の除去を行うことができる。
According to the following method using the purifying material having the above structure, in a wide temperature range of 150 to 650 ° C.
Good removal of nitrogen oxides can be performed.

【0040】[2] 排ガス浄化方法 次に、本発明の方法について説明する。上述した排ガス
浄化材を排ガス流入側に前記第一の触媒を、流出側に前
記第二の触媒を有するように排ガス導管の途中に設置す
る。
[2] Exhaust Gas Purification Method Next, the method of the present invention will be described. The exhaust gas purifying material described above is installed in the exhaust gas conduit so as to have the first catalyst on the exhaust gas inflow side and the second catalyst on the outflow side.

【0041】排ガス中には、残留炭化水素としてエチレ
ン、プロピレン等がある程度は含まれ、これらの炭化水
素が還元剤として窒素酸化物の除去に用いられる。排ガ
ス中の残留炭化水素がNOx を還元するのに十分な量では
ない場合、外部からエタノールを還元剤として排ガス中
に導入する。エタノールの導入位置は、浄化材を設置し
た位置より上流側である。エタノールは、高濃度なもの
でもよいし、水を添加したものでもよい。
The exhaust gas contains ethylene and propylene to some extent as residual hydrocarbons, and these hydrocarbons are used as a reducing agent for removing nitrogen oxides. If the amount of residual hydrocarbons in the exhaust gas is not sufficient to reduce NOx, ethanol is externally introduced into the exhaust gas as a reducing agent. The introduction position of the ethanol is upstream from the position where the purifying material is installed. Ethanol may be one having a high concentration or one to which water has been added.

【0042】排ガス中に添加するエタノールの量は、排
ガス中の窒素酸化物の重量の5倍以下とする。5倍を超
すと、添加物が過剰となる場合が多く、未反応のエタノ
ールが排ガス中に残留するので好ましくない。好ましく
は添加量を窒素酸化物量の4倍以下とする。また添加量
の下限を0.1倍とするのが好ましい。
[0042] The amount of ethanol added to the exhaust gas is not more than five times the weight of the nitrogen oxides in the exhaust gas. If it exceeds 5 times, the additive is often excessive, and unreacted ethanol remains in the exhaust gas, which is not preferable. Preferably, the amount of addition is four times or less the amount of nitrogen oxides. Further, it is preferable to set the lower limit of the addition amount to 0.1 times.

【0043】本発明では、エタノールによる窒素酸化物
の還元除去を効率的に進行させるために、第一の触媒の
空間速度は 150,000h-1以下、好ましくは 100,000h-1
以下とし、第二の触媒の空間速度は 200,000h-1以下、
好ましくは 150,000h-1以下とする。また本発明では、
浄化材設置部位における排ガスの温度を150〜650
℃に保つ。排ガスの温度が150℃未満であるとエタノ
ールと窒素酸化物との反応が進行せず、良好な窒素酸化
物の除去を行うことができない。一方、650℃を超す
温度とすると、エタノールが燃焼し、窒素酸化物の還元
除去特性は大きく低下する。
[0043] In the present invention, the reduction removal of nitrogen oxides with ethanol in order to proceed efficiently, the space velocity of the first catalyst 150,000H -1 or less, preferably 100,000 h -1
The space velocity of the second catalyst is 200,000 h -1 or less,
Preferably it is 150,000 h -1 or less. In the present invention,
The temperature of the exhaust gas at the purifying material installation site is set to 150 to 650.
Keep at ° C. If the temperature of the exhaust gas is lower than 150 ° C., the reaction between ethanol and nitrogen oxides does not proceed, and good nitrogen oxides cannot be removed. On the other hand, when the temperature exceeds 650 ° C., ethanol is burned, and the reduction and removal characteristics of nitrogen oxides are greatly reduced.

【0044】[0044]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1 市販の粉末状γ−アルミナ(比表面積200 m2 /g)を
硝酸銀水溶液に浸漬し、70℃で乾燥後、空気中で60
0℃まで段階的に焼成し、γ−アルミナに対して銀4重
量%(銀元素換算値)を担持し、第一の触媒( 銀系触
媒) を調製した。0.52gの第一の触媒をスラリー化
した後、市販のコージェライト製ハニカム状成形体(直
径20mm、長さ16.6mm、200セル/イン
2 )にコートし、空気中、80℃で3時間乾燥後、1
00℃〜600℃まで段階的に昇温し、600℃で3時
間焼成して、銀系排ガス浄化材(第一の触媒をコートし
た浄化材)を調製した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. Example 1 A commercially available powdery γ-alumina (specific surface area: 200 m 2 / g) was immersed in an aqueous silver nitrate solution, dried at 70 ° C., and dried in air.
The first catalyst (silver-based catalyst) was prepared by firing stepwise to 0 ° C. and supporting 4% by weight of silver (converted to silver element) with respect to γ-alumina. After slurrying 0.52 g of the first catalyst, it was coated on a commercially available cordierite honeycomb-shaped formed body (diameter: 20 mm, length: 16.6 mm, 200 cells / inch 2 ), and dried in air at 80 ° C. for 3 hours. After drying for 1 hour
The temperature was raised stepwise from 00 ° C. to 600 ° C. and calcined at 600 ° C. for 3 hours to prepare a silver-based exhaust gas purifying material (a purifying material coated with a first catalyst).

【0045】次に、塩化錫水溶液を用いて、市販の粉末
状γ−アルミナ(比表面積200 m2/g)に錫2重量%
(二酸化錫換算値)を担持し、第二の触媒(錫系触媒)
を調製した。0.26gの第二の触媒をスラリー化した
後、銀系浄化材と同様にハニカム状成形体(直径20m
m、長さ8.3mm、200セル/インチ2 )にコート
し、上記同様の条件で乾燥後600℃まで段階的に焼成
し、錫系排ガス浄化材(第二の触媒をコートした排ガス
浄化材)を調製した。
Next, using a tin chloride aqueous solution, tin 2% by weight was added to commercially available powdery γ-alumina (specific surface area: 200 m 2 / g).
(Equivalent to tin dioxide) and a second catalyst (tin-based catalyst)
Was prepared. After slurrying 0.26 g of the second catalyst, a honeycomb-shaped formed body (20 m in diameter) was made in the same manner as the silver-based purifying material.
m, length 8.3 mm, 200 cells / inch 2 ), dried under the same conditions as above, and baked stepwise to 600 ° C to obtain a tin-based exhaust gas purifying material (an exhaust gas purifying material coated with a second catalyst). ) Was prepared.

【0046】反応管内の排ガスの流入側に銀系浄化材、
流出側に錫系浄化材をセットした。次に、表1に示す組
成のガス(一酸化窒素、酸素、エタノール、二酸化硫
黄、窒素及び水分)を毎分4.35リットル(標準状
態)の流量で流して(このとき、銀系浄化材の空間速度
は50,000h-1であり、錫系浄化材の空間速度は 100,000
-1である。)、反応管内の排ガス温度を350〜60
0℃の範囲に保ち、エタノールと窒素酸化物とを反応さ
せた。
A silver-based purifying material on the exhaust gas inflow side in the reaction tube;
A tin-based purifying material was set on the outflow side. Next, a gas (nitrogen monoxide, oxygen, ethanol, sulfur dioxide, nitrogen and moisture) having a composition shown in Table 1 was flowed at a flow rate of 4.35 liters per minute (standard state) (at this time, a silver-based purifying material was used). Has a space velocity of 50,000 h -1 and the tin-based purifying material has a space velocity of 100,000.
h -1 . ), The temperature of the exhaust gas in the reaction tube is set to 350 to 60
Ethanol and nitrogen oxide were reacted while keeping the temperature at 0 ° C.

【0047】反応管通過後のガス中の窒素酸化物の濃度
を化学発光式窒素酸化物分析計により測定し、窒素酸化
物の除去率を求めたと同時に、ガスクロマトグラフィを
用いてアセトアルデヒドの濃度を定量した。結果を表2
に示す。
The concentration of nitrogen oxides in the gas after passing through the reaction tube was measured by a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer to determine the removal rate of nitrogen oxides, and at the same time, the concentration of acetaldehyde was determined by gas chromatography. did. Table 2 shows the results
Shown in

【0048】表1成分 濃度(乾燥ベース) 一酸化窒素 800 ppm 酸素 10 容量% エタノール 1560 ppm (一酸化窒素の質量の3倍) 二酸化硫黄 30 ppm窒素 残部 水分 上記全体積に対して10容量%Table 1 Concentration of components (dry basis) Nitric oxide 800 ppm Oxygen 10% by volume Ethanol 1560 ppm (3 times the mass of nitric oxide) Sulfur dioxide 30 ppm Nitrogen Residual moisture 10% by volume based on the above total volume

【0049】実施例2 実施例1と同様にして、塩化錫水溶液を市販の粉末状γ
−アルミナ(比表面積200 m2 /g)に加えて撹拌し、
均一なスラリー状にした後、ジニトロジアミン白金の水
溶液を加え、さらに12時間撹拌した。これを70℃で
乾燥後、空気中で600℃まで段階的に焼成し、γ−ア
ルミナに対して錫1重量%(二酸化錫換算値)及び白金
0.01重量%(白金元素換算値)を担持し、第二の触
媒(錫系触媒)を調製した。0.26gの第二の触媒を
スラリー化した後、実施例1と同様にハニカム状成形体
(直径20mm、長さ8.3mm、200セル/インチ
2)にコートし、乾燥後600℃まで段階的に焼成し、
錫系排ガス浄化材(第二の触媒をコートした排ガス浄化
材)を調製した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, an aqueous tin chloride solution was added to a commercially available powdery γ
-Add to alumina (specific surface area 200 m 2 / g) and stir,
After forming a uniform slurry, an aqueous solution of dinitrodiamineplatinum was added, and the mixture was further stirred for 12 hours. After drying at 70 ° C., it is baked stepwise in the air to 600 ° C., and 1% by weight of tin (in terms of tin dioxide) and 0.01% by weight of platinum (in terms of platinum element) with respect to γ-alumina. Supported to prepare a second catalyst (tin-based catalyst). After slurrying 0.26 g of the second catalyst, a honeycomb formed body (diameter 20 mm, length 8.3 mm, 200 cells / inch) was prepared in the same manner as in Example 1.
2 ) Coated, dried and baked to 600 ° C step by step,
A tin-based exhaust gas purifying material (an exhaust gas purifying material coated with a second catalyst) was prepared.

【0050】反応管内の排ガスの流入側に実施例1の銀
系浄化材、流出側に上記錫系浄化材をセットした。次
に、表1に示す組成のガスを用いて実施例1と同じ条件
(流量毎分4.35リットル(標準状態)、銀系浄化材
の空間速度は50,000h-1であり、錫系浄化材の空間速度
は 100,000h-1であった。)で、反応管内の排ガス温度
を350〜600℃の範囲に保ち、エタノールと窒素酸
化物とを反応させた。
The silver-based purifying material of Example 1 was set on the inflow side of the exhaust gas in the reaction tube, and the tin-based purifying material was set on the outflow side. Next, using the gas having the composition shown in Table 1, the same conditions as in Example 1 (the flow rate of 4.35 liters per minute (standard state), the space velocity of the silver-based purifying material was 50,000 h- 1 , and the tin-based purifying material was used. The space velocity of the material was 100,000 h -1 ), and the temperature of the exhaust gas in the reaction tube was kept in the range of 350 to 600 ° C., and ethanol and nitrogen oxides were reacted.

【0051】実施例1と同様にして、反応管通過後のガ
ス中の窒素酸化物の濃度を化学発光式窒素酸化物分析計
により測定し、窒素酸化物の除去率を求めたと同時に、
ガス中のアセトアルデヒド濃度を測定した。結果を表2
に示す。
In the same manner as in Example 1, the concentration of nitrogen oxides in the gas after passing through the reaction tube was measured with a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer, and the nitrogen oxide removal rate was determined.
The acetaldehyde concentration in the gas was measured. Table 2 shows the results
Shown in

【0052】実施例3 実施例1と同じ方法で、硝酸銀水溶液と塩化アンモニウ
ム水溶液を用いて、市販の粉末状シリカ・アルミナ(シ
リカ含有量3重量%、比表面積350m2 /g)に4重
量%(銀元素換算値)の塩化銀を担持し、第一の触媒
(銀系触媒)を調製した。0.52gの第一の触媒をス
ラリー化した後、市販のコージェライト製ハニカム状成
形体(直径20mm、長さ16.6mm、200セル/
インチ2 )にコートし、空気中、80℃で3時間乾燥
後、100℃〜600℃まで段階的に昇温し、600℃
で3時間焼成して、銀系浄化材(第一の触媒をコートし
た浄化材)を調製した。
Example 3 In the same manner as in Example 1, 4% by weight of commercially available powdery silica-alumina (silica content: 3% by weight, specific surface area: 350 m 2 / g) was prepared using an aqueous solution of silver nitrate and an aqueous solution of ammonium chloride. A first catalyst (silver-based catalyst) was prepared by carrying silver chloride (in terms of silver element value). After slurrying 0.52 g of the first catalyst, a commercially available cordierite honeycomb-shaped formed body (diameter 20 mm, length 16.6 mm, 200 cells /
2 ), dried in air at 80 ° C for 3 hours, and then gradually heated to 100 ° C to 600 ° C,
For 3 hours to prepare a silver-based purifying material (a purifying material coated with a first catalyst).

【0053】次に、0.26gの粉末状塩化錫(比表面
積72m2 /g)をスラリー化した後、実施例1と同様
にハニカム状成形体(直径20mm、長さ8.3mm、
200セル/インチ2 )にコートし、乾燥後600℃ま
で段階的に焼成し、錫系排ガス浄化材(第二の触媒をコ
ートした排ガス浄化材)を調製した。
Next, after slurrying 0.26 g of powdered tin chloride (specific surface area: 72 m 2 / g), a honeycomb-shaped formed body (diameter: 20 mm, length: 8.3 mm,
200 cells / inch 2 ), and after drying, firing stepwise to 600 ° C. to prepare a tin-based exhaust gas purifying material (an exhaust gas purifying material coated with a second catalyst).

【0054】反応管内の排ガスの流入側に銀系浄化材、
流出側に錫系浄化材をセットした。次に、表1に示す組
成のガスを用いて実施例1と同じ条件(流量毎分4.3
5リットル(標準状態)、銀系浄化材の空間速度は50,0
00h-1であり、錫系浄化材の空間速度は 100,000h-1
あった。)で、反応管内の排ガス温度を350〜600
℃の範囲に保ち、エタノールと窒素酸化物とを反応させ
た。
A silver-based purifying material is provided on the inflow side of the exhaust gas in the reaction tube.
A tin-based purifying material was set on the outflow side. Next, using the gas having the composition shown in Table 1, the same conditions as in Example 1 (flow rate of 4.3 per minute) were used.
5 liters (standard condition), space velocity of silver-based purification material is 50,0
A 00h -1, the space velocity of the tin-based purification material was 100,000 h -1. ), The exhaust gas temperature in the reaction tube is set to 350 to 600.
While maintaining the temperature in the range of ° C., ethanol and nitrogen oxide were reacted.

【0055】実施例1と同様にして、反応管通過後のガ
ス中の窒素酸化物の濃度とアセトアルデヒド濃度を測定
し、窒素酸化物の除去率を求めた。結果を表2に示す。
In the same manner as in Example 1, the concentration of nitrogen oxide and the concentration of acetaldehyde in the gas after passing through the reaction tube were measured, and the removal rate of nitrogen oxide was determined. Table 2 shows the results.

【0056】比較例1 実施例1の銀系浄化材を反応管内にセットした。次に、
表1に示す組成のガスを用いて実施例1と同じ条件(流
量毎分4.35リットル(標準状態)、空間速度は50,0
00h-1であった。)で、反応管内の排ガス温度を350
〜600℃の範囲に保ち、エタノールと窒素酸化物とを
反応させた。
Comparative Example 1 The silver-based purifying material of Example 1 was set in a reaction tube. next,
Using the gas having the composition shown in Table 1, the same conditions as in Example 1 (flow rate: 4.35 liters per minute (standard state), space velocity: 50,0
00h -1 . ), The temperature of the exhaust gas in the reaction tube is set to 350
Ethanol and nitrogen oxide were reacted while keeping the temperature in the range of -600 ° C.

【0057】実施例1と同様にして、反応管通過後のガ
ス中の窒素酸化物の濃度とアセトアルデヒド濃度を測定
し、窒素酸化物の除去率を求めた。結果を表2に示す。
In the same manner as in Example 1, the concentration of nitrogen oxide and the concentration of acetaldehyde in the gas after passing through the reaction tube were measured, and the removal rate of nitrogen oxide was determined. Table 2 shows the results.

【0058】 表2 窒素酸化物の除去率及びアセトアルデヒドの濃度 (1) 窒素酸化物除去率(%) 排ガス温度 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 350℃ 35 32 32 30 400℃ 55 52 55 45 450℃ 85 78 82 74 500℃ 88 80 85 72 550℃ 76 72 75 70 600℃ 62 59 61 60 (2) アセトアルデヒド濃度(ppm) 排ガス温度 実施例1 実施例2 実施例3 比較例1 350℃ 337 100 320 1600 400℃ 32 0 35 234 450℃ 0 0 0 16 500℃ 0 0 0 0 550℃ 0 0 0 0 600℃ 0 0 0 0Table 2 Removal rate of nitrogen oxide and concentration of acetaldehyde (1) Removal rate of nitrogen oxide (%) Exhaust gas temperature Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 350 ° C. 35 32 32 30 400 ° C. 55 52 55 45 450 ° C. 85 78 82 74 500 ° C. 88 80 85 72 550 ° C. 76 72 75 70 600 ° C. 62 59 61 60 (2) Acetaldehyde concentration (ppm) exhaust gas temperature Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 350 ° C. 337 100 320 1600 400 ° C. 32 0 35 234 450 ° C. 00 016 500 ° C. 00 000 550 ° C. 0 00 0 600 ° C. 0 0 0 0

【0059】以上から明らかなように、実施例1〜3に
おいては、350〜600℃の排ガス温度で窒素酸化物
の良好な除去がみられたと同時に、低い排ガス温度領域
におけるアセトアルデヒドの生成量が低かった。一方、
錫系触媒(第二の触媒)がなく、銀系触媒のみの比較例
1では、全排ガス温度範囲において窒素酸化物の除去率
が低下し、低い排ガス温度領域において大量のアセトア
ルデヒドの生成が見られた。
As apparent from the above, in Examples 1 to 3, good removal of nitrogen oxides was observed at the exhaust gas temperature of 350 to 600 ° C., and at the same time, the amount of acetaldehyde generated in the low exhaust gas temperature range was low. Was. on the other hand,
In Comparative Example 1 in which there was no tin-based catalyst (second catalyst) and only the silver-based catalyst was used, the nitrogen oxide removal rate was reduced in the entire exhaust gas temperature range, and a large amount of acetaldehyde was generated in a low exhaust gas temperature range. Was.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
過剰の酸素を含む排ガス中の窒素酸化物を効率良く除去
することができるとともに、添加したエタノールの不完
全反応物の生成を抑制することができる。本発明の排ガ
ス浄化材及び方法は、各種燃焼機、自動車等の排ガスに
含まれる窒素酸化物の除去に広く利用することができ
る。
As described in detail above, according to the present invention,
Nitrogen oxides in the exhaust gas containing excess oxygen can be efficiently removed, and generation of incomplete reactants of the added ethanol can be suppressed. INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust gas purifying material and method of the present invention can be widely used for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas from various combustors, automobiles and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01D 53/36 102A 102B 102C (56)参考文献 特開 平9−122488(JP,A) 特開 平8−182931(JP,A) 特開 平8−10574(JP,A) 特開 平7−232036(JP,A) 特開 平6−315635(JP,A) 特開 平6−154613(JP,A) 特開 平4−27431(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01D 53/94 B01D 53/86 ZAB B01J 23/14 B01J 23/50 ZAB B01J 23/54 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI B01D 53/36 102A 102B 102C (56) References JP-A-9-122488 (JP, A) JP-A-8-1882931 (JP, A) JP-A-8-10574 (JP, A) JP-A-7-232036 (JP, A) JP-A-6-315635 (JP, A) JP-A-6-154613 (JP, A) JP-A-4 -27431 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B01D 53/94 B01D 53/86 ZAB B01J 23/14 B01J 23/50 ZAB B01J 23/54

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対
する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒
素酸化物を除去する排ガス浄化材において、前記排ガス
浄化材の排ガス流入側に第一の触媒を、流出側に第二の
触媒を有し、前記第一の触媒は多孔質の無機酸化物10
0重量%に銀及び銀化合物からなる群から選ばれた一種
以上0.2〜15重量%(銀元素換算値)を担持してな
り、前記第二の触媒は錫酸化物からなることを特徴とす
る排ガス浄化材。
1. An exhaust gas purifying material for removing nitrogen oxides from a flue gas containing nitrogen oxides and oxygen which is larger than a theoretical reaction amount of coexisting unburned components, wherein a first gas is provided on an exhaust gas inflow side of the exhaust gas purifying material. And a second catalyst on the outflow side, wherein the first catalyst is a porous inorganic oxide 10
0% by weight carries 0.2 to 15% by weight (in terms of silver element) of at least one selected from the group consisting of silver and silver compounds, and the second catalyst comprises tin oxide. Exhaust gas purifying material.
【請求項2】 窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対
する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒
素酸化物を除去する排ガス浄化材において、前記排ガス
浄化材の排ガス流入側に第一の触媒を、流出側に第二の
触媒を有し、前記第一の触媒は多孔質の無機酸化物10
0重量%に銀及び銀化合物からなる群から選ばれた一種
以上0.2〜15重量%(銀元素換算値)を担持してな
り、前記第二の触媒は、(1) 多孔質の無機酸化物100
重量%に(a) 0.1〜50重量%(金属元素換算値)の
錫酸化物と、(b) 0.1重量%以下(金属元素換算値)
のPt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた少なく
とも一種の金属元素とを担持してなるか、(2) 錫酸化物
100重量%に0.1重量%以下(金属元素換算値)の
Pt、Pd、Ru、Au及びIrからなる群から選ばれた少なくと
も一種の金属元素を担持してなることを特徴とする排ガ
ス浄化材。
2. An exhaust gas purifying material for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen that is larger than a theoretical reaction amount of coexisting unburned components, wherein a first exhaust gas is provided on an exhaust gas inflow side of the exhaust gas purifying material. And a second catalyst on the outflow side, wherein the first catalyst is a porous inorganic oxide 10
0% by weight carries at least one member selected from the group consisting of silver and silver compounds in an amount of 0.2 to 15% by weight (in terms of silver element), and the second catalyst comprises (1) a porous inorganic material. Oxide 100
(A) 0.1 to 50% by weight (in terms of metal element) of tin oxide and (b) 0.1% by weight or less (in terms of metal element)
Or at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir, or (2) 0.1% by weight or less per 100% by weight of tin oxide (in terms of metal element) Value)
An exhaust gas purifying material characterized by carrying at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Au and Ir.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の排ガス浄化材に
おいて、前記銀化合物は銀の酸化物、ハロゲン化銀、硫
酸銀及び燐酸銀からなる群から選ばれた少なくとも一種
であることを特徴とする排ガス浄化材。
3. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein said silver compound is at least one selected from the group consisting of silver oxide, silver halide, silver sulfate and silver phosphate. Exhaust gas purifying material.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス
浄化材において、前記第一の触媒の多孔質無機酸化物
は、アルミナ単独、又はチタニア、シリカ、ジルコニ
ア、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マグネシウム及びゼオライ
トのいずれかとアルミナとの複合又は混合酸化物であ
り、前記第二の触媒の多孔質無機酸化物は、アルミナ、
チタニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化マグネ
シウム及びゼオライトからなる群から選ばれた一種又は
二種以上の複合又は混合酸化物であることを特徴とする
排ガス浄化材。
4. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the porous inorganic oxide of the first catalyst is alumina alone or titania, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide, A composite or mixed oxide of any of magnesium oxide and zeolite and alumina, wherein the porous inorganic oxide of the second catalyst is alumina,
An exhaust gas purifying material characterized by being one or more compound or mixed oxides selected from the group consisting of titania, silica, zirconia, zinc oxide, magnesium oxide and zeolite.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス
浄化材において、前記排ガス浄化材がセラミックス製又
は金属製の基体の表面にコートされていることを特徴と
する排ガス浄化材。
5. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying material is coated on a surface of a ceramic or metal substrate.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス
浄化材において、前記排ガス浄化材がハニカム型、フォ
ーム型、板状、ペレット状及び顆粒状のいずれかに成形
されていることを特徴とする排ガス浄化材。
6. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the exhaust gas purifying material is formed into any one of a honeycomb type, a foam type, a plate shape, a pellet shape, and a granular shape. Exhaust gas purifying material.
【請求項7】 窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対
する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒
素酸化物を除去する排ガス浄化方法において、請求項1
〜6のいずれかに記載の排ガス浄化材を用い、前記排ガ
ス浄化材を排ガス導管の途中に設置し、前記浄化材の上
流側に、前記排ガス中の窒素酸化物の重量の5倍以下の
エタノールを添加し、150〜650℃において排ガス
を前記浄化材に接触させ、もって前記窒素酸化物と前記
エタノールとを反応させて前記窒素酸化物を除去するこ
とを特徴とする方法。
7. An exhaust gas purifying method for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in an amount larger than a theoretical reaction amount with respect to co-existing unburned components.
7. The exhaust gas purifying material according to any one of items 1 to 6, wherein the exhaust gas purifying material is installed in the middle of an exhaust gas conduit, and the amount of ethanol not more than 5 times the weight of nitrogen oxides in the exhaust gas is provided upstream of the purifying material. And contacting the exhaust gas with the purifying material at 150 to 650 ° C., thereby reacting the nitrogen oxides with the ethanol to remove the nitrogen oxides.
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