JP3316565B2 - Method for catalytic reduction and removal of nitrogen oxides - Google Patents

Method for catalytic reduction and removal of nitrogen oxides

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JP3316565B2
JP3316565B2 JP19896093A JP19896093A JP3316565B2 JP 3316565 B2 JP3316565 B2 JP 3316565B2 JP 19896093 A JP19896093 A JP 19896093A JP 19896093 A JP19896093 A JP 19896093A JP 3316565 B2 JP3316565 B2 JP 3316565B2
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silver
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oxygen
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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  • Catalysts (AREA)

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、酸素が過剰に存在する
全体として酸化雰囲気において、排ガスを、少量添加し
た炭化水素類や含酸素化合物、あるいは排ガス中に存在
する炭化水素類や含酸素化合物の存在下で、アルミナ、
および銀若しくは銀化合物の少なくとも1種を含有する
シリカ若しくはジルコニアの少なくとも1種からなる触
媒と接触させて、該排ガス中の窒素酸化物を還元除去す
る方法に関する。
The present invention relates to hydrocarbons and oxygen-containing compounds to which a small amount of exhaust gas has been added, or to hydrocarbons and oxygen-containing compounds present in exhaust gas, in an oxidizing atmosphere in which oxygen is present in excess. In the presence of alumina,
And a catalyst comprising at least one of silica or zirconia containing at least one of silver and a silver compound to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種の排ガス中の窒素酸化物(以下、
「NOx」)は、人体に直接悪影響を与え、かつ光化学
スモッグや酸性雨の発生原因ともなりうるため、その効
果的な除去手段の開発が望まれている。従来、このNO
xの除去方法として、触媒を用いて排ガス中のNOxを
低減する方法が既にいくつか実用化されている。
2. Description of the Related Art Nitrogen oxides in various exhaust gases (hereinafter referred to as "nitrogen oxides").
Since "NOx") has a direct adverse effect on the human body and can cause photochemical smog and acid rain, it is desired to develop an effective removing means therefor. Conventionally, this NO
As a method for removing x, several methods for reducing NOx in exhaust gas using a catalyst have already been put to practical use.

【0003】例えば、(イ)ガソリン自動車における三
元触媒法や、(ロ)ボイラー等の大型設備排出源からの
排ガスについて、アンモニアを用いる選択的接触還元法
が挙げられる。また、最近、提案されているその他の方
法としては、(ハ)炭化水素を用いる排ガス中のNOx
除去方法として銅等の金属を担持させたアルミナ等の金
属酸化物若しくは種々の金属を担持したゼオライトを触
媒として炭化水素の存在下でNOxを含むガスと接触さ
せる方法等がある。
[0003] For example, (a) a three-way catalytic 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 recently proposed methods include (c) NOx in exhaust gas using hydrocarbons.
As a removal method, there is a method in which a metal oxide such as alumina supporting a metal such as copper or a zeolite supporting various metals is brought into contact with a gas containing NOx in the presence of a hydrocarbon as a catalyst.

【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、白金族を含有する触媒によって、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。しかし、この方法では、NOxに含まれる酸素量を
含め、炭化水素成分および一酸化炭素が酸化されるのに
必要とする酸素量が化学量論的に等しくなるように酸素
濃度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雰囲気では、原理的に適用が不可能
である等の問題がある。
SUMMARY OF THE INVENTION The method (a) is
Hydrocarbon components and carbon monoxide contained in the combustion exhaust gas of automobiles are converted into water and carbon dioxide by a catalyst containing a platinum group, and simultaneously, NOx is reduced to nitrogen. However, in this method, it is necessary to adjust the oxygen concentration such that the amount of oxygen required to oxidize the hydrocarbon component and carbon monoxide, including the amount of oxygen contained in NOx, is stoichiometrically equal. There is a problem that it cannot be applied in principle in an atmosphere where excess oxygen exists, such as a diesel engine.

【0005】また、(ロ)の方法では、非常に有毒であ
り、かつ多くの場合高圧ガスとして取り扱わなければな
らないアンモニアを用いるため、取扱いが容易ではな
く、しかも設備が巨大化し、小型の排ガス発生源、特に
移動性発生源に適用することは技術的に極めて困難であ
る上、経済性も良くない。
In the method (b), ammonia is used which is very toxic and which must be treated as a high-pressure gas in many cases. Application to sources, especially mobile sources, is technically very difficult and not economical.

【0006】一方、(ハ)の方法は、ガソリン自動車を
主な対象としており、ディーゼル機関の排ガス条件下で
は適用が困難であるとともに、触媒の耐久性も不十分で
ある。すなわち、アルミナ若しくはゼオライトに銅等の
金属を担持した触媒では、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
金属の凝集等による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
ない。
On the other hand, the method (c) is mainly intended for a gasoline-powered vehicle, and is difficult to apply under exhaust gas conditions of a diesel engine, and has insufficient catalyst durability. That is, a catalyst in which a metal such as copper is supported on alumina or zeolite is not only poisoned by sulfur oxides discharged from a diesel engine, but also causes a decrease in the activity of the catalyst due to aggregation of the added metal and the like. It is not suitable for removing NOx in exhaust gas from an engine.

【0007】特に、ゼオライト系触媒は、比較的高い初
期活性を有するものの、NOxの除去を行うべき対象と
なる排ガス中に水蒸気が含まれている場合、その水蒸気
が触媒の活性点を被覆し、その結果、NOx除去性能の
低下をもたらす。さらに、燃焼機関からの排ガスのよう
な水熱条件下での使用は、ゼオライト骨格からの脱アル
ミを促進し、致命的な触媒劣化を引き起こす。
In particular, the zeolite-based catalyst has a relatively high initial activity, but when the exhaust gas from which NOx is to be removed contains steam, the steam covers the active sites of the catalyst, As a result, the NOx removal performance is reduced. Further, use under hydrothermal conditions, such as exhaust gas from combustion engines, promotes dealumination from the zeolite framework, causing catastrophic catalyst degradation.

【0008】このようなことから、酸素過剰下にある処
理するべき排ガス中に、水蒸気や硫黄酸化物が含有され
ている場合にも、高い還元性能と、ひときわ優れた耐久
性を有するNOx還元除去触媒の開発が望まれている。
Accordingly, even when the exhaust gas to be treated under an excess of oxygen contains water vapor or sulfur oxide, NOx reduction and removal having high reduction performance and exceptionally excellent durability can be achieved. The development of a catalyst is desired.

【0009】本発明は、以上の(イ)〜(ハ)に存在す
る各種の問題を解消するためになされたものであって、
酸素過剰下においても、さらには酸素、水蒸気、硫黄酸
化物の存在下においても、ガソリン機関はもちろんのこ
と、ディーゼル機関の排ガスをはじめ、種々の設備から
発生する排ガス中の窒素酸化物を還元除去することがで
きる方法を提案することを目的とする。
The present invention has been made to solve various problems existing in the above (A) to (C),
In the presence of excess oxygen, and even in the presence of oxygen, water vapor, and sulfur oxides, nitrogen oxides in exhaust gas generated from various facilities including gasoline engines as well as diesel engine exhaust gas are reduced and removed. The aim is to propose a method that can be done.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段および作用】本発明者等
は、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結
果、アルミナ、および銀若しくは銀化合物の少なくとも
1種を含有するシリカ若しくはジルコニアの少なくとも
1種からなる触媒を用いることにより、酸素過剰下にお
いて、水蒸気や硫黄酸化物が共存している場合にも、極
めて効率的にNOxを除去することが可能なNOx還元
除去方法を見い出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems and Actions The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, have found that alumina and silica or zirconia containing at least one of silver or a silver compound can be obtained. By using at least one type of catalyst, a NOx reduction / removal method capable of removing NOx extremely efficiently even when water vapor or sulfur oxides coexist under an excess of oxygen has been found. The invention has been completed.

【0011】すなわち、本発明の排ガス中の窒素酸化物
を還元除去する方法は、過剰の酸素が存在する酸化雰囲
気中、炭化水素類若しくは含酸素化合物の少なくとも1
種の存在下において、NOxを含む排ガスを、アルミ
ナ、および銀若しくは銀化合物の少なくとも1種を含有
するシリカ若しくはジルコニアの少なくとも1種からな
る触媒に接触させることを特徴とする。
That is, the method of the present invention for reducing and removing nitrogen oxides in an exhaust gas comprises the steps of: removing at least one of hydrocarbons or oxygen-containing compounds in an oxidizing atmosphere containing excess oxygen;
In the presence of the species, the exhaust gas containing NOx is contacted with a catalyst comprising alumina and at least one of silica or zirconia containing at least one of silver or a silver compound.

【0012】また、本発明の方法は、上記のアルミナ
が、ア)アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の少な
くとも1種の含有量が0.5wt%以下で、イ)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.
26cm・g−1以上で、かつ全体の細孔容積が0.
48cm・g−1以上であることも特徴とする。
In the method of the present invention, it is preferable that the above-mentioned alumina has a content of at least one of an alkali metal or an alkaline earth metal of 0.5 wt% or less;
The pore volume formed by pores having the following diameters is 0.
26 cm 3 · g −1 or more, and the total pore volume is 0.
It is also characterized in that it is at least 48 cm 3 · g -1 .

【0013】さらに、本発明の方法は、上記の含酸素化
合物として、エタノールまたはアセトンの一方または双
方を使用することをも特徴とする。この場合、水蒸気共
存条件においても、低温にて、高効率で、NOxを還元
除去することが可能となる。
Further, the method of the present invention is characterized in that one or both of ethanol and acetone are used as the oxygen-containing compound. In this case, it is possible to reduce and remove NOx at a low temperature and with high efficiency even under the steam coexistence condition.

【0014】以下、本発明の方法の詳細を作用とともに
説明する。本発明における触媒の一成分であるアルミナ
は、従来公知の方法により調製されたものが使用でき
る。本発明における触媒は、このアルミナ、および銀若
しくは銀化合物の少なくとも1種を含有するシリカ若し
くはジルコニアの少なくとも1種からなる。
The details of the method of the present invention will be described below together with the operation. As the alumina which is one component of the catalyst in the present invention, those prepared by a conventionally known method can be used. The catalyst in the present invention comprises this alumina and at least one of silica or zirconia containing at least one of silver or a silver compound.

【0015】銀若しくは銀化合物の含浸量は、金属換算
で、シリカあるいはジルコニアに対して、約0.01〜
40wt%、好ましくは約0.05〜30wt%とする
ことが好ましい。約0.01wt%未満では、含有効果
が生ぜず、約40wt%より多いと、シリカ若しくはジ
ルコニア中で、銀若しくは銀化合物の凝縮が著しく促進
されてしまう可能性があり、銀若しくは銀化合物の効果
が発揮されない場合があるからである。
The impregnated amount of silver or silver compound is about 0.01 to about 0.01 or less with respect to silica or zirconia in terms of metal.
It is preferably 40 wt%, preferably about 0.05-30 wt%. If the content is less than about 0.01 wt%, the content effect does not occur, and if the content is more than about 40 wt%, the condensation of silver or silver compound in silica or zirconia may be remarkably promoted. Is not exhibited in some cases.

【0016】シリカあるいはジルコニアへの銀あるいは
銀化合物の含有方法は、特に制限はなく、従来公知の含
浸法、共沈法、混練法、沈着法、イオン交換法、その他
各種の方法で行うことができる。
The method for incorporating silver or silver compound into silica or zirconia is not particularly limited, and may be carried out by a conventionally known impregnation method, coprecipitation method, kneading method, deposition method, ion exchange method, or other various methods. it can.

【0017】含浸法では、シリカあるいはジルコニア
に、銀化合物の水溶液を含浸させ、乾燥後、空気焼成す
ることにより含有させることができる。このときの銀化
合物としては、塩化銀、硝酸銀、硫酸銀等を挙げること
ができ、通常、硝酸銀が好適に用いられる。空気焼成温
度は、約300〜800℃、好ましくは約400〜60
0℃であり、焼成時間は、約1〜10時間である。
In the impregnation method, silica or zirconia can be impregnated with an aqueous solution of a silver compound, dried, and calcined in air. Examples of the silver compound at this time include silver chloride, silver nitrate, silver sulfate and the like, and silver nitrate is usually preferably used. The air firing temperature is about 300 to 800 ° C, preferably about 400 to 60 ° C.
0 ° C. and the baking time is about 1 to 10 hours.

【0018】また、共沈法では、銀化合物、ケイ酸塩あ
るいはジルコニウム塩の混合水溶液に適当な沈澱剤を添
加して、これらの金属の水酸化物または炭酸塩を沈澱さ
せ、濾別・水洗・乾燥させ、要すれば焼成して含有させ
るものである。
In the coprecipitation method, a suitable precipitant is added to a mixed aqueous solution of a silver compound, a silicate or a zirconium salt to precipitate hydroxides or carbonates of these metals, and the mixture is separated by filtration and washed with water. -It is dried and, if necessary, fired to be contained.

【0019】混練法では、別々に調製した銀、ケイ素あ
るいはジルコニウムのゲル状またはスラリー状の水酸化
物または炭酸塩を、ニーダー等で混合・混練したものを
乾燥し、要すれば焼成して含有させるものである。
In the kneading method, a gel or slurry of hydroxide or carbonate of silver, silicon or zirconium prepared separately is mixed and kneaded with a kneader or the like, and dried and, if necessary, calcined to contain. It is to let.

【0020】沈着法では、予め調製したケイ素あるいは
ジルコニウムのゲル状またはスラリー状の水酸化物また
は炭酸塩を、銀化合物(例えば、硝酸塩、硫酸塩、酢酸
塩、塩化物等)の水溶液に浸漬し、次いで沈澱剤を添加
して銀化合物をケイ素あるいはジルコニウムのゲルまた
はスラリーに沈着させた後、濾過・水洗・乾燥し、要す
れば焼成して含有させるものである。
In the deposition method, a gel or slurry hydroxide or carbonate of silicon or zirconium prepared in advance is immersed in an aqueous solution of a silver compound (eg, nitrate, sulfate, acetate, chloride, etc.). Then, a precipitant is added to deposit the silver compound on a silicon or zirconium gel or slurry, followed by filtration, washing with water, drying and, if necessary, calcination to contain the silver compound.

【0021】イオン交換法では、触媒表面上に配位して
いるHやNaなどを任意のカチオンに交換するもの
である(陽イオン交換)。交換操作としては、通常、交
換対象とする陽イオンの0.1〜1.0N程度の水溶液
に触媒担体を浸漬する手法が採用され、所望のイオン交
換率が得られるまで、この浸漬操作を繰り返す。このと
き、交換液のpHと温度は、交換率を支配する重要な要
因となるため、注意を払う必要がある。その他として、
遷移金属のカチオンをイオン交換により担持させる場合
には、錯イオンが形成されることがあるため、この錯イ
オンの形成が生じないように、やはり交換液のpHや温
度に注意を払う必要がある。このようにしてイオン交換
操作が終了した後、要すれば、焼成して触媒として使用
する。
In the ion exchange method, H + or Na + or the like coordinated on the catalyst surface is exchanged for an arbitrary cation (cation exchange). As the exchange operation, a method of immersing the catalyst carrier in an aqueous solution of about 0.1 to 1.0 N of a cation to be exchanged is usually employed, and this immersion operation is repeated until a desired ion exchange rate is obtained. . At this time, care must be taken because the pH and temperature of the exchange liquid are important factors that govern the exchange rate. In addition,
When the cation of the transition metal is supported by ion exchange, complex ions may be formed, so it is necessary to pay attention to the pH and temperature of the exchange solution so that the formation of the complex ions does not occur. . After the completion of the ion exchange operation in this way, if necessary, it is calcined and used as a catalyst.

【0022】これらの方法は、含有させる銀あるいは銀
化合物の量が多いときに好適な場合が多いが、本発明で
は、含浸法、共沈法、混練法、沈着法、イオン交換法等
のいずれの方法によるかは特に問わない。
These methods are often suitable when the amount of silver or silver compound to be contained is large. However, in the present invention, any of impregnation method, coprecipitation method, kneading method, deposition method, ion exchange method, etc. The method is not particularly limited.

【0023】銀若しくは銀化合物の少なくとも1種が含
有されたシリカ若しくはジルコニアの少なくとも1種
(以下、「銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニア」と記
す)は、炭化水素類若しくは含酸素化合物の少なくとも
1種(以下、「炭化水素類・含酸素化合物」と記す)の
酸化を著しく促進する。すなわち、銀・銀化合物含有シ
リカ・ジルコニアは、酸化雰囲気中にあるNOxの還元
に作用しない。
At least one kind of silica or zirconia containing at least one kind of silver or a silver compound (hereinafter, referred to as “silver / silver compound-containing silica / zirconia”) contains at least one kind of hydrocarbons or oxygen-containing compounds. It greatly promotes the oxidation of species (hereinafter referred to as "hydrocarbons / oxygen compounds"). That is, the silica / zirconia containing silver / silver compound does not act on the reduction of NOx in the oxidizing atmosphere.

【0024】これに対して、アルミナは、単独で比較的
高いNOx除去性能を有するものの、低温領域でのこの
性能はあまり高くない。本発明者らは、このアルミナの
低温領域でのNOx除去性能を改善するため、鋭意検討
を行った結果、アルミナに、銀・銀化合物含有シリカ・
ジルコニアを、物理的に混合させる等して、アルミナと
銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニアからなる触媒を調
製したところ、この触媒は、アルミナ単独に比して、低
温領域でのNOx除去性能が飛躍的に向上するという当
初全く予見し得なかった驚くべき現象を見い出した。
On the other hand, although alumina alone has a relatively high NOx removal performance, this performance in a low temperature region is not so high. The present inventors have conducted intensive studies in order to improve the NOx removal performance of this alumina in a low-temperature region.
When a catalyst consisting of alumina and silver / silver compound-containing silica / zirconia was prepared by physically mixing zirconia, etc., this catalyst has a remarkable NOx removal performance in the low temperature region compared to alumina alone. I found a surprising phenomenon that I couldn't foresee at first.

【0025】このように異なる性能を有する(銀・銀化
合物含有シリカ・ジルコニアは炭化水素類・含酸素化合
物の酸化性能を有し、アルミナは、主としてNOx還元
性能を有する)二種類の触媒を、物理的に混合させる等
によって、協奏効果が得られるという現象は極めて稀少
であり、その詳細な機構は解明されていない。
Two kinds of catalysts having different performances (silica / silicon-containing zirconia containing silver / silver compound have oxidation performance of hydrocarbons / oxygen-containing compounds, and alumina mainly having NOx reduction performance) The phenomenon that a concerted effect can be obtained by physical mixing or the like is extremely rare, and its detailed mechanism has not been elucidated.

【0026】現在のところ、銀・銀化合物含有シリカ・
ジルコニア上にて活性化された炭化水素類・含酸素化合
物の中間生成物の一部が、アルミナ上でのNOx還元反
応に特異的に作用しているものと考察している。
At present, silver / silver compound-containing silica
It is considered that some of the intermediate products of hydrocarbons and oxygenated compounds activated on zirconia specifically act on the NOx reduction reaction on alumina.

【0027】アルミナに銀・銀化合物を直接担持(含
有)させた触媒(特開平5−76757号)も、これと
同様な作用を示すが、より低温領域でのNOx還元活
性、あるいは硫黄酸化物共存下での耐久性等で性能差が
観察されるとともに、その触媒調製法からも両者は明ら
かに区別される。
A catalyst in which silver / silver compound is directly supported (contained) on alumina (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-76757) exhibits the same effect, but NOx reduction activity in a lower temperature region or sulfur oxide. A difference in performance is observed in durability and the like in the coexistence, and both are clearly distinguished from the catalyst preparation method.

【0028】すなわち、アルミナに銀を直接担持させた
場合、アルミナ表面上の活性サイトが減少し、選択性が
低下する。また、硫黄酸化物共存下では、該硫黄酸化物
のアルミナ上への吸着が促進され、その結果としてアル
ミナは、著しい被毒劣化を起こすという問題も生じる。
That is, when silver is directly supported on alumina, the number of active sites on the alumina surface decreases, and the selectivity decreases. In addition, in the presence of sulfur oxides, the adsorption of the sulfur oxides on alumina is promoted, and as a result, there is also a problem that alumina is significantly poisoned and deteriorated.

【0029】これに対して、アルミナに銀・銀化合物含
有シリカ・ジルコニアを物理的に混合させる等の操作に
より得られる本発明の触媒では、アルミナの活性サイト
には何等影響も及ぼすことなく、また硫黄酸化物による
アルミナの被毒劣化も軽減される。さらに、実施例の項
に示すように、触媒中に含有される銀・銀化合物の量
も、直接担持させる場合に比べ、より少量でよいので、
コスト的にも非常に有利になる。
On the other hand, in the catalyst of the present invention obtained by physically mixing silver / silver compound-containing silica / zirconia with alumina, the active site of alumina is not affected at all. Poisoning deterioration of alumina by sulfur oxides is also reduced. Furthermore, as shown in the section of Examples, the amount of silver / silver compound contained in the catalyst can be smaller than that in the case where the catalyst is directly supported.
It is very advantageous in terms of cost.

【0030】また、本発明者らは、先願(特平願4−2
31376号)において、アルミナのNOx還元性能
が、アルミナ中に不純物として含有されるアルカリ金属
若しくはアルカリ土類金属の少なくとも1種(以下、
「アルカリ金属・アルカリ土類金属」と記す)の量、な
らびにアルミナの物理的構造(細孔容積、細孔径等)に
大きく関係していることを開示した。
Further, the present inventors have filed a prior application (Japanese Patent Application No. 4-2).
No. 31376), the NOx reduction performance of alumina is such that at least one of alkali metals or alkaline earth metals contained as an impurity in the alumina (hereinafter, referred to as “a”).
(Referred to as "alkali metal / alkaline earth metal") and the physical structure of alumina (pore volume, pore diameter, etc.).

【0031】本発明者らは、アルミナと銀・銀化合物含
有シリカ・ジルコニアからなる本発明の触媒のNOx還
元活性は、アルミナ自身のNOx還元活性が高いものほ
ど、より高率でNOxの還元除去が進行するという、ア
ルミナ単独のNOx還元活性と、アルミナと銀・銀化合
物含有シリカ・ジルコニアとからなる本発明の触媒の活
性の序列との相関を見い出し、本発明の触媒のNOx還
元性能についても、アルミナのアルカリ金属・アルカリ
土類金属の含有量、ならびにアルミナの物理的構造(細
孔容積、細孔径等)に例外無く関係しているという全く
新たな事実を見い出した。
The present inventors have found that the higher the NOx reducing activity of alumina itself, the higher the NOx reduction activity of the catalyst of the present invention comprising alumina and silver / silver compound-containing silica / zirconia. Progress, the correlation between the NOx reduction activity of alumina alone and the order of the activity of the catalyst of the present invention comprising alumina and silver / silver compound-containing silica / zirconia was found, and the NOx reduction performance of the catalyst of the present invention was also found. A completely new fact has been found that the content of alkali metals and alkaline earth metals in alumina and the physical structure (pore volume, pore diameter, etc.) of alumina are all without exception.

【0032】このアルミナは、 ア)アルカリ金属・アルカリ土類金属の含有量が0.5
wt%以下、 イ)80Å以下の径を有する細孔により形成される細孔
容積が0.26cm・g−1以上で、かつ全体の細孔
容積が0.48cm・g−1以上、の要件を満たす必
要がある。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。
This alumina has the following features: a) The content of alkali metal and alkaline earth metal is 0.5
a) a pore volume formed by pores having a diameter of 80 ° or less is 0.26 cm 3 · g -1 or more, and a total pore volume is 0.48 cm 3 · g -1 or more; Requirements. The reason why these requirements are required will be described below for each requirement.

【0033】ア)の要件について;本発明の基本的な反
応は、炭化水素類・含酸素化合物としてプロピレン(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 a): The basic reaction of the present invention is that propylene (C
Taking nitrogen dioxide (NO 2 ) as an example of NOx with 3 H 6 ) as the NOx, it is presumed to be based on the reaction formula shown in Chemical formula 1.

【0034】[0034]

【化1】 Embedded image

【0035】すなわち、NOをNにまで還元させる
には、CがCO(場合によってはCO)とH
Oにまで酸化することが必要であり、Cの酸化が
進行しなければ、NOの還元も進行しない。ただし、
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等の炭化水素類・含
酸素化合物(以下、「還元剤」と記すこともある)の適
度な酸化が必要となる。
That is, in order to reduce NO 2 to N 2 , C 3 H 6 is converted to CO 2 (or CO in some cases) and H 2
It is necessary to oxidize to O, and if the oxidation of C 3 H 6 does not proceed, the reduction of NO 2 does not proceed. However,
If the oxidation of C 3 H 6 proceeds too much, C 3 H 6 does not participate in the reaction of Chemical Formula 1, and as a result, the reduction rate of NO 2 also decreases. Therefore, in order to reduce NOx at a high rate, it is necessary to appropriately oxidize hydrocarbons and oxygen-containing compounds such as C 3 H 6 (hereinafter, sometimes referred to as “reducing agent”) which are NOx reducing agents. Becomes

【0036】一方、NOxの還元除去は、触媒上のNO
x濃度が高いほど、効率よく進行することが知られてい
る。このことから、より高いNOx還元除去率を得るた
めには、触媒上のNOx濃度を高くすることも、一手段
として挙げることができる。
On the other hand, the reduction and removal of NOx are performed by removing NOx on the catalyst.
It is known that the higher the x concentration, the more efficiently the process proceeds. Accordingly, increasing the NOx concentration on the catalyst can be cited as one means for obtaining a higher NOx reduction and removal rate.

【0037】ところで、アルミナ単独を触媒として使用
した場合、還元剤の酸化の程度は同一であっても、NO
x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。
By the way, when alumina alone is used as a catalyst, even if the degree of oxidation of the reducing agent is the same, NO
The reduction removal efficiency of x (the meaning of the NOx removal rate converted per reducing agent consumed by oxidation) may vary greatly.

【0038】この原因を検討した結果、NOx還元除去
効率は、アルミナ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
響を与えることが分かった。しかも、この影響は、銀・
銀化合物含有シリカ・ジルコニアとともに本発明の触媒
を構成する場合においても顕著に見られることが判明し
た。
As a result of studying the cause, it was found that the NOx reduction removal efficiency is related to the impurities in alumina, and particularly that an alkali metal or an alkaline earth metal greatly affects the NOx reduction removal efficiency. Moreover, this effect is
It was also found that the catalyst was remarkably observed when the catalyst of the present invention was constituted together with the silver zirconia containing a silver compound.

【0039】そこで、銀・銀化合物含有シリカ・ジルコ
ニアとともに本発明の触媒を構成するアルミナのアルカ
リ金属・アルカリ土類金属の含有量を、一定量以下、具
体的には0.5wt%以下、好ましくは0.1wt%以
下とするものである。
Therefore, the content of the alkali metal and alkaline earth metal of the alumina constituting the catalyst of the present invention together with the silver / silver compound-containing silica / zirconia is set to a certain amount or less, specifically 0.5 wt% or less, preferably 0.5 wt% or less. Is set to 0.1% by weight or less.

【0040】なお、アルカリ金属・アルカリ土類金属の
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、ほとんど0になることもあり得る。
It is to be noted that the content of the alkali metal / alkaline earth metal is preferably as small as possible, and the lower limit is not particularly limited. With the advance of these metal removal techniques, and the content of these metals as impurities, With the advance of measurement technology, it can be almost zero.

【0041】また、これらのアルカリ金属・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・アルカリ土類
金属と同様に約0.5wt%以下で、できるだけ少ない
ほど、最適にはほとんど0にすることが望ましい。
Further, it is preferable that the sulfur content is as small as possible together with the alkali metal and alkaline earth metal in order to enhance the NOx reduction and removal efficiency.
More specifically, it is desirable that the sulfur content be about 0.5 wt% or less as in the case of alkali metals and alkaline earth metals.

【0042】もちろん上記のように、アルカリ金属・ア
ルカリ土類金属の含有量が略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、水分を除く構造式Al
で表せるものの構成比率が略100wt%である
こともあり得る。
Of course, as described above, when the content of the alkali metal / alkaline earth metal is substantially 0, and when the content of the sulfur is also substantially 0, the structural formula of Al
The composition ratio of what can be represented by 2 O 3 may be about 100 wt%.

【0043】イ)の要件について;上記した還元剤の適
度な酸化を促進し、より低温、より高速(高空間速度)
下で、高いNOx還元除去効率を得る上では、特定の径
以下、具体的には約80Å以下の径を有する細孔により
形成される細孔容積の大きさもが重要な要因となる。こ
の細孔容積が大きいほど、具体的には、約0.26cm
・g−1以上、好ましくは0.32cm・g−1
上、より好ましくは0.35cm・g−1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。この細孔容積が約0.26cm・g−1
満では、還元剤の酸化が抑制されすぎて、化1の反応が
良好に進行せず、したがって低温、高空間速度下でのN
Ox還元除去効率が向上しない。
Regarding requirement a): promotes appropriate oxidation of the above-mentioned reducing agent, lower temperature, higher speed (high space velocity)
In order to obtain high NOx reduction and removal efficiency, the size of the pore volume formed by pores having a diameter of a specific diameter or less, specifically, a diameter of about 80 ° or less is also an important factor. The larger the pore volume is, specifically, about 0.26 cm
3 · g -1 or more, preferably 0.32 cm 3 · g -1 or more, more preferably at 0.35 cm 3 · g -1 or more, it is possible to proceed well moderate oxidation of the reducing agent. If the pore volume is less than about 0.26 cm 3 · g −1 , the oxidation of the reducing agent is excessively suppressed, and the reaction of Chemical Formula 1 does not proceed satisfactorily.
Ox reduction removal efficiency is not improved.

【0044】また、詳細は明らかとはなっていないが、
アルミナの細孔がNOxの濃縮に関与している可能性も
考えられる。すなわち、上記の要件を満たす細孔を有す
るアルミナ、および銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニ
アからなる本発明の触媒は、NOxの濃縮がより高い割
合で起こり、高効率でNOxの還元除去が進行すると考
えられる。
Although the details are not clear,
It is also possible that the pores of the alumina are involved in the concentration of NOx. That is, the catalyst of the present invention comprising alumina having pores satisfying the above requirements and silver / silver compound-containing silica / zirconia, when the concentration of NOx occurs at a higher rate and the reduction and removal of NOx proceeds with high efficiency. Conceivable.

【0045】なお、径が約80Å以下の細孔による細孔
容積の上限は、特に限定しないが、あまり大きいもの
は、製造技術が困難な上に、コストが高騰し、実用性を
考慮した場合、あまり好ましいものとはならない。しか
も、径が約80Å以下の細孔を多くすると、それに伴い
さらに小さな細孔も作られ、触媒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た
め、好ましいものとはならない。
The upper limit of the pore volume due to the pores having a diameter of about 80 ° or less is not particularly limited. However, if the pore volume is too large, the production technique is difficult, the cost rises, and practical use is considered. Is not very favorable. In addition, when the number of pores having a diameter of about 80 ° or less is increased, smaller pores are also created, which tends to cause sintering that changes the properties of the catalyst, and causes a decrease in surface area, which is not preferable. .

【0046】本発明で使用するアルミナにおいても、表
面積は大きいほど好ましいことは言うまでもなく、した
がって径が80Å以下の小さな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0.6c
・g−1付近とすることが好ましい。
In the alumina used in the present invention, it is needless to say that the larger the surface area is, the better. Therefore, the upper limit of the pore volume formed by small pores having a diameter of 80 ° or less is not particularly limited, but is about 0%. .6c
It is preferable to be around m 3 · g −1 .

【0047】また、反応ガス(NOx含有排ガスや気体
状の還元剤)の拡散を良好とするためには、全体の細孔
容積を、ある程度大きくする必要がある。本発明で使用
するアルミナについても、多くの実験の結果、全体の細
孔容積を、約0.48cm・g−1以上、好ましくは
約0.52cm・g−1以上、より好ましくは約0.
54cm・g−1以上とするものである。この細孔容
積が約0.48cm・g−1未満であると、反応ガス
の拡散が不十分となり、化1の反応が均一に、かつ高い
反応効率で生起しない。
In order to improve the diffusion of the reaction gas (NOx-containing exhaust gas or gaseous reducing agent), it is necessary to increase the total pore volume to some extent. As for the alumina used in the present invention, as a result of many experiments, the total pore volume was found to be about 0.48 cm 3 · g −1 or more, preferably about 0.52 cm 3 · g −1 or more, and more preferably about 0.52 cm 3 · g −1 or more. 0.
54 cm 3 · g -1 or more. If the pore volume is less than about 0.48 cm 3 · g −1 , the diffusion of the reaction gas becomes insufficient, and the reaction of Chemical Formula 1 does not occur uniformly and with high reaction efficiency.

【0048】なお、全体の細孔容積の上限も、特に限定
しないが、あまり大きすぎると、アルミナ担体の機械的
強度が低下しすぎて、実機での使用に際し、早期に崩壊
してしまうことと、製造技術上の観点から、約1.2c
・g−1付近とすることが望ましい。
The upper limit of the total pore volume is not particularly limited, but if it is too large, the mechanical strength of the alumina carrier will be too low, and the alumina carrier will be prematurely disintegrated when used in an actual machine. From the viewpoint of manufacturing technology, about 1.2c
It is desirable to be around m 3 · g −1 .

【0049】上記したア)、イ)の要件の細孔容積は、
次のようにして求められる。表面積は、−196℃にお
ける窒素吸着等温線から、BET法によって求める。細
孔径の分布は、相対圧0.967までの窒素吸着脱離等
温線(−196℃)を測定し、BJH法若しくはD−H
法によって、半径200Å以下の細孔について求める。
同時に、得られた結果より、細孔容積、平均細孔径も算
出する。
The pore volume of the above requirements a) and a) is as follows:
It is determined as follows. The surface area is determined by a BET method from a nitrogen adsorption isotherm at -196 ° C. The pore size distribution was measured by measuring the nitrogen adsorption-desorption isotherm (-196 ° C) up to a relative pressure of 0.967, and using the BJH method or DH
It is determined by the method for pores having a radius of 200 ° or less.
At the same time, the pore volume and average pore diameter are calculated from the obtained results.

【0050】なお、ここで示す平均細孔径の代表値とし
ては、細孔容積を、それ以上の径の部分と、それ以下の
径の部分とに、均等に2分する細孔直径、いわゆる細孔
容積の細孔直径に関する分布のメディアン値が示され
る。
As a representative value of the average pore diameter shown here, a pore diameter which equally divides the pore volume into a portion having a larger diameter and a portion having a smaller diameter, that is, a so-called fine diameter. The median value of the distribution of pore volume with respect to pore diameter is shown.

【0051】上記のア)、イ)の要件を満たす本発明で
用いるアルミナは、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、アルミニ
ウム塩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。
The alumina used in the present invention that satisfies the above requirements a) and b) can be produced by various known methods. To briefly explain an example, first, an aluminum hydrate is prepared using an aqueous solution of an aluminum salt as a raw material, and then calcined (thermally decomposed) to obtain alumina.

【0052】ところで、アルミニウム水和物を調製する
際に、出発原料、沈澱時の温度、原料液濃度、pH、熟
成時間等の条件を変化させることによって、種々の形態
を有するアルミナ水和物が生成する。
By the way, when preparing aluminum hydrate, alumina hydrate having various forms can be obtained by changing conditions such as starting material, temperature during precipitation, concentration of raw material liquid, pH, aging time and the like. Generate.

【0053】また、そのアルミナ水和物の加熱変態につ
いてもすでに多くの報告がある。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
を作る場合、調製条件によって、ベーマイト(擬ベーマ
イト)、バイヤライト、ギプサイト等が生成する。得ら
れた水和物の結晶構造と、これらの高温焼成(例えば、
500℃)後のアルミナの多孔質構造との間には、以下
のような関係がある。
There have already been many reports on the thermal transformation of the alumina hydrate. For example, when preparing a precipitate of alumina hydrate from an aqueous solution of sodium aluminate and carbon dioxide, boehmite (pseudo-boehmite), bayerite, gypsite, etc. are generated depending on the preparation conditions. The crystal structure of the obtained hydrates and their high-temperature firing (for example,
(500 ° C.) and the porous structure of alumina have the following relationship.

【0054】すなわち、結晶性の高いバイヤライト、ギ
プサイト等の構造体を含む水和物を焼成して得られるア
ルミナは、擬ベーマイト(ベーマイトゲル)より得られ
たそれに比べて、比表面積および細孔容積が小さなもの
となり、触媒もしくは触媒担体として使用する場合には
あまり好ましいものとはならない。
That is, alumina obtained by calcining a hydrate containing structures such as bayerite and gypsite having high crystallinity has a specific surface area and pores smaller than those obtained from pseudo-boehmite (boehmite gel). The volume is small, which is not very preferable when used as a catalyst or a catalyst carrier.

【0055】次に、アルミナの多孔質構造、特に細孔分
布、平均細孔径の制御について、触媒として使用するこ
とが好ましいとされるベーマイトゲルを水和物として、
アルミナ焼成体を得る方法を例にして述べる。
Next, with respect to the control of the porous structure of alumina, particularly the pore distribution and the average pore diameter, boehmite gel which is preferably used as a catalyst is used as a hydrate.
A method for obtaining an alumina fired body will be described as an example.

【0056】ベーマイトゲルは、繊維状または薄板状の
形状を有しており、この構造と加熱変態後のアルミナの
細孔構造との関係を模式的に表現すると、以下のように
なる。
The boehmite gel has a fibrous or thin plate shape, and the relationship between this structure and the pore structure of alumina after heat transformation is schematically represented as follows.

【0057】すなわち、基本粒子が小さいものは焼成処
理により小細孔を与え、大きなものは大細孔を与え、均
一な粒子サイズはシャープな細孔分布を、不均一なもの
はブロードな細孔分布を与えるという関係である。細孔
容積については、均一な結晶では大きく、不均一になる
と大きくなるという相関が見られる。したがって、細孔
構造を制御するためには、このベーマイトゲルの基本粒
子を制御することにより可能となる。
That is, those with small basic particles give small pores by baking treatment, those with large particles give large pores, uniform particle size has sharp pore distribution, and non-uniform ones have broad pores. The relationship is to give a distribution. There is a correlation that the pore volume is large for a uniform crystal and large for a non-uniform crystal. Therefore, the pore structure can be controlled by controlling the basic particles of the boehmite gel.

【0058】具体的には、特開昭58−213632
(USP4,562,059)、特開昭58−1908
23(USP4,555,394)等に開示されている
手法が一例として挙げられる。これらの手法では、ベー
マイトゲルが存在する溶液のpHを操作することによ
り、基本粒子の制御を行う。すなわち、pH操作により
溶液中に存在する微細結晶を操作し、粒子サイズを均一
にするというものである。
Specifically, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-213632
(US Pat. No. 4,562,059), JP-A-58-1908
23 (US Pat. No. 4,555,394), for example. In these techniques, basic particles are controlled by manipulating the pH of the solution in which the boehmite gel is present. That is, fine crystals existing in the solution are manipulated by pH manipulation to make the particle size uniform.

【0059】一方、細孔容積を調節する方法として、ベ
ーマイトゲルにポリエチレングリコール等の水溶性高分
子化合物を加える方法(特開昭52−104498、特
開昭52−77891)、あるいは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等の含酸素化合物で
置換する方法(特開昭50−123588)等が提案さ
れているものの、本発明において重要とされるミクロ孔
(20Å以下)、メソ孔(20Å〜500Å)領域の前
半に関する細孔制御にはおおむね適さないものが多い。
On the other hand, as a method for adjusting the pore volume, a method in which a water-soluble polymer compound such as polyethylene glycol is added to the boehmite gel (JP-A-52-104498 and JP-A-52-77891), Although a method of substituting a part or most of water with an oxygen-containing compound such as alcohol (JP-A-50-123588) has been proposed, micropores (20 ° or less) and mesopores which are important in the present invention are proposed. Many of them are generally unsuitable for controlling the pores in the first half of the (20-500 °) region.

【0060】なお、水和物からアルミナ焼成体を得ると
き、その焼成温度によってもある程度、異なる細孔分
布、細孔容積を有するものが得られる。ただし、この時
には、アルミナの結晶転移に注意を払う必要がある。
When an alumina fired body is obtained from a hydrate, an alumina fired body having a different pore distribution and pore volume to some extent depending on the firing temperature is obtained. However, at this time, attention must be paid to the crystal transition of alumina.

【0061】以上の銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニ
ア、アルミナ、あるいは特定量以下のアルカリ金属・ア
ルカリ土類金属を含み、かつ特定の物理的構造を有する
アルミナ(以下、これらのアルミナをまとめて「アルミ
ナ」と言うこともある)からなる本発明の触媒の調製方
法としては、湿式法でも乾式法でもよい。湿式法では、
銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニアとアルミナ若しく
はアルミナ水和物とを、水分共存下、ニーダー等で混合
・混練したものを乾燥し、要すれば焼成して得る。
The above silver / silver compound-containing silica / zirconia, alumina, or alumina containing a specific amount or less of an alkali metal / alkaline earth metal and having a specific physical structure (hereinafter, these aluminas are collectively referred to as “ The catalyst of the present invention comprising (alumina) may be prepared by a wet method or a dry method. In the wet method,
Silver / silver compound-containing silica / zirconia and alumina or alumina hydrate are mixed and kneaded with a kneader or the like in the presence of moisture, and dried and fired if necessary.

【0062】その他、同様な効果が得られる調製方法と
しては、銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニアのスラリ
ーを調製し、粘結剤とともにアルミナにコーティングし
た後、乾燥し、要すれば焼成する方法もある。この方法
では、アルミナハニカム構造体等への銀・銀化合物含有
シリカ・ジルコニアの添加・混合を直接行うことができ
る。
In addition, as a preparation method for obtaining a similar effect, a method of preparing a slurry of silver / silver compound-containing silica / zirconia, coating the alumina with a binder, drying, and, if necessary, firing. is there. According to this method, silver / silver compound-containing silica / zirconia can be directly added to and mixed with the alumina honeycomb structure or the like.

【0063】また、乾式法では、所望の銀・銀化合物含
有シリカ・ジルコニアとアルミナ若しくはアルミナ水和
物とを乳鉢等で粉砕混合して得る。
In the dry method, desired silica / silver compound-containing silica / zirconia and alumina or alumina hydrate are obtained by crushing and mixing in a mortar or the like.

【0064】銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニアのア
ルミナへの影響としては、アルミナに銀・銀化合物含有
量が同一の銀・銀化合物含有シリカ・ジルコニアを共存
させる場合、共存量の増加とともに低温領域でのNOx
除去性能が向上するという特徴が挙げられる。また、同
一の共存量の場合には、シリカあるいはジルコニア中の
銀・銀化合物の含有量の増加とともに同様な低温領域で
の効果が得られる。
The effect of silver / silver compound-containing silica / zirconia on alumina is as follows. When alumina and silver / silver compound-containing silica / zirconia having the same silver / silver compound content coexist on alumina, the coexistence amount increases and the low-temperature region increases. NOx in
The feature is that the removal performance is improved. Further, in the case of the same coexistence amount, the same effect in the low temperature region can be obtained as the content of silver / silver compound in silica or zirconia increases.

【0065】本発明における銀・銀化合物含有シリカ・
ジルコニア(A)とアルミナ(B)の重量比率は、上記
した重量比率で銀・銀化合物を含有するシリカ・ジルコ
ニアにおいて、一般には、(A)/(B)で表して、約
0.01〜0.90/0.99〜0.10、好ましくは
約0.05〜0.80/0.95〜0.20、より好ま
しくは約0.10〜0.70/0.90〜0.30の範
囲で用いることが適している。
The silver / silver compound-containing silica according to the present invention
The weight ratio of zirconia (A) to alumina (B) is generally about 0.01 to 0.01 in silica / zirconia containing silver / silver compound in the above weight ratio, expressed as (A) / (B). 0.90 / 0.99-0.10, preferably about 0.05-0.80 / 0.95-0.20, more preferably about 0.10-0.70 / 0.90-0.30 It is suitable to use in the range.

【0066】アルミナと銀・銀化合物含有シリカ・ジル
コニアとからなる本発明の触媒は、粉末状、顆粒状、ペ
レット状、ハニカム状、その他任意の形で使用すること
ができ、その形状、構造は特に問わない。また、本発明
の触媒を成形して使用する場合には、成形時に通常使用
される粘結剤、すなわちシリカゾル、ポリビニルアルコ
ール等、あるいは潤滑剤すなわち黒鉛、ワックス、脂肪
酸塩、カーボンワックス等を使用することができる。
The catalyst of the present invention comprising alumina and silver / silver compound-containing silica / zirconia can be used in the form of powder, granule, pellet, honeycomb, or any other form. It does not matter. When the catalyst of the present invention is molded and used, a binder usually used at the time of molding, that is, silica sol, polyvinyl alcohol or the like, or a lubricant such as graphite, wax, fatty acid salt, carbon wax, or the like is used. be able to.

【0067】本発明の方法において、処理対象となるN
Ox含有ガスとしては、ディーゼル自動車や定置式ディ
ーゼル機関等のディーゼル排ガス、ガソリン自動車等の
ガソリン機関排ガスをはじめ、硝酸製造設備、各種の燃
焼設備等の排ガスを挙げることができる。これら排ガス
中のNOxの除去は、上記した本発明の触媒を用いて、
該触媒に、酸化雰囲気中、上記の炭化水素類・含酸素化
合物の存在下で、排ガスを接触させることにより行う。
In the method of the present invention, N
Examples of the Ox-containing gas include exhaust gas from nitric acid production facilities and various combustion facilities, including diesel exhaust gas from diesel vehicles and stationary diesel engines, and gasoline engine exhaust from gasoline vehicles. The removal of NOx in these exhaust gases is performed by using the above-described catalyst of the present invention.
The catalyst is brought into contact with an exhaust gas in an oxidizing atmosphere in the presence of the above-mentioned hydrocarbons and oxygen-containing compounds.

【0068】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、炭化水素類および含酸素化合物
と、本発明方法において必要に応じて添加される炭化水
素類・含酸素化合物からなる還元剤とを、完全に酸化し
て水と二酸化炭素に変換するのに必要な酸素量よりも過
剰な酸素が含まれている雰囲気をいい、例えば、自動車
等の内燃機関から排出される排ガスの場合には空燃比が
大きい状態(リーン領域)の雰囲気であり、通常、過剰
酸素率は約20〜2000%程度である。
Here, the oxidizing atmosphere is defined by the carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons and oxygen-containing compounds contained in the exhaust gas and the hydrocarbons and oxygen-containing compounds added as required in the method of the present invention. Refers to an atmosphere in which oxygen is contained in excess of the amount of oxygen necessary to completely oxidize and convert the reducing agent into water and carbon dioxide.For example, exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile Is an atmosphere with a large air-fuel ratio (lean region), and usually has an excess oxygen rate of about 20 to 2000%.

【0069】この酸化雰囲気中において、上記した本発
明の触媒は、炭化水素類・含酸素化合物と酸素の反応よ
りも、炭化水素類・含酸素化合物とNOxとの反応を優
先的に促進させて、NOxを還元分解除去する。
In this oxidizing atmosphere, the catalyst of the present invention described above promotes the reaction of hydrocarbons / oxygenated compounds with NOx preferentially over the reaction of hydrocarbons / oxygenated compounds with oxygen. , NOx are reduced and removed.

【0070】なお、本発明の方法における上記した本発
明の触媒は、酸化雰囲気でよく作用するが、還元性雰囲
気ではNOxに対する還元分解活性が低下するので、酸
化雰囲気中にて反応を行わせるのが好ましい。
The above-mentioned catalyst of the present invention in the method of the present invention works well in an oxidizing atmosphere. However, in a reducing atmosphere, the activity of reducing and decomposing NOx is reduced. Is preferred.

【0071】存在させる炭化水素類・含酸素化合物、す
なわちNOxを還元分解除去する還元剤としては、排ガ
ス中に残存する炭化水素や燃料等の不完全燃焼生成物で
あるパティキュレート等でもよいが、上記反応を促進さ
せるのに必要な量よりも不足している場合には、外部よ
り炭化水素類・含酸素化合物を添加する必要がある。
The reducing agent for reducing and decomposing and removing hydrocarbons and oxygen-containing compounds, that is, NOx, may be particulates which are incomplete combustion products such as hydrocarbons and fuel remaining in the exhaust gas. If the amount is less than that required to promote the above reaction, it is necessary to add hydrocarbons and oxygen-containing compounds from the outside.

【0072】存在させる炭化水素類・含酸素化合物の量
は、特に制限されず、例えば要求されるNOx除去率が
低い場合には、NOxの還元分解に必要な理論量より少
なくてよい場合がある。ただし、必要な理論量より過剰
な方が還元反応がより進むので、一般的には過剰に添加
するのが好ましい。通常は、炭化水素類・含酸素化合物
の量は、NOxの還元分解に必要な理論量の約20%〜
2000%過剰、好ましくは約30%〜1500%過剰
に存在させる。
The amounts of the hydrocarbons and oxygen-containing compounds to be present are 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, since the reduction reaction proceeds more than the required stoichiometric amount, it is generally preferable to add in excess. Usually, the amount of hydrocarbons / oxygen compounds is about 20% to about 20% of the theoretical amount required for reductive decomposition of NOx.
It is present in a 2000% excess, preferably about a 30% to 1500% excess.

【0073】ここで、必要な炭化水素類・含酸素化合物
の理論量とは、反応系内に酸素が存在するので、本発明
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・含酸素化合物と定義するものであ
り、例えば、炭化水素類・含酸素化合物としてプロパン
を用い、1000ppmの一酸化窒素(NO)を酸化存
在下で還元分解する際のプロパンの理論量は200pp
m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・含酸素化合物の量は、メタン換
算で約50〜10000ppm程度である。
Here, the stoichiometric amount of the necessary hydrocarbons and oxygen-containing compounds means that there is oxygen in the reaction system, so that in the present invention, the stoichiometric amount necessary for reductive decomposition of nitrogen dioxide (NO 2 ) is used. It is defined as hydrocarbons / oxygen-containing compounds. For example, the theoretical amount of propane when reducing and decomposing 1000 ppm of nitrogen monoxide (NO) in the presence of oxidation using propane as the hydrocarbons / oxygen-containing compound Is 200pp
m. Generally, it depends on the amount of NOx in the exhaust gas.
The amount of the hydrocarbons / oxygen-containing compound to be present is about 50 to 10000 ppm in terms of methane.

【0074】本発明における上記の触媒によってNOx
を還元させる還元剤としては、可燃性の有機化合物等の
含炭素物質であればいかなる物質も有効であるが、実用
性からいえば、窒素、硫黄、ハロゲン等の化合物は、価
格、二次的な有害物質の発生、あるいは触媒の損傷等の
問題が多く、またカーボンブラック、石炭等の固体物質
は、触媒層への供給、触媒との接触等の点から一般に好
ましくなく、炭化水素類・含酸素化合物が好ましい。そ
して、触媒層への供給の点からは気体状または液体状の
ものが、また、反応の点からは反応温度で気化するもの
が特に好ましい。
In the present invention, NOx is generated by the above catalyst.
Any substance can be used as a reducing agent for reducing carbon dioxide, as long as it is a carbon-containing substance such as a flammable organic compound. However, from the viewpoint of practicality, compounds such as nitrogen, sulfur, and halogen are costly and secondary. There are many problems such as generation of harmful substances or damage to the catalyst, and solid substances such as carbon black and coal are generally not preferable in terms of supply to the catalyst layer, contact with the catalyst, etc. Oxygen compounds are preferred. From the viewpoint of supply to the catalyst layer, a gaseous or liquid one is particularly preferable, and from the viewpoint of a reaction, a gaseous one which evaporates at the reaction temperature is particularly preferable.

【0075】本発明における炭化水素類の具体例として
は、気体状の物として、メタン、エタン、エチレン、プ
ロパン、プロピレン、ブタン、ブチレン等の炭化水素ガ
スが、液体状のものとしてペンタン、ヘキサン、ヘプタ
ン、オクタン、オクテン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の単一炭化水素や、ガソリン、灯油、軽油、重油等
の鉱油系炭化水素油が例示される。
Specific examples of the hydrocarbons in the present invention include, as gaseous substances, hydrocarbon gases such as methane, ethane, ethylene, propane, propylene, butane, and butylene; Examples thereof include single hydrocarbons such as heptane, octane, octene, benzene, toluene, and xylene, and mineral hydrocarbon oils such as gasoline, kerosene, light oil, and heavy oil.

【0076】また、含酸素化合物とは、含酸素有機化合
物を意味し、メチルアルコール、エチルアルコール、プ
ロピルアルコール、オクチルアルコール等のアルコール
類、ジメチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエー
テル等のエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、油脂類
等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケ
トン類等の含酸素有機化合物が例示される。
The oxygen-containing compound means an oxygen-containing organic compound, such as alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol and octyl alcohol; ethers such as dimethyl ether, ethyl ether and propyl ether; methyl acetate; Examples include oxygen-containing organic compounds such as ethyl acetate, esters such as oils and fats, and ketones such as acetone and methyl ethyl ketone.

【0077】これらの炭化水素類・含酸素化合物は、一
種のみを使用してもよいが、2種以上を組み合わせて使
用してもよい。なお、排ガス中に存在する燃料等の未燃
焼ないし不完全燃焼生成物、すなわち炭化水素類やパテ
ィキュレート類等も還元剤として有効であり、これらも
本発明における炭化水素類に含まれる。このことから、
本発明における触媒は、排ガス中の炭化水素類やパティ
キュレート等の減少・除去触媒としての機能をも有して
いるということができる。
These hydrocarbons and oxygen-containing compounds may be used alone or in combination of two or more. Unburned or incomplete combustion products such as fuel present in the exhaust gas, that is, hydrocarbons and particulates are also effective as reducing agents, and these are also included in the hydrocarbons in the present invention. From this,
It can be said that the catalyst of the present invention also has a function as a catalyst for reducing and removing hydrocarbons and particulates in exhaust gas.

【0078】反応は、上記の触媒を配置した反応器を用
意して、酸化雰囲気中で、炭化水素類・含酸素化合物を
存在させて、NOx含有排ガスを通過させることにより
行う。このときの反応温度は、触媒および炭化水素類・
含酸素化合物の種類により異なるが、排ガスの温度に近
い温度が排ガスの加熱設備等を必要としないので好まし
く、一般には、約100〜800℃、特に約200〜6
00℃の範囲が好ましい。反応圧力は、特に制限され
ず、加圧下でも減圧下でも反応は進むが、通常の排気圧
で排ガスを触媒層へ導入して、反応を進行させるのが便
利である。空間速度は、触媒の種類、他の反応条件、必
要なNOx除去率等で決まり、特に制限はないが、概し
て約500〜200000hr−1、好ましくは約10
00〜100000hr−1の範囲である。
The reaction is carried out by preparing a reactor in which the above-mentioned catalyst is arranged, and passing a NOx-containing exhaust gas in an oxidizing atmosphere in the presence of hydrocarbons and oxygen-containing compounds. The reaction temperature at this time depends on the catalyst and hydrocarbons.
Although it depends on the type of the oxygen-containing compound, a temperature close to the temperature of the exhaust gas is preferable because heating equipment for the exhaust gas is not required, and is generally about 100 to 800 ° C., particularly about 200 to 6 ° C.
A range of 00 ° C. is preferred. The reaction pressure is not particularly limited, and the reaction proceeds under increased pressure or reduced pressure. However, it is convenient to introduce the exhaust gas into the catalyst layer at a normal exhaust pressure to advance the reaction. The space velocity is determined by the type of catalyst, other reaction conditions, the required NOx removal rate, etc., and is not particularly limited, but is generally about 500 to 200,000 hr -1 , preferably about 10
The range is from 00 to 100000 hr -1 .

【0079】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は、上記触媒は、排気マニホールド
の下流に配置するのが好ましい。
In the present invention, when treating exhaust gas from an internal combustion engine, it is preferable that the catalyst is disposed downstream of the exhaust manifold.

【0080】また、本発明で排ガスを処理する場合、処
理条件によっては、未燃焼の炭化水素類や一酸化炭素の
ような公害の原因となる不完全燃焼生成物が処理ガス中
に排出される場合がある。このような場合の対策とし
て、上記の触媒(以下、「還元触媒」と称する)で処理
したガスを酸化触媒に接触させる方法を採用することが
できる。
When exhaust gas is treated by the present invention, depending on the treatment conditions, incomplete combustion products such as unburned hydrocarbons and carbon monoxide, which cause pollution, are discharged into the treated gas. There are cases. As a countermeasure in such a case, a method in which the gas treated with the above-mentioned catalyst (hereinafter, referred to as “reduction catalyst”) is brought into contact with the oxidation catalyst can be adopted.

【0081】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触媒
であればどのような触媒でもよいが、活性アルミナ、シ
リカ、ジルコニア等に、白金、パラジウム、ルテニウム
等の貴金属、ランタン、セリウム、銅、鉄、モリブデン
等の卑金属酸化物、三酸化コバルトランタン、三酸化鉄
ランタン、三酸化コバルトストロンチウム等のペロブス
カイト型結晶構造物等の触媒成分を、単独でまたは2種
以上混合してを組み合わせて担持させたものが挙げられ
る。
The oxidation catalyst that can be used includes:
Generally, any catalyst may be used as long as it can completely burn the above incomplete combustion products, but activated alumina, silica, zirconia, etc., platinum, palladium, noble metals such as ruthenium, lanthanum, cerium, copper, iron A catalyst component such as a perovskite-type crystal structure such as a base metal oxide such as molybdenum, lanthanum cobalt trioxide, lanthanum iron trioxide, or strontium cobalt trioxide was supported alone or in combination of two or more. Things.

【0082】これらの触媒成分の担持量は、貴金属では
担体に対して約0.01〜5wt%程度であり、卑金属
酸化物では約5〜70wt%程度である。もちろん、特
に、卑金属酸化物等では、担体に担持しないで使用する
こともできる。
The loading amount of these catalyst components is about 0.01 to 5% by weight of the noble metal and about 5 to 70% by weight of the base metal oxide. Of course, in particular, base metal oxides and the like can be used without being supported on a carrier.

【0083】酸化触媒の形状、成形等の目的で添加する
添加物については、還元触媒の場合のそれと同様であ
り、種々のものを使用することができる。
The additives to be 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.

【0084】上記の還元触媒と酸化触媒の使用比率や、
酸化触媒に担持させる触媒成分量等は、要求性能に応じ
て適宜選択可能であり、特に酸化除去する物質が一酸化
炭素のような炭化水素の中間生成物である場合には、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 an intermediate product of a hydrocarbon such as carbon monoxide, the reduction catalyst and the oxidation Although it is possible to use a mixture with a catalyst, it is possible to arrange the reduction catalyst on the exhaust gas upstream side and the oxidation catalyst on the exhaust gas downstream side in general.

【0085】本発明において、これらの触媒を用いて排
ガスを浄化する具体例としては、還元触媒を配置した反
応器を排ガス導入部(前段)に、酸化触媒を配置した反
応器を排ガス排出部(後段)に配置する方法や、一つの
反応器に夫々の触媒を要求性能に応じた比率で配置する
方法等がある。
In the present invention, 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 (previous stage), and a reactor in which an oxidation catalyst is disposed is disposed in an exhaust gas discharge section. (Rear stage), or a method in which each catalyst is arranged in one reactor at a ratio according to required performance.

【0086】還元触媒(A)と酸化触媒(B)の比率
は、一般には、(A)/(B)で表して約0.5〜9.
5/9.5〜0.5の範囲で用いられる。
The ratio of the reduction catalyst (A) to the oxidation catalyst (B) is generally expressed as (A) / (B) and is about 0.5 to 9.
It is used in the range of 5 / 9.5 to 0.5.

【0087】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。
The use temperature of the oxidation catalyst may not be the same as the use temperature of the reduction catalyst, but in general, the one that can be used within the above-mentioned use temperature range of the reduction catalyst is selected for the heating and cooling equipment. It is not particularly necessary and is preferable.

【0088】[0088]

【実施例】【Example】

実施例1 (銀含有シリカの調製)硝酸銀(AgNO)0.79
gを蒸留水35gに溶解し、この水溶液をシリカ(ダヴ
ィソン社製商品名:♯57)50gに含浸させ、一昼夜
放置した。放置後、エバポレーターにて100℃で減圧
乾燥した後、空気気流中600℃で3時間焼成し、銀含
有シリカを得た。このときのシリカに対する銀の含有量
は、金属銀として1.0wt%であった。
Example 1 (Preparation of Silver-Containing Silica) Silver Nitrate (AgNO 3 ) 0.79
g was dissolved in 35 g of distilled water, and this aqueous solution was impregnated with 50 g of silica (trade name: # 57, manufactured by Davison) and allowed to stand overnight. After standing, it was dried under reduced pressure at 100 ° C. by an evaporator, and then calcined at 600 ° C. for 3 hours in an air stream to obtain silver-containing silica. At this time, the content of silver with respect to silica was 1.0% by weight as metallic silver.

【0089】(本発明の触媒の調製)上記のようにして
調製した1wt%銀含有シリカ0.2gとアルミナ(水
沢化学社製商品名:ネオビードGB−45)0.4gを
乳鉢中で粉砕混合し、銀含有シリカとアルミナからなる
本発明の触媒を得た。
(Preparation of the Catalyst of the Present Invention) 0.2 g of the silica containing 1 wt% silver prepared as described above and 0.4 g of alumina (Neobead GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) were pulverized and mixed in a mortar. Thus, a catalyst of the present invention comprising silver-containing silica and alumina was obtained.

【0090】(NOxの除去反応)上記のようにして得
られた本発明の触媒0.6gを、常圧流通式反応装置に
充填し、約1000ppmの一酸化窒素(以下、「N
O」と記す)、約10%の酸素、約8vol%の水蒸
気、および約670ppmのアセトンを含むヘリウムガ
スを毎分120mlの流速で流して反応を行った。反応
ガスの分析はガスクロマトグラフを用いて行い、NOの
還元分解率は生成した窒素の収率から求め、結果を実施
例1として表1に示した。
(Removal of NOx) 0.6 g of the catalyst of the present invention obtained as described above was charged into a normal-pressure flow reactor, and about 1000 ppm of nitrogen monoxide (hereinafter referred to as "N
O "), about 10% oxygen, about 8 vol% water vapor, and about 670 ppm of helium gas containing acetone at a flow rate of 120 ml / min. The analysis of the reaction gas was performed using a gas chromatograph, and the reductive decomposition rate of NO was determined from the yield of generated nitrogen. The results are shown in Table 1 as Example 1.

【0091】実施例2,3 (実施例2)硝酸銀(AgNO)を1.58gとした
以外は実施例1と同様にして、銀含有シリカを得た。こ
のときのシリカに対する銀の含有量は、金属銀として
2.0wt%であった。
Examples 2 and 3 (Example 2) Silver-containing silica was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1.58 g of silver nitrate (AgNO 3 ) was used. At this time, the content of silver with respect to silica was 2.0% by weight as metallic silver.

【0092】(実施例3)硝酸銀(AgNO)を3.
95gとした以外は実施例1と同様にして、銀含有シリ
カを得た。このときのシリカに対する銀の含有量は、金
属銀として5.0wt%であった。
Example 3 Silver nitrate (AgNO 3 ) was added to 3.
Silver-containing silica was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 95 g. At this time, the content of silver with respect to silica was 5.0% by weight as metallic silver.

【0093】(本発明の触媒の調製)上記のようにして
調製した銀含有シリカ0.2gとアルミナ(水沢化学社
製商品名:ネオビードGB−45)0.4gを乳鉢中で
粉砕混合し、銀含有シリカとアルミナからなる本発明の
触媒を調製した。
(Preparation of the Catalyst of the Present Invention) 0.2 g of the silver-containing silica prepared as described above and 0.4 g of alumina (trade name: Neobead GB-45, manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) were ground and mixed in a mortar. A catalyst of the present invention comprising silver-containing silica and alumina was prepared.

【0094】(NOxの除去反応)上記のようにして得
られた本発明の触媒を用い、実施例1と同様にしてNO
の還元反応を行った結果を、実施例2、3としてそれぞ
れ表1に示した。
(NOx removal reaction) Using the catalyst of the present invention obtained as described above, NO
Are shown in Table 1 as Examples 2 and 3, respectively.

【0095】実施例4〜6 (実施例4,5)実施例2で調製した2.0wt%銀含
有シリカのアルミナ(水沢化学社製商品名:ネオビード
GB−45)0.4gへの混合量を、実施例4では0.
g、実施例5では0.05gとした以外は実施例2と
同様にして、NO還元反応を行った。この結果を、実施
例4,5としてそれぞれ表2に示した。
Examples 4 to 6 (Examples 4 and 5) The amount of the silica containing 2.0 wt% silver prepared in Example 2 mixed with 0.4 g of alumina (Neobead GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.) In the fourth embodiment, 0.
1 g, 0 in Example 5. A NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 2 except that the amount was changed to 05 g. The results are shown in Table 2 as Examples 4 and 5, respectively.

【0096】(実施例6) (銀含有ジルコニアの調製)硝酸銀(AgNO)0.
79gを蒸留水15gに溶解し、この水溶液をジルコニ
ア(第一希元素社製)50gに含浸させ、一昼夜放置し
た。放置後、エバポレーターにて100℃で減圧乾燥し
た後、空気気流中600℃で3時間焼成し、銀含有ジル
コニアを得た。このときのジルコニアに対する銀の含有
量は、金属銀として1.0wt%であった。
(Example 6) (Preparation of silver-containing zirconia) Silver nitrate (AgNO 3 )
79 g was dissolved in 15 g of distilled water, and this aqueous solution was impregnated with 50 g of zirconia (manufactured by Daiichi Rare Element Co., Ltd.), and allowed to stand overnight. After standing, the mixture was dried at 100 ° C. under reduced pressure using an evaporator, and then calcined in an air stream at 600 ° C. for 3 hours to obtain silver-containing zirconia. At this time, the silver content relative to zirconia was 1.0% by weight as metallic silver.

【0097】(本発明の触媒の調製)上記のようにして
調製した1wt%銀含有ジルコニア0.2gとアルミナ
(水沢化学社製商品名:ネオビードGB−45)0.4
gを乳鉢中で粉砕混合し、銀含有ジルコニアとアルミナ
からなる本発明の触媒を調製した。
(Preparation of the Catalyst of the Present Invention) 0.2 g of 1 wt% silver-containing zirconia prepared as described above and 0.4 of alumina (trade name: Neobead GB-45 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.)
g was ground and mixed in a mortar to prepare a catalyst of the present invention comprising silver-containing zirconia and alumina.

【0098】(NOxの除去反応)上記のようにして得
られた本発明の触媒を用い、実施例1と同様にして、N
O還元反応を行った。この結果を、実施例6として表2
に示した。
(Removal Reaction of NOx) Using the catalyst of the present invention obtained as described above, N
An O reduction reaction was performed. Table 2 shows the results as Example 6.
It was shown to.

【0099】比較例1,2 (比較例1)触媒としてアルミナ(水沢化学社商品名:
ネオビードGB−45)単独を用い、実施例1と同様に
してNO還元反応を行った。この結果を、比較例1とし
て表3に示した。 (比較例2)触媒としてアルミナ(水沢化学社商品名:
ネオビードGB−45)にシリカを0.2g混合させた
シリカ混合アルミナ触媒を用い、実施例1と同様にして
NO還元反応を行った。この結果を、比較例2として表
3に示した。
Comparative Examples 1 and 2 (Comparative Example 1) Alumina (trade name of Mizusawa Chemical Co., Ltd.)
Neobead GB-45) alone was used to carry out a NO reduction reaction in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 3 as Comparative Example 1. (Comparative Example 2) Alumina (trade name of Mizusawa Chemical Co., Ltd.)
A NO reduction reaction was performed in the same manner as in Example 1 using a silica mixed alumina catalyst in which 0.2 g of silica was mixed with Neobead GB-45). The results are shown in Table 3 as Comparative Example 2.

【0100】比較例3〜5 (比較例3)触媒として1wt%銀含有シリカ0.4g
を用い、実施例1と同様にしてNOの還元反応を行っ
た。この結果を、比較例3として表4に示した。
Comparative Examples 3 to 5 (Comparative Example 3) 0.4 g of silica containing 1 wt% silver as a catalyst
, And a reduction reaction of NO was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4 as Comparative Example 3.

【0101】(比較例4)触媒として1wt%銀含有ジ
ルコニア0.4gを用い、実施例1と同様にしてNOの
還元反応を行った。この結果を、比較例4として表4に
示した。
Comparative Example 4 A reduction reaction of NO was carried out in the same manner as in Example 1, except that 0.4 g of zirconia containing 1% by weight of silver was used as a catalyst. The results are shown in Table 4 as Comparative Example 4.

【0102】(比較例5)触媒として1wt%銀含有ア
ルミナを用い、実施例1と同様にしてNOの還元反応を
行った。この結果を、比較例5として表4に示した。
Comparative Example 5 A reduction reaction of NO was carried out in the same manner as in Example 1, except that alumina containing 1 wt% silver was used as a catalyst. The results are shown in Table 4 as Comparative Example 5.

【0103】実施例7 還元剤としてエタノールを約1000ppm用いた以外
は実施例1と同様にして、NOの還元反応を行った。こ
の結果を、実施例7として表5に示した。
Example 7 A NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that about 1000 ppm of ethanol was used as a reducing agent. The results are shown in Table 5 as Example 7.

【0104】比較例6 触媒としてアルミナを用いた以外は実施例7と同様にし
て、NOの還元反応を行った。この結果を、比較例6と
して表5に示した。
Comparative Example 6 A NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 7 except that alumina was used as a catalyst. The results are shown in Table 5 as Comparative Example 6.

【0105】表1〜5から明らかなように、銀を含有し
たシリカまたはジルコニアをアルミナに物理的に混合し
てなる本発明の触媒は、還元剤にアセトンを用いた場合
でも、エタノールを用いた場合でも、アルミナ単独を触
媒とした場合に比して、より低温で高いNOx還元除去
性能が得られることが分かる。また、銀を直接含有させ
たアルミナ触媒と比較した場合にも、より低温では、銀
含有シリカをアルミナに混合してなる本発明の触媒が優
れていることが分かる。さらに、含有させる銀の量も、
直接含有させる場合に比して、少ない量であっても、高
いNOx還元除去効果を奏することが分かる。
As is clear from Tables 1 to 5, the catalyst of the present invention in which silver-containing silica or zirconia was physically mixed with alumina used ethanol even when acetone was used as the reducing agent. Even in this case, it can be seen that higher NOx reduction and removal performance can be obtained at lower temperatures than when alumina alone is used as the catalyst. Also, when compared with an alumina catalyst containing silver directly, it can be seen that at lower temperatures, the catalyst of the present invention obtained by mixing silver-containing silica with alumina is excellent. Furthermore, the amount of silver contained
It can be seen that a higher NOx reduction / removal effect can be achieved even with a small amount as compared with the case of directly containing.

【0106】[0106]

【表1】 [Table 1]

【0107】[0107]

【表2】 還元剤:アセトン約667ppm[Table 2] Reducing agent: about 667 ppm of acetone

【0108】[0108]

【表3】 [Table 3]

【0109】[0109]

【表4】 [Table 4]

【0110】[0110]

【表5】 [Table 5]

【0111】実施例8 アルミナとして日揮化学社商品名N612N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。
この結果を、実施例8として表6に示した。
Example 8 The reduction reaction of NO was carried out in the same manner as in Example 1 except that N612N (trade name of Nikki Chemical Co., Ltd.) was used as alumina.
The results are shown in Table 6 as Example 8.

【0112】参考例1 アルミナとして住友化学社商品名KHA−46を用いた
以外は実施例1と同様にして、NOの還元反応を行っ
た。この結果を、参考例1として表6に示した。
Reference Example 1 The reduction reaction of NO was carried out in the same manner as in Example 1 except that KHA-46 (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as alumina. The results are shown in Table 6 as Reference Example 1.

【0113】表6から、不純物としてアルカリ金属若し
くはアルカリ土類金属を多く含む参考例1に示すアルミ
ナを使用する場合、実施例8に示す高純度のアルミナを
使用する場合に比して、NO還元除去率が低下すること
は明らかである。
Table 6 shows that when the alumina shown in Reference Example 1 containing a large amount of an alkali metal or an alkaline earth metal as an impurity is used, the NO reduction is smaller than when the high-purity alumina shown in Example 8 is used. Clearly, the removal rate decreases.

【0114】[0114]

【表6】 [Table 6]

【0115】実施例9 アルミナとして住友化学社商品名NK−346を用した
以外は実施例8と同様にして、NOの還元反応を行っ
た。この結果を、実施例9として表7に示した。
Example 9 A reduction reaction of NO was carried out in the same manner as in Example 8 except that NK-346 (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as alumina. The results are shown in Table 7 as Example 9.

【0116】実施例10 アルミナとして水沢化学社商品名ネオビードを用いた以
外は実施例8と同様にして、NOの還元反応を行った。
この結果を、実施例10として表7に示した。
Example 10 A NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 8, except that Neobead (trade name, Mizusawa Chemical Co., Ltd.) was used as alumina.
The results are shown in Table 7 as Example 10.

【0117】参考例2 アルミナとして住友化学社商品名KHS−46を用いた
以外は実施例8と同様にして、NOの還元反応を行っ
た。この結果を、参考例2として表7に示した。
Reference Example 2 The reduction reaction of NO was carried out in the same manner as in Example 8 except that KHS-46 (trade name, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was used as alumina. The results are shown in Table 7 as Reference Example 2.

【0118】表7より、80Å以下の径を有する細孔が
形成する細孔容積も、また全体の細孔容積も、参考例2
に比して大きい実施例9,10に示すアルミナを使用す
る場合、良好なNOx除去還元性能を示すことは明らか
である。
From Table 7, it can be seen that both the pore volume formed by pores having a diameter of 80 ° or less and the total pore volume are shown in Reference Example 2.
It is clear that when the alumina shown in Examples 9 and 10 which is larger than the above is used, good NOx removing and reducing performance is exhibited.

【0119】[0119]

【表7】 [Table 7]

【0120】実施例11 還元剤としてプロピレン約1000ppmを用いた以外
は実施例1と同様にして、NOの還元反応を行った。こ
の結果を、実施例11として表8に示した。
Example 11 A NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that about 1000 ppm of propylene was used as a reducing agent. The results are shown in Table 8 as Example 11.

【0121】比較例7 還元剤としてプロピレン約1000ppmを用いた以外
は比較例6と同様にして、NOの還元反応を行った。こ
の結果を、比較例7として表8に示した。
Comparative Example 7 A NO reduction reaction was carried out in the same manner as in Comparative Example 6, except that about 1000 ppm of propylene was used as a reducing agent. The results are shown in Table 8 as Comparative Example 7.

【0122】表8から明らかなように、還元剤としてプ
ロピレンを用いた反応系においても、銀含有ジルコニア
をアルミナに物理的に混合してなる本発明の触媒は、ア
ルミナ単独を触媒とした場合に比して、より低温で高い
NOx還元除去性能が得られることが分かる。
As is evident from Table 8, even in a reaction system using propylene as a reducing agent, the catalyst of the present invention in which silver-containing zirconia is physically mixed with alumina is used when alumina alone is used as the catalyst. In comparison, it can be seen that higher NOx reduction and removal performance can be obtained at lower temperatures.

【0123】[0123]

【表8】 [Table 8]

【0124】[0124]

【発明の効果】以上詳述したように、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、水蒸気が存
在していても、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。これは、本発明における銀・銀化合物含有シリカ・
ジルコニアおよびアルミナからなる触媒が、炭化水素類
・含酸素化合物の適度な酸化を促し、酸素と炭化水素類
・含酸素化合物との反応よりも、NOxと炭化水素類・
含酸素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よくNOxを
除去することができ、工業的価値が極めて高いものであ
る。
As described in detail above, according to the present invention,
In an oxidizing atmosphere in which oxygen is excessively present, even when water vapor is present, NOx in the exhaust gas can be removed almost completely, that is, depending on the reaction conditions. This is the silica / silver compound-containing silica in the present invention.
A catalyst composed of zirconia and alumina promotes appropriate oxidation of hydrocarbons / oxygen compounds, and makes NOx and hydrocarbons / oxygen compounds more reactive than oxygen / hydrocarbons / oxygen compounds.
This is because the reaction with the oxygen-containing compound is preferentially promoted. As described above, the present invention can efficiently remove NOx from exhaust gas from various facilities including diesel engine exhaust gas, and has extremely high industrial value.

フロントページの続き (72)発明者 田畑 光紀 埼玉県幸手市権現堂1134−2 (72)発明者 吉成 知博 埼玉県浦和市元町3−32−25−201 (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 宮本 勝見 埼玉県北葛飾郡鷲宮町鷲宮1−11−17 (72)発明者 浜田 秀昭 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 伊藤 建彦 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 繁田 えい子 (56)参考文献 特開 平5−76757(JP,A) 特開 平5−92124(JP,A) 特開 平5−317647(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/86 B01J 21/00 - 37/36 Continued on the front page (72) Inventor Miki Tabata 1134-2, Gongendo, Satte City, Saitama Prefecture (72) Tomohiro Yoshinari 3-32-25-201, Motomachi, Urawa City, Saitama Prefecture (72) Inventor Hiroshi Tsuchida Kawasaki, Kanagawa Prefecture 2-24-6-408 Kyomachi, Kawasaki-ku, Ichikawa (72) Inventor Katsumi Miyamoto 1-11-17 Washinomiya, Washinomiya-cho, Kita-Katsushika-gun, Saitama Prefecture (72) Hideaki Hamada 1-1-1, Higashi, Tsukuba, Ibaraki Prefecture In the Institute of Industrial Technology (72) Inventor Tatehiko Ito 1-1-1 Higashi, Tsukuba, Ibaraki Pref. Eiko Shigeta, Examiner at the Institute of Materials Science and Technology, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (56) References JP-A-5-76757 (JP, A) Hei 5-92124 (JP, A) JP-A Hei 5-317647 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 53/86 B01J 21/00-37/36

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 過剰の酸素が存在する酸化雰囲気中、炭
化水素類若しくは含酸素化合物の少なくとも1種の存在
下、アルミナ、および銀若しくは銀化合物の少なくとも
1種を含有するシリカ若しくはジルコニアの少なくとも
1種からなる触媒に、窒素酸化物を含む排ガスを接触さ
せることを特徴とする窒素酸化物の接触還元除去方法。
1. An oxidizing atmosphere in which excess oxygen is present, in the presence of at least one of hydrocarbons or oxygen-containing compounds, alumina and at least one of silica or zirconia containing at least one of silver or silver compounds. A method for catalytically reducing and removing nitrogen oxides, comprising contacting an exhaust gas containing nitrogen oxides with a catalyst comprising a seed.
【請求項2】 アルミナが、 ア)アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の少なくと
も1種の含有量が0.5wt%以下で、 イ)80Å以下の径を有する細孔により形成される細孔
容積が0.26cm・g−1以上で、かつ全体の細孔
容積が0.48cm・g−1以上であることを特徴と
する請求項1に記載の窒素酸化物の接触還元除去方法。
2. The alumina has a pore volume formed by pores having a content of at least one kind of an alkali metal or an alkaline earth metal of 0.5% by weight or less and a diameter of 80 ° or less. 0.26 cm 3 · g -1 or more, and catalytic reduction method for removing nitrogen oxides according to claim 1, total pore volume and wherein the at 0.48 cm 3 · g -1 or more.
【請求項3】 含酸素化合物が、エタノール若しくはア
セトンの一方または双方であることを特徴とする請求項
1,2に記載の窒素酸化物の接触還元除去方法。
3. The method according to claim 1, wherein the oxygen-containing compound is one or both of ethanol and acetone.
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