JP3484243B2 - Method for catalytic reduction of nitrogen oxides - Google Patents

Method for catalytic reduction of nitrogen oxides

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JP3484243B2 JP28158394A JP28158394A JP3484243B2 JP 3484243 B2 JP3484243 B2 JP 3484243B2 JP 28158394 A JP28158394 A JP 28158394A JP 28158394 A JP28158394 A JP 28158394A JP 3484243 B2 JP3484243 B2 JP 3484243B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、工場、自
動車等から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を触
媒の存在下に還元剤を用いて接触還元する方法に関し、
詳しくは、上記還元剤を選択して用いることによつて、
高選択性にて窒素酸化物を還元除去することができる方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to a method for catalytically reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from factories, automobiles, etc. using a reducing agent in the presence of a catalyst.
Specifically, by selecting and using the reducing agent,
The present invention relates to a method capable of reducing and removing nitrogen oxides with high selectivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、工場、自動車等から排出される排
ガス中に含まれる窒素酸化物は、触媒の存在下に、アン
モニア、尿素、水素、一酸化炭素、炭化水素、アルコー
ル等の還元剤を用いて、窒素に還元する方法によつて、
排ガスから除去されている。しかし、上述した種々の方
法のなかで、アンモニアを還元剤とする方法は、窒素酸
化物の窒素と水への還元反応の選択性は非常に高いもの
の、アンモニアの毒性と可燃性のために、自動車等のよ
うな窒素酸化物の移動発生源に用いることは現実的では
ない。他方、常温で固体である尿素を還元剤として用い
る方法においては、尿素を水に溶解させて水溶液とし、
これを排ガスに加え、触媒に接触せしめられるが、この
ように、還元剤を水溶液として用いる場合には、水の蒸
発のために熱を必要とするので、窒素酸化物の接触還元
反応の熱効率を低下させ、しかも、窒素酸化物の反応率
が低い問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from factories, automobiles, etc., are capable of producing reducing agents such as ammonia, urea, hydrogen, carbon monoxide, hydrocarbons and alcohol in the presence of a catalyst. By using the method of reducing to nitrogen,
It has been removed from the exhaust gas. However, among the various methods described above, the method using ammonia as a reducing agent has very high selectivity for the reduction reaction of nitrogen oxides into nitrogen and water, but due to the toxicity and flammability of ammonia, It is not practical to use it as a moving source of nitrogen oxides such as automobiles. On the other hand, in the method of using urea that is solid at room temperature as a reducing agent, urea is dissolved in water to form an aqueous solution,
This can be added to the exhaust gas and brought into contact with the catalyst. In this way, when the reducing agent is used as an aqueous solution, heat is required for the evaporation of water, so the thermal efficiency of the catalytic reduction reaction of nitrogen oxides is improved. However, there is a problem that the reaction rate of nitrogen oxides is low.

【0003】他方、水素や一酸化炭素を還元剤として用
いる方法は、上述したような問題は少ないものの、反応
の選択性が非常に低く、窒素酸化物の実用的な除去方法
としては、採用し難い。炭化水素や、或いはアルコール
等の含酸素化合物を還元剤として用いる方法によれば、
窒素酸化物の還元反応の選択性は幾分改善されるが、し
かし、未だ、選択性は不十分であつて、窒素酸化物の除
去方法としては、実用域からは遠い。
On the other hand, the method using hydrogen or carbon monoxide as a reducing agent has few problems as described above, but the selectivity of the reaction is very low, and therefore it is used as a practical method for removing nitrogen oxides. hard. According to the method of using a hydrocarbon or an oxygen-containing compound such as alcohol as a reducing agent,
The selectivity of the reduction reaction of nitrogen oxides is somewhat improved, but the selectivity is still insufficient and it is far from a practical range as a method for removing nitrogen oxides.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、触媒の存在
下、還元剤を用いて、排ガスに含まれる窒素酸化物、主
として一酸化窒素を接触還元する従来の方法における上
述したような問題を解決するためになされたものであつ
て、窒素酸化物の還元反応の選択性を改善した方法を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional method of catalytically reducing nitrogen oxides, mainly nitric oxide, contained in exhaust gas by using a reducing agent in the presence of a catalyst. The object of the present invention is to provide a method for improving the selectivity of the reduction reaction of nitrogen oxides.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、排ガスに含ま
れる窒素酸化物を触媒の存在下に還元剤を用いて接触還
元する方法において、上記還元剤として、β−ヒドロキ
シカルボニル化合物を用いることを特徴とする。
The present invention is a method of catalytically reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas using a reducing agent in the presence of a catalyst, wherein a β-hydroxycarbonyl compound is used as the reducing agent. Is characterized by.

【0006】本発明において、窒素酸化物とは、主成分
として、一酸化窒素を含み、その他、二酸化窒素や二酸
化三窒素等を含む。
In the present invention, the nitrogen oxide contains nitric oxide as a main component, and also contains nitrogen dioxide, trinitrogen dioxide and the like.

【0007】本発明による方法において還元剤として用
いるβ−ヒドロキシカルボニル化合物は、分子中に式
(I)
The β-hydroxycarbonyl compound used as the reducing agent in the method according to the present invention has the formula (I) in the molecule.

【0008】[0008]

【化2】 [Chemical 2]

【0009】で表わされる部分構造を有する化合物をい
い、β−ヒドロキシアルデヒド又はβ−ヒドロキシケト
ンを示す。
A compound having a partial structure represented by the formula: β-hydroxyaldehyde or β-hydroxyketone.

【0010】より好ましくは、本発明において還元剤と
して用いるβ−ヒドロキシカルボニル化合物は、一般式
(II)
More preferably, the β-hydroxycarbonyl compound used as the reducing agent in the present invention has the general formula (II)

【0011】[0011]

【化3】 [Chemical 3]

【0012】(式中、R1、R2、R3、R4及びR5は、いずれ
も、水素、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基
又はアリールアルキル基を示し、R1及びR2は、同時には
水素ではない。また、R1は、α炭素と共に炭化水素環を
形成していてもよく、また、R2とR5とは1つの炭化水素
環を形成していてもよい。)で表わされるβ−ヒドロキ
シカルボニル化合物、即ち、β−ヒドロキシアルデヒド
又はβ−ヒドロキシケトンである。
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each hydrogen, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an arylalkyl group, and R 1 and R 2 are , Not simultaneously hydrogen, R 1 may form a hydrocarbon ring together with α carbon, and R 2 and R 5 may form one hydrocarbon ring.) Is a β-hydroxycarbonyl compound, that is, β-hydroxyaldehyde or β-hydroxyketone.

【0013】このようなβ−ヒドロキシカルボニル化合
物は、既によく知られているように、アルデヒド又はケ
トンのアルドール反応によって得ることができ、また、
種々の化合物を市販品として入手することができる。
Such a β-hydroxycarbonyl compound can be obtained by an aldol reaction of an aldehyde or a ketone, as is already well known.
Various compounds are commercially available.

【0014】本発明において用いることができるβ−ヒ
ドロキシカルボニル化合物の具体例としては、例えば、
3−ヒドロキシブタナール、3−ヒドロキシ−2−メチ
ルペンタナール、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロ
パナール、3−ヒドロキシ−2,2,4−トりメチルペンタ
ナール、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン
(ジアセトンアルコール)、3−ヒドロキシ−2,4−ジ
フェニルブタナール、3−ヒドロキシ−1,3−ジフェニ
ルブタノン、2−(1'−ヒドロキシシクロヘキシル)−
シクロヘキサノン等を挙げることができる。
Specific examples of the β-hydroxycarbonyl compound that can be used in the present invention include:
3-hydroxybutanal, 3-hydroxy-2-methylpentanal, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropanal, 3-hydroxy-2,2,4-trimethylpentanal, 4-hydroxy-4- Methyl-2-pentanone (diacetone alcohol), 3-hydroxy-2,4-diphenylbutanal, 3-hydroxy-1,3-diphenylbutanone, 2- (1'-hydroxycyclohexyl)-
Examples thereof include cyclohexanone.

【0015】本発明において、上述したようなβ−ヒド
ロキシカルボニル化合物は、単独で用いてもよく、又は
必要に応じて、二種以上を併用してもよい。特に、本発
明においては、上記したなかでは、実用的には、4−ヒ
ドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン(ジアセトンア
ルコール)、3−ヒドロキシブタナール等が好ましく用
いられる。
In the present invention, the above-mentioned β-hydroxycarbonyl compound may be used alone or in combination of two or more, if necessary. In particular, in the present invention, 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (diacetone alcohol), 3-hydroxybutanal and the like are preferably used practically among the above.

【0016】更に、本発明の方法においては、還元剤と
して、上述したβ−ヒドロキシカルボニル化合物と共に
炭化水素類を併用することができる。このような炭化水
素としては、例えば、常温で気体状のものとして、メタ
ン、エタン、プロパン、プロピレン、ブチレン等の炭化
水素ガス、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、ベンゼン、トルエン、キシレン等
の単一成分の炭化水素、ガソリン、灯油、軽油、重油等
の鉱油系炭化水素等も用いることができる。特に、本発
明においては、これらのなかでも、常温で液体であるペ
ンタン、ヘキサン等の単一成分の炭化水素や、ガソリ
ン、灯油、軽油等の鉱油系炭化水素等が好ましく用いら
れる。
Further, in the method of the present invention, hydrocarbons can be used together with the above-mentioned β-hydroxycarbonyl compound as a reducing agent. Examples of such a hydrocarbon include a hydrocarbon gas such as methane, ethane, propane, propylene and butylene as a gas at room temperature, and pentane and hexane as a liquid.
Single-component hydrocarbons such as heptane, octane, benzene, toluene, xylene, and mineral oil-based hydrocarbons such as gasoline, kerosene, light oil, and heavy oil can also be used. In particular, in the present invention, among these, hydrocarbons having a single component such as pentane and hexane, which are liquid at room temperature, and mineral oil hydrocarbons such as gasoline, kerosene, and light oil are preferably used.

【0017】本発明による方法を実際に行なうには、触
媒を反応器に充填し、窒素酸化物を含む排ガスに還元剤
を加え、窒素酸化物と還元剤を十分に均一に混合して、
これを上記反応器を通過させる。従つて、上記還元剤と
して、常温で液体であるものを用いるときは、予めガス
化しておくのが好ましいが、しかし、液体のまま、これ
を排ガスに混合することもでき、このような場合、還元
剤は、排ガス中で速やかにガス化する。また、場合によ
つては、還元剤として、固体も用いることができる。こ
のように、還元剤が固体である場合は、例えば、常温で
液体である他の還元剤にこれを溶解させ、溶液として、
又は溶液を更にガス化して、排ガスに混合するのが望ま
しいが、しかし、必ずしもこのような方法に限定される
ものではない。
In order to actually carry out the method according to the present invention, the catalyst is charged into the reactor, the reducing agent is added to the exhaust gas containing nitrogen oxides, and the nitrogen oxides and the reducing agent are mixed sufficiently uniformly,
It is passed through the reactor. Therefore, when using a reducing agent that is liquid at room temperature, it is preferable to gasify the reducing agent in advance, but it is also possible to mix the reducing agent as it is with the exhaust gas. The reducing agent is quickly gasified in the exhaust gas. In some cases, a solid can also be used as the reducing agent. Thus, when the reducing agent is a solid, for example, it is dissolved in another reducing agent that is liquid at room temperature to obtain a solution,
Alternatively, it is desirable to further gasify the solution and mix it with the exhaust gas, but it is not necessarily limited to such a method.

【0018】本発明においては、還元剤は、通常、排ガ
スに含まれる窒素酸化物に対して、炭素原子換算にて、
0.1〜10倍モルの範囲にて用いられ、特に好ましく
は、炭素原子換算にて、1〜5倍モル量の範囲にて用い
られる。用いる還元剤の量が排ガスに含まれる窒素酸化
物に対して、炭素原子換算にて、0.1倍モル量よりも少
ないときは、十分な触媒活性を得ることができず、他
方、炭素原子換算にて、10倍モル量を越えるときは、
未反応の還元剤やその部分酸化物の排出が多くなり、こ
れらを処理することが必要となるので好ましくない。こ
こに、還元剤の炭素原子換算とは、還元剤の1分子が炭
素原子n個を有するとき、その還元剤1モルを炭素原子
換算にてnモルとする。従って、分子中に炭素原子をn
個有する還元剤を炭素原子換算で窒素酸化物に対して1
倍モルを用いるとは、窒素酸化物1モル部に対して、還
元剤を1/nモル部用いることを意味する。
In the present invention, the reducing agent is usually in terms of carbon atoms with respect to nitrogen oxides contained in exhaust gas.
It is used in a range of 0.1 to 10 times by mole, and particularly preferably in a range of 1 to 5 times by mole in terms of carbon atoms. When the amount of reducing agent used is less than 0.1 times the molar amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas in terms of carbon atoms, sufficient catalytic activity cannot be obtained, while When the molar ratio exceeds 10 times,
Unreacted reducing agent and its partial oxides are discharged more and it becomes necessary to treat them, which is not preferable. The term "reducing agent in terms of carbon atoms" as used herein means that when one molecule of the reducing agent has n carbon atoms, 1 mole of the reducing agent is set to be n moles in terms of carbon atoms. Therefore, n carbon atoms in the molecule
1 reducing agent for each nitrogen oxide in terms of carbon atoms
The use of double mole means that 1 / n mole part of the reducing agent is used with respect to 1 mole part of nitrogen oxide.

【0019】本発明において用いる窒素酸化物を接触還
元するための触媒は、周期律表第Ib、IIb、III
a、IIIb、IVa、IVb、Va、VIa、VII
a又はVIII族の元素のイオン又は酸化物である。こ
れらは、通常、従来より知られている担体であるアルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタニア、ジルコニア
や、H−ZSM−5、H−モルデナイト等のゼオライト
にイオン交換法、含浸法、混練法等によつて担持され
る。触媒は、これら担体に担持されて、ハニカム構造
体、リング状構造体、ペレツト、粒状物等、適宜の形状
にて用いられる。
The catalysts for catalytic reduction of nitrogen oxides used in the present invention are, for example, Ib, IIb and III of the periodic table.
a, IIIb, IVa, IVb, Va, VIa, VII
It is an ion or oxide of a or a group VIII element. These are usually conventional carriers such as alumina, silica, silica-alumina, titania, zirconia, and zeolites such as H-ZSM-5 and H-mordenite, which are ion-exchanged, impregnated, and kneaded. It is carried by. The catalyst is supported on these carriers and used in an appropriate shape such as a honeycomb structure, a ring-shaped structure, a pellet, or a granular material.

【0020】上記元素のイオンをイオン交換法によつて
上記のような担体に担持させる場合は、上記元素のイオ
ンの担体への担持率は、通常、0.01〜5重量%の範囲
がよい。他方、上記元素の酸化物を触媒として担体に担
持させる場合は、触媒としてのその酸化物の担持率は、
通常、0.1〜10重量%の範囲がよい。
When the ions of the above-mentioned elements are carried on the carrier as described above by the ion exchange method, the ratio of the ions of the above-mentioned elements carried on the carrier is usually in the range of 0.01 to 5% by weight. . On the other hand, when an oxide of the above element is supported on the carrier as a catalyst, the supporting rate of the oxide as a catalyst is
Usually, the range of 0.1 to 10% by weight is preferable.

【0021】上記元素を例示すれば、周期律表第Ib族
の元素として、例えば、Cu、Ag等を、第IIb族の
元素として、例えば、Zn等を、第IIIa族元素とし
て、例えば、La、Ce等を、第IIIb族元素とし
て、例えば、Al、Ga等を、第IVa族元素として、
例えば、Ti、Zr等を、第IVb族元素として、例え
ば、Ge、Sn等を、第Va族元素として、例えば、
V、Nb等を、第、VIa族元素としては、例えば、C
r、Mo、W等を、第VIIa族元素としては、例え
ば、Mn等を、また、第VIII族元素として、例え
ば、Fe、Co、Ni等をそれぞれ挙げることができ
る。
As examples of the above-mentioned elements, as elements of Group Ib of the periodic table, for example, Cu, Ag, and the like, elements of Group IIb, such as Zn, and elements of Group IIIa, for example, La , Ce, etc. as group IIIb elements, for example, Al, Ga etc. as group IVa elements,
For example, Ti, Zr, etc. are group IVb elements, for example, Ge, Sn, etc. are group Va elements, for example,
Examples of the group VIa elements such as V and Nb include C
Examples of the group VIIa element include r, Mo, W, and the like, and examples of the group VIII element include Fe, Co, and Ni.

【0022】特に、本発明においては、γ−アルミナ自
体や、或いはγ−アルミナに酸化コバルトや酸化ニッケ
ル、若しくはコバルトイオンやニッケルイオンを担持さ
せてなる触媒を好ましく用いることができる。
In the present invention, in particular, γ-alumina itself or a catalyst obtained by supporting γ-alumina with cobalt oxide, nickel oxide, or cobalt ion or nickel ion can be preferably used.

【0023】本発明による方法において、窒素酸化物を
含有する排ガスは、150〜600℃の範囲の温度にて
上記触媒を充填した反応器に導かれる。特に、反応温度
は、200〜400℃の範囲が好ましい。更に、本発明
によれば、上記温度領域において、空間速度(SV)5
00〜100000程度にて、排ガスを反応器に導くこ
とによつて、排ガスに含まれる窒素酸化物を効率的に接
触還元することができる。
In the process according to the invention, the exhaust gas containing nitrogen oxides is introduced into the reactor filled with the catalyst at a temperature in the range of 150 to 600 ° C. In particular, the reaction temperature is preferably in the range of 200 to 400 ° C. Furthermore, according to the present invention, in the above temperature range, the space velocity (SV) 5
By introducing the exhaust gas into the reactor at about 00 to 100,000, the nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be efficiently catalytically reduced.

【0024】以下に実施例を挙げて本発明を説明する
が、本発明はこれら実施例により何ら限定されるもので
はない。
The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0025】[0025]

【実施例】【Example】

(1)触媒の調製 (1) Preparation of catalyst

【0026】実施例1 硝酸鉄(Fe(NO3 3 ・9H2 O)11.30gをイ
オン交換水100ml中に溶解させた。120℃にて24
時間乾燥させたγ−アルミナのペレツト(住友化学工業
(株)製NK−324)を上記硝酸鉄水溶液に加え、γ
−アルミナのペレツトの細孔中に十分に硝酸イオンを含
浸させた。次いで、このように処理したγ−アルミナの
ペレツトを濾別し、表面に付着した過剰の水溶液を除去
し、120℃で18時間乾燥させた後、500℃で4時
間焼成して、Fe2 3 をFeとして1重量%担持させ
た触媒A−1を得た。
[0026] Example 1 iron nitrate (Fe (NO 3) 3 · 9H 2 O) 11.30g was dissolved in deionized water 100 ml. 24 at 120 ° C
Γ-alumina pellets (NK-324, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) dried for an hour were added to the iron nitrate aqueous solution to give γ.
Nitrate ions were fully impregnated into the pores of the alumina pellets. Then, the γ-alumina pellets thus treated were filtered off to remove excess aqueous solution adhering to the surface, dried at 120 ° C. for 18 hours, and then calcined at 500 ° C. for 4 hours to obtain Fe 2 O. A catalyst A-1 supporting 1% by weight of 3 as Fe was obtained.

【0027】実施例2 硝酸マンガン(Mn(NO3 2 ・6H2 O)8.16g
を用いた以外は、実施例1と同様にして、MnO2 をM
nとして1重量%担持させた触媒A−2を得た。
[0027] Example 2 manganese nitrate (Mn (NO 3) 2 · 6H 2 O) 8.16g
MnO 2 was added in the same manner as in Example 1 except that
A catalyst A-2 supporting 1% by weight as n was obtained.

【0028】実施例3 硝酸ガリウム(Ga(NO3 3 )8.94gを用いた以
外は、実施例1と同様にして、Ga2 3 をCrとして
1重量%担持させた触媒A−3を得た。
Example 3 Catalyst A-3 carrying 1% by weight of Ga 2 O 3 as Cr was carried out in the same manner as in Example 1 except that 8.94 g of gallium nitrate (Ga (NO 3 ) 3 ) was used. Got

【0029】実施例4 硝酸コバルト(Co(NO3 2 ・6H2 O)7.72g
を用いた以外は、実施例1と同様にして、Co3 4
Coとして1重量%担持させた触媒A−4を得た。
[0029] Example 4 cobalt nitrate (Co (NO 3) 2 · 6H 2 O) 7.72g
A catalyst A-4 was prepared in the same manner as in Example 1, except that Co 3 O 4 was supported as Co by 1 wt%.

【0030】実施例5 硝酸コバルト38.60gを用いた以外は、実施例1と同
様にして、Co3 4をCoとして5重量%担持させた
触媒A−5を得た。
Example 5 A catalyst A-5 carrying 5% by weight of Co 3 O 4 as Co was obtained in the same manner as in Example 1 except that 38.60 g of cobalt nitrate was used.

【0031】実施例6 硝酸ニツケル(Ni(NO3 2 ・6H2 O)7.74g
を用いた以外は、実施例1と同様にして、NiOをNi
として1重量%担持させた触媒A−6を得た。
[0031] Example 6 nitrate nickel (Ni (NO 3) 2 · 6H 2 O) 7.74g
NiO was replaced with Ni in the same manner as in Example 1 except that
As a result, 1% by weight of Catalyst A-6 was obtained.

【0032】実施例7 Na型ゼオライト(水澤化学工業(株)製Ex−12
2)を酸型に処理したH−ZSM5粉末100gを、硝
酸銅(Cu(NO3 2 ・3H2 O)5.94gをイオン
交換水200mlに溶解させた水溶液に投入し、十分に
イオン交換させて、Cuイオンを1.5重量%担持させた
触媒A−7を得た。
Example 7 Na-type zeolite (Ex-12 manufactured by Mizusawa Chemical Industry Co., Ltd.)
The H-ZSM5 powder 100g treated in acid form 2), copper nitrate (Cu (NO 3) 2 · 3H 2 O) 5.94g was added to an aqueous solution obtained by dissolving the ion-exchanged water 200 ml, sufficiently ion exchange Then, a catalyst A-7 carrying 1.5 wt% of Cu ions was obtained.

【0033】実施例8 硝酸亜鉛(Zn(NO3 2 ・6H2 O)4.53gを用
いた以外は、実施例1と同様にして、ZnOをZnとし
て1重量%担持させた触媒A−8を得た。
Example 8 In the same manner as in Example 1 except that 4.53 g of zinc nitrate (Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) was used, a catalyst A-having 1% by weight of ZnO as Zn was supported. Got 8.

【0034】実施例9 硫酸バナジル(VOSO4 )5.00gをイオン交換水1
00mlに溶解させ、これに酸化チタン(堺化学工業
(株)製CS−200)を加え、以下、実施例1と同様
にして、V2 5 をVとして1重量%担持させた触媒A
−9を得た。
Example 9 5.00 g of vanadyl sulfate (VOSO 4 ) was added to ion-exchanged water 1
Dissolved in 100 ml, this titanium oxide (Sakai Chemical Industry Co., Ltd. CS-200) was added, below, in the same manner as in Example 1, Catalyst A to V 2 O 5 was 1 wt% on the V
-9 was obtained.

【0035】実施例10 メタタングステン酸アンモニウム(WO3 として50重
量%)6.56gをイオン交換水100mlに溶解させた。
120℃にて24時間乾燥させた直径2mmの酸化チタン
のペレツト(堺化学工業(株)製CS−24)を上記メ
タタングステン酸アンモニウム水溶液に加え、この後、
実施例1と同様に処理して、WO3 をWとして1重量%
担持させた触媒A−10を得た。
Example 10 6.56 g of ammonium metatungstate (50% by weight as WO 3 ) was dissolved in 100 ml of ion-exchanged water.
Titanium oxide pellets (CS-24, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.) having a diameter of 2 mm and dried at 120 ° C. for 24 hours were added to the ammonium metatungstate aqueous solution, and then,
Treated in the same manner as in Example 1, and using WO 3 as W, 1% by weight
The supported catalyst A-10 was obtained.

【0036】実施例11 硝酸セリウム(Ce(NO3 3 ・6H2 O)28.5g
をイオン交換水100mlに溶解させた。120℃にて2
4時間乾燥させた直径2mmのペンタシル型酸型ゼオライ
トのペレツト(VAWアルミニウムAG社製SM−27
をシリカゾルにてペレツトに成形したもの)約100ml
(60g)を上記硝酸セリウム水溶液に加え、30分間
放置して、上記硝酸セリウム水溶液を上記ゼオライトの
ペレツトの細孔中に十分に含浸させた。
Example 11 28.5 g of cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 .6H 2 O)
Was dissolved in 100 ml of deionized water. 2 at 120 ° C
Pellets of pentasil-type acid-type zeolite having a diameter of 2 mm and dried for 4 hours (SM-27 manufactured by VAW Aluminum AG)
Molded into a pellet with silica sol) about 100 ml
(60 g) was added to the cerium nitrate aqueous solution and left for 30 minutes to sufficiently impregnate the cerium nitrate aqueous solution into the pores of the zeolite pellet.

【0037】次いで、このように処理したゼオライトの
ペレツトを濾別し、ペレツトの表面に付着した過剰の水
溶液を除去した後、これを6重量%のアンモニア水20
0mlに投入し、1時間放置して、ゼオライトの細孔内で
硝酸セリウムを中和加水分解させた。次いで、このよう
にして、酸化セリウムを担持させたゼオライトをイオン
交換水にて十分に洗浄した後、500℃で3時間焼成し
て、酸化セリウムを担持率10重量%にて担持させたゼ
オライトからなる触媒A−11を得た。
Then, the zeolite pellets thus treated were filtered off to remove the excess aqueous solution adhering to the surface of the pellets, which was then washed with 6% by weight of aqueous ammonia 20.
It was added to 0 ml and left for 1 hour to neutralize and hydrolyze cerium nitrate in the pores of the zeolite. Then, the cerium oxide-supported zeolite was thoroughly washed with ion-exchanged water in this manner, and then calcined at 500 ° C. for 3 hours to remove the cerium oxide-supported zeolite from a loading ratio of 10% by weight. Catalyst A-11 was obtained.

【0038】実施例12 酸型モルデナイト(SiO2 /Al2 3 比16、日本
化学工業(株)製HM−23)100gを硝酸ジルコニ
ル水溶液(ZrO2 として100g/l濃度)に浸漬
し、攪拌しながら、70℃に1時間保持し、水素イオン
をジルコニウムイオンとイオン交換させた。これを濾
過、水洗して得たゼオライトケーキを乾燥させた後、6
50℃で4時間焼成して、Zrを3.3重量%担持させた
Zr−モルデナイトからなる触媒A−12を得た。この
触媒の比表面積は391m2/gであつた。
Example 12 100 g of acid mordenite (SiO 2 / Al 2 O 3 ratio 16, HM-23 manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was immersed in an aqueous zirconyl nitrate solution (concentration of 100 g / l as ZrO 2 ) and stirred. While maintaining at 70 ° C. for 1 hour, hydrogen ions were exchanged with zirconium ions. This was filtered, washed with water, and the obtained zeolite cake was dried.
The catalyst was calcined at 50 ° C. for 4 hours to obtain a catalyst A-12 composed of Zr-mordenite supporting Zr at 3.3% by weight. The specific surface area of this catalyst was 391 m 2 / g.

【0039】実施例13 塩化スズ(SnCl4 )3.43gを用いた以外は、実施
例1と同様にして、SnO2 をSnとして1重量%担持
させた触媒A−13を得た。
Example 13 In the same manner as in Example 1 except that 3.43 g of tin chloride (SnCl 4 ) was used, a catalyst A-13 carrying SnO 2 as Sn at 1% by weight was obtained.

【0040】実施例14 実施例1において用いたものと同じγ−アルミナ自体を
触媒A−14とした。
Example 14 The same γ-alumina as that used in Example 1 was used as the catalyst A-14.

【0041】(2)触媒の評価試験 上述した本発明による触媒A−1からA−14を用い
て、下記の条件にて、窒素酸化物を含むガスの窒素酸化
物の接触還元を行ない、窒素の生成率をガスクロマトグ
ラフイーにて求めた。窒素の生成率は、(反応器出口に
おける窒素量/反応器入口における窒素酸化物量)×1
00(%)で定義される。
(2) Catalyst evaluation test Using the above-mentioned catalysts A-1 to A-14 according to the present invention, catalytic reduction of nitrogen oxides of a gas containing nitrogen oxides was carried out under the following conditions to obtain nitrogen. The production rate of was determined by gas chromatography. The production rate of nitrogen is (amount of nitrogen at the outlet of the reactor / amount of nitrogen oxides at the inlet of the reactor) x 1
It is defined by 00 (%).

【0042】(試験条件) (1)ガス組成 NO 500ppm O2 10容量% SO2 100ppm 水 6容量% ヘリウム 残部 (2)空間速度 10000hr-1 (3)反応温度 250℃、300℃、350℃、
400℃、450℃又は500℃
(Test conditions) (1) Gas composition NO 500ppm O 2 10vol% SO 2 100ppm Water 6vol% Helium balance (2) Space velocity 10000hr -1 (3) Reaction temperature 250 ° C, 300 ° C, 350 ° C,
400 ° C, 450 ° C or 500 ° C

【0043】実施例15 窒素酸化物に対して、還元剤を表1及び表2に示す量
(窒素酸化物1モルに対する炭素原子換算での還元剤の
モル数を示す。)にて用いて、窒素酸化物を含むガスの
窒素酸化物の接触還元を行なった。結果を表1及び表2
に示す。
Example 15 A reducing agent was used in an amount shown in Tables 1 and 2 with respect to nitrogen oxides (the number of moles of the reducing agent in terms of carbon atoms relative to 1 mole of nitrogen oxide). Catalytic reduction of nitrogen oxides from a gas containing nitrogen oxides was performed. The results are shown in Table 1 and Table 2.
Shown in.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】比較例1 還元剤として、メタノール、ホルムアルデヒド又はアセ
トンを、窒素酸化物に対して、表3に示す量(窒素酸化
物1モルに対する炭素原子換算での還元剤のモル数を示
す。)にて用いて、窒素酸化物を含むガスの窒素酸化物
の接触還元を行なった。結果を表3に示す。
Comparative Example 1 As a reducing agent, methanol, formaldehyde, or acetone was used in an amount shown in Table 3 with respect to nitrogen oxides (the number of moles of the reducing agent in terms of carbon atoms per mole of nitrogen oxide is shown). Was used for catalytic reduction of nitrogen oxides containing nitrogen oxides. The results are shown in Table 3.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01J 23/22 B01J 23/30 A 23/30 23/34 A 23/34 29/18 A 23/745 29/40 A 23/75 29/46 A 23/755 B01D 53/36 101B 29/18 B01J 23/74 301A 29/40 311A 29/46 321A (72)発明者 清水 宏益 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 安川 律 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社 中央研究所内 (72)発明者 田畑 啓一 大阪府堺市戎島町5丁1番地 堺化学工 業株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平5−137955(JP,A) 特開 平4−358525(JP,A) 特開 平4−334527(JP,A) 特開 平5−253488(JP,A) 特開 平4−354536(JP,A) 特開 平2−233124(JP,A) 特開 平6−31137(JP,A) 特開 平8−150324(JP,A) 特開 平8−3594(JP,A) 特開 昭60−178838(JP,A) 特開 昭49−66616(JP,A) 特開 昭58−185528(JP,A) 特開 平1−233254(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/85,53/94 B01J 21/00 - 38/74 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B01J 23/22 B01J 23/30 A 23/30 23/34 A 23/34 29/18 A 23/745 29/40 A 23/75 29 / 46 A 23/755 B01D 53/36 101B 29/18 B01J 23/74 301A 29/40 311A 29/46 321A (72) Inventor Hiromasu Shimizu 5-1, Ebishima-cho, Sakai-shi, Osaka Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Laboratory (72) Inventor Ritsu Yasukawa 5-1-1 Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Institute (72) Keiichi Tabata 5-1-1 Ebishima-cho, Sakai City, Osaka Prefecture Sakai Chemical Industry Co., Ltd. Central Research Institute Co., Ltd. (56) Reference JP 5-137955 (JP, A) JP 4-358525 (JP, A) JP 4-334527 (JP, A) JP 5-253488 ( JP, A) JP 4-354536 (JP, A) JP 2-233124 (JP, A) JP 6-31137 (JP, A) JP 8-150324 (JP, A) JP Flat 8-3594 (JP, A) JP-A-60-178838 (JP, A) JP-A-49-66616 (JP, A) JP-A-58-185528 (JP, A) JP-A-1-233254 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 7 , DB name) B01D 53 / 85,53 / 94 B01J 21/00-38/74

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】排ガスに含まれる窒素酸化物を触媒の存在
下に還元剤を用いて接触還元する方法において、上記還
元剤として、β−ヒドロキシカルボニル化合物を用いる
ことを特徴とする窒素酸化物の接触還元方法。
1. A method of catalytically reducing nitrogen oxides contained in exhaust gas using a reducing agent in the presence of a catalyst, wherein a β-hydroxycarbonyl compound is used as the reducing agent. Contact reduction method.
【請求項2】β−ヒドロキシカルボニル化合物が一般式 【化1】 (式中、R1、R2、R3、R4及びR5は、いずれも、水素、ア
ルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はアリール
アルキル基を示し、R1及びR2は、同時には水素ではな
い。また、R1は、α炭素と共に炭化水素環を形成してい
てもよく、また、R2とR5とは共に1つの炭化水素環を形
成していてもよい。)で表わされる請求項1記載の窒素
酸化物の接触還元方法。
2. A β-hydroxycarbonyl compound is represented by the general formula: (In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each hydrogen, an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group or an arylalkyl group, and R 1 and R 2 are the same. R is not hydrogen, R 1 may form a hydrocarbon ring together with α carbon, and R 2 and R 5 may together form a hydrocarbon ring). The method for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1.
【請求項3】β−ヒドロキシカルボニル化合物がジアセ
トンアルコールである請求項1記載の窒素酸化物の接触
還元方法。
3. The method for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1, wherein the β-hydroxycarbonyl compound is diacetone alcohol.
【請求項4】β−ヒドロキシカルボニル化合物が3−ヒ
ドロキシブタナールである請求項1記載の窒素酸化物の
接触還元方法。
4. The method for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1, wherein the β-hydroxycarbonyl compound is 3-hydroxybutanal.
【請求項5】排ガスを150〜600℃の範囲の温度に
て触媒に接触させる請求項1乃至いずれかに記載の窒素
酸化物の接触還元方法。
5. The method for catalytic reduction of nitrogen oxides according to claim 1, wherein the exhaust gas is brought into contact with the catalyst at a temperature in the range of 150 to 600 ° C.
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