JP3497043B2 - 排ガス中の炭化水素類浄化用吸着材 - Google Patents
排ガス中の炭化水素類浄化用吸着材Info
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- F01N2570/00—Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
- F01N2570/12—Hydrocarbons
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- Treating Waste Gases (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
素類を浄化するための吸着材に関する。
て、主としてメタン,エタン,プロパン,ブタン,ペン
タン,ヘキサン等のパラフィン系炭化水素、エチレン,
プロピレン,ブテン,ペンテン,ヘキセン等のオレフィ
ン系炭化水素、ベンゼン,トルエン,キシレン,トリメ
チルベンゼン等の芳香族系炭化水素が含まれている。排
ガス中の炭化水素類の濃度は、エンジンの種類、運転状
態によって異なるが、一般的には500〜20000p
pmである。
媒として、炭化水素、一酸化炭素の酸化と、NOX の還
元を同時に行う三元触媒が用いられている。この種の三
元触媒は、所定温度以上の反応温度において充分な触媒
活性を示す。通常、自動車エンジンの排ガス中の炭化水
素は、エンジン始動直後に特に多量に排出される。しか
し、この時の排ガスの温度は充分高くないため、三元触
媒によっては炭化水素類を効率的に浄化することができ
ないという欠点があった。そこで、三元触媒のこのよう
な欠点を補うため、三元触媒の上流にゼオライトを配置
して、三元触媒が低温である時に排出される炭化水素類
をこのゼオライトに一時的に吸着しておき、その後三元
触媒で炭化水素類を燃焼除去する方法が提案されている
(特開平2−75327号公報,特開平2−13512
6号公報参照)が、該ゼオライトの炭化水素類に対する
吸着能力が充分でなかった。一方、エンジンの排ガス中
には、水分が多量に含まれており、しかもエンジンの稼
動時において排ガスの温度が高温になるため、排ガス中
の炭化水素類浄化用吸着材には高い水熱安定性が要求さ
れている。
水熱安定性に優れていると言われているが、このZSM
−5も実用的には耐水熱性に関して充分満足すべきもの
ではなかった。即ち、水熱安定性に乏しいため、初期に
は充分な性能を発揮するものの、長期の使用後は炭化水
素の吸着能が消失していることから実用的には採用され
ていなかった。
らなされたものであり、高い水熱安定性を有し、かつ排
ガス中の炭化水素類を高効率で浄化できる吸着材を提供
することを目的とするものである。
結果、特定の結晶形態を有するMFI型ゼオライトを用
いることにより、上記本発明の目的を効果的に達成しう
ることを見出し本発明を完成したものである。すなわ
ち、本発明は、六角柱状の結晶形態を有するMFI型ゼ
オライトを使用することを特徴とする排ガス中の炭化水
素類浄化用吸着材である。
明する。本発明に用いる前記MFI型ゼオライトとは、
ZSM−5と類似した結晶構造を有するゼオライトを言
い、例えばZSM−5,ZSM−8,ゼータ1,ゼータ
3,Nu−4,Nu−5,TZ−1,TPZ−1,IS
I−3,ISI−5,AZ−1等のゼオライトが該当す
る。これらのゼオライトを2種以上を混合して使用して
もよい。
柱状である必要があり、六角柱状のものは他の結晶形態
に比べて耐熱性が高いことがわかった。また、なかでも
結晶サイズが1〜10μmのものが特に優れている。こ
こでの結晶サイズとは、六角形の対角線のうち最長の長
さをいう。前記MFI型ゼオライトのSiO2 /Al2
O3 モル比は、20〜500とするのが好ましい。耐水
熱性と活性の点から30〜200が更に好ましい。該モ
ル比が20又は30未満であると、耐水熱性が比較的低
いため耐久性が低くなる。該モル比が200又は500
を超えると、Al含有量が少ないので炭化水素類の吸着
力が弱くなり、十分な吸着性能が得られないことがあ
る。
いては、下記の組成(いずれもモル比を表す)の原料混
合物を150〜200℃で4時間〜10日間保持して結
晶化させることにより得られる。 SiO2 /Al2 O3 =20〜500(好ましくは30
〜300) OH/SiO2 =0.01〜0.5(好ましくは0.1
〜0.4) NaX/SiO2 =0〜3.5(好ましくは0.2〜
2.0) R/SiO2 =0〜5.0(好ましくは0〜3.0) H2 O/SiO2 =10〜300(好ましくは15〜1
00) (R:結晶化促進剤,X:無機陰イオン・・・Cl- ,
SO4 2- ,NO3 - 他) 原料混合物はシリカ源,アルミナ源,アルカリ源を混合
して調製する。混合方法は各成分源を同時に添加混合し
てもよいし、一方の成分に他の成分を添加混合してもよ
い。上記反応条件で各種ゼオライトを少量種晶として原
料混合物に添加すると六角柱状MFIゼオライトが得ら
れ易い。
いは金属交換型にした方が好ましい。H型は塩酸,塩化
アンモニウム,硝酸アンモニウム等で通常の方法でイオ
ン交換を行えばよい。金属交換型の金属は、特に限定は
ないが、Cu,Ag,Pt,Pd,Co,Fe等が好ま
しく通常の方法でイオン交換を行えばよい。生成したH
型あるいは金属交換型ゼオライトは300〜1000℃
で焼成するのが好ましい。その際、スチームの存在下で
行ってもよい。
を、酸,アルカリ,アンモニア,ハロゲン,又は他の非
金属化合物等の物質で適宜処理して使用することもでき
る。得られた吸着材は、例えばシリカ,アルミナ,シリ
カアルミナ,マグネシア,ジルコニア等のバインダーを
用いて成形してもよい。本発明で得られた吸着材の形状
は任意であり、例えばペレット状,板状,柱状,格子状
とすることができる。また、コージェライト,ムライ
ト,又はアルミナ等の格子状物及び金網等の基材上に吸
着材が被覆されたものとしてもよい。
るが、これらの実施例になんら制限されるものではな
い。 〔実施例1〕硫酸アルミニウム(18水塩)13.5
g、硫酸(97%)14.5g、水330gからなる溶
液(A液とする)、水ガラス(SiO2 28.5%、N
a2 O9.5%、水62%)211g、水300gから
なる溶液(B液とする)及び塩化ナトリウム121g、
水200gからなる溶液(C液とする)を用意した。先
ず、C液とA液を混合した後、この液をB液に攪拌しな
がら滴下混合した。この原料混合物にモルデナイト粉末
0.3gを添加した後、オートクレーブに入れ、密閉下
180℃で30時間攪拌しながら保持した。冷却後、反
応生成物を濾過、洗浄した後、120℃で乾燥させた。
生成物はX線回折の結果、MFI型のゼオライトであっ
た。走査型電子顕微鏡(SEM)による結晶形態は図1
に示すように六角柱状であった。更に、このゼオライト
を空気気流中550℃で4時間焼成した。このようにし
て得られたゼオライトのSiO2 /Al2 O3 モル比は
38.5であった。このゼオライトを1規定硝酸アンモ
ニウム溶液でイオン交換を行ない、得られたアンモニウ
ム型ゼオライトを120℃で乾燥した後、550℃で4
時間焼成した。生成したゼオライト5gを石英反応管に
充填し、この反応管内に2容量%の空気(50cc/
分)を流しながら800℃で10時間スチーミング(水
熱処理)を行った。
て、下記のように炭化水素類の吸着評価を行った。先
ず、この吸着材を圧縮成形して32〜64メッシュに粒
度を揃えた後、この吸着材0.05gを固定床管型反応
器(直径7mm)に充填した。前記反応器にキャリヤー
ガスとして空気(45cc/分)と水(5cc/分)の
混合物を流しながら120℃で1時間保持した。次に、
炭化水素類としてプロピレン0.2ccを注射器に採
り、この反応器にプロピレンをパルス的に注入した。そ
して、反応器出口のプロピレン濃度を測定して吸着材に
吸着されたプロピレンの量を算出した。その結果、プロ
ピレンの吸着量は吸着材1g当たり0.030gであっ
た。
を21.0gとしたこと、モルデナイトの代わりに結晶
化剤としてテトラプロピルアンモニウムブロマイド2
6.3gを使用したこと以外は同様にして比較例1のゼ
オライトを合成した。生成物はX線回折の結果、MFI
型のゼオライトであった。SEMによる結晶形態は図2
に示すように丸みを帯びた四角柱状の形態を呈してい
た。更に、このゼオライトを空気気流中550℃で4時
間焼成した。このようにして得られたゼオライトのSi
O2 /Al2 O3 モル比は37.5であった。このゼオ
ライトを実施例1と同様に処理し吸着材を調製した。
ミニウム(18水塩)の量を7.6g、硫酸の量を1
5.1g、塩化ナトリウムの量を85g、モルデナイト
の量を0.5gとしたこと以外は同様にして実施例2の
ゼオライトを合成した。生成物はX線回折の結果、MF
I型のゼオライトであった。SEMによる結晶形態は図
3に示すように六角柱状であった。更に、このゼオライ
トを空気気流中550℃で4時間焼成した。ゼオライト
のSiO2 /Al2 O3 モル比は67.5であった。こ
のゼオライトを実施例1と同様に処理し吸着材を調製し
た。
を18.1g、塩化ナトリウムの量を85gとしたこ
と、モルデナイトの代わりに種結晶としてY型ゼオライ
ト0.5gを使用したこと、また合成温度を160℃、
合成時間を70時間にしたこと以外は同様にして実施例
3のゼオライトを合成した。生成物はX線回折の結果、
MFI型のゼオライトであった。SEMによる結晶形態
は図4に示すように六角柱状であった。更に、このゼオ
ライトを空気気流中550℃で4時間焼成した。ゼオラ
イトのSiO2 /Al2 O3 モル比は40.2であっ
た。このゼオライトを実施例1と同様に処理し吸着材を
調製した。
イトの代わりに結晶化剤としてモルフォリン5.2gを
使用したこと以外は同様にして実施例4のゼオライトを
合成した。生成物はX線回折の結果、MFI型のゼオラ
イトであった。SEMによる結晶形態は図5に示すよう
に六角柱状であった。更に、このゼオライトを空気気流
中550℃で4時間焼成した。ゼオライトのSiO2 /
Al2 O3 モル比は39.1であった。このゼオライト
を実施例1と同様に処理し吸着材を調製した。
ミニウム(18水塩)の量を4.2g、硫酸の量を1
8.1g、塩化ナトリウムの量を85g、水の量を63
0g(A液200g,B液230g,C液200g)と
したこと、モルデナイトの代わりに結晶化剤としてブチ
ルアミン55.8gを使用したこと、また合成温度を1
60℃、合成時間を70時間にしたこと以外は同様にし
て実施例5のゼオライトを合成した。生成物はX線回折
の結果、MFI型のゼオライトであった。SEMによる
結晶形態は図6に示すように六角柱状であった。更に、
このゼオライトを空気気流中550℃で4時間焼成し
た。ゼオライトのSiO2 /Al2 O3 モル比は12
0.5であった。このゼオライトを実施例1と同様に処
理し吸着材を調製した。
を18.1g、塩化ナトリウムの量を21g、水の量を
415g(A液165g,B液150g,C液100
g)としたこと、モルデナイトの量を0.1gとしたこ
と以外は同様にして比較例2のゼオライトを合成した。
生成物はX線回折の結果、MFI型のゼオライトであっ
た。SEMによる結晶形態は図7に示すように凝集した
小さな四角柱状の形態を呈していた。更に、このゼオラ
イトを空気気流中550℃で4時間焼成した。ゼオライ
トのSiO2 /Al2 O3 モル比は40.8であった。
このゼオライトを実施例1と同様に処理し吸着材を調製
した。
るゼオライトの合成条件、物性をまとめて第1表に示
す。次に、上記実施例2〜5及び比較例1,2の吸着材
に対して、実施例1と同様にスチーミング処理した後プ
ロピレンの吸着性能を評価した。それらの結果を下記の
第1表に示す。
は、六角柱状のMFI型ゼオライトであるため、スチー
ミング処理後においても、比較例1,2に比べて、非常
に高いプロピレン吸着性能を有していることがわかる。
着材によれば、スチーミング処理後でも、高い炭化水素
類の吸着性能を有している。
結晶形態(倍率1万倍)
結晶形態(倍率1万倍)
結晶形態(倍率1万倍)
結晶形態(倍率1万倍)
結晶形態(倍率1万倍)
結晶形態(倍率1万倍)
結晶形態(倍率1万倍)
Claims (3)
- 【請求項1】 六角柱状の結晶形態を有するMFI型ゼ
オライトを使用することを特徴とする排ガス中の炭化水
素類浄化用吸着材。 - 【請求項2】 MFI型ゼオライトのSiO2 /Al2
O3 モル比が20〜500である請求項1記載の排ガス
中の炭化水素類浄化用吸着材。 - 【請求項3】 MFI型ゼオライトの六角柱状の結晶サ
イズが1〜10μmである請求項1又は2記載の排ガス
中の炭化水素類浄化用吸着材。
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FR2907847A1 (fr) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Renault Sas | Systeme de traitement des hydrocarbures lourds emis par un reformeur embarque sur une ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne |
-
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- 1996-03-21 JP JP11306196A patent/JP3497043B2/ja not_active Expired - Fee Related
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