JP3546908B2 - Ammonia purification catalyst device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関などから排出される排ガス中に含まれるアンモニアを効率良く浄化するために用いられるアンモニア浄化用触媒装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車などの内燃機関から排出される排ガス中のCO及びHCの酸化とNOxの還元とを同時に行って浄化する排ガス浄化用触媒として、従来より三元触媒が用いられている。このような三元触媒としては、例えばコーディエライトなどからなる耐熱性担体基材にγ−アルミナからなるコート層を形成し、そのコート層に白金(Pt)、ロジウム(Rh)などの触媒貴金属を担持させたものが広く知られている。
【0003】
この三元触媒においては、空燃比(A/F)を理論空燃比(A/F=14.6近傍)に制御し、この空燃比で燃焼した排ガス中に含まれるCO、HC及びNOx を同時に浄化している。
ところが自動車の現実の走行条件においては、市街地走行時などで加速・減速が頻繁に繰り返され、その結果、空燃比が必ずしも理論空燃比とならず僅かではあるが理論空燃比からずれる場合がある。例えば加速時には、燃料を多量に供給するため空燃比は14.6より小さくなり、いわゆるリッチ雰囲気となる。また減速時には、燃料の供給量が減るため空燃比は14.6より大きくなり、いわゆるリーン雰囲気となる。
【0004】
そしてリッチ雰囲気においては、排ガス中のNOx は触媒上で排ガス中に含まれるCOやHCなどの還元性物質により還元される。しかしながら、NOx はN2 まで還元されるのが最も好ましいのであるが、条件によってはさらに還元反応が進みアンモニア(NH3 )が発生するおそれがあった。
一方、リーン雰囲気においては、排ガス中のCOやHCは過剰な酸素により酸化浄化されるものの、NOx は還元されずにそのまま排出されるという問題がある。そこでリーン雰囲気において排ガス中にアンモニアを添加し、アンモニアによりNOx を還元浄化することも考えられている(特開平3−140147号公報)。しかしアンモニアの添加量の制御が難しく、アンモニアがNOx の当量を超えて添加されると過剰のアンモニアが大気中に排出される場合がある。
【0005】
そこで排ガス流路において三元触媒の下流側に、アンモニアを浄化できる触媒を設置することが考えられる。アンモニアを酸化してN2 とする工業用脱硝触媒としては、例えば「触媒講座7(基本工業触媒反応)」(講談社発行)の第248頁に記載されているように、V2 O5−TiO2 触媒が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところがV2 O5 −TiO2 触媒では、SV=1万hr−1程度の小さい排ガスの空間速度においては広い温度範囲で高い活性が得られるが、自動車の排ガスのようにSV=1万hr−1を超える空間速度の場合には十分な活性が得られない。したがってV2 O5 −TiO2 触媒を自動車排ガス用のアンモニア浄化用触媒として用いても、アンモニアの浄化が不十分となる。
【0007】
またアンモニアを酸化することによりN2 に転化させて浄化する場合、触媒の種類あるいは条件によっては、酸化反応が進み過ぎて再びNOxが発生するおそれもある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、自動車排ガスなどの大きな空間速度を有する排ガスであっても、その排ガス中に含まれるおそれのあるアンモニアを広い温度範囲で効率良くN2 に転化・浄化できる新規な触媒装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1に記載の発明のアンモニア浄化用触媒装置の特徴は、排ガス中に含まれるアンモニアを浄化するアンモニア浄化用触媒装置であって、アルミナを含む多孔質担体に少なくともパラジウムを担持してなり酸化雰囲気にて 800 〜 1500 ℃で熱処理されてなる熱処理Pd触媒と、多孔質担体に少なくとも白金を担持してなるPt触媒とからなり、排ガス流路の上流側から下流側に向けて熱処理Pd触媒とPt触媒をこの順に配置したことにある。
【0009】
また請求項2に記載の発明のアンモニア浄化用触媒装置の特徴は、排ガス中に含まれるアンモニアを浄化するアンモニア浄化用触媒装置であって、アルミナを含む多孔質担体に少なくともパラジウムと亜鉛とを担持してなるZn添加Pd触媒と、多孔質担体に少なくとも白金を担持してなるPt触媒とからなり、排ガス流路の上流側から下流側に向けてZn添加Pd触媒とPt触媒をこの順に配置したことにある。
さらに請求項3に記載の発明のアンモニア浄化用触媒装置の特徴は、排ガス中に含まれるアンモニアを浄化するアンモニア浄化用触媒装置であって、セリアを含む多孔質担体に少なくともパラジウムを担持してなるCeO 2 −Pd触媒と、多孔質担体に少なくとも白金を担持してなるPt触媒とからなり、排ガス流路の上流側から下流側に向けてCeO 2 −Pd触媒とPt触媒をこの順に配置したことにある。
【0010】
Pd触媒の多孔質担体としては、比較的コストの安いアルミナが使用できる。この場合、Pd触媒を水分を含んだ酸化雰囲気中で熱処理することが望ましい。さらに、Pd触媒は亜鉛を含むことが望ましい。またPd触媒の多孔質担体としては、アルミナ担体に代えてセリア(CeO2 )を使用することもできる。さらにセリアにはジルコニアを含むことが望ましい。多孔質担体としてセリアを使用した場合には、多孔質担体としてアルミナを使用した場合のように水分を含む酸化雰囲気中での熱処理や、亜鉛添加をする必要はなく充分な性能が得られる。
【0011】
そして請求項4に記載の発明のアンモニア浄化用触媒装置の特徴は、排ガス中に含まれるアンモニアを浄化するアンモニア浄化用触媒装置であって、ゼオライトに鉄、コバルト、ニッケル及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属を担持してなる第1触媒と、多孔質担体に少なくともパラジウムを担持してなるPd触媒と、多孔質担体に少なくとも白金を担持してなるPt触媒とからなり、排ガス流路の上流側から下流側に向けて第1触媒とPd触媒及びPt触媒をこの順に配置したことにある。
【0012】
請求項4に記載のアンモニア浄化装置においては、第1触媒においてゼオライトに担持された鉄、コバルト、ニッケル及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属はイオン交換法により担持されていることが望ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1及び図2に、アルミナにPdを担持したPd触媒と、アルミナにPtを担持したPt触媒に、アンモニアを接触させたときの入りガス温度に対する出ガス中の各成分濃度との関係を示す。Pd触媒では、400℃近傍にN2 への転化率のピークをもち、350℃程度から徐々にNOx が生成している。一方Pt触媒では、150℃近傍にN2 への転化率のピークをもち、350℃以上では多量のNOx が生成している。
【0014】
本発明は、触媒の種類によるこのような差異に着目し、配置順序を最適にすることでアンモニアを効率よく酸化してN2 に転化するとともに、NOx の生成を抑制できることを見いだした。
すなわち、本発明のアンモニア浄化用触媒装置では、排ガス流路の上流側にアンモニアが酸化されてN2 に転化する転化率が最大となる最大転化温度が高い触媒が配置され、排ガス流路の下流側に最大転化温度が低い触媒が配置されている。したがって排ガスの低温域では、アンモニアは上流側の触媒ではほとんど浄化されず主として下流側の触媒で浄化され、大部分が窒素に転化するとともにNOxの再生成が防止されている。一方排ガスの高温域では、アンモニアは主として上流側の触媒で浄化されてN2 に転化され、下流側の触媒では反応がほとんど生じずNOx の再生成が防止される。
【0015】
もし逆に排ガス流路の上流側に最大転化温度が低い触媒が配置され、排ガス流路の下流側に最大転化温度が高い触媒が配置された構成とすると、排ガスの低温域ではアンモニアは上流側の触媒で酸化されて大部分が窒素に転化されるが、排ガスの高温域では上流側の触媒でアンモニアの酸化反応が進み過ぎてNOx が再生成する。つまり本発明と逆の構成では、下流側の触媒による効果が得られずNOx が排出されるという不具合が生じる。
【0016】
請求項1に記載の発明では、排ガス流路の上流側にPd触媒を配置し、下流側にPt触媒を配置している。Pd触媒では、図1に示すように約200℃からアンモニアをN2 に転化し始め、最大転化温度は約400℃である。また約350℃以上ではNOx が生成する。一方Pt触媒では、図2に示すように約100℃からアンモニアをN2 に転化し始め、最大転化温度は約200℃であって、約350℃以上ではNOx の生成量が急激に増大する。なお図1〜図3は、それぞれSV=10万hr-1という高い空間速度で測定されたものである。
【0017】
したがって請求項1に記載の触媒装置では、約350℃未満の低温域においては上流側のPd触媒により一部のアンモニアがN2 に転化され、主として下流側のPt触媒によりアンモニアの大部分がN2 に転化されて浄化される。またPd触媒ではNOx は生成されず、下流側のPt触媒においても約350℃未満ではNOx の生成はほとんど生じない。
【0018】
一方約350℃付近の温度域では、アンモニアの大部分は上流側のPd触媒でN2 に転化され、NOx の生成は僅かである。そして下流側では排ガス中のアンモニアがほとんど存在しないため、NOx の生成はほとんど生じない。
Pd触媒にアルミナ担体を使用した場合には、水分を含んだ酸化雰囲気中で熱処理する。これにより、理由は不明であるが、熱処理しなかったものに比べてアンモニアのN2 への転化率が一層向上する。
【0019】
熱処理は水分を含んだ酸化雰囲気中で行われるが、水分量としては少なくとも1体積%必要である。1体積%未満であると、アンモニアのN2 への転化率の向上が望めない。なお水分量の上限は特に制限されないが、処理ガスへの水分の添加の容易さを考えると、10%以下の範囲が適当である。
また酸化雰囲気としては、大気雰囲気、酸素ガス雰囲気などが例示される。酸化雰囲気の程度としては、酸素濃度が少なくとも1体積%以上、望ましくは酸素濃度が4体積%以上である。酸素濃度が1体積%より少ないとアンモニアのN2 への転化率の向上が望めない。なお、大気中には酸素が20体積%含まれているので、大気に水を数体積%程度添加した雰囲気とするのが簡便である。
【0020】
熱処理条件としては、800〜1500℃、好ましくは1000℃近傍の温度で少なくとも1時間以上処理するのが望ましい。熱処理温度が800℃未満ではアンモニアのN2 への転化率の向上が望めず、1500℃を超えると担体のシンタリングにより活性が低下する。
多孔質担体としてアルミナを用いたPd触媒には、亜鉛を含むことが好ましい。亜鉛を含むことによって、アンモニアのN2 への転化率が一層向上するという効果が得られる。また、さらに上記のように水分を含んだ酸化雰囲気中で熱処理することにより、アンモニアのN2 への転化率が一層向上する。
【0021】
亜鉛の含有量は、Pd触媒1リットル当たり0.05〜1モルの範囲が望ましい。0.05モル/Lより少ないと活性の向上効果が得られず、1モル/Lより多く含有しても効果が飽和するとともにコストの増大を招く。
Pd触媒の多孔質担体としてセリアを使用する場合には、セリアに少なくとも1体積%以上のジルコニアを添加することが望ましい。これによりセリア担体の耐熱性が向上する。添加するジルコニア量は5〜75体積%、望ましくは10〜50体積%である。ジルコニア添加量が75体積%を超えた場合にはセリアの効果が低下し、ジルコニア添加量が5体積%以下であるときにはセリアの熱安定性の向上が望めない。
【0022】
請求項4に記載の発明では、上流側にさらにゼオライトに鉄、コバルト、ニッケル及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属を担持してなる第1触媒を配置している。この金属の担持法としては、イオン交換法によるのが好ましい。
この第1触媒では、図3に示すように約350℃以上でアンモニアがN2 に転化され、約400℃以上でアンモニアは効率良くN2 に転化されるとともに、NOx の生成は全く生じない。したがって請求項3に記載の触媒装置では、約350℃未満の低温域では、上記に記載の触媒装置と同様の機構によりアンモニアが浄化されるとともに、NOx の生成はほとんど生じない。
【0023】
一方約350℃〜400℃では、アンモニアは先ず第1触媒によりN2 に転化され、さらにPd触媒でN2 に転化されて浄化される。またPd触媒ではNOxはほとんど生成されず、下流側のPt触媒では排ガス中のアンモニアがほとんど存在しないためNOx の生成はほとんど生じない。そして約400℃以上の高温域では、アンモニアは第1触媒で大部分がN2 に転化されて浄化されるため、下流側におけるNOx の生成もない。
【0024】
したがって請求項4に記載のアンモニア浄化用触媒装置では、約100〜600℃という広い温度範囲でアンモニアをN2 に転化・浄化することができ、かつNOx の生成も防止される。
【0025】
多孔質担体に担持されるPdの担持量は、多孔質担体1リットルに対して0.1〜20gの範囲が好ましい。Pdの担持量が0.1gより少ないとアンモニアの浄化能が低くて実用的でなく、20gより多く担持しても効果が飽和するとともにコストの上昇を招く。特に好ましい範囲は0.5〜3gである。Pdの担持法としては、含浸法、吸着法など従来の三元触媒の製造に用いられている方法を用いることができ、特に制限はない。
【0026】
なおPd触媒には、Pdの他にRhなど他の触媒金属を担持することもできる。その担持量は、Pdの作用を損なわない範囲で、Pd量の1/2〜1/10の範囲が好ましい。特にRhはPdのシンタリングを防止する作用をもつため、Pdと共存担持することが特に好ましい。
Pt触媒にいう多孔質担体としては、アルミナ、シリカ、チタニア、シリカ−アルミナなどを用いることができる。なかでも高温域まで高い比表面積を保持できるアルミナが特に望ましい。
【0027】
この多孔質担体に担持されるPtの担持量は、多孔質担体1リットルに対して0.1〜20gの範囲が好ましい。Ptの担持量が0.1gより少ないとアンモニアの浄化能が低くて実用的でなく、20gより多く担持しても効果が飽和するとともにコストの上昇を招く。特に好ましい範囲は0.5〜3gである。Ptの担持法としては、含浸法、吸着法など従来の三元触媒の製造に用いられている方法を用いることができ、特に制限はない。
【0028】
なおPt触媒にも、Ptの他にRh、Pdなど他の触媒金属を担持することもできる。その担持量は、Ptの作用を損なわない範囲で、Pt量の1/2〜1/10の範囲が好ましい。特にRhはPtのシンタリングを防止する作用をもつため、Ptと共存担持することが特に好ましい。
第1触媒にいうゼオライトとしては、ZSM−5、モルデナイト、フェリオライトなどが例示され、高温耐久性、耐被毒性などの点で実験の結果からはZSM−5が最適であると考えられる。
【0029】
第1触媒においてゼオライトに担持された鉄、コバルト、ニッケル及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属はイオン交換法により担持されていることが望ましい。
そして第1触媒における鉄、コバルト、ニッケル及び銅から選ばれる少なくとも一種の金属のイオン交換量としては、ゼオライトのイオン交換可能位置を50%以上イオン交換したものが好ましい。イオン交換量が50%未満では活性が低くアンモニアのN2 への転化が困難となる。イオン交換可能位置を100%イオン交換したものが特に望ましい。
【0030】
本発明のアンモニア浄化用触媒装置を用いる方法としては、一つの触媒コンバータ内に複数種類のモノリス触媒を装填して用いるなどの方法がある。それぞれの触媒が隣接配置されていてもよいし、搭載条件によっては間隔を隔てて配置されていてもよい。なお本発明の触媒装置は、排ガス流路において従来の三元触媒より下流側に配置することが望ましい。このようにすれば三元触媒によるNOxの還元により生成したアンモニアを浄化することができる。この場合、本発明の触媒装置の上流側で排ガス中に空気(酸素)を供給することが好ましい。これにより排ガスが酸化雰囲気となり、アンモニアを一層N2 に転化しやすくなる。
【0031】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
(Pd触媒の調製)
多孔質担体として、アルミナ(BET表面積100m2 /g)から形成された直径2〜4mmのペレット担体を用いた。このペレット担体に所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定量を含浸させ、110℃で一昼夜乾燥後、水素ガスを20%含む窒素ガス気流中で450℃にて5時間還元処理し、Pd触媒を得た。Pdの担持量は、ペレット担体1リットルに対して2gである。
【0032】
このPd触媒によるアンモニアの反応性を図1に示す。
(熱処理Pd触媒の調製)
多孔質担体として、アルミナ(BET表面積100m2 /g)から形成された直径2〜4mmのペレット担体を用いた。このペレット担体に所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定量を含浸させ、110℃で一昼夜乾燥後、水素ガスを20%含む窒素ガス気流中で450℃にて5時間還元処理した。このときのPdの担持量は、ペレット担体1リットルに対して2gである。
【0033】
この触媒を、酸素:4体積%、水分:3体積%を含む窒素ガス気流中において、1000℃で5時間加熱する熱処理を行い、熱処理Pd触媒を得た。
(Zn添加Pd触媒の調製)
多孔質担体として、アルミナ(BET表面積100m2 /g)から形成された直径2〜4mmのペレット担体を用いた。このペレット担体に所定濃度の酢酸亜鉛水溶液の所定量を含浸させ、150℃で1時間空気中で仮焼した後、所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定量を含浸させ、110℃で一昼夜乾燥後、水素ガスを20%含む窒素ガス気流中で450℃にて5時間還元処理した。このときのPdの担持量は、ペレット担体1リットルに対して2gであり、Znの担持量はペレット担体1リットルに対して0.25モルであった。
【0034】
(熱処理Zn添加Pd触媒の調製)
上記のZn添加Pd触媒を、酸素:4体積%、水分:3体積%を含む窒素ガス気流中において、1000℃で5時間加熱する熱処理を行い、熱処理Zn添加Pd触媒を得た。
(CeO2−Pd触媒の調製)
多孔質担体として、50体積%のジルコニアと50体積%のセリアの固溶体からなる直径2〜4mmのペレット担体を用いた。このペレット担体に所定濃度の硝酸パラジウム水溶液の所定量を含浸させ、110℃で一昼夜乾燥後、水素ガスを20%含む窒素ガス気流中で450℃にて5時間還元処理した。このときのPdの担持量は、ペレット担体1リットルに対して2gである。
【0035】
(Pt触媒の調製)
多孔質担体として、アルミナ粉末(BET表面積100m2 /g)から形成された直径2〜4mmのペレット担体を用いた。このペレット担体に所定濃度のジニトロジアンミン白金硝酸水溶液の所定量を含浸させ、110℃で一昼夜乾燥後、水素ガスを20%含む窒素ガス気流中で450℃にて5時間還元処理し、Pt触媒を得た。Ptの担持量は、ペレット担体1リットルに対して2gである。
【0036】
このPt触媒によるアンモニアの反応性を図2に示す。
(第1触媒の調製)
H型ZSM−5(SiO2 /Al2 O3 =40)粉末を、銅原子で0.2重量%含む硝酸銅水溶液に浸漬し、一晩イオン交換した。それを希アンモニア溶液を用いて洗浄し、110℃で乾燥後700℃で5時間焼成して第1触媒を調製した。ゼオライトのイオン交換可能位置は銅により70%イオン交換されている。
【0037】
この第1触媒によるアンモニアの反応性を図3に示す。
(脱硝触媒の調製)
比表面積50m2 /gのTiO2 粉末に、所定濃度のシュウ酸バナジル(VOC2 O4 )水溶液の所定量を含浸させ、120℃で1日乾燥後、空気中にて600℃で1時間焼成してV2 O5 −TiO2 系脱硝触媒を調製した。バナジウムの量は、TiO2 粉末体積1リットルに対して0.02モルである。
【0038】
(参考例)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に、モデルガスの流れ方向の上流側にPd触媒を2cc充填し、下流側にPt触媒を2cc充填して本参考例の触媒装置とした。
そして表1に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr-1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を500℃から50℃まで変化させたときの触媒出口ガス組成を測定した。モデルガス中にはNOを含み、アンモニアからも僅かにNOx が生成するため、触媒入ガス組成濃度と出ガス組成濃度との比較から、次式を用いてNOとNH3 の転化率を求めた。
【0039】
入ガスのNH3 濃度+入ガスのNO濃度=A、出ガスのNH3 濃度+出ガスのNO濃度=Bとすると、転化率=(A−B)×100/A
その結果を表3に示す。
【0040】
【表1】
(実施例1−1)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に、モデルガスの流れ方向の上流側に熱処理Pd触媒を2cc充填し、下流側にPt触媒を2cc充填して本実施例の触媒装置とした。
【0041】
そして表1に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr-1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を500℃から50℃まで変化させたときの触媒出口ガス組成を測定した。モデルガス中にはNOを含み、アンモニアからも僅かにNOx が生成するため、参考例と同じ計算式によりNOとNH3 の転化率を求めた。その結果を表3に示す。
【0042】
(実施例1−2)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に、モデルガスの流れ方向の上流側にZn添加Pd触媒を2cc充填し、下流側にPt触媒を2cc充填して本実施例の触媒装置とした。
そして表1に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr-1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を500℃から50℃まで変化させたときの触媒出口ガス組成を測定した。モデルガス中にはNOを含み、アンモニアからも僅かにNOx が生成するため、参考例と同じ計算式によりNOとNH3 の転化率を求めた。その結果を表3に示す。
【0043】
(実施例1−3)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に、モデルガスの流れ方向の上流側に熱処理Zn添加Pd触媒を2cc充填し、下流側にPt触媒を2cc充填して本実施例の触媒装置とした。
そして表1に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr-1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を500℃から50℃まで変化させたときの触媒出口ガス組成を測定した。モデルガス中にはNOを含み、アンモニアからも僅かにNOx が生成するため、参考例と同じ計算式によりNOとNH3 の転化率を求めた。その結果を表3に示す。
【0044】
(実施例1−4)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に、モデルガスの流れ方向の上流側にCeO2 −Pd触媒を2cc充填し、下流側にPt触媒を2cc充填して本実施例の触媒装置とした。
そして表1に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr-1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を500℃から50℃まで変化させたときの触媒出口ガス組成を測定した。モデルガス中にはNOを含み、アンモニアからも僅かにNOx が生成するため、参考例と同じ計算式によりNOとNH3 の転化率を求めた。その結果を表3に示す。
【0045】
(実施例2)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に、モデルガスの流れ方向の上流側から下流側に向かって第1触媒、Pd触媒及びPt触媒をそれぞれ1ccずつこの順に充填し、本実施例の触媒装置とした。
そして表2に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr−1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を600℃から50℃まで変化させたときの触媒出口ガス組成を測定し、触媒入口ガス組成との比較からアンモニアのN2 への転化率を求めた結果を表3に示す。また、触媒出口ガスの組成を質量分析計により分析し、各温度における生成物の組成変化を調査した結果を図4に示す。
【0046】
【表2】
(比較例)
内径15mm、長さ300mmの石英製反応管に第1触媒を4cc充填して本比較例の触媒装置とした。
【0047】
そして表1に示すモデルガスを、空間速度SV=10万hr-1の条件で反応管に導入し、触媒入口ガス温度を500℃から50℃まで変化させたときの出口ガス組成を測定した。モデルガス中にはNOを含み、アンモニアからも僅かにNOx が生成するため、参考例と同じ計算式によりNOとNH3 の転化率を求めた。その結果を表3に示す。
【0048】
(評価)
【0049】
【表3】
表3より、参考例、実施例1−1、実施例1−2、実施例1−3及び実施例1−4の触媒装置は、400℃以下の温度領域において、アンモニアを比較例に比べて高い転化率でN2 に転化できることが明らかである。さらに、参考例に比べて実施例1−1〜4の触媒装置の方が優れた結果を示し、熱処理Pd触媒、Zn添加Pd触媒、熱処理Zn添加Pd触媒及びCeO2 −Pd触媒を用いるのが好ましいこともわかる。
【0050】
また実施例2の触媒装置では、600℃以下の温度範囲で高い添加率を示していることもわかる。
さらに図4より、実施例2の触媒装置では、150℃以上の温度範囲において発生するのは無害なN2 とH2 Oのみであり、NOx を全く発生していないことから、アンモニアは全てN2 に転化されていることが明らかである。
【0051】
【発明の効果】
すなわち本発明のアンモニア浄化用触媒装置によれば、低温域から高温域まで広い温度範囲において、NOx をほとんど再生成することなくアンモニアを無害なN2 に転化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Pd触媒の各温度におけるアンモニア浄化後の生成物の生成量を示すグラフである。
【図2】Pt触媒の各温度におけるアンモニア浄化後の生成物の生成量を示すグラフである。
【図3】第1触媒の各温度におけるアンモニア浄化後の生成物の生成量を示すグラフである。
【図4】実施例2の触媒装置の各温度におけるアンモニア浄化後の生成物の生成量を示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ammonia purification catalyst device used for efficiently purifying ammonia contained in exhaust gas discharged from an internal combustion engine or the like.
[0002]
[Prior art]
Oxidation and NO of CO and HC in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobilesxConventionally, a three-way catalyst has been used as an exhaust gas purifying catalyst for purifying the exhaust gas by performing the reduction simultaneously. As such a three-way catalyst, for example, a coat layer made of γ-alumina is formed on a heat-resistant carrier substrate made of cordierite or the like, and a catalytic noble metal such as platinum (Pt) or rhodium (Rh) is formed on the coat layer. Are widely known.
[0003]
In this three-way catalyst, the air-fuel ratio (A / F) is controlled to a stoichiometric air-fuel ratio (A / F = 14.6), and CO, HC and NO contained in exhaust gas burned at this air-fuel ratio are controlled.xIs purifying at the same time.
However, under the actual driving conditions of the vehicle, acceleration and deceleration are frequently repeated when driving in an urban area, and as a result, the air-fuel ratio may not necessarily be the stoichiometric air-fuel ratio but may slightly deviate from the stoichiometric air-fuel ratio. For example, during acceleration, a large amount of fuel is supplied, so that the air-fuel ratio becomes smaller than 14.6, resulting in a so-called rich atmosphere. At the time of deceleration, the air-fuel ratio becomes larger than 14.6 due to a decrease in the amount of supplied fuel, and a so-called lean atmosphere is obtained.
[0004]
In a rich atmosphere, NO in exhaust gasxIs reduced on the catalyst by reducing substances such as CO and HC contained in the exhaust gas. However, NOxIs N2Most preferably, the reduction reaction proceeds further depending on conditions, depending on the conditions.3) May occur.
On the other hand, in a lean atmosphere, CO and HC in exhaust gas are oxidized and purified by excess oxygen, but NOxHas the problem that it is discharged without being reduced. Therefore, ammonia is added to the exhaust gas in a lean atmosphere, and NOxIt has also been considered to purify and purify (JP-A-3-140147). However, it is difficult to control the amount of added ammonia,xIf more than the equivalent is added, excess ammonia may be discharged to the atmosphere.
[0005]
Therefore, it is conceivable to install a catalyst capable of purifying ammonia downstream of the three-way catalyst in the exhaust gas channel. Oxidizes ammonia to N2As an industrial denitration catalyst to be used, for example, as described on page 248 of “Catalysis Course 7 (Basic Industrial Catalyst Reaction)” (published by Kodansha),2O5-TiO2Catalysts are known.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
But V2O5-TiO2For the catalyst, SV = 10000 hr-1At a small space velocity of exhaust gas, high activity can be obtained in a wide temperature range, but as in the case of automobile exhaust gas, SV = 10,000 hr.-1If the space velocity is higher than, sufficient activity cannot be obtained. Therefore V2O5-TiO2Even if the catalyst is used as an ammonia purification catalyst for automobile exhaust gas, purification of ammonia becomes insufficient.
[0007]
Also, by oxidizing ammonia, N2In the case of purification by conversion to NO, depending on the type or condition of the catalyst, the oxidation reaction proceeds too much and NOxMay occur.
The present invention has been made in view of such circumstances, and even in the case of exhaust gas having a large space velocity, such as automobile exhaust gas, efficiently removes ammonia that may be contained in the exhaust gas in a wide temperature range.2It is an object of the present invention to provide a novel catalyst device capable of converting and purifying a catalyst.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The feature of the ammonia purifying catalyst device of the invention according to
[0009]
The feature of the ammonia purifying catalyst device of the invention according to claim 2 is an ammonia purifying catalyst device for purifying ammonia contained in exhaust gas,A Zn-added Pd catalyst in which at least palladium and zinc are supported on a porous carrier containing alumina, and a Pt catalyst in which at least platinum is supported on a porous carrier. Zn-added Pd catalyst and Pt catalyst were arranged in this orderIt is in.
A feature of the ammonia purifying catalyst device of the invention according to claim 3 is an ammonia purifying catalyst device for purifying ammonia contained in exhaust gas, wherein at least palladium is supported on a porous carrier containing ceria. CeO Two -A Pd catalyst and a Pt catalyst in which at least platinum is supported on a porous carrier, and CeO flows from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas flow path. Two -The Pd catalyst and the Pt catalyst are arranged in this order.
[0010]
Alumina, which is relatively inexpensive, can be used as the porous carrier for the Pd catalyst. In this case, it is desirable to heat-treat the Pd catalyst in an oxidizing atmosphere containing water. Further, the Pd catalyst desirably contains zinc. As the porous carrier of the Pd catalyst, ceria (CeO) was used instead of the alumina carrier.2) Can also be used. Further, it is desirable that ceria contains zirconia. When ceria is used as the porous carrier, sufficient performance can be obtained without the need for heat treatment in an oxidizing atmosphere containing water or addition of zinc as in the case of using alumina as the porous carrier.
[0011]
AndClaim 4The feature of the ammonia purification catalyst device of the invention described in is an ammonia purification catalyst device for purifying ammonia contained in exhaust gas, wherein the zeolite supports at least one metal selected from iron, cobalt, nickel and copper. A first catalyst, a Pd catalyst in which at least palladium is supported on a porous carrier, and a Pt catalyst in which at least platinum is supported on a porous carrier. The first catalyst, the Pd catalyst, and the Pt catalyst are arranged in this order.
[0012]
Claim 4In the ammonia purification apparatus described in the above, it is preferable that at least one metal selected from iron, cobalt, nickel and copper supported on the zeolite in the first catalyst is supported by an ion exchange method.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 show the relationship between the temperature of the incoming gas and the concentration of each component in the outgoing gas when ammonia is brought into contact with a Pd catalyst in which Pd is supported on alumina and a Pt catalyst in which Pt is supported on alumina. . In the case of a Pd catalyst, N2Conversion peak to about 350 ° C and gradually NOxHas been generated. On the other hand, with a Pt catalyst, N2Conversion peak to 350 ° C.xHas been generated.
[0014]
The present invention pays attention to such a difference depending on the type of the catalyst, and oxidizes ammonia efficiently by optimizing the arrangement order to form N 2Two And NOx Was found to be able to suppress the generation of.
That is,Of the present inventionIn the ammonia purification catalyst device, ammonia is oxidized upstream of the exhaust gasTwo A catalyst having a high maximum conversion temperature at which the conversion rate at which the gas is converted to a maximum is disposed, and a catalyst having a low maximum conversion temperature is disposed downstream of the exhaust gas passage. Therefore, in a low temperature region of the exhaust gas, the ammonia is hardly purified by the upstream catalyst and is mainly purified by the downstream catalyst.xIs prevented from being regenerated. On the other hand, in the high temperature region of exhaust gas, ammonia is mainly purified by the upstreamTwo And almost no reaction occurs on the downstream catalyst and NOx Is prevented from being regenerated.
[0015]
Conversely, if a catalyst having a low maximum conversion temperature is disposed upstream of the exhaust gas flow path and a catalyst having a high maximum conversion temperature is disposed downstream of the exhaust gas flow path, ammonia flows upstream in a low temperature range of the exhaust gas. Most of the gas is oxidized and converted to nitrogen by the catalyst, but in the high temperature region of the exhaust gas, the oxidation reaction of ammonia proceeds too much with the catalyst on the upstream side and NOxIs regenerated. In other words, in the configuration opposite to the present invention, the effect of the downstream catalyst cannot be obtained and NOxIs discharged.
[0016]
In the invention according to
[0017]
ThereforeClaim 1In the catalyst device described in 1 above, in a low temperature range of less than about 350 ° C., a part of ammonia is converted to N by the Pd catalyst on the upstream side.Two And most of the ammonia is converted to N2 mainly by the Pt catalyst on the downstream side.Two And purified. In the case of Pd catalyst, NOx Is not generated, and NO is generated at a temperature lower than about 350 ° C. even in the downstream Pt catalyst.x Generation hardly occurs.
[0018]
On the other hand, in the temperature range around 350 ° C., most of the ammonia isTwo Converted to NOx Is slightly produced. On the downstream side, there is almost no ammonia in the exhaust gas.x Generation hardly occurs.
When an alumina carrier is used for the Pd catalyst, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere containing water. As a result, although the reason is unknown, the ammonia NTwo The conversion rate to is further improved.
[0019]
The heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere containing water, and the amount of water must be at least 1% by volume. If the content is less than 1% by volume, the N2It is not expected to improve the conversion rate to Although the upper limit of the water content is not particularly limited, a range of 10% or less is appropriate considering the easiness of adding water to the processing gas.
The oxidizing atmosphere includes an air atmosphere, an oxygen gas atmosphere, and the like. Regarding the degree of the oxidizing atmosphere, the oxygen concentration is at least 1% by volume, preferably the oxygen concentration is 4% by volume or more. If the oxygen concentration is less than 1% by volume, N2It is not expected to improve the conversion rate to Note that since the atmosphere contains 20% by volume of oxygen, it is convenient to use an atmosphere in which water is added to the atmosphere in an amount of about several% by volume.
[0020]
As a heat treatment condition, it is desirable to perform the treatment at a temperature of 800 to 1500 ° C., preferably at a temperature of about 1000 ° C. for at least one hour. If the heat treatment temperature is lower than 800 ° C., N2It is not possible to expect an increase in the conversion rate to 1500 ° C., and if it exceeds 1500 ° C., the activity is reduced by sintering of the carrier.
The Pd catalyst using alumina as the porous carrier preferably contains zinc. By including zinc, the ammonia N2The effect of further improving the conversion rate to methane is obtained. Further, by performing a heat treatment in an oxidizing atmosphere containing water as described above, the N 22The conversion rate to is further improved.
[0021]
The content of zinc is preferably in the range of 0.05 to 1 mol per liter of Pd catalyst. If the amount is less than 0.05 mol / L, the effect of improving the activity cannot be obtained. If the amount is more than 1 mol / L, the effect is saturated and the cost is increased.
When ceria is used as the porous support of the Pd catalyst, it is desirable to add at least 1% by volume or more of zirconia to ceria. This improves the heat resistance of the ceria carrier. The amount of zirconia to be added is 5 to 75% by volume, preferably 10 to 50% by volume. When the added amount of zirconia exceeds 75% by volume, the effect of ceria decreases, and when the added amount of zirconia is 5% by volume or less, improvement in thermal stability of ceria cannot be expected.
[0022]
Claim 4The invention described inOn the upstream sideFurther, a first catalyst, which supports at least one metal selected from iron, cobalt, nickel and copper on the zeolite, is disposed. As a method for supporting the metal, an ion exchange method is preferable.
In this first catalyst, as shown in FIG.Two At about 400 ° C.Two And NOx Does not occur at all. Therefore, in the catalyst device according to the third aspect, in a low temperature range of less than about 350 ° C., ammonia is purified by the same mechanism as the catalyst device described above, and NOx Generation hardly occurs.
[0023]
On the other hand, at about 350 ° C. to 400 ° C., ammonia is first converted to N by the first catalyst.2And further converted to N with a Pd catalyst.2And purified. In the case of Pd catalyst, NOxIs hardly generated, and the Pt catalyst on the downstream side has almost no ammonia in the exhaust gas.xGeneration hardly occurs. In a high temperature range of about 400 ° C. or more, ammonia is mostly
[0024]
ThereforeClaim 4In the catalyst device for purifying ammonia described in (1), ammonia is converted to N over a wide temperature range of about 100 to 600 ° C.Two And purified, and NOx Also generatesIs prevented.
[0025]
The amount of Pd supported on the porous carrier is preferably in the range of 0.1 to 20 g per liter of the porous carrier. If the amount of Pd carried is less than 0.1 g, the ability to purify ammonia is low and is not practical. If the amount is more than 20 g, the effect is saturated and the cost is increased. A particularly preferred range is from 0.5 to 3 g. As a method for supporting Pd, a method used in the production of a conventional three-way catalyst such as an impregnation method and an adsorption method can be used, and there is no particular limitation.
[0026]
The Pd catalyst can carry other catalytic metals such as Rh in addition to Pd. The amount of Pd is preferably in the range of 1/2 to 1/10 of the amount of Pd as long as the action of Pd is not impaired. In particular, since Rh has an effect of preventing sintering of Pd, it is particularly preferable to carry it together with Pd.
Alumina, silica, titania, silica-alumina and the like can be used as the porous carrier referred to in the Pt catalyst. Among them, alumina capable of maintaining a high specific surface area up to a high temperature range is particularly desirable.
[0027]
The amount of Pt carried on the porous carrier is preferably in the range of 0.1 to 20 g per liter of the porous carrier. If the carried amount of Pt is less than 0.1 g, the purification ability of ammonia is low and it is not practical. Even if carried more than 20 g, the effect is saturated and the cost is increased. A particularly preferred range is from 0.5 to 3 g. As a method for supporting Pt, a method used in the production of conventional three-way catalysts such as an impregnation method and an adsorption method can be used, and there is no particular limitation.
[0028]
The Pt catalyst can also carry other catalytic metals such as Rh and Pd in addition to Pt. The loading amount is preferably in the range of 1/2 to 1/10 of the Pt amount as long as the action of Pt is not impaired. In particular, since Rh has an effect of preventing sintering of Pt, it is particularly preferable to carry it together with Pt.
Examples of the zeolite referred to as the first catalyst include ZSM-5, mordenite, ferriolite, and the like. From the results of experiments, it is considered that ZSM-5 is optimal in terms of high-temperature durability, resistance to poisoning, and the like.
[0029]
In the first catalyst, at least one metal selected from iron, cobalt, nickel and copper supported on the zeolite is preferably supported by an ion exchange method.
As the ion exchange amount of at least one metal selected from iron, cobalt, nickel and copper in the first catalyst, it is preferable that the ion exchange position of the zeolite be ion-exchanged by 50% or more. If the amount of ion exchange is less than 50%, the activity is low and the N2It is difficult to convert to It is particularly desirable that the ion-exchangeable position is 100% ion-exchanged.
[0030]
As a method of using the ammonia purification catalyst device of the present invention, there is a method of loading and using a plurality of types of monolith catalysts in one catalytic converter. The respective catalysts may be arranged adjacent to each other, or may be arranged at intervals depending on mounting conditions. It is desirable that the catalyst device of the present invention be disposed downstream of the conventional three-way catalyst in the exhaust gas flow path. By doing so, the NO by the three-way catalystxCan be purified by the reduction of ammonia. In this case, it is preferable to supply air (oxygen) into the exhaust gas on the upstream side of the catalyst device of the present invention. As a result, the exhaust gas becomes an oxidizing atmosphere, and ammonia is further reduced to N.2It is easy to convert to
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
(Preparation of Pd catalyst)
Alumina (BET surface area 100m)2/ G) from 2 to 4 mm in diameter. The pellet carrier was impregnated with a predetermined amount of an aqueous solution of palladium nitrate having a predetermined concentration, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then reduced at 450 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 20% hydrogen gas to obtain a Pd catalyst. . The supported amount of Pd is 2 g per liter of pellet carrier.
[0032]
FIG. 1 shows the reactivity of ammonia with the Pd catalyst.
(Preparation of heat-treated Pd catalyst)
Alumina (BET surface area 100m)2/ G) from 2 to 4 mm in diameter. The pellet carrier was impregnated with a predetermined amount of a palladium nitrate aqueous solution having a predetermined concentration, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then reduced at 450 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 20% of hydrogen gas. At this time, the supported amount of Pd is 2 g per liter of pellet carrier.
[0033]
This catalyst was subjected to a heat treatment of heating at 1000 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 4% by volume of oxygen and 3% by volume of water to obtain a heat-treated Pd catalyst.
(Preparation of Zn-added Pd catalyst)
Alumina (BET surface area 100m)2/ G) from 2 to 4 mm in diameter. After impregnating the pellet carrier with a predetermined amount of an aqueous solution of zinc acetate having a predetermined concentration and calcining in air at 150 ° C. for 1 hour, impregnating a predetermined amount of an aqueous solution of palladium nitrate with a predetermined concentration, and drying at 110 ° C. all day and night, The reduction treatment was performed at 450 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 20% of hydrogen gas. At this time, the supported amount of Pd was 2 g per liter of pellet support, and the supported amount of Zn was 0.25 mol per liter of pellet support.
[0034]
(Preparation of heat-treated Zn-added Pd catalyst)
The Zn-added Pd catalyst was heat-treated at 1000 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 4% by volume of oxygen and 3% by volume of water to obtain a heat-treated Zn-added Pd catalyst.
(CeO2-Preparation of Pd catalyst)
As the porous carrier, a pellet carrier having a diameter of 2 to 4 mm and comprising a solid solution of 50% by volume of zirconia and 50% by volume of ceria was used. The pellet carrier was impregnated with a predetermined amount of a palladium nitrate aqueous solution having a predetermined concentration, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then reduced at 450 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 20% of hydrogen gas. At this time, the supported amount of Pd is 2 g per liter of pellet carrier.
[0035]
(Preparation of Pt catalyst)
Alumina powder (BET surface area 100m2/ G) from 2 to 4 mm in diameter. The pellet support is impregnated with a predetermined amount of a dinitrodiammineplatinum nitric acid aqueous solution having a predetermined concentration, dried at 110 ° C. for 24 hours, and then subjected to a reduction treatment at 450 ° C. for 5 hours in a nitrogen gas stream containing 20% of hydrogen gas to remove the Pt catalyst. Obtained. The supported amount of Pt is 2 g per liter of pellet support.
[0036]
FIG. 2 shows the reactivity of ammonia with the Pt catalyst.
(Preparation of first catalyst)
H-type ZSM-5 (SiO2/ Al2O3= 40) The powder was immersed in an aqueous solution of copper nitrate containing 0.2% by weight of copper atoms and subjected to ion exchange overnight. It was washed with a dilute ammonia solution, dried at 110 ° C., and calcined at 700 ° C. for 5 hours to prepare a first catalyst. The ion-exchangeable positions of the zeolite are 70% ion-exchanged with copper.
[0037]
FIG. 3 shows the reactivity of ammonia by the first catalyst.
(Preparation of denitration catalyst)
Specific surface area 50m2/ G TiO2Add a certain concentration of vanadyl oxalate (VOC)2O4) Impregnated with a predetermined amount of an aqueous solution, dried at 120 ° C for 1 day, and calcined in air at 600 ° C for 1 hour.2O5-TiO2A denitration catalyst was prepared. The amount of vanadium is TiO20.02 mol per liter of powder volume.
[0038]
(Reference example)
In a quartz reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm, 2 cc of a Pd catalyst was filled on the upstream side in the flow direction of the model gas, and 2 cc of a Pt catalyst was filled on the downstream side, to obtain a catalyst device of this reference example.
Then, the model gas shown in Table 1 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1Was introduced into the reaction tube under the following conditions, and the catalyst outlet gas composition when the catalyst inlet gas temperature was changed from 500 ° C. to 50 ° C. was measured. The model gas contains NO, and the ammonia contains a slight amount of NO.x Is generated. From the comparison between the catalyst inlet gas composition concentration and the outlet gas composition concentration, NO and NHThree Was determined.
[0039]
NH of incoming gas3Concentration + NO concentration of incoming gas = A, NH of outgoing gas3Assuming that concentration + NO concentration of outgas = B, conversion rate = (A−B) × 100 / A
Table 3 shows the results.
[0040]
[Table 1]
(Example 1-1)
A reaction tube made of quartz having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm was filled with 2 cc of the heat-treated Pd catalyst on the upstream side in the flow direction of the model gas and 2 cc of the Pt catalyst on the downstream side, to obtain a catalyst device of this example.
[0041]
Then, the model gas shown in Table 1 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1Was introduced into the reaction tube under the following conditions, and the catalyst outlet gas composition when the catalyst inlet gas temperature was changed from 500 ° C. to 50 ° C. was measured. The model gas contains NO, and the ammonia contains a slight amount of NO.x GeneratesReference exampleNO and NH by the same formulaThree Was determined. Table 3 shows the results.
[0042]
(Example 1-2)
In a quartz reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm, 2 cc of a Zn-added Pd catalyst was filled on the upstream side in the flow direction of the model gas, and 2 cc of a Pt catalyst was filled on the downstream side to obtain a catalyst device of this example.
Then, the model gas shown in Table 1 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1Was introduced into the reaction tube under the following conditions, and the catalyst outlet gas composition when the catalyst inlet gas temperature was changed from 500 ° C. to 50 ° C. was measured. The model gas contains NO, and the ammonia contains a slight amount of NO.x GeneratesReference exampleNO and NH by the same formulaThree Was determined. Table 3 shows the results.
[0043]
(Example 1-3)
In a quartz reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm, 2 cc of the heat-treated Zn-added Pd catalyst was filled on the upstream side in the flow direction of the model gas, and 2 cc of the Pt catalyst was filled on the downstream side to obtain a catalyst device of this embodiment. .
Then, the model gas shown in Table 1 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1Was introduced into the reaction tube under the following conditions, and the catalyst outlet gas composition when the catalyst inlet gas temperature was changed from 500 ° C. to 50 ° C. was measured. The model gas contains NO, and the ammonia contains a slight amount of NO.x GeneratesReference exampleNO and NH by the same formulaThree Was determined. Table 3 shows the results.
[0044]
(Example 1-4)
In a quartz reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm, CeO was placed on the upstream side in the model gas flow direction.Two -2 cc of Pd catalyst was filled, and 2 cc of Pt catalyst was filled on the downstream side to obtain a catalyst device of this example.
Then, the model gas shown in Table 1 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1Was introduced into the reaction tube under the following conditions, and the catalyst outlet gas composition when the catalyst inlet gas temperature was changed from 500 ° C. to 50 ° C. was measured. The model gas contains NO, and the ammonia contains a slight amount of NO.x GeneratesReference exampleNO and NH by the same formulaThree Was determined. Table 3 shows the results.
[0045]
(Example 2)
Into a quartz reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm, the first catalyst, the Pd catalyst, and the Pt catalyst were filled in order of 1 cc from the upstream side to the downstream side in the flow direction of the model gas in this order, and the catalyst of the present embodiment was filled. The device.
Then, the model gas shown in Table 2 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1And the catalyst outlet gas composition when the catalyst inlet gas temperature was changed from 600 ° C. to 50 ° C. was measured.2Table 3 shows the results obtained for the conversion rate to OH. FIG. 4 shows the result of analyzing the composition of the catalyst outlet gas by a mass spectrometer and examining the composition change of the product at each temperature.
[0046]
[Table 2]
(Comparative example)
A catalyst device of this comparative example was filled with 4 cc of the first catalyst in a quartz reaction tube having an inner diameter of 15 mm and a length of 300 mm.
[0047]
Then, the model gas shown in Table 1 was converted to a space velocity SV = 100,000 hr.-1, And the outlet gas composition was measured when the catalyst inlet gas temperature was changed from 500 ° C. to 50 ° C. The model gas contains NO, and the ammonia contains a slight amount of NO.x GeneratesReference exampleNO and NH by the same formulaThree Was determined. Table 3 shows the results.
[0048]
(Evaluation)
[0049]
[Table 3]
From Table 3,Reference Example, Example 1-1, Example 1-2, Example 1-3, and Example 1-4Has a higher conversion of ammonia in a temperature range of 400 ° C. or lower than that of the comparative example.Two It is clear that it can be converted to further,Reference exampleThe catalyst devices of Examples 1-1 to 4 showed superior results as compared with those of Example 1-1.Two It can also be seen that it is preferable to use a -Pd catalyst.
[0050]
Also, it can be seen that the catalyst device of Example 2 shows a high addition rate in a temperature range of 600 ° C. or lower.
Further, as shown in FIG. 4, in the catalyst device of Example 2, it is harmless that N is generated in a temperature range of 150 ° C. or more.2And H2O only, NOxDoes not generate any ammonia, all of the ammonia is N2It is evident that it has been converted to
[0051]
【The invention's effect】
That is, according to the ammonia purification catalyst device of the present invention, NO in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.xHarmless ammonia with almost no regeneration of ammonia2Can be converted to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the amount of product produced after purification of ammonia at each temperature of a Pd catalyst.
FIG. 2 is a graph showing the amount of product generated after ammonia purification at each temperature of a Pt catalyst.
FIG. 3 is a graph showing the amount of product generated after purification of ammonia at each temperature of a first catalyst.
FIG. 4 is a graph showing the amount of product generated after purifying ammonia at each temperature of the catalyst device of Example 2.
Claims (4)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011062390A2 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Sk Innovation Co., Ltd. | Catalyst for selective oxidation of nh3 to n2 and method for preparing the same |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ2005147A3 (en) * | 2002-09-13 | 2005-06-15 | Johnson Matthey Public Limited Company | Process for treating compression ignition engine exhaust gases, compression ignition engine per se and vehicle comprising thereof |
JP5553484B2 (en) * | 2008-04-17 | 2014-07-16 | 株式会社日本触媒 | Ammonia decomposition catalyst and ammonia decomposition method |
JP2010284640A (en) * | 2009-05-12 | 2010-12-24 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | Catalyst for decomposing ammonia |
JP5352343B2 (en) * | 2009-05-21 | 2013-11-27 | 日立造船株式会社 | Hydrogen production catalyst |
JP2011106999A (en) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Horiba Ltd | Dilution air refining method and dilution air refining device |
JP5879029B2 (en) * | 2010-11-09 | 2016-03-08 | 日立造船株式会社 | Ammonia oxidation / decomposition catalyst |
JP6131281B2 (en) * | 2015-03-02 | 2017-05-17 | 中国電力株式会社 | Ammonia gas purification catalyst |
JP7492743B2 (en) | 2018-12-27 | 2024-05-30 | 日揮ユニバーサル株式会社 | Ammonia decomposition catalyst and exhaust gas treatment method |
-
1996
- 1996-11-20 JP JP30911796A patent/JP3546908B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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